PEMBUATAN FILM PLASTIK BIODEGREDABEL DARI PATI JAGUNG DENGAN

PEMBUATAN FILM PLASTIK BIODEGREDABEL DARI PATI JAGUNG DENGAN PENAMBAHAN KITOSAN DAN PEMPLASTIS GLISEROL Pamilia Coniwanti * , Linda Laila, Mardiyah Rizka Alfira *Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jl. Raya Palembang - Prabumulih Km. 32 Indralaya, OI, Sumatera Selatan 30662 Phone: +62 711 580169 Abstrak Penelitian pemanfaatan sintesis plastik biodegaradabel telah dikembangkan karena bersifat ramah lingkungan dan terbarukan. Dalam penelitian ini, plastik biodegradabel disintesis dari pati jagung dengan komposit kitosan dengan gliserol sebagai plastisiser. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari dan pengaruh variasi komposisi bahan terhadap kinerja edible film. Plastik biodegradabel disintesis dengan metode inversi fasa atau melt intercalation dengan variasi konsentrasi kitosan 0 (%w/w), 7,6 (%w/w), 14,2 (%w/w), 20 (%w/w), 25 (%w/w), 29,4 (%w/w), and variasi konsentrasi gliserol 0,7 (%v/v), 1,3 (%v/v), 2 (%v/v), 2,7 (%v/v), 3,3 (%v/v), 4 (%v/v). Karakteristik biodegradabel ditandai dengan adanya uji biodegradasi, ketahanan air, uji kuat tarik dan elongasi dan analisa morfologi optimum plastik biodegradabel menunjukkan sifat mekanik yang optimal dengan menggunakan Mikroskop Machine ASTM 6 - LM. Hasil karakterisasi plastik biodegradabel dengan kinerja yang optimal adalah 26,78 % untuk persentase ketahanan air, untuk kuat tarik 3,92 mpa, untuk elongasi 37,92 % dan positif terhadap uji biodegradasi . Kata kunci : Pati jagung, pemplastis, kitosan, gliserol, plastik biodegradabel Abstract The research of natural material utilization in biodegradable plastics synthesize have been developed, because enviromental friendliness, and renewable properties. In this research, biodegradable plastics from corn starch chitosan composite with glycerol as plasticizer was synthesized. The purposes of this research are to study and the influence of the variation of material composition towards edible film performance. The biodegredable plastics was synthesized by phase inversion method or melt intercalation with variation of chitosan concentrations 0 (%w/w), 7.6 (%w/w), 14.2 (%w/w), 20 (%w/w), 25 (%w/w), 29.4 (%w/w), and glycerol concentrations 0.7 (%v/v), 1.3 (%v/v), 2 (%v/v), 2.7 (%v/v), 3.3 (%v/v), 4 (%v/v). Biodegradable was characterized by the biodegradation test, swelling test, and endurance to water, and tensile strength test and elongation, analysis the morphology of optimum biodegradable plastics showing optimum mechanical properties using Measuring Microscope Machine ASTM 6-LM. The result of biodegradable plastics characterization with optimum performance are 26.78 % for swelling percentage, for stress 3.92 mpa, for elongation 37.92% and positive toward biodegradation test. Key words : Corn starch, plasticizer, chitosan, glicerol, biodegradable plastics

Plastik sintetis merupakan bahan yang sangat diperlukan bagi kehidupan manusia dan telah berkembang menjadi industri besar. Bahan kemasan yang berasal dari polimer petrokimia yakni plastik sangat populer digunakan karena memiliki beberapa keunggulan, yakni fleksibel (mengikuti bentuk produk), transparan, tidak mudah pecah, dapat dikombinasikan dengan kemasan lain, dan tidak korosif. Namun, polimer plastik tidak tahan terhadap panas dan dapat mencemari produk dengan migrasi komponen

monomernya, sehingga berdampak terhadap keamanan dan kesehatan konsumen. Selain itu, kelemahan plastik yang lainnya adalah tidak dapat dihancurkan secara alami (non-biodegradable) sehingga menyebabkan pencemaran lingkungan. Karenanya, bahan kemasan plastik tidak dapat dipertahankan penggunaannya secara luas karena akan menambahkan persoalan dan kesehatan di waktu mendatang. Alasan penggunaan plastik sintetis yang meluas, dikarenakan sifatnya yang kuat, tidak mudah rapuh, dan stabil. Namun ternyata, polimer plastik juga mempunyai berbagai kelemahan,

Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 20, Desember 2014

Page | 22

1. PENDAHULUAN

antara lain sifatnya yang tidak tahan panas, mudah rusak dan dapat menyebabkan kontaminasi melalui transmisi monomernya ke bahan yang dikemas. Kelemahan lain adalah sifatnya yang tidak dapat dihancurkan secara alami (non -biodegradable), Sampah plastik bekas pakai tidak akan hancur meskipun telah ditimbun dalam waktu lama, sehingga mengakibatkan penumpukan sampah plastik dapat menyebabkan pencemaran dan kerusakan bagi lingkungan hidup. Untuk mengurangi terjadinya penimbunan sampah plastik maka dilakukan penelitian pembuatan plastik biodegradabel dengan menggunakan bahan alami yang dapat diperbaharui. Salah satu bahan alami tersebut yaitu pati jagung. Tapi karena pati jagung memiliki sifat yang kaku dan mudah rapuh, maka digunakan gliserol sebagai pemplastis dan kitosan sebagai penguat dari plastik biodegradabel. Penambahan ini bertujuan untuk memperbaiki sifat fisik, sifat mekanik dan melindungi Film Plastik dari Mikroorganisme yang dapat merusak Film Plastik. Polimer adalah salah satu bahan rekayasa bukan logam (non-metalic material) yang penting. Saat ini bahan polimer telah banyak digunakan sebagai bahan substitusi untuk logam terutama karena sifatnya yang cenderung ringan, tahan terhadap korosi dan bahan kimia, serta murah, terutama untuk pengaplikasian pada temperatur rendah. Selain itu karena daya hantar listrik dan panas yang sangat rendah, kemampuannya dalam meredam kebisingan, variasi pada warna dan tingkat transparansi, serta kesesuaian desain dan manufaktur. Proses pembentukan rantai molekul raksasa polimer dari unit-unit molekul terkecilnya (mer atau meros) melibatkan reaksi yang sangat kompleks. Proses polimerisasi tersebut secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua jenis reaksi, yaitu: (1) polimerisasi adisi, dan (2) polimerisasi kondensasi. Reaksi adisi, seperti yang terjadi pada proses pembentukan makro molekul polyethylene dari molekul-molekul etilen, terjadi secara cepat dan tepat tanpa produk samping sehingga sering disebut pula sebagai Pertumbuhan Rantai (Chain Growth). Sedangkan, polimerisasi kondensasi, misalnya terjadi pada pembentukan bakelit dari dua buah mer berbeda, berlangsung tahap demi tahap (Step Growth) dengan menghasilkan produk samping, seperti molekul air yang dikondensasikan keluar. Polimer alami adalah polimer yang dihasilkan dari monomer organik seperti pati, karet, kitosan, selulosa, protein dan lignin. Biopolimer banyak diminatioleh industri karena berasal dari sumber daya alam yang dapat diperbarui, biodegradable (dapat diuraikan), mempunyai sifat mekanis yang baik, dan

ekonomis. Saat ini, biopolimer banyak diteliti untuk menghasilkan film (plastik) yang dapat menggantikan keberadaan plastik sintetik. Terdapat tiga kelompok biopolimer yang menjadi bahan dasar dalam pembuatan film kemasan biodegradable, yaitu : a) Campuran biopolimer dengan polimer sintetis : film jenis ini dibuat dari campuran granula pati (5 – 20 %) dan polimer sintetis serta bahan tambahan (prooksidan dan autooksidan). Komponen ini memiliki angka biodegradabilitas yang rendah dan biofragmentasi sangat terbatas. b) Polimer mikrobiologi (poliester): Biopolimer ini dihasilkan secara bioteknologis atau fermentasi dengan mikroba genus Alcaligenes. Berbagai jenis ini diantaranya polihidroksi butirat (PHB), polihidroksi valerat (PHV), asam polilaktat dan asam poliglikolat. Bahan ini dapat terdegradasi secara penuh oleh bakteri, jamur dan alga. Tetapi karena proses produksi bahan dasarnya yang rumit mengakibatkan harga kemasan biodegradable ini relatif mahal. c) Polimer pertanian: biopolimer ini tidak dicampur dengan bahan sintetis dan diperoleh secara murni dari hasil pertanian. Polimer pertanian ini diantaranya selulosa (bagian dari dinding sel tanaman), kitin (pada kulit Crustaceae) dan pullulan (hasil fermentasi pati oleh Pullularia pullulans). Polimer ini memiliki sifat termoplastik, yaitu mempunyai kemampuan untuk dibentuk atau dicetak menjadi film kemasan. Kelebihan dari polimer jenis ini adalah ketersediaan sepanjang tahun (renewable) dan mudah hancur secara alami (biodegradable). Polimer pertanian yang potensial untuk dikembangkan antara lain adalah pati gandum, pati jagung, kentang, casein, zein, consentrate whey dan soy protein. Plastik biodegradabel merupakan plastik yang dapat terurai oleh aktivitas mikroorganisme pengurai. Plastik biodegradabel memiliki kegunaan yang sama seperti plastik sintetis atau plastik konvensional. Plastik biodegradabel biasanya disebut dengan bioplastik, yaitu plastik yang seluruh atau hampir seluruh komponennya berasal dari bahan baku yang dapat diperbaharui. Plastik biodegradabel merupakan bahan plastik yang ramah terhadap lingkungan karena sifatnya yang dapat kembali ke alam. Umumnya, kemasan biodegradabel diartikan sebagai film kemasan yang dapat didaur ulang dan dapat dihancurkan secara alami. Plastik biodegredabel dapat berubah struktur kimianya. Plastisizer menurunkan kekuatan inter dan intra molekular dan meningkatkan mobilitas dan fleksibilatas film (Sanchez et al., 1998). Semakin banyak penggunaan plastisizer maka akan meningkatkan kelarutan. Begitu pula dengan


