Post on 05-Mar-2023
1
SKRIPSI
POTENSI PATI KETELA POHON Manihot uttilisima Pohl SEBAGAI BAHAN BAKU FILM PLASTIK BIODEGRADABEL
SARI NURHALIDAH
H411 07 005
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2013
2
POTENSI PATI KETELA POHON Manihot uttilissima Pohl SEBAGAI
BAHAN BAKU FILM PLASTIK BIODEGRADABEL
SARI NURHALIDAH
H 411 07 005
Skripsi ini disusun untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat untuk memperoleh gelar sarjana Biologi
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2013
3
LEMBAR PENGESAHAN
POTENSI PATI KETELA POHON Manihot uttilissima Pohl SEBAGAI BAHAN BAKU FILM PLASTIK BIODEGRADABEL
Disetujui oleh :
Pembimbing Utama Pembimbing Pertama
Dr. Fahruddin, M.Si Dr. Nur Haedar A. Nawir, S.Si, M.Si NIP.19650915 199103 1 002 NIP. 19680129 199702 2 001
4
Abstrak
Pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl memiliki potensi sebagai bahan baku film plastik biodegradabel untuk dikembangkan. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan film plastik dari pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl sebagai bahan baku pembuatan film plastik biodegradabel. Pembuatan film plastik menggunakan bahan utama pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl dicampur dengan aquades 10 ml, asam asetat encer sebanyak 50 ml, gliserol 75 % sebanyak 50 ml, kitosan 2 gram, HCl 1, 25 N sebanyak 25 ml, dan NaOH 3,5 % sebanyak 20 tetes. Uji biodegradabel dengan menggunakan media tanah dan dilakukan perbandingan dengan kontrol positif berupa plastik oxium dan kontrol negatif dengan plastik konvensional. Hasilnya diperoleh film plastik biodegradabel, mempunyai karakteristik yaitu berwarna bening, teksturnya halus, dan memiliki ketebalan 0,68 mm, kemudian hasil uji biodegradabel pada film plastik menunjukkan pada hari ke-12 mampu terdegradasi sedangkan kontrol positif dan kontrol negatif tidak dapat terdegradasi. Kata kunci : pati ketela pohon, film plastik, biodegradasi
5
Abstract
Cassava starch Manihot uttilissima Pohl had potential raw material of plastic biodegradable films to be developed.This research aimed to produce plastic films of cassava starch Manihot uttilissima Pohl as a raw material plastic biodegradable films. The manufacture of plastic films used cassava starch Manihot uttilissima Pohl as the main ingredient and be mixed with 10 ml of distilled water, 50 ml of dilute acetic acid, 50 ml of 75 % gliserol, 2 grams of chitosan, 25 ml of HCl 1, 25 N, and 20 drops of 3,5 % NaOH. The test of biodegradable used soil media and it has done the comparison which positive control was oxium plastic and negative control was conventional plastic. The result was obtained that plastic biodegradable films had the characteristics, that were coloured transparent, smooth texture, and thickness of 0,68 mm. Then the result of biodegradable test of plastic films showed that on the twelfth day it was able to be degrade while in positive control and negative control were not able to degrede.
Keywords : cassava starch, plastic films, biodegradable
6
KATA PENGANTAR
Assalamu Alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Segala puji hanyalah milik Allah Subhanahu Wata’ala, Pemilik alam semesta
dan segala isinya. Shalawat dan salam semoga selalu dilimpahkan kepada Rasulullah
Sallallahu ’Alaihi Wasallam beserta keluarga beliau dan segenap pengikutnya hingga
akhir zaman. Atas kasih sayang, rahmat dan izin Allah Subhanahu Wata’ala, penulis
dapat menyelesaikan skripsi ” Potensi Pati Ketela Pohon Manihot uttilissima Pohl
sebagai Bahan Baku Film Plastik Biodegradabel ”.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Abi H. M.
Tahir Wahab dan Ummi tercinta Hj. Sutria S.E., serta saudara-saudariku kak Mizwar,
Maya, Indah dan Ainun yang tak henti-hentinya memberikan doa, perhatian, serta
dorongan moril selama penulis menjalankan pendidikan.
Ucapan terima kasih pula kami haturkan kepada Bapak Dr. Fahruddin, M.Si
selaku Pembimbing Utama, Ibu Dr. Nur Haedar A. Nawir, S.Si, M.Si yang telah
memberi waktu, tenaga, pikiran dan dorongan moril, sehingga rangkaian penyusunan
skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya juga tidak lupa
penulis haturkan kepada :
7
- Bapak Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Hasanuddin beserta staf yang telah memberikan bantuan dan kemudahan selama
mengikuti pendidikan.
- Ketua dan Sekretaris Jurusan serta Staf Pegawai Jurusan Biologi F MIPA
Universitas Hasanuddin atas ilmu dan petunjuknya selama ini.
