Pohon Aren, Tuak, Gula dan serat Alam

Serat sintetis telah menjadi bahan utama dalam industri komposit selama beberapa dekade terakhir. Namun, dampak negatifnya terhadap lingkungan dan kesehatan telah mendorong peningkatan penggunaan serat alami sebagai alternatif yang lebih ramah lingkungan. Banyak peneliti dan insinyur material tertarik dengan berbagai kelebihan serat alami dibandingkan dengan serat sintetis. Peningkatan penggunaan serat alami ini dapat dijelaskan oleh faktor-faktor seperti ketersediaannya yang melimpah, biaya yang lebih rendah, kemudahan dalam pengolahan, keberlanjutan, kemampuan untuk didaur ulang, serta sifat biodegradabilitasnya . Selain itu, serat alami memiliki beberapa keuntungan lainnya, seperti sifat kekuatan tarik yang setara, risiko kesehatan yang lebih rendah, kemampuan isolasi yang baik, densitas rendah, dan kebutuhan energi yang lebih sedikit selama pengolahan dibandingkan dengan serat sintetis.

Secara umum, sifat serat alami bervariasi tergantung pada jenis tanaman, kondisi tumbuh, lokasi geografis, metode persiapan serat, serta berbagai faktor lainnya . Serat alami yang diperoleh dari tanaman umumnya disebut sebagai serat lignoselulosa, karena sebagian besar tersusun dari fibril selulosa yang terbenam dalam matriks lignin. Nilai karakteristik untuk parameter struktural ini berbeda-beda antara satu tanaman dengan tanaman lainnya. Struktur serat alami umumnya terdiri dari lapisan-lapisan kompleks, yang mencakup dinding sel primer dan tiga lapisan dinding sel sekunder yang berbeda. Setiap dinding sel terdiri dari tiga komponen utama: selulosa, hemiselulosa, dan lignin .

Serat alami diklasifikasikan berdasarkan asalnya, yaitu dari tumbuhan, hewan, atau mineral Namun, serat alami dari tumbuhan adalah bahan penguat yang paling banyak digunakan dalam biokomposit. Serat tumbuhan dibagi lagi berdasarkan jenis tanaman atau bagian tanaman dari mana serat tersebut diekstrak. Semua serat tumbuhan tersebut termasuk dalam kategori serat non-kayu. Baru-baru ini, banyak penelitian yang fokus pada penggunaan serat non-kayu. Pemanfaatan serat alami ini dapat membantu pelestarian hutan alami karena deforestasi merupakan ancaman lingkungan yang semakin meningkat yang perlu diatasi. Konsumsi kayu yang tinggi (seperti kayu lapis) dalam komposit kayu-plastik untuk konstruksi dan aplikasi lainnya menyebabkan deforestasi yang mengarah pada hilangnya keanekaragaman hayati. Sebagai contoh, Malaysia tercatat memiliki tingkat kehilangan hutan tertinggi di dunia  antara tahun 2000 hingga 2012. Sekitar 14,4% dari tutupan hutan Malaysia pada tahun 2000 telah hilang pada tahun 2012, yang setara dengan 47.278 km . Oleh karena itu, beralih ke serat alami non-kayu dapat mengatasi kerusakan hutan yang terus berlangsung. Malaysia memiliki sumber daya serat alami yang kaya dan luas yang belum dimanfaatkan dan berpotensi menjadi alternatif serat sintetis. Sumber daya serat alami ini meliputi kenaf, serat batang kelapa, serat palem gula, tebu, sagu, daun nanas, kulit buah kakao, tandan buah kelapa sawit, daun kelapa sawit, batang kelapa sawit, dan lainnya. Sebagian besar serat alami ini cocok dan berpotensi untuk diproduksi menjadi produk komposit serta produk bernilai tambah lainnya.

Selulosa adalah polisakarida (C6H12O5)n yang terdiri hanya dari karbon, hidrogen, dan oksigen, yang saat terurai akan menghasilkan glukosa (C6H12O6). Selulosa hadir dalam bentuk mikrofribril kristalin berbentuk batang ramping yang tersusun secara heliks di sepanjang dinding sel primer dan lapisan tengah dinding sel sekunder serat. Biasanya terdapat 30 hingga 100 molekul selulosa dalam setiap mikrofribril kristalin berbentuk batang yang memberikan kekuatan mekanik dan stabilitas pada serat. Selulosa dianggap sebagai komponen struktural paling penting dalam dinding sel dibandingkan dengan komponen kimia lainnya pada serat alami. Sifat mekanik, biaya produksi, serta potensi aplikasi serat sangat dipengaruhi oleh jumlah selulosa dalam dinding selnya.Serat palem gula, seperti kebanyakan serat alami lainnya, termasuk dalam kategori lignoselulosa, yang mana selulosa dan hemiselulosa diperkuat oleh matriks lignin . SPF mengandung selulosa sekitar 40,56--66,49%, sebagaimana terlihat dalam . Pola yang serupa juga terlihat pada kekuatan mekanik SPF yang berasal dari bagian pohon tersebut, yang mengikuti urutan yang sama dengan kandungan selulosa; daun palem gula > tandan palem gula > ijuk > batang palem gula. Hasil ini menegaskan bahwa kandungan selulosa yang tinggi pada serat alami sangat mempengaruhi kekuatan mekaniknya. Oleh karena itu, kandungan selulosa yang tinggi pada SPF dari daun palem gula, yang menghasilkan kekuatan mekanik lebih baik, menjadikannya sebagai bahan potensial untuk penguatan dalam aplikasi komposit polimer.