Page | 23

penggunaan plastisizer yang bersifat hidrofilik juga akan meningkatkan kelarutannya di dalam air. Penggunaan gliserol memberikan kelarutan yang lebih tinggi dibandingkan sorbitol pada edible film berbasis pati (Bourtoom, 2007). Jenis dan konsentrasi dari plasticizer akan berpengaruh terhadap kelarutan dari film berbasis pati. Semakin banyak penggunaan plasticizer, kelarutan juga akan semakin meningkat. Demikian pula dengan penggunaan plasticizer yang bersifat hidrofilik juga akan meningkatkan kelarutannya dalam air. Peningkatan suhu pemanasan juga akan menurunkan persentase pemanjangan dari edible film. Permeabilitas terhadap kelarutan dan uap air akan cenderung menurun seiring dengan naiknya suhu pemanasan (Bourtoom, 2007). Interaksi antara polimer dengan pemlastis dipengaruhi oleh sifat affinitas kedua komponen, apabila affinitas polimer pemlastis tidak kuat maka akan terjadi plastisasi antara struktur (molekul pemlastis hanya terdistribusi diantara struktur). Plastisasi ini hanya mempengaruhi gerakan dan mobilitas struktur. Jika terjadi interaksi polimerpolimer cukup kuat, maka molekul pemplastis akan terdifusi kedalam rantai polimer (rantai polimer amorf membentuk satuan struktur globular yang disebut bundle) menghasilkan plastisasi infrastruktur intra bundle. Gelatinisasi adalah perubahan yang terjadi pada granula pada waktu mengalami kenaikan yang luar biasa dan tidak dapat kembali ke bentuk semula (Winarno, 2002). Gelatinisasi juga disebut sebagai peristiwa koagulasi koloid dengan ikatan rantai polimer atau penyerapan zat terlarut yang membentuk jaringan tiga dimensi yang tidak terputus sehingga dapat mengakibatkan terperangkapnya air dan terhentinya aliran zat cair yang ada di sekelilingnya kemudian mengalami proses pengorientasian partikel (Meyer, 1973). Suhu gelatinisasi adalah suhu pada saat granula pati pecah dan berbeda-beda bagi tiap jenis pati serta merupakan suatu kisaran. Viskometer suhu gelatinisasi dapat ditentukan, misalnya pada jagung 62-70°C, beras 68-78°C gandum 54,564°C, kentang 58-66°C, dan tapioka 52-64°C (Winarno, 2002). 2. METODE PENELITIAN A. Bahan Penelitian Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah jagung, air, aquadest, kulit udang NaOH 1M , HCl 1M, asam asetat 1%, gliserol. B. Alat Penelitian Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah blender, wadah plastik, pisau, ayakan, water bath, peralatan gelas , magnetic stirrer,


termometer, neraca analitik, oven, cetakan kaca 20x20cm. C. Prosedur Penelitian 1) Pembuatan Bahan Baku Dipisahkan biji jagung dari tongkol dan kulitnya dengan menggunakan pisau kemudian cuci hingga bersih. Kemudian dihaluskan biji jagung dan air dengan menggunakan blender dengan perbandingan 500 gr jagung : 250 ml air. Lalu disaring biji jagung yang telah dihaluskan menggunakan kain kasa sampai diperoleh ampas dan filtrat. Diekstraksi kembali ampas yang diperoleh dari proses penyaringan dengan penambahan air (500 gr ampas : 250 ml air). Filtrat pati yang diperoleh dari penyaringan pertama dan kedua kemudian dimasukkan ke dalam wadah plastik. Diendapkan filtrat hasil saringan selama 24 jam untuk mengendapkan pati, setelah 24 jam terbentuk dua lapisan yaitu endapan pati dan air hasil pengendapan. Air hasil pengendapan dibuang sehingga diperoleh endapan pati basah. Dicuci endapan pati dengan air sampai air cucian jernih kemudian diendapkan lagi untuk memperoleh pati bersih. Dikeringkan pati dengan cara menjemurnya dibawah sinar matahari selama dua hari untuk mendapatkan pati kering lalu dihaluskan pati kering dengan mortal sampai halus kemudian pati yang telah halus diayak dengan menggunakan ayakan 100 mesh. 2) Pembuatan Kitosan Dipisahkan udang dan kulitnya kemudian cuci bersih dan dikeringkan. Kulit udang yang dikeringkan kemudian dihaluskan hingga berbentuk powder. Ditimbang bubuk kulit udang sebanyak 5 gram, lalu dimasukkan ke dalam beker gelas yang berisi 300 ml aqudest. Ditambahkan 3 ml HCl ke dalam larutan. Selanjutnya larutan kulit udang tadi dipanaskan selama 2 menit, kemudian didiamkan sebentar. Larutan kemudian disaring dengan kertas saring, slurry kulit udang dimasukkan dalam beker gelas kemudian dicuci serta disaring kembali. Hasil saringan ini ditambahkan ke dalam beker gelas yang berisi 300 ml aquadest. Kemudian dipanaskan selama 2 menit dan disaring. Hasil saringan ditambahkan NaOH sebanyak 3 ml, selanjutnya diukur pH dengan menggunakan pH meter. Kemudian saring kembali dan dikeringkan. 3) Pembuatan Bioplastik Pembuatan bioplastik menggunakan metode pembuatan film plastik biodegradabel yaitu melt intercalation yaitu teknik inversi fasa dengan penguapan pelarut setelah proses pencetakkan yang dilakukan pada plat kaca. Metode pembuatan film plastik biodegradabel ini didasarkan pada

