Pembuatan Nitroselulosa Dari Kapas (Gossypium Sp.) Dan Kapuk (Ceiba Pentandra) Melalui Reaksi Nitrasi

APLIKASI  PROSES NITRASI

Pembuatan Nitroselulosa Dari Kapas (Gossypium Sp.) Dan Kapuk (Ceiba Pentandra) Melalui Reaksi Nitrasi

SELULOSA

Adalah polimer berantai panjang polisakarida karbohidrat, dari betaglukosa. Selulosa merupakan komponen struktural utama dari tumbuhan dan tidak dapat dicerna oleh manusia. Selulosa yang berasal dari tumbuh-tumbuhan hampir mencapai 50%, karena selulosa merupakan unsur struktural dan komponen utama bagian yang terpenting dari dinding sel tumbuh-tumbuhan (Erlangga, dkk., 2012).

SUMBER SELULOSA

Ø  Tanaman kapas adalah tanaman dengan serat halus yang menyelubungi biji beberapa jenis gossypium.

Ø  Tanaman kapuk adalah pohon tropis yang tergolong kapuke dalam ordo malvales.

Tanaman kapas dan tanaman kapuk ini banyak tumbuh di Indonesia yang memiliki iklim tropis. Potensi tanaman kapas dan tanaman kapuk Indonesia saat ini diantaranya adalah di daerah Jawa, Sumatera, dan Kalimantan.

Salah satu yang dapat dilakukan untuk meningkatkan nilai guna dan nilai ekonomis dari bahan selulosa kapas dan kapuk adalah pemanfaatannya sebagai bahan baku pembuatan nitroselulosa dengan menggunakan reaksi nitrasi. Reaksi ini adalah reaksi pembuatan nitroselulosa dengan menggunakan campuran asam nitrat dan asam sulfat dengan bantuan air dengan atau tanpa pengadukan. Komposisi reaktan diatur agar dihasilkan nitroselulose dengan kadar N 12,2 %. Nitroselulosa yang dihasilkan distabilkan dengan memanaskan dalam asam panas diikuti dengan larutan natrium karbonat encer panas (Erlangga, dkk., 2012).

NITROSELULOSA

Mempunyai rumus molekul (C₆H₇O₂(OH)₃)n. Dari rumus molekul ini tampak bahwa unsur-unsur bahan bakar (fuel) yaitu C dan H bergabung dengan unsur oksidator (oxidizer), yaitu O membentuk satu senyawa yang mampu terbakar apabila dikenai energi aktivasi walaupun tanpa kehadiran oksigen dari udara (udara mengandung 21 %v oksigen dan 79 %v nitrogen). Nitroselulose (<12,6 % N) biasanya dipertahankan basah dan mengandung ± 30 % air agar tidak mudah meledak. Nitroselulosa dengan kadar N lebih tinggi dikenal sebagai guncotton dan mudah meledak meski sedikit basah. Jika kering semua jenis nitroselulosa sangat peka terhadap ledakan dan cukup berbahaya. Nitroselulosa kering diperlukan untuk jenis bahan peledak tertentu, dan ini dibuat dengan pengeringan pelan-pelan dari nitroselulosa basah dalam aliran air hangat (Erlangga, dkk., 2012).

PEMANFAATAN NITROSELULOSA

Dapat digunakan sebagai bahan bakar yang bisa digunakan dalam skala rumah tangga maupun dalam skala industri. Nitroselulosa juga dapat digunakan untuk bahan bakar pengganti minyak gas dan juga LPG dalam memasak dengan melarutkan dalam methanol sehingga dihasilkan metanol gel nitroselulosa. Penggunaan lainnya pada era modern ini adalah pengembangan penggunaan nitroselulosa sebagai bahan peledak, maupun sebagai bahan baku penggerak roket (Erlangga, dkk., 2012).

