USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

JUDUL PROGRAM :

PHI-SPRAY: SPRAY ANTI AIR MULTIFUNGSI YANG EFEKTIF,

EFISIEN, DAN PRAKTIS BERBAHAN DASAR CHITOSAN YANG

RAMAH LINGKUNGAN

BIDANG KEGIATAN :

PKM KARSA CIPTA

Diusulkan oleh :

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2013

Muhammad Waliyyulhaq 1106065546 2011

Abdurrahman Hawary 1106050802 2011

Muhammad Roslan Abdul Gani 1106019110 2011

ii

HALAMAN PENGESAHAN

1. Judul Kegiatan : Phi-Spray: Spray anti air

multifungsi yang efektif, efisien,

dan praktis berbahan dasar

chitosan yang ramah lingkungan.

2. Bidang Kegiatan : ( ) PKM-P ( ) PKM-M

(√ ) PKM-KC ( ) PKM-K

( ) PKM-T

3. Ketua Pelaksana Kegiatan

a. Nama Lengkap : Muhammad Waliyyulhaq

b. NIM : 1106065546

c. Jurusan : Fisika

d. Universitas/Institut/Politeknik : Universitas Indonesia

e. Alamat Rumah dan No Tel./HP : Jl. Karet Pasar No. 16

Setiabud/085775258330

f. Alamat email : mhaqiw@outlook.com

4. Anggota Pelaksana Kegiatan/Penulis : 2 orang

5. Dosen Pendamping

a. Nama Lengkap dan Gelar : Dr. Muhammad Hikam

b. NIDN : 0028056010

c. Alamat Rumah dan No Tel./HP : 081806739500

6. Biaya Kegiatan Total : Rp 4.525.000,00

a. Dikti : Rp 4.525.000,00

b. Sumber lain (sebutkan . . . ) : -

7. Jangka Waktu Pelaksanaan : 4 Bulan

Depok, 24 Juni 2013

Menyetujui

Ketua Departemen Fisika

Dr. Santoso Soekirno

NIP. 196104041986031002

Ketua Pelaksana Kegiatan

Muhammad Waliyyulhaq

NPM. 1106065546

Direktur Kemahasiswaan Universitas

Indonesia

(Arman Nefi, S.H., M.M.)

NIP. 0508050277

Dosen Pendamping

(Dr. Muhammad Hikam)

NIP. 196005281982021001

iii

DAFTAR ISI

A. Lembar Judul……………………………………………………………….

B. Halaman Pengesahan………………………………………………….……

C. Daftar Isi…………………………………….……………………………..

D. Judul……………………………………………………………………….

E. Latar Belakang……………………………………………….……………

F. Perumusan Masalah…………………………………………….………….

G. Tujuan……………………………………………………………………..

H. Luaran yang Diharapkan……………………………………………………

I. Kegunaan Program …………………………………………………..…….

J. Tinjauan Pustaka …………………………………………………………..

K. Metode Pelaksanaan………………………………………………………..

L. Jadwal Kegiatan…………………………………………………………….

M. Rancangan Biaya……………………………………………………………

N. Daftar Pustaka ……………………………………………………………..

O. Lampiran………………………………………………………..………….

P. Biodata Ketua dan Anggota Kelompok ……………………………………

Q. Biodata Dosen Pendamping ……………………………………..………...

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1………………………………………………………………….

Gambar 1.2………………………………………………………………….

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1…..……………………………….……………………………….

i

ii

iii

1

1

2

2

2

3

3

5

6

6

7

8

8

9

3

5

4

1

A. Judul Program

Phi-Spray: Spray anti air multifungsi yang efektif, efisien, dan praktis

berbahan dasar chitosan yang ramah lingkungan.

B. Latar Belakang Masalah

Indonesia, Negara yang terkenal dengan julukannya sebagai paru-paru

dunia. Terletak di sekitar garis khatulistiwa, Indonesia memiliki dua musim

yaitu musim kemarau dan musim penghujan. Indonesia sebagai negara tropis

memiliki keuntungan yaitu memiliki keanekaragaman flora dan fauna, serta

sumber daya alam yang sangat melimpah. Menjadi negara yang kaya akan

flora, fauna, budaya, dsb, Indonesia adalah salah satu negara yang menjadi

tempat pariwisata yang banyak dikunjungi turis, baik turis lokal maupun

internasional. Di Indonesia pola curah hujan sangat bervariasi berdasarkan

letak geografis, topografi, dsb. Curah hujan di Indonesia tidak sama tiap

tahunnya. Ada yang tinggi sepanjang tahun dan begitu juga sebaliknya.

