SURFAKTAN DAN PRODUK

Surfaktan dalam Industri

Surfaktan (surface active agent) atau zat aktif permukaan,adalah senyawa kimia yang

terdapat pada konsentrasi rendah dalam suatu system, mempunyai sifat teradsorpsi pada

permukaan antarmuka pada system tersebut. Energi bebas permukaan-antarmuka adalah kerja

minimum yang diperlukan untuk merubah luas permukaan-antarmuka.Surfaktan merupakan

molekul yang memiliki gugus polar yang suka air (hidrofilik) dan gugus non polar yang suka

minyak (lipofilik) sekaligus, sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari minyak

dan air. Surfaktan adalah bahan aktif permukaan, yang bekerja menurunkan tegangan permukaan

cairan, sifat aktif ini diperoleh dari sifat ganda molekulnya. Bagian polar molekulnya dapat

bermuatan positif, negatif ataupun netral, bagian polar mempunyai gugus hidroksil semetara

bagian non polar biasanya merupakan rantai alkil yang panjang. Surfaktan pada umumnya

disintesis dari turunan minyak bumi dan limbahnya dapat mencemarkan lingkungan, karena

sifatnya yang sukar terdegradasi, selain itu minyak bumi merupakan sumber bahan baku yang

tidak dapat diperbarui.

Berdasarkan struktur ion : ada tidaknya muatan ion pada rantai panjang bagian

hidrofobiknya, dikenal 4 macam, yaitu : Surfaktan kationik, Surfaktan anionik, Surfaktan

nonionik, Surfaktan amfolitik.

a. Surfaktan anionik

Surfaktan ini bila terionisasi dalam air/larutan membentuk ion negatif. Surfaktan ini banyak

digunakan untuk pembuatan detergen mesin cuci, pencuci tangan dan pencuci alat-alat rumah

tangga. Surfaktan ini memiliki sifat pembersih yang sempurna dan menghasilkan busa yang

banyak. Contoh surfaktan ini yaitu, alkilbenzen sulfonat linier, alkohol etoksisulfat, dan alkil

sulfat.

b. Surfaktan nonionik

Surfaktan ini tidak dapat terionisasi dalam air/larutan sehingga surfaktan ini tidak memiliki

muatan. Dalam pembuatan detergen surfaktan ini memiliki keuntungan yaitu tidak terpengaruh

oleh keadaan air karena surfaktan ini resisten terhadap air sadah. Selain itu juga detergen yang

dihasilkan hanya menghasilkan sedikit busa. Contohnya alkohol etoksilat.

c. Surfaktan kationik

1 | P a g e

Surfaktan ini akan terionisasi dalam air/larutan membentuk ion positif. Dalam detergen,

surfaktan ini banyak digunakan sebagai pelembut. Contohnya senyawa amonium kuarterner

d. Surfaktan amfolitik.

Bila terionisasi dalam air/larutan akan terbentuk ion positif, ion negative atau nonionik

bergantung pada pH air/larutannya. Surfaktan ini digunakan untuk pencuci alat-alat rumah

tangga. Contoh imidazolin dan betain.

Surfaktan anionik : umumnya merupakan garam natrium, akan terionisasi menghasilkan

Na+ dan ion surfaktannya bermuatan negatif. Surfaktan anionik umumnya diproduksi secara

besar-besaran pada industri detergen. Detergen anionik yang digunakan adalah sekitar 75% dari

seluruh surfaktan yang digunakan, dan hampir 95% darinya adalah alkil-alkil sulfat dan alkil

benzen sulfonat. Jenis ini merupakan komponen polutan utama detergen pada air

permukaan.Contoh : Natrium dodekil sulfonat : C12H23CH2SO3-Na+, Natrium dodekil

benzensulfonat : C12H25ArSO3-Na+

Surfaktan anionic merupakan surfaktan yang memiliki gugus hidrofilik anionik. Contoh

surfaktan anionic biasa disebut “sabun” (sabun asam lemak), garam asam alkilsulfonat

(komponen utama deterjen sintetis, seperti alkil benzene sulfonat (LAS) ), lemak alcohol sulfat