Page | 24

prinsip termodinamika larutan dimana keadaan awal larutan stabil kemudian mengalami ketidakstabilan pada proses perubahan fase (demixing), dari cair menjadi padat. Proses pemadatannya (solidifikasi) diawali transisi fase cair satu ke fase dua cairan (liquid-liquid demixing) sehingga pada tahap tertentu fase (polimer konsentrasi tinggi) akan membentuk padatan. Pembuatan film plastik biodegradabel dilakukan tanpa menggunakan kitosan dan dengan penguat kitosan. Pada pembuatan film plastik tanpa penguat kitosan dilakukan dengan melarutkan pati jagung terlebih dahulu kedalam asam asetat 1%. Kemudian dilakukan pengadukkan dengan menggunakan stirrer. Gliserol kemudian ditambahkan ke dalam campuran pati jagung dan asam asetat 1% setelah pati jagung tergelatinisasi. Pati jagung tergelatinisasi pada suhu 70°C-83°C dan lama waktu glatinisasi adalah 22 menit. Setelah itu larutan tersebut divakum selama 20 menit untuk menghilangkan gelembung udara yang tersisa, lalu dicetak diatas plat kaca berukuran 20x20 cm. Kemudian dikeringkan dengan oven selama 6 jam dengan suhu 83°C. Pembuatan film plastik biodegradabel dengan penguat kitosan dilakukan dengan melarutkan kitosan terlebih dahulu ke dalam asam asetat 1 %. Kitosan larut dengan sempurna di dalam asam asetat 1 % dengan pengadukan menggunakan stirrer selama 30 menit. Larutan kitosan yang diperoleh berwarna putih bening dan terdapat gelembung-gelembung udara akibat pengadukkan. Setelah kitosan larut ditambahkan pati jagung yang telah dilarutkan dengan asam asetat 1% pada suhu 70°C-83°C. Hal ini karena suhu gelatinisasi dari pati jagung adalah 70°C-83°C dan lama waktu 22 menit. Campuran harus selalu dijaga suhu gelatinisasinya dengan pengukuran menggunakan termometer agar tidak terjadi pecah granula pati. Kemudian ditambahkan gliserol sebagai pemplastis. Setelah semua bahan tercampur, dilakukan pengadukan selama 1 jam agar larutan homogen. Setelah homogen larutan didiamkan pada suhu kamar, kemudian di vakum selama 20 menit untuk menghilangkan kandungan air dan oksigen yang masih tersisa. Sebelum campuran Film plastik ini dicetak di atas plat kaca, larutan tersebut harus didiamkan selama 24 jam untuk menghilangkan gelembung udara yang masih tersisa. Jika gelembung udara tersebut tidak dihilangkan maka lapisan yang terbentuk akan mudah terdeformasi (rusak) karena terdapat pinhole di dalam lapisan.

Setelah didiamkan selama 24 jam. Selanjutnya dilakukan proses pencetakkan film plastik biodegredabel. Proses pencetakkan larutan film plastik dilakukan dengan cara menuang larutan film plastik diatas plat kaca berukuran 20x20 cm yang telah dibersihkan dengan menggunakan alkohol 96% yang kedua sisinya diberi selotip. Kemudian film plastik dikeringkan di dalam oven selama 6 jam pada suhu 83°C setelah proses pencetakan dan pengeringan di dalam oven selesai. Setelah itu didiamkan pada suhu kamar dan dilepaskan dari plat kaca secara perlahan, lalu disimpan didalam desikator.


Page | 25

3. HASIL DAN PEMBAHASAN Pada pembahasan ini meliputi hasil analisa yang dilakukan di dalam penelitian pembuatan film plastik. Analisa tersebut meliputi analisa mekanik yang terdiri dari analisa kuat tarik dan analisa elongasi, analisa morfologi, analisa biodegredasi dan analisa ketahanan air. Pengaruh Variasi Terhadap Kuat Biodegradabel

Kitosan dan Tarik Film

Gliserol Plastik

Tujuan dari analisa ini yaitu untuk mengetahui pengaruh variasi kitosan dan gliserol terhadap nilai kuat tarik analisa kuat tarik di lakukan dengan menggunakan alat tensile strenght.

Gambar 1. Pengaruh Variasi Kitosan dan Gliserol Terhadap Kuat Tarik (Mpa) dari Film Plastik Biodegradabel Melalui grafik diatas dapat dilihat bahwa penambahan konsentrasi kitosan memberikan pengaruh yang berbeda pada nilai kuat tarik film plastik biodegradabel yang dihasilkan. Meningkatnya konsentrasi kitosan hingga 29,4% menyebabkan naiknya kuat tarik dari film plastik yang dihasilkan. Tapi dengan bertambahnya konsentrasi dari gliserol akan menurunkan nilai kuat tarik dari film plastik. Perubahan sifat mekanik ini berhubungan dengan interaksi antara

kitosan pati dan gliserol. Semakin besar konsentrasi kitosan maka akan semakin banyak ikatan hidrogen yang terdapat di dalam film plastik sehingga ikatan kimia dari plastik akan semakin kuat dan sulit untuk diputus, karena memerlukan energi yang besar untuk memutuskan ikatan tersebut. Hal itu disebabkan oleh partikel bioplastik banyak mengalami perubahan fisika. Sehingga plastik semakin homogen dan strukturnya rapat, dengan karakteristik tersebut tentunya kuat tarik semakin besar dan persentase elongasinya juga semakin besar. Plastik Biodegradabel dari kitosan diharapkan memenuhi sifat mekanik yang memenuhi golongan Moderate Properties untuk nilai kuat tarik yaitu 1-10 MPA (Ani, 2010). Dalam Penelitian ini nilai Kuat Tarik dari Plastik Biodegredabel telah memenuhi golongan tersebut. Pengaruh Variasi Kitosan dan Gliserol Terhadap Elongasi Film Plastik Biodegadabel