Sulitnya memprediksi musim di Indonesia diakibatkan karena Indonesia

berada di Daerah Konvergensi Antar Topik. Ada tiga jenis pola hujan di

Indonesia yaitu; Pola Monsoon (adanya perbedaan yang jelas antar musim),

Pola Equatorial (memiliki dua puncak musim hujan/bimodial Oktober-

Maret), Pola Hujan Lokal (memiliki satu puncak musim hujan/unimodial).

Ketika curah hujan di Indonesia sangat tinggi, hal ini menyebabkan

banyak aktifitas warga terganggu. Warga memilih untuk tetap berada di

rumah ketimbang melakukan pekerjaan di luar. Banyak kendala ketika curah

hujan tinggi, jalan tertutup genangan air, penglihatan pengendara terganggu,

pakaian basah, dsb. Aktifitas di dalam rumah memang lebih praktis

dibandingkan aktifitas di luar ketika hujan. Warga merasa lebih nyaman

daripada harus basah terkena hujan. Akan tetapi, berbagai solusi muncul

untuk mereka yang ingin beraktifitas di luar rumah ketika hujan. Payung, jas

hujan, dsb menjadi alat bantu manusia untuk melindungi dirinya dari pakaian

atau tubuh yang basah akibat terguyur hujan. Kini telah banyak ukuran-

ukuran payung dan jas hujan, metode penggunaannya juga semakin praktis

dan portable.

Akan tetapi dalam sebuah solusi masih ada sebuah kekurangan-

kekurangan yang menyebabkan sebuah permasalahan baru. Payung dan jas

hujan sangat praktis untuk dibawa pengguna. Mudah dalam penyimpanan,

tidak berat, dan bahkan banyak model-model/jenis-jenis yang menarik.

Kepraktisan ini bisa kita sematkan pada solusi payung dan jas hujan ketika

sebelum penggunaan. Ketika payung dan jas hujan usai digunakan, timbul

masalah baru yaitu payung dan jas hujan tidak langsung mengering. Payung

dan jas hujan memang melindungi pengguna dari basahnya pakaian atau

tubuh yang terkena air hujan, akan tetapi para pengguna merasa tidak praktis

ketika membawa payung atau jas hujan ketika usai digunakan karena berada

dalam kondisi basah. Membutuhkan waktu yang lama untuk mengeringkan

sekitar 5-10 menit membuat payung atau jas hujan ini menimbulkan

permasalahan baru. Payung dan jas hujan sendiri hanya melindungi bagian

yang terjangkau oleh payung dan jas hujan itu sendiri, tetapi ada bagian-

bagian tertentu yang tidak bisa dijangkau seperti bagian bawah (sepatu,

2

sandal, dsb). Jadi payung dan jas hujan bukan merupakan solusi yang utama

dalam memproteksi tubuh atau pakaian ketika hujan.

Di sisi lain, pada era globalisasi ini, manusia tidak lepas dengan

perangkat elektroknik. Perangkat elektronik ini sedikit banyak membantu

kehidupan manusia, contohnya perangkat telekomunikasi. Masyarakat

Indonesia saat ini banyak yang telah menggunakan perangkat telekomunikasi

contohnya handphone. Mulai dari yang biasa saja hingga yang canggih dan

mahal sekalipun. Konsumsi masyarakat Indonesia akan perangkat teknologi

informasi dan telekomunikasi masih tergolong cukup tinggi. Setiap tahunnya

kurang lebih 70 juta perangkat teknologi terjual di Indonesia. Akan tetapi,

banyak pengguna yang mengeluh ketika perangkat elektroniknya rusak

terkena air. Sehingga sampai saat ini para peneliti sedang mencari bagaimana

agar perangkat elektronik dapat terproteksi dari air.