- Hj. Dra. Risco B. Gobel, M.S selaku Penasihat Akademik yang senantiasa
memberikan dorongan dan motivasi untuk menyelesaikan skripsi ini.
- Dr. Juhriah, M.Si, Drs. Muh. Ruslan Umar, M.Si, Drs. Ambeng, M.Si, dan Dr. A.
Masniawati, S.Si, M. Si, selaku Penguji Sidang Sarjana.
- Buat Murabbiyahku Hasriani, S.Hut, Nurdiati S.Si, Salma S.Si, Nur Beti S.P.,
Muhdaniar Darwis S.Si, Farida Aprianti S.P., dan Lili Kartika Sari S.P. penulis
ucapkan jazakumullahu khair atas ilmu agama yang telah diberikan, mudah-
mudahan ilmu yang diajarkan bisa menjadi amal jariyah. Aamiin..
- Buat Mudarrisahku Zahratun Nadira S.Si, Ramlah S.Si, Kurniati S.P.,
Muspidayana S.Pd, dan Muliyani Idris S.Pd penulis ucapkan jazakumullahu khair
atas pengajaran ilmu tajwid yang telah diberikan. Mudah-mudahan Al-Qur’an
dapat menjadi syafaat kita di akhirat kelak. Aamiin..
- Buat keluarga kecil FSUA (Forum Studi Ulul Albaab), UKM LDK MPM (Unit
Kegiatan Mahasiswa Lembaga Dakwah Kampus Mahasiswa Pencinta Mushalla),
dan Mushalla Istiqamah FMIPA Unhas yang dengan ukhuwah diantara pengurus
bisa saling menguatkan untuk berdakwah di jalan dienul Islam di Unhas dan
8
menjadi wasilah untuk bisa tetap istiqamah dengan diberikannya amanah di
tempat tersebut.
- Buat Andini S.S., Asia Asnawi S. Si, Peni Hamidah, Ramdhani Purnamasari S.S.,
Muthmainnah, dan Nurhayati binti Hayub yang telah memberikan dukungan dan
motivasinya untuk menyelesaikan skripsi ini.
- Buat Mutarabbiyah dan Darrisahku yang menjadi penyemangatku dalam
menyelesaikan skripsi ini. Mudah-mudahan kalian dapat menjadi estafet
perjuangan Rasulullah dalam menegakkan Kalimatullah di muka bumi. Aamiin..
- Buat Azrini Khaerah S.Si, Nur Aliyah, Aida, Rix Jayanti, Ardy Kusuma S.Si,
Hasriani, Stendy S.T., Ningsih S. Si, dan yang tak dapat penulis sebutkan satu
persatu atas persaudaraan, doa, kasih sayang, bantuan dan dukungan yang telah
diberikan kepada penulis. terima kasih atas segalanya.
Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dalam penyusunan
skripsi ini untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bertujuan
positif demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini bisa menjadi acuan yang
bermanfaat dikemudian hari bagi siapapun yang membutuhkan.
Demikianlah skripsi ini dibuat, semoga aktivitas kita dinilai ibadah di sisi
Allah Subhanahu Wata’ala.
Makassar, Juni 2013
9
(Penulis)
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ………………………………………... i
LEMBAR PENGESAHAN …………..……………………………. ii
ABSTRAK ……………………..…………………………………... iii
ABSTRACT ………………………………………………………… iv
KATA PENGANTAR ..……………………………………………….. v
DAFTAR ISI ………………………………………………………… viii
DAFTAR TABEL …...……………………………………………. x
DAFTAR GAMBAR ………………………………………………... xi
BAB I. PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang ….………………………………………… 1
I.2 Tujuan Penelitian ….……...………………………………… 5
I.3 Manfaat Penelitian ....………………………………………. 5
I.4 Waktu dan Tempat Penelitian ……...……………………….. 5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Plastik ...………………………………………………. 6
II.2 Biopolimer .………………………………………………... 8
II.3 Klasifikasi Ketela Pohon …………………………………..... 10
II.4 Pemanfaatan Ketela Pohon ..………………………………... 11
10
II.5 Kandungan Ketela Pohon ...………………………………... 12
II.6 Film Ketela Pohon ..………………………………………. 13
II.7 Khitosan .…………………………………………………. 15
BAB III. METODE PENELITIAN
III.1 Alat dan Bahan ………………………………………… 17
III.1.1 Alat ………………………………………………... 17
III.1.2 Bahan …………………………………………….. 17
III.2 Metode Kerja …………………………………………... 17
III.2.1 Sterilisasi Alat …………………...................................... 17
III.2.2 Pembuatan Film ……………………………………. 18
III.2.3 Uji Biodegradasi ……………………………………. 18
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ……....……………………… 20
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………… 29
DAFTAR PUSTAKA ………………………………………... 30
DAFTAR LAMPIRAN …............................................................... 33
11
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. 2. 3.