Secara umum, dengan Penambahan Gliserol sebagai Plastisizer molekul-molekul di dalam larutan tersebut terletak diantara rantai ikatan biopolimer dan dapat berinteraksi dengan membentuk ikatan hidrogen dalam rantai ikatan antara polimer sehingga menyebabkan interaksi antar molekul biopolimer menjadi semakin berkurang. Hal ini menyebabkan berkurangnya kuat tarik film dengan adanya penambahan Plastisizer. Plastik Biodegradabel dari kitosan diharapkan memenuhi sifat mekanik yang memenuhi golongan Moderate Properties untuk nilai Elongasi yaitu 10-20% (Ani, 2010). Dalam Penelitian ini nilai Elongasi dari Plastik Biodegredabel telah memenuhi golongan tersebut. Dalam standar plastik internasional (ASTM 5336) besarnya persentase pemanjangan (elongasi) untuk plastik PLA dari Jepang mencapai 9% dan plastik PCL dari Inggris mencapai lebih dari 500 % (Arief, 2013). Di dalam Penelitian ini Elongasi yang dihasilkan sudah memenuhi criteria plastic PLA dari Jepang tapi belum memenuhi plastik PCL dari Inggris. Pengaruh Waktu Degredasi di dalam Tanah Terhadap Berat Sampel Film Plastik Biodegradabel dengan Variasi Kitosan

Gambar 2. Pengaruh Variasi Kitosan dan Gliserol Terhadap Elongasi Film Plastik Biodegradabel Melalui grafik di atas dapat dilihat bahwa peningkatan elongasi terjadi dengan adanya peningkatan konsentrasi gliserol. Hal itu menyatakan bahwa semakin banyak gliserol yang ditambahkan kedalam film plastik biodegradabel maka film plastik yang dihasilkan akan semakin elastis. Tapi pesentase elongasi berbanding terbalik dengan kuat tarik. Semakin banyak kitosan yang ditambahkan ke dalam film plastik, maka elongasi akan menurun tapi kuat tarik akan meningkat. Penurunan elastisitas ini disebabkan oleh semakin menurunnya jarak ikatan antarmolekulernya, karena titik jenuh telah terlampaui sehingga molekul-molekul pemplastis yang berlebih berada di dalam fase tersendiri di luar fase polimer dan akan menurunkan gaya intermolekul antar rantai, menyebabkan gerakan rantai lebih bebas sehingga fleksibilitas mengalami peningkatan (semakin elastis).


Gambar 3. Pengaruh Waktu Degredasi di dalam Tanah Terhadap Berat Sampel Film Plastik Biodegredabel dengan Variasi Kitosan dan Gliserol 0,7 (%v/v) Melalui grafik di atas dapat dilihat bahwa waktu degredasi mempengaruhi berat dari sampel film plastik dengan variasi kitosan. Perbedaan konsentrasi penguat kitosan mempengaruhi berat sampel yang terdegredasi. Pada grafik diatas dapat dilihat bahwa sampel plastik yang dianalisa, terdiri dari film plastik tanpa penguat kitosan dan dengan penguat kitosan yang memiliki konsentrasi 14,2 (%w/w) dan 25 (%w/w). Ketiga film plastik yang dianalisa mengandung konsentrasi gliserol yang sama yaitu 0,7 (%v/v). Pada grafik diatas dapat dilihat bahwa sampel film plastik tanpa penguat

Page | 26

kitosan lebih mudah terdegredasi dibandingkan sampel film plastik dengan penguat kitosan. Melalui Grafik dapat dilihat bahwa semakin meningkatnya Konsentrasi Kitosan maka Sampel Film Plastik akan lebih sulit untuk didegredasi. Hal tersebut disebabkan oleh Kitosan sebagai Penguat alami memiliki sifat hidrofobik yaitu sukar larut di dalam air yang terkadung di dalam ditanah. Penyebab lainnya yaitu karena kitosan memiliki sifat yang tahan terhadap serangan mikroorganisme pengurai yang terkandung di dalam tanah. Menurut standar Internasional (ASTM 5336) lamanya Film Plastik terdegradasi (biodegradasi) untuk plastik PLA dari Jepang dan PCL dari Inggris membutuhkan waktu 60 hari untuk dapat terurai secara keseluruhan (100%) (Arief,2013). Lamanya terdegradasi (biodegradasi) yang dihasilkan dari penelitian ini adalah dalam waktu 20 hari untuk dapat terurai hampir keseluruhan (80%). Hal itu membuktikan bahwa Hasil Penelitian kami memenuhi criteria degredasi dari Film Plastik.

terdegredasi dibandingkan film plastik dengan konsentrasi gliserol 0,7 (%v/v). Pada grafik dapat dilihat semakin meningkatnya konsentrasi gliserol, maka semakin mudah dan cepat sampel film plastik untuk didegredasi. Gliserol dengan konsentrasi 2 (%v/v) mengalami proses degredasi yang meningkat sangat cepat dibandingkan sampel yang memiliki konsentrasi gliserol yang sedikit. Hal itu disebabkan karena pengaruh dari gliserol yang mempercepat waktu degredasi dan penurunan berat sampel. Gliserol memiliki sifat hidrofilik yaitu mudah larut didalam air. Gliserol memiliki sifat yang berbeda dengan kitosan. Gliserol menyerap air yang terkandung di dalam tanah. Hal itu mempengaruhi proses degredasi dari film plastik. Pengaruh Variasi Kitosan dan Gliserol Terhadap Ketahanan air (Swelling %) dari Film Plastik Biodegradabel

Pengaruh Waktu Degredasi di dalam Tanah Terhadap Berat Sampel Film Plastik Biodegradabel dengan Variasi Gliserol