Mengacu pada permasalahan ketidakpraktisannya payung dan jas hujan

ketika usai digunakan serta perangkat elektronik yang rusak akibat terkena

air, sebuah solusi permasalahan ini didapatkan dengan menganalogikan bulu

bebek yang tidak basah terkena air karena memiliki zat-zat tertentu di

bulunya. Maka dengan menggunakan sebuah zat tertentu untuk melapisi

payung, jas hujan, dan perangkat elektronik, kepraktisan dan proteksi yang

baik akan didapatkan. Kemudahan dalam penggunaan juga diperhatikan

sehingga dibentuk dalam sebuah spray. Phi-Spray menjadi sebuah solusi

permasalahan tersebut dalam bentuk produk berbentuk spray yang berisi

cairan hidrofobik yaitu chitosan dan berguna untuk memproteksi material

tertentu dari air.

C. Perumusan Masalah

Bertitik tolak dari latar belakang diatas maka dapat dirumuskan

permasalahannya sebagai berikut:

1. Bagaimana meningkatkan aktifitas masyarakat di Indonesia sebagai negara

tropis dengan curah hujan tinggi ?

2. Apakah payung atau jas hujan merupakan solusi yang utama pada musim

penghujan ?

3. Mengapa peralatan elektronik yang terkena air mudah mengaami

kerusakan ?

4. Material atau bahan apakah yang dapat memproteksi peralatan elektronik

terhadap air ?

D. Tujuan Program

Mengimplementasikan cairan anti air berbahan dasar chitosan secara

maksimal agar dapat digunakan pada kehidupan sehari-hari sehingga dapat

meningkatkan tingkat efektifitas, efisiensi, dan kepraktisan produk.

E. Luaran yang Diharapkan

Kegiatan ini diharapkan dapat menghasilkan disain cairan anti air yang

ditujukan untuk mengatasi masalah - masalah yang dijelaskan dalam latar

belakang. Luaran yang diharapkan adalah sebuah model/sampel dari cairan

anti air berbahan dasar chitosan dalam bentuk spray yang praktis dan

3

ekonomis.

F. Kegunaan

1. Dapat mendisain sebuah cairan anti air yang mudah digunakan dengan

menggunakan bahan chitosan.

2. Dapat meningkatkan nilai kepraktisan dalam penggunaan payung, jas

hujan, bahan lain ataupun benda-benda yang digunakan manusia setiap

harinya.

3. Dapat memproteksi terjadinya kerusakan pada perangkat elektronik

terutama handphone.

G. Tinjauan Pustaka

Wettability

Wetting, dalam arti luas menjelaskan tentang perpindahan fluida (cairan

atau gas) oleh fluida lainnya pada suatu permukaan (solid atau liquid).

Contoh dari pentingnya wettability adalah pada penyebaran tetesan air pada

kaca, penetrasi tinta pada kertas, dan banyak lagi yang lainnya.

Cara yang paling umum untuk mengategorikan wettability adalah

menggunakan sudut kontak (SK) untuk kumpulan cairan pada suatu

permukaan seperti yang ditunjukkan oleh gambar 1.1. Sudut kontak θ adalah

sudut antara permukaan dasar, dan garis singgung permukaan cairan dimana

tiga fase saling overlap.

Gambar 1.1. Model wettability

Penggunaan SK digunakan untuk mengukur wettability dari suatu sistem.

Permukaan dengan wettability yang berbeda terhadap air secara umum

dikategorikan menjadi hidrofobik dan hidrofilik, seperti yang ditunjukkan

pada tabel 1.1.

Yang telah dijelaskan tentang wettability adalah wettability pada

permukaan datar yang homogen. Tetapi suatu permukaan dapat diubah untuk

memodifikasi wettability permukaan tersebut. Dua faktor utama yang dapat

menyebabkan perubahan adalah:

Roughness permukaan

Komposisi kimia

4

Tabel 1.1: Hubungan antara hidrophobisitas dan sudut kontak dengan air.

Energi Permukaan dan Roughness Permukaan

Permukaan yang memiliki energi permukaan yang rendah cenderung

untuk menjadi hidrofobik karena air tidak tertarik secara kuat dan SK akan

menjadi lebih besar. Roughness dari permukaan dapat didefinisikan dengan

melihat perbedaan antara area planar dan area permukaan sesungguhnya.

