Pernahkah kamu membayangkan bahwa sabut kelapa yang biasa dibuang begitu saja dan kulit buah pinus yang berserakan di tanah hutan bisa disulap menjadi material teknik yang kuat? Sebuah penelitian terbaru dari tim peneliti Universitas Mataram, bekerja sama dengan Politecnico di Bari (Italia), membuktikan bahwa dua limbah alam ini bisa dipadukan menjadi komposit hybrid yang menjanjikan untuk aplikasi rekayasa ringan.
Kenapa Serat Alam Jadi Primadona?
Selama ini, industri banyak mengandalkan serat sintetis seperti fiberglass atau karbon untuk membuat material komposit. Namun, serat sintetis punya kelemahan: sulit terurai, produksinya boros energi, dan biayanya tidak murah. Di sisi lain, serat alam seperti sabut kelapa menawarkan alternatif yang lebih ramah lingkungan (ringan, dapat diperbarui, murah, dan mudah terurai secara alami).
Sabut kelapa sendiri sudah lama dikenal punya kandungan lignin tinggi yang membuatnya cukup tangguh dan tahan terhadap serangan mikroba. Sebagai limbah pertanian yang melimpah di negara tropis seperti Indonesia, sabut kelapa jadi kandidat kuat untuk bahan penguat komposit polimer. Yang menarik, penelitian ini tidak berhenti di sabut kelapa saja. Para peneliti juga menambahkan bubuk kulit buah pinus—material lignoselulosa yang selama ini jarang dilirik sebagai bahan pengisi (filler) komposit—untuk menciptakan efek sinergi antara serat dan partikel.
Bagaimana Komposit Ini Dibuat?
Proses pembuatannya cukup panjang dan teliti. Serabut kelapa diambil dari limbah pengolahan kelapa, lalu direndam dalam air selama empat hari (proses yang disebut water retting) untuk melunakkan struktur sabut dan memudahkan pemisahan serat. Setelah disisir manual dan dikeringkan, serat ini kemudian direndam dalam larutan NaOH (soda kaustik) 3% selama dua jam.
Perlakuan alkali ini penting karena dapat membersihkan kotoran permukaan, lilin, hemiselulosa, dan sebagian lignin dari serat, sehingga permukaannya jadi lebih kasar dan lebih mudah “menempel” dengan matriks resin. Setelah dicuci bersih dan dikeringkan, serat dipotong sepanjang 40 mm siap digunakan.
Sementara itu, kulit buah pinus dibersihkan, dijemur, dikeringkan dalam oven pada suhu 80°C selama 24 jam, lalu digiling dan diayak hingga menjadi bubuk halus berukuran seragam. Kedua bahan ini kemudian dicampurkan ke dalam resin epoksi dengan berbagai variasi komposisi—kadar serat kelapa (CF) divariasikan pada 5%, 10%, dan 15% volume, sedangkan bubuk kulit pinus (SP) divariasikan pada 10%, 20%, dan 30% volume. Campuran dicetak menggunakan teknik hand lay-up yang dilanjutkan dengan kompresi, lalu dikeringkan pada suhu ruang selama 24 jam dan dipanaskan lagi pada 80°C selama 2 jam agar proses pengerasan (curing) sempurna.
Hasil yang Mengejutkan: Tidak Selalu “Semakin Banyak, Semakin Kuat”
Salah satu temuan paling menarik dari penelitian ini adalah bahwa menambah jumlah serat dan bubuk pengisi tidak otomatis membuat komposit makin kuat. Justru sebaliknya, ada titik optimal tertentu—melewati titik itu, kekuatan material malah menurun.
Kekuatan tarik terbaik dicapai oleh komposisi dengan 5% serat kelapa dan 10% bubuk kulit pinus (disebut CF5/SP10), yaitu sebesar 25,61 MPa. Ketika kadar bubuk pinus dinaikkan ke 20% dan 30%, kekuatan tariknya justru menurun. Fenomena ini diduga terjadi karena partikel-partikel pengisi mulai menggumpal (aglomerasi) dan ikatan antar-permukaan (interfacial bonding) menjadi lebih lemah—sesuatu yang umum terjadi pada komposit serat alam dengan kadar pengisi tinggi.