(komponen utama shampoo atau deterjen netral) dan lain-lain. Karena sabun asam lemak adalah

garam dari asam lemak dan logam basa (garam asam lemah dan basa kuat), maka sabun ini

terhidrolisis dalam air dan larutannya menjadi sedikit basa. Namun, larutan dari surfaktan

anionik lainnya adalah netral. Larutan deterjen sintetis diatur agar sedikit basa, tapi bukan

disebabkan oleh deterjen itu sendiri (deterjennya netral) melainkan karena efek dari zat tambahan

(natrium karbonat dan lain-lain). Ini merupakan perbedaan utama antara sabun dan deterjen

sintetis. surfaktan anionik yang paling umumdigunakan adalah Alkyle Benzene Sulfonate (ABS).

Surfaktananionik ini sangat tidak menguntungkan karena ternyata sangatlambat terurai oleh

bakteri pengurai disebabkan oleh adanya rantaibercabang pada strukturnya. Oleh kerena itu ABS

kemudiandigantikan oleh surfaktan yang dapat dibiodegradasi yang dikenaldengan Linier

Alkilbenzen Sulfonat (LAS).

Mekanisme Kinerja Detergen, khususnya surfaktannya, memiliki kemampuan yang unik

untuk mengangkat kotoran, baik yang larut dalam air maupun yang tak larut dalam air. Salah

satu ujung dari molekul surfaktan bersifat lebih suka minyak atau tidak suka air, akibatnya

bagian ini mempenetrasi kotoran yang berminyak. Ujung molekul surfaktan satunya lebih suka

2 | P a g e

air, bagian inilah yang berperan mengendorkan kotoran dari kain dan mendispersikan kotoran,

sehingga tidak kembali menempel ke kain. Akibatnya warna kain akan dapat dipertahankan. Jika

kotoran berupa minyak atau lemak maka akan membentuk emulsi minyak–air dan detergen

sebagai emulgator (zat pembentuk emulsi). Sedangkan apabila kotoran yang berupa tanah akan

diadsorpsi oleh detergen kemudian mambentuk suspensi butiran tanah-air, dimana detergen

sebagai suspensi agent (zat pembentuk suspensi).

MES merupakan salah satu kelompok surfaktan anionik yang paling banyak digunakan.

Surfaktan ini dapat disintesis dari minyak nabati yaitu minyak sawit. Surfaktan Metil Ester

Sulfonat termasuk golongan surfaktan anionik, yaitu surfaktan yang bermuatan negatif pada

gugus hidrofiliknya atau bagian aktif permukaan. MES ini memperlihatkan karakteristik disperse

yang baik, sifat penyabunan yang baik terutama pada air dengan tingkat kesadahan yang tinggi,

bersifat mudah didegradasi. Kelebihan dari MES ini yaitu pada konsentrasi MES yang lebih

rendah daya penyabunannya sama dengan petroleum sulfonat, dapat mempertahankan aktifitas

enzim. MES dari minyak nabati dengan ikatan atom karbon C10, C12, C14 biasa digunakan

untuk light duty diwashing detergent, sedangkan MES yang mempunyai ikatan atom karbon

C16-C18 biasa digunakan untuk detergen bubuk dan cair

Proses produksi surfaktan Metil Ester Sulfonat dilakukan dengan mereaksikan metil ester

dengan pereaksi sulfonasi.Proses pertama dilakukan dengan proses sulfonasi metil ester. Proses

sulfonasi dilakukan pada skala laboraturium (500 ml), dengan reaktor untuk mereaksi metil ester

minyak inti sawit sebagai bahan baku utama dengan reaktan natrium bisulfit. Selanjutnya proses

produksi dilakukan secara batch, dengan rasio mol metil ester dan natrium bisulfit 1:1,5, suhu

reaksi 100°C dan lama reaksi 4,5 jam. Proses dilanjutkan dengan pemurnian menggunakan

methanol 30% pada suhu 50°C dengan lama reaksi 1,5 jam. Proses yang terakhir adalah

netralisasi menggunakan NaOH 20% dan modifikasi. Namun, yang harus diperhatikan setelah

proses netralisasi dengan NaOH adalah terbentuknya produk samping reaksi sulfonasinya yang

akan menghasilkan garam alkali sehingga dapat menurunkan biodegradabilitas dari surfaktan

MES ini.