Gambar 5. Pengaruh Variasi Kitosan serta Gliserol Terhadap Ketahanan Air (% Swelling) dari Film Plastik Biodegradabel Gambar 4. Pengaruh Waktu Degredasi di dalam Tanah Terhadap Berat Sampel Film Plastik Biodegredabel dengan Variasi Gliserol dan Kitosan 0 (%w/w) Melalui grafik di atas dapat dilihat bahwa waktu degredasi mempengaruhi berat dari sampel film plastik dengan variasi gliserol. Perbedaan konsentrasi gliserol mempengaruhi berat sampel yang terdegredasi. Pada grafik diatas dapat dilihat bahwa sampel plastik yang dianalisa, terdiri dari film plastik tanpa penguat kitosan dengan konsentrasi gliserol 0,7 (%v/v) dan 2 (%v/v) dan 3,3 (%v/v). Ketiga film plastik yang dianalisa tidak mengandung kitosan. Pada grafik diatas dapat dilihat bahwa sampel film plastik dengan konsentrasi gliserol 2 (%v/v) lebih mudah


Melalui grafik di atas dapat dilihat sifat ketahanan film plastik terhadap air. Analisa ini dilakukan untuk mengetahui terjadinya ikatan dalam polimer serta tingkatan atau keteraturan ikatan dalam polimer yang ditentukan melalui persentase penambahan berat polimer setelah terjadi penyerapan air. Sifat ketahanan film plastik terhadap air ditentukan dengan uji swelling, yaitu persentase penggembungan film oleh adanya air. Hubungan antara konsentrasi kitosan dan gliserol dengan % swelling dari masing-masing sampel dapat dilihat pada grafik diatas. Hal ini dikarenakan kitosan yang memiliki sifat hidrofobik dan tak larut di dalam air. Jadi semakin besar konsentrasi kitosan, maka % swellingnya semakin kecil disbanding variabel kitosan lainnya. Sifat menyerap air pada film

Page | 27

plastik juga dapat terlihat pada struktur morfologi dari film plastik yang memiliki banyak rongga yang berfungsi untuk menyerap kandungan air. Pada grafik terlihat % swelling yang paling baik pada variasi kitosan 41,7 (%w/w) dan gliserol 0,7 (%v/v) yaitu besar 26,76%. Semakin banyak kitosan maka nilai swelling nya akan semakin kecil, tapi dengan penambahan gliserol akan memperbesar uji swelling-nya. Pengaruh Penambahan Gliserol Terhadap Struktur Morfologi Film Plastik Biodegredabel

gelembung yang terdapat pada permukaan film akan semakin sedikit dan rongga gelembung akan semakin membesar. Hal ini dikarenakan gliserol mempunyai sifat hidrofilik yaitu dapat menyerap air sehingga kelarutan gliserol juga semakin meningkat. Gelembung yang semakin sedikit dan rongga gelembung yang semakin membesar menyebabkan permukaan film yang semakin halus. Namun, meningkatnya konsentrasi dari gliserol menyebabkan film plastik mudah rapuh. Karena rongga yang terdapat pada permukaan yang semakin membesar. Hal ini dibuktikan dari analisa kuat tarik di atas. Meningkatnya konsentrasi gliserol menyebabkan kuat tarik film plastik semakin menurun. Pengaruh Penambahan Variasi Kitosan Terhadap Struktur Morfologi Film Plastik Biodegredabel

(a)

(b)

(c)

Gambar 6. Struktur Morfologi Film Plastik Biodegredabel Tanpa Kitosan dengan Variasi Gliserol (a) 0,7 (%v/v), (b) 2 (%v/v), (c) 3,3 (%v/v) Melalui gambar di atas dapat dilihat struktur morfologi dari film plastik biodegredabel. Gambar menunjukkan struktur permukaan plastik yang tidak memiliki titik-titik putih karena pati larut dengan sempurna. Pada gambar (a) terlihat adanya gelembung-gelembung kecil yang tersebar pada permukaan Film. Hal ini menunjukkan penyebaran gliserol yang tidak merata pada permukaan film plastik. Gelembung yang tersebar pada permukaan film sangat banyak. Gelembung tersebut menyebabkan permukaan Film menjadi tidak halus. Pada gambar (b) terlihat gelembung yang mulai sedikit berkurang tapi rongga yang terdapat pada permukaan plastik sedikit membesar. Hal ini dikarenakan penyebaran gliserol yang cukup merata. Penyebaran gliserol yang cukup merata menyebabkan permukaan film plastik menjadi lebih halus dibandingkan Permukaan plastik pada gambar (a). Pada gambar (c) dapat dilihat penyebaran Gliserol yang merata. Hal ini ditunjukkan oleh permukaan film plastik yang halus dan gelembung yang semakin berkurang tapi rongga dari permukaan film plastik yang semakin membesar. Pada gambar (a), (b), (c), dapat dilihat penyebaran gliserol pada permukaan film plastik. Semakin meningkatnya konsentrasi gliserol, maka


(a)

(b)

(c)