Modulus elastisitas (kekakuan) tertinggi justru dicapai oleh komposisi yang berbeda, yaitu CF15/SP20, dengan nilai 1,46 GPa. Ini menunjukkan bahwa keseimbangan antara jumlah serat dan pengisi lebih menentukan kekakuan material dibanding sekadar menambah jumlah serat secara terus-menerus.
Kekuatan impak (ketahanan benturan) tertinggi juga diraih oleh CF5/SP10, mencapai 46,5 kJ/m². Sekali lagi, menambah kadar serat dan pengisi melebihi titik optimal justru menurunkan kemampuan material menyerap energi benturan—kemungkinan besar karena munculnya rongga (void) dan titik-titik konsentrasi tegangan yang memicu keretakan.
Menariknya, komposisi CF10/SP20 justru menawarkan keseimbangan paling ideal antara kekuatan tarik, kekakuan, dan elongasi (kemampuan meregang sebelum patah)—menjadikannya pilihan yang solid bagi aplikasi yang membutuhkan performa serba bisa, bukan hanya unggul di satu aspek.
Apa Kata Analisis Kimia (FTIR)?
Selain uji kekuatan mekanik, tim peneliti juga melakukan analisis spektroskopi inframerah (FTIR) untuk mengintip struktur kimia di dalam komposit. Hasilnya menunjukkan keberadaan gugus fungsi khas selulosa, hemiselulosa, lignin, dan epoksi pada semua sampel. Yang menarik, pita serapan gugus hidroksil (O–H)—yang biasanya kuat pada serat alam mentah—terlihat lebih lemah pada komposit ini. Ini mengindikasikan bahwa perlakuan alkali (NaOH) berhasil mengurangi kandungan hemiselulosa dan kotoran permukaan pada serat, yang pada akhirnya membantu meningkatkan kecocokan antara serat dan matriks epoksi. Tidak ditemukan gugus fungsi baru yang terbentuk, yang berarti interaksi antara serat, bubuk pengisi, dan resin lebih bersifat fisik ketimbang reaksi kimia baru.
Kenapa Penelitian Ini Penting?
Temuan ini membuka jalan bagi pemanfaatan limbah pertanian dan kehutanan—yang selama ini sering terbuang percuma—menjadi material bernilai tambah tinggi. Kombinasi sabut kelapa dan kulit buah pinus terbukti mampu menghasilkan komposit dengan kekuatan tarik yang sebanding dengan komposit serat kelapa dari penelitian-penelitian sebelumnya (umumnya berkisar 18–30 MPa).
Ke depan, para peneliti menyarankan beberapa langkah lanjutan untuk memperdalam pemahaman soal material ini, seperti mengukur kepadatan dan kadar rongga, melakukan pengamatan morfologi dengan SEM, menguji berbagai konsentrasi alkali, memvariasikan ukuran partikel, mengatur orientasi serat, serta memperbanyak jumlah spesimen agar hasil pengujian lebih valid secara statistik.
Kesimpulan
Riset ini menjadi bukti nyata bahwa “sampah” di sekitar kita—sabut kelapa dan kulit buah pinus—punya potensi besar sebagai bahan baku material rekayasa yang ringan dan berkelanjutan. Dengan komposisi yang tepat, limbah-limbah ini bisa diubah menjadi komposit yang tidak kalah kompetitif dibanding material konvensional, sekaligus mendukung ekonomi sirkular dan pengurangan sampah organik.
Artikel ini disusun berdasarkan penelitian “Mechanical and FTIR Characterization of Hybrid Composites Reinforced with Coconut Coir Fiber and Pine Fruit Peel Powder” oleh Nasmi Herlina Sari, Salman, Pandri Pandiatmi, Muhammad Nabil Fadhlurrohman Rivlan (Universitas Mataram), dan Catalin Iulian Pruncu (Politecnico di Bari), dipublikasikan di jurnal Scientific Experiences in Mechanical Engineering, Vol. 1, No. 1 (2027).