Produk : Sabun Cream ( sabun colek)

Sabun cream merupakan salah satu bentuk sabun yang digunakan untuk untuk

membersihkan semua keperluan di rumah , cuci piring, cuci baju, ada juga yang untuk cuci

3 | P a g e

mobil. Sabun cream merupakan salah satu cleaner/pembersih, yang terdiri dari bahan kimia

yang mampu menghilangkan noda/lemak/minyak dan bau tidak sedap yang melekat pada

pakaian atau perlatan rumah tangga. Sabun Cream biasa sering juga disebut sabun colek. Sabun

ini mempunyai warna dan wangi yang bervariasi tergantung dari zat warna dan pewangi yang

ditambahkan pada formulanya.

Bahan aktif ( surfaktan ) yang terkandung di dalam sabun cream ini adalah Alkyl

Benzene Sulfonate (ABS) yang merupakan senyawa surfaktan anionik yang lebih sukar terurai

secara alami. Surfaktan anionik ini sangat tidak menguntungkan karena ternyata sangat lambat

terurai oleh bakteri pengurai disebabkan oleh adanya rantaibercabang pada strukturnya. Oleh

kerena itu, di banyak negara penggunaan ABS dilarang dan digantikan oleh surfaktan yang dapat

dibiodegradasi yang dikenal dengan Linier Alkilbenzen Sulfonat (LAS). Beberapa alasan masih

digunakannya ABS, diantaranya: harganya murah, kestabilannya dalam bentuk krim/pasta dan

busanya melimpah.

Surfaktan (surface active agents) merupakan senyawa aktif yang digunakan untuk

menurunkan energi pembatas yang membatasi dua cairan yang berbeda tingkat kepolarannya dan

tidak saling larut. Tegangan antar muka suatu fasa yang berbeda derajat polaritasnya akan

menurun jika gaya tarik-menarik antar molekul yang berbeda dari kedua fasa (adhesi) lebih besar

dibandingkan gaya tarik menarik anta molekul yang sama dalam fase tersebut (kohesi).

Sabun merupakan senyawa natrium atau kalium dengan asam lemak dari minyak nabati

atau lemak hewani bebentuk padat, lunak atau cair, dan berbusa. Sabun dihasilkan oleh proses

saponifikasi, yaitu hidrolisis lemak menjadi asam lemak dan gliserol dalam kondisi basa.

Pembuat kondisi basa yang biasa digunakan adalah Natrium Hidroksida (NaOH) dan Kalium

Hidroksida (KOH). Jika basa yang digunakan adalah NaOH, maka produk reaksi berupa sabun

keras (padat), sedangkan basa yang digunakan berupa KOH maka produk reaksi berupa sabun

cair. Tipe emulsi dari sabun ini termasuk emulsi O/W, karena minyak terdispersi dalam media air

sabun. Kestabilan dari sabun cream ini cukup stabil, karena ditunjang oleh kemampuan air

sabun sebagai zat amfipatik, yaitu zat yang mempunyai kedua gugus hidrofobik dan hidrofilik.

Molekul ini dalam air akan membentuk misel yang berikatan dengan molekul non polar seperti

minyak, sehingga di dalam air sabun, minyak bersama-sama dengan misel terdispersi dalam air.

Dalam pembuatan sabun peran zat pembantu dan pengisi sangat besar karena akan sangat

menentukan mutu dan kenampakan sabun yang akan dijual. Zat-zat yang biasa digunakan adalah

4 | P a g e

1) Garam, berfungsi sebagai pengental.Semakin banyak jumlah garam yang Semakin banyak

jumlah garam yang sabun maka sabun yang dihasilkan akan semakin kental.

2) Alkali, pengatur pH larutan sabun dan penambah daya deterjensi.

