Surabaya, Indonesia –
“analysis noncovalent interaction (NCI) menguak Interaksi nonkovalen yang mengatur kestabilan dan perilaku spektrum inframerah (IR) sistem-sistem berbasis lignin”, ini adalah temuan utama sebuah studi terbaru yang diterbitkan dalam jurnal Molecules (2025) oleh tim peneliti dari Universitas Airlangga, Universitas Jenderal Soedirman, Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) Indonesia, dan ISIS Neutron and Muon Source Inggris. Temuan ini penting karena memperdalam pemahaman kita tentang interaksi antara unit-unit lignin yang mengatur polimerisasi lignin. Pemahaman ini membuka jalan bagi rekayasa balik proses depolimerisasi lignin untuk pengembangan bahan bakar terbarukan.
Lignin, salah satu komponen utama dari limbah pertanian seperti jerami dan sekam, selama ini sering dianggap sebagai sampah yang sulit terurai. Namun, penelitian terbaru menunjukkan bahwa senyawa ini justru menyimpan potensi besar sebagai bahan baku energi terbarukan, bioplastik, hingga aplikasi biomedis. Kunci pemanfaatannya terletak pada pemahaman mendalam tentang bagaimana unit-unit penyusun lignin berinteraksi, terutama melalui ikatan nonkovalen seperti ikatan hidrogen dan tumpukan π-π.
Febdian Rusydi, peneliti dari Universitas Airlangga dan salah satu penulis utama studi ini, menyampaikan bahwa timnya telah berhasil memetakan pengaruh interaksi nonkovalen terhadap spektrum inframerah (IR) senyawa model lignin dengan studi berbasis komputasi. Senyawa model itu adalah benzena, fenol, anisol, dan guaiakol. Timnya menggunakan kalkulasi density functional theory (DFT) yang dikoreksi dengan gaya dispersi untuk memodelkan interaksi nonkovalen.
“Monomer dan dimer lignin adalah komponen paling melimpah dalam bio-minyak hasil pirolisis. Memahami bagaimana mereka berinteraksi dan membentuk struktur yang stabil adalah langkah penting untuk mendesain proses depolimerisasi yang lebih efisien,” jelas Febdian Rusydi.
Peran Interaksi Nonkovalen dalam Kestabilan Dimer
Tim peneliti memfokuskan analisis pada empat senyawa model lignin: benzena, fenol, anisol, dan guaiakol, baik dalam bentuk monomer maupun dimer. Mereka menemukan bahwa konfigurasi parallel offset (ParO) adalah struktur paling stabil untuk dimer, kecuali pada dimer fenol, yang lebih stabil adalah bentuk edge-to-edge yang terbentuk karena adanya ikatan hidrogen kuat antara gugus hidroksil.
“Interaksi elektrostatik antara area bermuatan positif dan negatif pada molekul aromatik menjadi penggerak utama terbentuknya konfigurasi ParO. Ini seperti dua magnet yang saling tarik-menarik,” tambah Ferensa Oemry, peneliti dari BRIN.
Spektrum Inframerah: Jejak Digital Interaksi Molekuler
Dengan menggunakan analisis NCI, tim berhasil memvisualisasikan berbagai jenis interaksi lemah seperti ikatan hidrogen, tumpukan π-π, dan gaya van der Waals. Visualisasi ini kemudian dikaitkan dengan perubahan pada spektrum inframerah.
Contohnya, pada dimer fenol, muncul pita regangan O-H baru pada 3702 cm⁻¹ yang mengindikasikan terbentuknya ikatan hidrogen kuat. Sementara pada guaiakol, ikatan hidrogen antara gugus hidroksil dan metoksi menyebabkan pergeseran pada spektrum IR.
Setiap perubahan kecil dalam spektrum IR bisa dilacak kembali ke jenis interaksi nonkovalen tertentu. Ini seperti sidik jari yang memberitahu kita bagaimana molekul-molekul itu saling berdekatan dan berinteraksi.
Implikasi untuk Masa Depan Energi Terbarukan
Temuan ini tidak hanya memberikan pemahaman mendasar tentang kimia lignin, tetapi juga membuka peluang untuk rekayasa proses konversi biomassa yang lebih efisien dan berkelanjutan. Dengan memahami “bahasa” interaksi nonkovalen, ilmuwan dapat merancang katalis yang lebih baik, mengoptimalkan kondisi pirolisis, dan bahkan mendesain material berbasis lignin dengan sifat fungsional tertentu.
“Kami berharap penelitian ini dapat menjadi fondasi untuk pengembangan teknologi hijau, dari bahan bakar bio hingga material pintar, yang semuanya berawal dari limbah pertanian,” tutup Stewart F. Parker dari ISIS Neutron and Muon Source Inggris.
Studi ini didanai oleh Airlangga Research Fund Universitas Airlangga dan dipublikasikan secara terbuka, mendukung penyebaran ilmu pengetahuan untuk kemajuan berkelanjutan.
Kontak Media:
Febdian Rusydi – rusydi@fst.unair.ac.id
Link artikel asli: https://doi.org/10.3390/molecules30244694
