Rektor Universitas Indonesia (UI), Prof. Ari Kuncoro, S.E., M.A., Ph.D., mengukuhkan Prof. Dr. Dra. Helmiyati, M.Si. sebagai Guru Besar Tetap Bidang Ilmu Kimia Fisik Polimer, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) UI. Upacara pengukuhan dilaksanakan pada Rabu (9/8), di Balai Sidang UI Kampus Depok. Pada kesempatan itu, Prof. Helmiyati menyampaikan hasil penelitiannya yang berjudul “Potensi Biopolimer dan Nanopartikel sebagai Green Nanokomposit Fungsional: Energi, Air Bersih, dan Kesehatan”.
Dalam orasi ilmiahnya, Prof. Helmiyati mengatakan bahwa Indonesia kaya dengan bahan kimia yang bersumber dari sumber daya alam. Melihat potensi tersebut, ia mengembangkan sintesis Nanokomposit berbasis biopolimer yang didukung oleh oksida logam untuk diaplikasikan ke berbagai kebutuhan. Penggabungan nanopartikel logam atau oksida logam pada permukaan biopolimer akan menghasilkan sifat nanokomposit yang lebih unggul dari masing-masing materialnya serta bersifat sinergis. Temuan ini dapat dikembangkan sebagai katalis untuk biodiesel; sebagai fotokatalis untuk penanggulangan limbah zat warna yang berbahaya sehingga diperoleh air bersih; serta sebagai antibakteri yang berguna dalam bidang kesehatan.
Menurut Prof. Helmiyati, bahan bakar merupakan faktor penting dalam perkembangan ekonomi karena digunakan untuk berbagai jenis kendaraan, seperti mobil, motor, kereta api, dan pesawat. Bahan bakar yang digunakan saat ini sebagian besar berasal dari fosil. Penggunaan bahan bakar fosil menyebabkan masalah lingkungan yang cukup serius, karena pembakarannya menyebabkan efek gas rumah kaca serta penipisan sumber bahan bakar fosil. Padahal, penggunaan bahan bakar di dunia diperkirakan meningkat sebesar 28% antara tahun 2015 dan 2040.
Untuk mengatasi masalah tersebut, diperlukan bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan serta dapat diperbarui. Biodiesel atau fatty acid methyl ester (FAME) dianggap sebagai pengganti bahan bakar yang baik karena dapat langsung disubstitusi atau dicampur dengan solar; memiliki emisi gas rumah kaca yang lebih rendah, angka setana yang lebih baik, dan kandungan bulu belerang yang rendah; serta tidak beracun. Selain itu, biodiesel dapat dipreparasi dengan menggunakan bahan-bahan yang mudah didapat, seperti minyak sawit, minyak kelapa, minyak kedelai, lemak hewani, dan minyak jelantah.
Selain itu, Nanokomposit juga dapat dimanfaatkan sebagai fotokatalis untuk mendegradasi zat warna pada limbah guna memperoleh air bersih. Sejumlah besar limbah zat warna yang dihasilkan dari berbagai industri, seperti industri tekstil, plastik, kertas, makanan, dan kosmetik, tidak dapat dibuang tanpa pengolahan yang memadai. Karena polutan zat warna yang berasal dari industri merupakan salah satu penyebab utama terjadinya pencemaran sistem ekologi. Bahkan, dalam jumlah yang sedikit, polutan zat warna dapat menjadi sangat toksik karena memiliki struktur yang kompleks, sehingga sulit untuk didegradasi.
Pewarna azo merupakan golongan senyawa organik yang terdapat pada zat warna yang dapat menghasilkan amina aromatik yang karsinogenik, seperti benzidin, 3,3-dimetilbenzidin, 3,3-dimetioksibenzidin, dan 2,4-toluilendiamin. Senyawa ini dapat menyebabkan kanker dan hampir 70% dari pewarna sintesis mengandung gugus azo. Hal ini disebabkan karena pewarna sintesis memiliki ketahanan terhadap cahaya, asam, dan alkali. Oleh karena itu, Penggunaan material semikonduktor oksida logam bermanfaat sebagai katalis dalam fotokatalisis karena memiliki stabilitas yang tinggi, tersedia di alam, dan tidak beracun.