Gambar 7. Struktur Morfologi Film Plastik Biodegredabel dengan Variasi Gliserol 0,7 (%v/v) dan (a) Kitosan 0 (%w/w), (b) Kitosan 14,2 (%w/w), (c) Kitosan 25 (%w/w) Melalui gambar di atas dapat dilihat struktur morfologi dari permukaan sampel film plastik biodegredabel. Pada gambar (a) struktur morfologi tanpa penguat kitosan terlihat tidak adanya titik-titik putih karena pati larut dengan sempurna. Sedangkan pada gambar (b) dan (c) titik-titik putih yang terlihat pada gambar dengan penguat kitosan menggambarkan distribusi ukuran partikel kitosan. Pada gambar (b) terdapat gumpalan putih agak besar. Hal ini mengindikasikan bahwa partikel kitosan mengalami aglomerasi mengelompok sehingga menyebabkan distribusi kitosan di dalam lapisan film tidak tersebar secara merata. Hal tersebut disebabkan tidak adanya tenaga yang cukup kuat seperti proses pemanasan dan pengadukan antara kitosan dan pati yang menyebabkan penyebaran kitosan tidak merata. Jika terdapat tenaga yang kuat seperti pengadukan yang baik selama proses pencampuran pada suhu gelatinisasi dan transisi glass akan dengan mudah

Page | 28

menggabungkan partikel-partikel kitosan yang tidak saling larut ke dalam pati sehingga menghasilkan distribusi kitosan yang tersebar dengan baik. Pada gambar (c) tidak terdapat gumpalan putih seperti pada gambar (b). Hal ini menunjukan penyebaran kitosan yang merata dikarenakan pengadukan yang merata dan pemanasan yang merata pada lapisan film plastik. Suhu ini yang akan memecah ikatan hidrogen pada pati jagung sehingga terdapat distribusi kitosan yang baik. Pada gambar (a) dan (b) terdapat rongga yang cukup besar. Hal tersebut dikarenakan penyebaran kitosan yang kurang baik. Pada gambar (c) rongga yang terdapat di dalam film plastik sedikit dikarenakan penyebaran kitosan yang merata. Dengan meningkatnya konsentrasi kitosan, akan menyebabkan rongga-rongga pada lapisan film plastik semakin sedikit, sehingga akan memperkuat film plastik. Hal tersebut dibuktikan pada analisa kuat tarik diatas. Semakin meningkatnya konsentrasi kitosan, maka akan meningkatkan nilai kuat tarik dari film plastik. 4. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Semakin tinggi konsentrasi dari variasi kitosan, maka akan meningkatkan nilai kuat tarik dari film plastik biodegredabel, sebaliknya nilai elongasi akan semakin menurun. Pada film plastik dengan penguat kitosan terdapat distribusi yang tidak merata pada permukaan sehingga memperlihatkan gumpalan-gumpalan. Semakin tinggi konsentrasi kitosan, maka akan meningkatkan ketahanan air film plastik tapi dengan meningkatnya konsentrasi gliserol maka akan menurunkan ketahanan air dari film plastik sehingga film plastik. Semakin tinggi konsentrasi variasi kitosan dan gliserol terhadap waktu degredasi maka akan meningkatkan kemampuan degredasi film plastik di dalam tanah. Pada analisa morfologi dapat dilihat rongga-rongga pada film plastik. Semakin tinggi konsentrasi kitosan akan menyebabkan rongga-rongga film plastik semakin sedikit sehingga akan memperkuat film plastik. Saran Disarankan pada penelitian selanjutnya dilakukan penambahan zat kimia lain agar film plastik menjadi bening. Sebaiknya dilakukan pengujian uji gizi dan uji toksinitas untuk membuktikan bahwa pembungkus layak untuk dimakan. Sebaiknya digunakan jenis pemplastis lain agar hasil pengujian mekanik lebih baik lagi.


DAFTAR PUSTAKA Agra.1973.HidrolisisPati.www.februadi.com/hidro lisis/987/. Diakses tanggal 15 November 2013, pukul : 19.30 WIB. Abu, Bakar. 2009. Biodegradasi Bahan Komposit Polipropilena Dengan Pengisi Serat Limbah Padat (Fibre Recovery) Dari Pabrik Pulp Dan Kertas: Universitas Sumatera Utara Akbar, Fauzi, dkk.2013. Pengaruh waktu simpan film plastik biodegradasi dari pati kulit singkong terhadap sifat mekanikalnya : Universitas Sumatera Utara Akmaliah, P. 2003. Pengaruh Konsentrasi Pemlastis Dimetil Ftalat Terhadap Karakteristik Bioplastik Dari Polyhydroxyalkanoates (PHA) yang dihasilkan Ralstonia Eutropha Pada Substrat Hidrolisat Minyak Sawit. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian, IPB, Bogor. Apryani, Farida. 2009. Peranan Gliserol sebagai Plastisiser dalam Film Pati Jagung dengan Pengisi Serbuk Halus Tongkol Jagun :Sekolah Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara Anonim.2010.Bioplastik.http://id.wikipedia.org/wi ki/Bioplastik . Diakses Pada Tanggal 16 November 2013, Pukul: 20.15 WIB Anonim.2010.Plastik.http:?/id.wikipedia.org/wiki/ Plastik. Diakses Pada Tanggal 16 November 2013, Pukul : 20.20 WIB Agung,Ismail.2010.Membuat Bioplastik Sederhana.http://agungsmail.wordpress.co m/about/: Diakses Pada Tanggal 25 November 2013 Pukul : 21.00 WIB Arief,Wahyu,dkk.2013. Effect of Temperature and Drying Duration toward Psychochemical Characteristic of Biodegradable Plastic from Starch Composite of Aloevera– Chitosan:Universitas Brawijaya Atifah, N. 2006. Pemanfaatan Hidrolisat PatiSagu Sebagai Sumber Karbon Pada Produksi Bioplastik Polihidroksialkanoat Secara FedBatch oleh Ralstonia eutropha. : Sekolah Pascasarjana IPB. ASTM D 368 M-III. 1998. Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting. West Conshohocken, PA. Badan Standarisasi Nasional. 1992. Cara Uji Makanan dan Minuman. SNI 01-28911992. Christin, Siantika.2013. Pengaruh Konsentrasi Plasticizer terhadap Karakteristik Material Bioplastik dan Uji Biodegradabilitas nya: Institut Teknologi Bandung