Area planar mengasumsikan permukaan halus dari suatu lapisan di mana area

aktual memperhitungkan bukit dan lembah dari permukaan.

Permasalahan dengan pengurangan energi permukaan pada saat ini dapat

diselesaikan dengan menggunakan fluorocarbon. Fluorocarbon dalam bentuk

adsorption film menarik perhatian dalam beberapa tahun belakangan ini

karena dikenal di antara molekul organik memiliki permukaan energi yang

paling rendah. Akan tetapi hal itu hanya membuat Super Hydrophobic pada

permukaan kasar dengan Multimodal Roughness. Struktur Dari Permukaan

Super Hydrophobic

Dua pendekatan yang digunakan untuk membuat permukaan super

hidrofobik buatan adalah membuat struktur kasar pada permukaan hidrofobik

(SK > 90°) atau memodifikasi permukaan kasar dengan menggunakan

material dengan energi bebas permukaan yang rendah seperti material dengan

grup alkyl atau grup fluorinated alkyl. Roughness permukaan memiliki efek

yang sangat kuat dalam sifat wetting dari suatu permukaan.

5

Gambar 1.2: Model dari struktur Super Hydrophobic Surface

Chitosan

Chitosan adalah mukopolisakarida yang mirip dengan selulosa. Chitosan

didapatkan dari deacetylation kitin di mana banyak terdapat pada

eksoskeleton pada krustacea (sejenis udang-udangan). Deacetylation kitin

dapat dilakukan dengan merebus kitin dari kepiting dan kulit udang dalam

sodium dihroksida setelah decolorization dengan menggunakan potassium

permanganate.

Pada pembuatan nanopartikel chitosan digunakan chitosan dan anion

bermuatan negatif. Sebagai anion digunakan heptadecafluoro-1-octane

sulfonate dari anionik surfactant CF3(CF2)7SO3Li pada laurtan asam asetik.

Untuk nanopartikel digunakan 0.2 vol.% larutan chitosan dalam asam asteil

dan variasi konsentrasi CF3(CF2)7SO3Li. Setelah mencapurkan dua larutan,

kemudian diaduk selama 60 menit agar terjadi kesetimbangan. Nanopartikel

terbentuk setelah 2 jam. Ukuran dan muatan permukaan nanopartikel dapat

diatur dengan mengubah konsentrasi dari chitosan dan surfaktan anionik.

Pada sisi lain fluoro surfactant juga berperan sebagai stabilizer untuk

chitosan melawan penggumpalan. Dan juga, keberadaan dari fluoro carbon

pada permukaan chitosan mengurangi energi permukaannya sehingga

membuat nanopartikel chitosan menjadi hidrofobik.

Untuk membuat permukaan super hidrofobik, nanopartikel didispersikan

dalam pelarut dan disemprotkan ke permukaan sampel. Lalu sampel

dikeringkan, setelah pelarut menguap maka akan terbentuk permukaan super

hidrofobik.