Komposisi kimia SPF dapat bervariasi tidak hanya karena komponen tanaman, usia tanaman, kondisi lingkungan, kondisi tanah, faktor cuaca, dan metode pengujian yang digunakan, tetapi juga dipengaruhi oleh tinggi tanaman. Oleh karena itu, Ishak et al.  melakukan karakterisasi komposisi kimia SPF yang diperoleh dari berbagai ketinggian  pada pohon palem gula yang sama. Temuan mereka menunjukkan bahwa SPF yang berasal dari bagian bawah pohon (ketinggian 1--3 m) memiliki kualitas serat yang lebih rendah, dengan persentase selulosa, hemiselulosa, dan lignin yang paling rendah. Hal ini dapat dijelaskan oleh penuaan daun palem gula, di mana serat di bagian bawah pohon cenderung lebih tua. Seiring berjalannya waktu, daun-daun tua ini akan terdegradasi akibat serangan mikroorganisme yang merusak struktur komponen daun tersebut. SPF yang diekstrak dari daun palem gula yang sudah mati menjadi membusuk dan melemah, dengan komponen kimia yang terurai, berbeda dengan daun yang lebih muda yang ditemukan pada ketinggian yang lebih tinggi. SPF yang diambil dari ketinggian 5 hingga 15 meter menunjukkan kandungan kimia yang lebih stabil dan lebih tinggi, dengan kandungan selulosa, hemiselulosa, dan lignin masing-masing berada pada kisaran 53,41--55,28%, 7,36--7,93%, dan 20,45--24,92%.

 KARAKTERISTIK SERAT POHON ENAU

Serat pohon kelapa gula, seperti sebagian besar serat alami lainnya, merupakan lignoselulosa, di mana selulosa dan hemiselulosa saling memperkuat dalam matriks yang teratur [4]. SPF mengandung selulosa sekitar 40,56--66,49%, sebagaimana terlihat dalam Tabel 2. Kandungan berbagai komponen kimia pada SPF yang diekstraksi dari berbagai bagian pohon kelapa gula (daun, tandan, ijuk, dan batang) bervariasi. Pohon kelapa gula, seperti anggota keluarga palma lainnya, termasuk dalam kelompok monokotil, dan pertumbuhannya terjadi melalui pembesaran batang yang melibatkan penumpukan dasar daunnya. Seiring waktu, daun yang lebih tua akan terletak di bagian bawah pohon, sementara daun baru tumbuh di bagian atas. Daun yang lebih tua ini akan terdegradasi karena serangan mikroorganisme yang merusak struktur mereka. SPF yang diambil dari daun kelapa gula yang telah mati akan membusuk, melemah, dan komponen kimianya akan terurai, berbeda dengan daun yang lebih muda di bagian atas pohon. SPF yang diambil dari ketinggian 5 hingga 15 meter memiliki kandungan kimia yang lebih stabil dan lebih tinggi, dengan komposisi selulosa, hemiselulosa, dan lignin masing-masing berkisar antara 53,41--55,28%, 7,36--7,93%, dan 20,45--24,92%

SPF dari daun kelapa gula memiliki kandungan selulosa tertinggi, diikuti oleh tandan, ijuk, dan batang pohon kelapa gula. Pola yang sama juga ditemukan pada kekuatan mekanik SPF dari berbagai bagian pohon kelapa gula; urutannya adalah daun kelapa gula > tandan kelapa gula > ijuk > batang pohon kelapa gula  Temuan ini menggarisbawahi pentingnya kandungan selulosa dalam menentukan kekuatan mekanik serat alami. Oleh karena itu, kandungan selulosa yang tinggi pada SPF dari daun kelapa gula yang mengarah pada kekuatan mekanik yang lebih baik, membuatnya menjadi bahan yang potensial untuk aplikasi penguatan komposit polimer.

Komposisi kimia SPF bisa bervariasi tidak hanya berdasarkan bagian tanaman, usia tanaman, kondisi lingkungan, tanah, pengaruh cuaca, dan metode pengujian, tetapi juga tergantung pada tinggi tanaman. Sebagai contoh, Ishak et al.  mengidentifikasi komposisi kimia SPF yang diperoleh dari berbagai ketinggian (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, dan 15 meter) pada satu pohon kelapa gula. Hasil penelitian mereka menunjukkan bahwa SPF dari bagian bawah pohon (1--3 meter) memiliki serat dengan kualitas lebih rendah, dengan kandungan selulosa, hemiselulosa, dan lignin yang lebih sedikit. Fenomena ini terkait dengan proses penuaan daun kelapa gula, yang membuat serat di bagian bawah pohon memiliki kualitas yang lebih rendah. Moga bermanfaat****