3) Zat pemberi busa, untuk meningkatkan pencucian yang bersih, sebab tanpa busa

kemungkinan besar sabun telah mengendap sebagai sabun kalsium atau sabun tidak larut.

4) Pewangi, untuk memberikan aroma tertentu sesuai selera dan meningkatkan daya tarik serta

daya jual sabun.

5) Zat warna, memberi warna pada sabun agar mempunyai penampilan menarik.

Membuat sabun sebetulnya bukanlah suatu pekerjaan yang terlalu sulit untuk dilakukan

karena selain mudah pengerjaannya, biaya pembuatannya pun relatif murah dengan bahan-bahan

yang mudah pula didapat. Mengingat hal tersebut dan perannya yang begitu penting dalam

kehidupan masyarakat sehari-hari membuat sabun sendiri dapat dipandang sebagai suatu

kegiatan ekonomi yang bisa cukup menguntungkan, baik untuk penghematan maupun untuk

menambah penghasilan bila dikelola dengan baik dalam bentuk industri rumah tangga.

______________________________________________________________________________

Surfaktan yang merupakan kepanjangan dari surface active agent adalah suatu senyawa

kimia yang dapat mengaktifkan permukaan suatu zat lain yang awalnya tidak dapat berinteraksi.

Surfaktan memiliki karakter yang unik karena dapat berinteraksi dengan senyawa yang polar dan

juga non polar. Hal ini dikarenakan struktur surfaktan yang memiliki gugus polar dan non polar

sekaligus. Gambar berikut menunjukkan struktur surfaktan:

Apabila kita lihat struktur surfaktan dapat dilihat bahwa terdapat gugus polar maupun non

polar dalam strukturnya. Surfaktan dapat bersifat polar karena memiliki gugus karboksilat yang

memiliki karakter polar. Mengapa gugus karboksilat bersifat polar? Karena pada gugus

karboksilat terdapat ikatan rangkap dan juga pasangan elektron bebas yang dapat mengakibatkan

muatan negatif terkutubkan. Kutub polar dari surfaktan ini dapat berinteraksi dengan air

sehingga bersifat hidrofil. Secara struktur kata hidrofil berasal dari gabungan kata hidro yang

berarti air dan fil yang berarti suka, jadi hidrofil berarti suka air.

Selain bersifat polar, surfaktan pun dapat bersifat non polar karena memiliki rantai

karbon yang memiliki karakter non polar. Mengapa rantai karbon bersifat non polar? Rantai

5 | P a g e

karbon bersifat non polar karena elektron tersebar secara merata sehingga tidak ada pengkutuban

muatan. Karena rantai karbon ini bersifat non polar, maka tidak dapat berinteraksi dengan air,

tetapi justru dapat berinteraksi dengan lemak. Oleh karena itu sisi non polar ini bersifat hidrofob.

Hidrofob merupakan gabungan kata hidro yang berarti air dan fob yang berarti takut, jadi

hidrofob berarti takut air.

Keberadaan kedua gugus dalam struktur surfaktan biasa diistilahkan “kepala”dan “ekor”.

Gugus polar biasa disebut kepala dan ekornya adalah gugus non polar. Filosofinya karena gugus

non polarnya berupa rantai panjang sehingga biasa diibaratkan ekor. Sedangkan gugus polarnya

hanya gugus karboksilat sehingga diibaratkan kepala.

Berdasarkan muatannya terdapat empat kategori surfaktan, yaitu:

a. Anionik

Surfaktan anionik merupakan surfaktan yang dapat membentuk ion negatif atau anion.

Contohnya adalah Alkyl Benzene Sulfonate (ABS), Linier Alkyl Benzene Sulfonate (LAS),

Alpha Olein Sulfonate (AOS).

b. Kationik

Surfaktan kationik merupakan surfaktan yang dapat membentuk ion positif atau kation.

