Hidrogel kertas terpakai sebagai media penanaman bandar

Abstract

Kertas terpakai adalah salah satu bahan yang boleh dikitar semula. Dalam kajian ini, kertas terpakai dipra-rawat menggunakan 20% sodium hidroksida (NaOH) dan 1.5% hidrogen peroksida (H2O2), dilarutkan dengan NaOH/urea (7/12 wt%) dan diproses untuk menghasilkan hidrogel kertas terpakai (HKT). Empat jenis agen taut silang iaitu asid sitrik (CA), epiklorohidrin (ECH), gliserol (Gly) dan polietilina glikol (PEG) dengan kepekatan yang berbeza (2 – 10 wt%) juga digunakan menghasilkan HKT bertaut silang dan dibandingkan dengan HKT dan hidrogel selulosa (HS). Pencirian hidrogel dibuat melalui ujian pembengkakan 24 jam dan ujian ketumpatan taut silang selama 72 jam. Ujian pembengkakan 24 jam, ujian ketumpatan taut silang 72 jam dan analisis FTIR, SEM, ICP-MS dan TGA. Setelah itu, aplikasi penanaman telah dilakukan menggunakan tanaman Baym Brazil yang diuji melalui pemerhatian selama 7 hari yang mana pH dan kelembapan juga direkodkan. Ujian pembengkakan 24 jam HKT bertaut silang ECH (HKT-ECH) mempunyai pembengkakan yang tinggi iaitu 30.6% pada kepekatan agen taut silang 8% kerana struktur yang lebih berserabut dengan kehadiran liang-liang kecil sepertiyang dilihat pada mikfrograf SEM. Nilai pembengkakan yang paling rendah ditunjukkan oleh HKT bertaut silang PEG (HKTPEG) iaitu 5.1%. ini kerana HKT-PEG memberikan struktur yang berlapis dengan pembentukan liang-liang yang lebih besar berbanding HKT-ECH, HKT-CA dan HKT-Gly. Ujian ketumpatan taut silang pula menunjukkan pembengkakan HKT-ECH adalah yang paling tinggi iaitu 424% dengan pecahan gel sebanyak 20%. Pembengkakan dengan tren yang sama juga diperoleh daripada HS dan HS bertaut silang menunjukkan bahawa proeses pra-rawatan yang dijalankan telah mencukupi untuk mendapatkan HKT yang dikehendaki. Keputusan FTIR menunjukkan kesemua sampel memberikan puncak yang sama pada 3300 cm-1 melibatkan kumpulan hidroksil -OH dan puncak 2890 cm-1 melibatkan asimetrik alifatik C-H. HKT-CA menunjukkan puncak pada 1620 cm-1 kumpulan C=O manakala HKT-ECH menunjukkan keamatan puncak yang signifikan pada 1438 cm-1 dan 859 cm-1 masingmasing merujuk kepada kehadiran -COOC- dan C-Cl. Kedua-dua HKT-Gly dahn HKT-PEG juga menunjukkan kehadiran C-O dan C-O-C pada spektrum. Analisis ICP-MS menunjukkan kepekatan yang tinggi untuk sodium (Na) dan kalium (K) bagi semua sampel hidrogel. Analisis TGA menunjukkan setiap sampel mengalami tiga tahap degradasi bermula dengan pemeluwapan air pada julat suhu 30 – 150 °C. HKTCA mengalami penurunan yang tinggi pada suhu 172 °C dan 270 – 275 °C. HKTECH mengalami degradasi kedua pada suhu 280 °C melibatkan degradasi ECH. HKTGly memberikan suhu degradasi selulosa pada 199 °C dan HKT-PEG memberikan tahap degradasi tertinggi pada dua puncak suhu yang signifikan iaitu 180 °C dan 400 °C. Aplikasi penanaman telah dilakukan menggunakan tanaman Bayam Brazil yang diuji melalui pemerhatian selama 7 hari yang mana pH dan kelembapan telah direkodkan. Bayam Brazil kelihatan segar sehingga hari ke-7 bagi sampel HKT, HKT/Tanah, HKT-CA dan HKT-CA/Tanah. Berbanding dengan penanaman tanah, penanaman menggunakan hidrogel dapat mengurangkan frekuensi penyiraman air. HKT dan HKT-CA dapat mengekalkan kelembapan tanah tanpa perlu tambahan air pada hari ke-7. Oleh itu, dapat disimpulkan bahawa penggunaan hidrogel daripada kertas terpakai dapat membantu memudahkan penanaman sayur-sayuran dan berpotensi dikembangkan untuk aplikasi agrikultur penanaman bandar yang lain.