Perpustakaan Digital ITB

Making Indonesia 4.0 adalah sebuah peta jalan strategi Indonesia untuk memasuki era industri 4.0. Peta jalan tersebut fokus pada lima sektor manufaktur, salah satunya adalah industri tekstil. Pertumbuhan industri tekstil yang tidak disertai dengan pengembangan pengolahan limbah cair dapat memberikan dampak negatif bagi lingkungan. Pembuangan limbah cair yang mengandung zat warna tanpa pengolahan terlebih dahulu dapat memengaruhi kualitas air, kehidupan akuatik, dan kesehatan manusia. Salah satu cara pengolahan yang telah banyak dipelajari adalah adsorpsi. Teknik adsorpsi dianggap sebagai salah satu prosedur terbaik untuk mengolah limbah pewarna tekstil karena selektivitasnya, biaya operasi yang rendah, keterjangkauan, kesederhanaan, efisiensi tinggi, dan penggunaan kembali adsorben setelah digunakan. Pada penelitian ini akan dipelajari mengenai mekanisme adsorpsi campuran pewarna kationik (crystal violet (CV)) dan anionik (congo red (CR)) pada adsorben lempung montmorilonit (MMT) dengan pendekatan simulasi dinamika molekul (MD) menggunakan program GROMACS. MD dapat digunakan untuk mengetahui korelasi langsung antara detail mikroskopis dan sifat makroskopis pada sistem yang digunakan, serta membantu dalam interpretasi dan verifikasi hasil eksperimen yang telah didapatkan sebelumnya. Hal yang diamati pada penelitian ini adalah mekanisme adsorpsi CV dan CR dalam sistem tunggal dan sistem campuran pada MMT. Selain itu, diamati juga pengaruh suhu, waktu dan jumlah lapisan MMT saat simulasi. Hasil yang telah didapatkan juga digunakan untuk mengembangkan bahan ajar yang bertujuan untuk mengenalkan kimia komputasi kepada siswa SMA melalui materi gaya antar molekul. Pada sistem CV tunggal, kapasitas adsorpsi paling optimum terjadi saat penambahan 20 CV, dengan persen adsorpsi sebesar 40 %. CV teradsorpsi pada permukaan MMT melalui interaksi van der Waals yang dominan terjadi antara permukaan MMT dan gugus – N+ pada molekul CV. Pada sistem CR tunggal, tidak ada molekul CR yang teradsorpsi karena adanya gaya tolak elektrostatik antara permukaan CR dan MMT. Pada sistem campuran, terjadi peningkatan kapasitas adsorpsi terhadap CV dan CR. Sistem yang memberikan hasil optimum adalah saat penambahan jumlah CV-CR sebanyak 20 molekul dengan perbandingan CV:CR 3:1. Terjadi interaksi sinergis antara CV dan CR pada sistem ini sehingga dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi menjadi 50 %. Variasi suhu dan waktu simulasi menunjukkan bahwa suhu paling optimum saat melakukan simulasi adsorpsi ini terjadi pada suhu 300 K dan waktu produksi yang dilakukan selama 50 ns. Pada simulasi dengan MMT 2 lapis, membutuhkan penambahan jumlah CV-CR yang lebih banyak, yaitu sebanyak 30 molekul dengan perbandingan CV:CR 3:2 untuk mendapatkan hasil yang optimum. Hal ini terjadi karena interaksi elektrostatik antara ion Na+ dengan permukaan MMT lebih dominan sehingga interaksi van der Waals yang terjadi antara CV-CR dengan MMT menjadi lebih lemah. Dengan demikian, membutuhkan jumlah CV- CR yang lebih banyak untuk mendapatkan hasil yang optimum. Pengisian kuesioner tanggapan siswa terhadap penggunaan visualisasi hasil simulasi MD sebagai bahan ajar materi gaya antar molekul dilakukan terhadap 27 orang siswa kelas X. Hasil pengisian kuesioner oleh siswa setelah mempelajari gaya antar molekul menggunakan media visualisasi simulasi MD, menunjukkan bahwa sebanyak 81 % siswa memiliki ketertarikan terhadap penggunaan kimia komputasi sebagai bahan ajar. Hal ini dikarenakan penggunaan media visualisasi simulasi MD dapat memvisualisasikan interaksi yang terjadi antar atom/molekul dengan lebih jelas. Dengan demikian, pemanfaatan kimia komputasi dapat dikembangkan lebih lanjut sebagai bahan ajar pada materi kimia SMA.