H. Metode Pelaksanaan

1. Studi Literatur

a. Menganalisis kejadian-kejadian yang menjadi permasalahan utama

dalam mewujudkan Phi-Spray

b. Memahami cara kerja dari Super Hydrophobic Surface; Chitosan

c. Mempelajari cara pengemasan, pengolahan, ataupun pencampuran

bahan chitosan

2. Pemodelan Disain

a. Pemodelan sistem kerja teoritis Super Hydrophobic Surface; Chitosan

b. Pemodelan pencampuran Chitosan dengan bahan lain

6

c. Pemodelan disain ekonomis dan praktis wadah produk Phi-Spray

3. Analisis Produk

a. Pengujian ketahanan produk terhadap air untuk tiap bahan yang

diujikan

b. Pengujian ketahanan produk seberapa lama dapat di simpan atau

digunakan

c. Penganalisaan beberapa faktor yang mungkin menimbulkan

ketidakmaksimalan produk untuk proteksi terhadap air

d. Pembuatan kesimpulan berdasarkan data percobaan dan disesuaikan

dengan teori

4. Finishing

a. Disain produk yang ekonomis dan praktis

I. Jadwal Kegiatan Program

No. Kegiatan Bulan I Bulan II Bulan III Bulan IV

I II III IV I II III IV I II III IV I II III IV

1 Tahap Studi

literature

2 Tahap Pemodelan

Desain

3 Tahap Simulasi

Project

4 Tahap Analisis

5

Tahap

Implementasi

Project

6 Tahap Monitoring

7 Tahap Manajemen

J. Rancangan Biaya

No. Nama Komponen Jumlah Harga

Satuan Harga Total

1. Chitosan/botol 10 Rp 250.000,00 Rp 2.500.000,00

2. Bahan Campuran 10 Rp 100.000,00 Rp 1.000.000,00

3. Wadah alat 10 Rp 15.000,00 Rp 150.000,00

4. Biaya Print dan fotocopy Rp 50.000,00

5. Biaya penjilidan

proposal 5 Rp 5.000,00 Rp 25.000,00

6. Bahan uji 10 Rp 30.000,00 Rp 300.000,00

7. Penulisan laporan 1 Rp 50.000,00 Rp 50.000,00

8. Transportasi 3 Rp 100.000,00 Rp 300.000,00

7

9. Finalisasi dan memperbanyak proposal Rp. 150.000,00

Biaya Total Rp 4.525.000,00

K. Daftar Pustaka

http://koran-jakarta.com/index.php/detail/view01/109779 pada 22 Juni 2013

pukul 19.37 WIB

http://www.bmkg.go.id/bmkg_pusat/Lain_Lain/Artikel pada 22 Juni 2013

pukul 19.39WIB

http://www.bakosurtanal.go.id/ pada 21 Juni 2013 pukul 13.05 WIB

Rios, Fabian. 2011. Hydrophobicity and Its Applications. New Mexico State

University: Mexico

Ivanova dan Philipchenko. 2012. Superhydrophobic Chitosan BasedCoatings

for Textile Processing. 263(2012)783-787

Lacroix, Monique, dkk. 2003. N-acylated Chitosan: Hydrophobic Matrices

for Controlled Drug Release. 93 (2003) 1-13

8

L. Lampiran

Biodata Ketua

1. Nama lengkap : Muhammad Waliyyulhaq

2. NPM : 1106065546

3. Jurusan dan fakultas : Fisika/FMIPA

4. Tempat, tanggal lahir : Jakarta, 28 Februari 1991

5. Alamat rumah : Jl. Karet Pasar No. 16 Setiabudi

6. Nomor telp/handphone : +6185775258330

7. Email : mhaqiw@outlook.com

Ketua

Muhammad Waliyyulhaq

Biodata Anggota

1. Nama lengkap : Abdurrahman Hawary

2. NPM : 1106050802

3. Jurusan dan fakultas : Fisika/FMIPA

4. Tempat, tanggal lahir : Depok, 27 Juli 1993

5. Alamat rumah : Ling. Bojong Jl. Kenanga Baru No.

15 Rt 01/19 kel. Abadijaya, Depok

6. Nomor telp/handphone : +6285782318442

7. Email : abdurrahmanhawary@gmail.com

Anggota

Abdurrahman Hawary

9

Biodata Anggota

1. Nama lengkap : Muhammad Roslan Abdul Gani

2. NPM : 1106019110

3. Jurusan dan fakultas : Fisika/FMIPA

4. Tempat, tanggal lahir : Pangkal Pinang, 7 Agustus 1993

5. Alamat rumah : Jl. Kapuk Podok Cina

6. Nomor telp/handphone : +6285310201052

7. Email : m.roslan@sci.ui.ac.id

Anggota

M. Roslan Abdul Gani

Biodata Dosen Pembimbing

1. Nama lengkap : Dr. Muhammad Hikam

2. NIP/NUK : 196005281982021001

3. Pangkat dan Golongan :

4. Tanggal lahir/Umur :

5. Tempat lahir : Pekalongan

6. Jenis Kelamin : Laki-Laki

7. Alamat rumah :

8. No. HP : +6281806739500

9. E-mail : hikam@ui.ac.id

10. Publikasi : Yofentina I, Viska IV, Hikam M, Bambang S, Alfan M and Wahyu P, Optimalization of

Rotational Speed in the Growing of the Thin

Film Using Sol Gel Method Prepared with Spin

Coating, J. Material Sci. Eng, 1:4, 2012

Dosen Pembimbing

Dr. Muhammad Hikam