Semikonduktor zirkonium oksida merupakan material yang cocok untuk fotokatalisis dengan kelebihan tidak toksik, kestabilan yang tinggi, murah, konduktivitas termal yang rendah, tidak larut dalam air, aktivitas katalitik yang tinggi, dan bersifat optik. Zirkonium oksida bersifat stabil, hidrofilik, diproduksi dengan biaya murah, dan bersifat semikonduktor dengan celah pita 5,0 – 7,0 eV yang berarti berada pada daerah sinar UV. Salah satu metode untuk menurunkan energi celah pita dan peningkatan aktivitas fotokatalitik adalah doping dengan semikonduktor yang mempunyai energi celah pita kecil/sempit.
Adapun di bidang kesehatan, nanokomposit diaplikasikan untuk material antibakteri sebagai hidrogel obat luka, kain dengan anti bakteri, dan kemasan makanan. Material antibakteri tentu sangat penting, terutama di masa pascapandemi. Plastik berbahan dasar minyak bumi merupakan bahan pengemas yang sering digunakan karena ketersediaannya yang besar dengan biaya yang murah. Namun, penggunaannya secara terus-menerus dapat menyebabkan berkurangnya ketersediaan, munculnya limbah yang tidak dapat terurai, dan pencemaran lingkungan.
Pengemasan makanan dengan bahan film nanokomposit berbasis biopolimer merupakan salah satu solusi untuk mengurangi limbah plastik, khususnya limbah yang ditimbulkan oleh industri makanan. Pengemas makanan dengan biopolimer memiliki sifat biodegradable, termasuk karbohidrat, protein, lipid, dan kompositnya. Sumber biopolimer adalah biopolimer alami, biopolimer mikroba, dan polimer sintetik yang dapat terurai secara hayati. Biopolimer alami adalah pati, kitosan, selulosa, dan turunan dari karbohidrat.
“Penggabungan nanopartikel dan biopolimer yang bersumber dari alam dapat dimanfaatkan untuk menyediakan material yang aman dan murah sebagai alternatif energi baru dari sumber energi terbarukan. Teknologi yang lebih efisien dan ramah lingkungan juga dibutuhkan untuk mengolah limbah sehingga diperoleh air bersih. Selain itu, material antibakteri yang ramah lingkungan perlu dikembangkan untuk meningkatkan kualitas lingkungan hidup sehingga kesehatan masyarakat meningkat,” ujar Prof. Helmiyati.
Penelitian ini merupakan satu dari banyaknya penelitian yang pernah dilakukan oleh Prof. Helmiyati. Beberapa karya tulisnya yang pernah diterbitkan, antara lain Magnetic Alginate–Carboxymethyl Cellulose to Immobilize Copper Nanoparticles as A Green and Sustainable Catalyst for Nitrophenol Reduction (2023); Green Hybrid Photocatalyst Containing Cellulose and γ–Fe2O3–Zro2 Heterojunction for Improved Visible-Light Driven Degradation of Congo Red (2022); dan Antimicrobial Packaging of ZnO–Nps Infused into CMC–PVA Nanocomposite Films Effectively Enhances the Physicochemical Properties (2021).
Prof. Dr. Dra. Helmiyati, M.Si. pernah menempuh pendidikan Sarjana Kimia, Bidang Kimia Fisik dan Analisis, Universitas Andalas (1981–1986); Master llmu Kimia, Bidang Kimia Fisik, Institut Teknologi Bandung (1987–1989); dan Doktor pada Bidang Kimia Fisik Polimer, Program Studi Kimia, UI (2006–2009). Prosesi upacara pengukuhan Prof. Helmiyati turut dihadiri oleh Guru Besar Purnabakti Jurusan Kimia FMIPA UI, Prof. Dr. Wahyudi Priyono Suwarso; Dekan FMIPA UI Periode 1994–1998, Prof. Dr. Endang Asijati, M.Sc.; Ketua Jurusan Kimia ke-2 FIPIA UI Periode 1964–1967, Dr. Ir. Matulanda Ratulangi Sugandi; dan Sekretaris Jurusan Kimia ke-2 FIPIA UI Tahun 1964–1967, Drs. F. Santoso.