NITRASI

Reaksi nitrasi selulosa yaitu proses penggantian gugus –OH dengan gugus – ONO2 pada selulosa. Proses ini dikendalikan oleh rasio diantara asam, rasio asam-selulosa, waktu, dan suhu reaksi. Jika terjadi penggantian satu gugus, dua gugus, tiga gugus, maka kadar nitrogen dalam nitroselulosa adalah berturut turur 6,76% ; 11,11% ; 14,14%. Kadar N akan menentukan sifat fisik dan kimia nitroselulosa. Substitusi berlangsung sepanjang rantai polimer bukan mengumpul pada satu monomer.

Selulosa nitrat dibuat dari pengolahan selulosa dengan larutan asam nitrat pekat yang mana perlu penambahan asam sulfat (senyawa lain dapat juga digunakan sebagai pengganti seperti asam fosfat, fosfor pentoksida atau magnesium nitrat). Kesemua bahan tersebut mempunyai fungsi yang sama sebagai katalisator. Akan tetapi dalam setiap pemakaian asam sulfat yang paling lazim digunakan karena harganya yang relatif lebih murah (Ronggur, dkk., 2012).

PROSES PEMBUATAN NITROSELULOSA

Ø  Bahan yang digunakan : Selulosa diperoleh dari kapas dan kapuk. Larutan HNO₃ 65% dan larutan H₂SO₄ 98% digunakan sebagai pereaksi dalam reaksi nitrasi selulosa menjadi nitroselulosa. Larutan NaHCO₃ dan aquadest digunakan sebagai zat pencuci hasil reaksi.

Ø  Deskripsi peralatan : Peralatan yang diperlukan adalah reaktor yang terbuat dari kaca, sebagai tempat berlangsungnya reaksi nitrasi. Reaktor dilengkapi dengan termometer, digunakan untuk mengukur suhu reaksi nitrasi, dan diletakkan dalam ice bath untuk mengkondisikan reaksi berlangsung pada suhu rendah.

Ø  Kondisi operasi :

·         Tekanan atmosferik

·         Sistem operasi             : Batch

·         Volume H₂SO₄               : 60 ml

·         Volume HNO₃                  : 30 ml

·         Waktu Reaksi              : 60 menit

·         Suhu Reaksi                : 5^oC

·         Bahan Baku                : Kapas dan Kapuk

Ø Prosedur :

·         Menimbang bahan baku kapas dan kapuk sesuai variabel massa yang ditentukan yaitu sebesar 5 gram

·         Siapkan HNO₃ 65%, H₂SO₄ 98%, dan NaHCO₃ yang cukup encer 10%

·         Sebanyak 30 ml HNO₃ dan 60 ml H₂SO₄ dimasukkan ke dalam reaktor supaya terjadi reaksi nitrasi, kemudian ditunggu suhunya hingga mencapai 5^oC, yang dikondisikan dengan ice bath.

·         Setelah suhu tercapai maka masukkan kapas dan kapuk ke dalam reaktor selama 60 menit.

·         Seteah waktu reaksi tercapai selanjutnya adalah mencuci kapas dan kapuk dengan menggunakan aquadest, lalu dicuci dengan NaHCO₃ untuk stabilisasi dan menyakan distribusi gugus nitro (-NO₂) dalam nitroselulosa yang sudah terbentuk

·         Selanjutnya nitroselulosa yang terbentuk dicuci kembali dengan aquadest dan ditiriskan.

·         Dilakukan uji kualitas nitroselulosa dengan uji FTIR.

(Erlangga, dkk., 2012).

Sumber:

Erlangga, Bayu P., Ilman Tafdhila, Mahfud dan Rr. Pantjawarni Prihartini. 2012. Pembuatan Nitroselulosa dari Kapas (Gossypium Sp.) dan Kapuk (Ceiba Pentandra) Melalui Reaksi Nitrasi. Jurnal teknik ITS Vol. 1, No. 1 (Sept 2012) ISSN : 2301-9271. Teknik Kimia, Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuuh Nopember (ITS) : Surabaya.

Ronggur, Jabosar dan Sunarno, Padil. 2012. Kinetika Reaksi Proses Nitrasi Limbah Pelepah Sawit. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Riau : Pekanbaru.