Page | 29

Darni, Yuli, dkk.2008. Sintesa bioplastik dari pati pisang dan gelatin dengan plasticizer gliserol : Universitas Lampung Desnelli, 1998.Pemanfaatan Minyak Biji Karet Sebagai Pemlastis PVC : Prosiding seminar Hasil penelitian Pusat Penelitian Universitas Sriwijaya Disha,Yayak,dkk.2012.Production of Biodegradable Plastic from Waste Using Microbial Technology: Central University Of Gujarat Dirgantara,Made,dkk.2010. Karakterisas Mekanik Biokomposit Klobot Jagung Sebagai Bahan Dasar Plastik Biodegradable:Intitut Pertanian Bogor Ervan, Ahmad. 2012.Sintesis Bioplastik dari Pati Ubi Jalar menggunakan Penguat Logam Zno dan Penguat alami Kitosan :Universitas Indonesia Firman, Harry.1991.Kimia Polimer.Intitut Teknologi Bandung Hatakeyama, H. 1998. Biodegradable Polyurethanes from Natural Resources :Fukui Institute, Japan. Hardaning, P. 2001 Pengembangan Bahan Plastik Biodegradabel Berbahan Baku Pati Tropis. Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi-BPPT. Jakarta. Herti, Utami.2010. Studi Pembuatan dan Karakteristik Sifat Mekanik dan Hidrofobisitas Bioplastik dari Pati Sorgum:Universitas Lampung Indah, Yuliasih.2010. Pembuatan Bioplastik Untuk Kemasan Pangan Berbasis Onggok yang Terrdegradasi Bulan. http://www.litbang.deptan.go.id/ks/one/513 /file/96-97-Pembuatan Bioplastik.pdf. Diakses Pada Tanggal 21 November 2013 Pukul: 22.00 WIB Iqbal, Abdurrahman.2012. Pemanfaatan Selulosa Dari Kulit Jagung (Zea mays) Untuk Pembuatan Plastik Biodegradable: Politeknik Negeri Bandung Juari.2006. Pembuatan dan karakterisasi bioplastik dari Poly-3-hidroksialkanoat (PHA) yang dihasilkan ralstonia Eutropha pada hidrolisat pati sagu dengan Penambahan dimetil ftalat (DMF): Institut Pertanian Bogor Liantika.2011. Pembuatan Film Plastik dari Limbah Ubi Kayu dengan Pemplastis Gliserol: Universitas Sriwijaya Mugnozza, Scarascia. 2011.Plastic materials in european agriculture: actual use and perspectives.http://www.agroengineering.or g/jae/article/view/jae.2011.3.15/26: Diakses Pada tanggal 20 November 2013 Pukul : 21.00 WIB

Miksusanti.2010. Studi biodegradasi blend PVCminyak nabati epoksi Sebagai salah satu upaya mengurangi pencemaran lingkungan oleh limbah plastik:Jurusan Kimia FMIPA Universitas Sriwijaya Praptowidodo, V Susilowati.2000. Plastik biodegradable poliasamlaktat Inovasi proses polimerisasi.: Institut Teknologi Bandung Pratomo,Heru.2012. Pembuatan bioplastik dari limbah rumah tangga sebagai bahan edible film ramah lingkungan:Lembaga Penelitian dan Pengamdian Masyarakat Purwanti, Ani. 2010. Analysis Of Strong Pull And Plastic Elongation Chitosan Terplastisasi Sorbitol : Institute of Science & Technology AKPRIND Yogyakarta Rabek JF. 1983. Experimental Methods in Polymer Chemistry, Physical Principles and Applications. New York : A WileyInterscience Publication. Rahmawati,Fajar.2012.Pemanfaatan iradiasi gelombang mikro untukMemaksimalkan untuk proses pretreatment Degradasi lignin jerami padi (pada produksi bioetanol): Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya Riani, Fina. 2013.Pencirian Film Bioplastik dari Tepung Tapioca Terplastisasi gliserol dengan penambahan Kitosan: Institut Pertanian Bogor Rizqonia, Laras, dkk.2011. Pembuatan dan Karakterisasi Bioplastik dari Komposit Kitosan Pati Singkong-Selulosa Diasetat dari Serat Batang Pisang Kepok (Musa Paradisiaca normalis) dengan Plasticizer Asam Stearat: Universitas Airlangga Surabaya Rohaeti, Eli. 2009. Karakteristik Degredasi Polimer: Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, Sanjaya, Gede dan Tyas Puspita. 2007. Pengaruh Penambahan Khitosan dan Plasticizer Gliserol Pada Karakteristik Plastik Biodegradable dari Pati Limbah Kulit Singkong: Institut Teknologi Sepuluh November Sadi, S. dan Purboyo G. 1996. Konsep Agroindustri untuk Produksi Plasticizer dari Minyak secara Terpadu. Warta PPKS, Vol 4(2): 75-83.


Page | 30

PEMBUATAN FILM PLASTIK BIODEGREDABEL DARI PATI JAGUNG DENGAN

Recommend Documents