Contohnya adalah garam amonium.

c. Non ionik

Surfaktan non ionik merupakan surfaktan yang tidak membentuk ion negatif maupun

positif sehingga bersifat netral. Contohnya adalah Nonyl Phenol Polyethoxyle.

d. Amfoter

Surfaktan amfoter merupakan surfaktan yang dapat membentuk ion positif maupun

negatif. Contohnya adalah Acyl Ethylenediamines.

Berdasarkan struktur kimianya, surfaktan dapat dibagi sebagai berikut:

a. Sabun, contohnya adalah Na-laurat, Na-palmitat, Na-stearat, Na-oleat, dsb.

b. Minyak-minyak yang disulfatkan/disulfonkan, contohnya adalah Minyak jarak yang

disulfatkan (TRO).

c. Parafin atau olefin yang disulfurkan, contohnya adalah senyawa sulfochlorida yang

disabunkan (Mersolat), olefin yang disulfatkan (Tepol).

d. Arilalkil sulfonat, contohnya adalah alkil benzo sulfonat, naftalin sulfonat seperti 1-iso propil

natalin 2-sulfonat-Na (Nekal A), dsb.

6 | P a g e

e. Alkil sulfat, contohnya adalah Alkil sulfat primer/ dari alkil alkohol primer seperti asam

malonat anhidrat + alkohol dengan Na-bisulfit (Nacconol. LAL), Alkil sulfat sekunder/ dari alkil

alkohol sekunder.

f. Kondensat asam lemak, contohnya adalah kondensat dengan gugus amino (Medialan A,

Sapamine A), kondensat mengandung gugus oksi (Immersol S, Soromin A), kondensat dengan

gugus inti aromatik (Melioaran F).

g. Persenyawaan polietilenaoksida (poliglikoeter), contohnya adalah Alkil amin poliglikol eter

(Peregal OK), Dispersol E.

Sifat-sifat umum surfaktan adalah sebagai berikut:

1. Sebagai larutan koloid

Pada konsentrasi tinggi partikel koloid akan saling menggumpal, gumpalan ini disebut

misel atau agregat baik berbentuk sferik (daya hantar listriknya tinggi) atau lamelar (daya hantar

listriknya kecil disebut juga koloid netral) dan ada dalam kesetimbangan dengan sekitarnya

(pelarut atau dispersi larutan). Kesetimbangan ini akan mencapai konsentrasi kritik misel.

2. Adsorpsi

Apabila larutan mempunyai tegangan permukaan lebih kecil daripada pelarut murni, zat

terlarut akan terkonsentrasi pada permukaan dan terjadi adsorpsi positif. Sebaliknya adsorpsi

negatif menunjukkan bahwa molekul-molekul zat terlarut lebih banyak terdapat dalam rongga

larutan daripada di permukaan. Hubungan antara derajat penyerapan dan penurunan tegangan

permukaan dinyatakan dalam persamaan Gibbs.

3. Kelarutan dan daya melarutkan

Partikel-partikel tunggal dari surfaktan relatif tidak larut, sedangkan misel mempunyai

kelarutan tinggi. Makin panjang rantai hidrokarbonnya, makin tinggi temperatur kritik larutan.

4. Pembasahan

Perubahan dalam tegangan permukaan yang menyertai proses pembasahan dinyatakan

oleh Hukum Dupre.

5. Daya Busa

Busa ialah dispersi gas dalam cairan dan zat aktif permukaan memperkecil tegangan

antarmuka, sehingga busa akan stabil, jadi surfaktan mempunyai daya busa.

6. Daya Emulsi

7 | P a g e

Emulsi adalah suspensi partikel cairan dalam fasa cairan yang lain, yang tidak saling

melarutkan. Surfaktan akan menurunkan tegangan antarmuka, sehingga terjadi emulsi yang

stabil. Surfaktan dapat menyebabkan permukaan kulit kasar, hilangnya kelembaban alami yang

ada pada permukan kulit dan meningkatkan permeabilitas permukaan luar. Hasil pengujian

memperlihatkan bahwa kulit manusia hanya mampu memiliki toleransi kontak dengan bahan

kima dengan kandungan 1 % LAS dan AOS dengan akibat iritasi ‘sedang’ pada kulit.

8 | P a g e