Produksi beberapa hasil pertanian sekunder di Indonesia …………
Kandungan ketela pohon per 100 gram bahan …………………...
Hasil uji biodegradabel pada 3 jenis plastik dengan media tanah ………….
12
12 22
4. Hasil pengukuran pada 3 jenis plastik …………………………………… 27
12
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Ketela Pohon Manihot uttilissima Pohl …………………………… 11
2. Hasil Pembuatan Film Plastik Biodegradabel dari Pati Ketela Pohon
Manihot uttilissima Pohl ………………………………………….. 20
3. A. Perlakuan film plastik pada media tanah ………………………. 22
B. Hasil uji biodegradabel film plastik setelah diperlakukan pada
media tanah ……………………………………………………… 22
4. A. Hasil uji kontrol positif setelah diperlakukan pada media tanah …. 26
B. Hasil uji kontrol negatif setelah diperlakukan pada media tanah …… 26
13
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Pengukuran Ketebalan Film Plastik …...………………………… 33
A. - Film Plastik Biodegradabel ..………………………………. 33
- Standar Deviasi ………………………………………………. 33
B. - Plastik Oxium …………………………………………………. 34
- Standar Deviasi ……………………………………………… 35
C. - Plastik Konvensional ………………………………………….. 35
- Standar Deviasi ……………………………………………… 36
2. A. Pembuatan Film Plastik Biodegradabel ……………………… 37
B. Uji Biodegradabel ……………………………………………. 38
C. Pengukuran Ketebalan Plastik ……………………………….. 38
14
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Hampir setiap hari kita membutuhkan plastik untuk berbagai hal, yakni
sebagai pembungkus makanan, alas makan dan minum, untuk keperluan sekolah,
kantor, dan sebagainya. Hal ini dikarenakan plastik memiliki sifat unggul seperti
ringan tetapi kuat, transparan, tahan air serta harganya relatif murah dan terjangkau
oleh semua kalangan masyarakat. Namun, plastik yang beredar di pasaran saat ini
merupakan polimer sintetik yang sulit untuk terurai di alam. Akibatnya semakin
banyak yang menggunakan plastik, akan semakin meningkat pula pencemaran
lingkungan seperti penurunan kualitas air dan tanah menjadi tidak subur.
Permasalahan yang berkembang akibat pencemaran plastik ini sangat
beragam. Oleh karena itu, dibutuhkan inovasi alat yang solutif sehingga dapat
diterapkan oleh masyarakat dalam mengurangi masalah pencemaran plastik akibat
penggunaan plastik sintetis yang tidak dapat didegradasi. Ada beberapa cara yang
digunakan untuk menghilangkan limbah plastik baik secara fisik, biologis, dan kimia,
atau kombinasi dari ketiganya serta juga dengan daur ulang. Cara-cara itu cenderung
kurang efektif karena jumlah limbah plastik yang sangat banyak dan tidak semua
limbah plastik ditangani seperti itu. Sebagian besar orang akan membuang kantung
plastik begitu sudah sekali pakai. Sehingga lama-kelamaan akan menimbulkan
tumpukan limbah plastik tanpa dapat didegradasi.
15
Selama berabad-abad plastik konvensional tersebut dituding sebagai biang
pencemar lingkungan karena tidak dapat teruraikan dalam tanah. Untuk
menyelamatkan lingkungan dari bahaya plastik, saat ini telah dikembangkan plastik
biodegradabel, artinya plastik ini dapat diuraikan kembali oleh mikroorganisme
secara alami menjadi senyawa yang ramah lingkungan. Biasanya plastik
konvensional berbahan dasar petroleum, gas alam, atau batu bara. Sementara plastik
biodegradabel terbuat dari material yang dapat diperbaharui, yaitu dari senyawa-
senyawa yang terdapat dalam tanaman misalnya selulosa, kolagen, kasein, protein
atau lipid yang terdapat dalam hewan.
Menurut Roach (2003), konsumsi dunia terhadap plastik pada tahun 2001
menunjukkan angka sebesar 500 M - 1 Triliun kantong plastik. Pada dekade 50-an,
konsumsi plastik dunia mencapai 5 juta ton per tahun dan pada tahun 2006 mencapai
100 juta ton per tahun. Peningkatan konsumsi sebesar ± 20% per tahun
mengakibatkan penumpukan sampah yang tidak dapat didegradasi sehingga merusak
keseimbangan lingkungan. Keseimbangan lingkungan akan tetap terjaga diantaranya
dengan mengurangi sampah yang tidak dapat didegradasi.
Secara umum kemasan plastik biodegradabel diartikan sebagai film kemasan
yang dapat didaur ulang dan dapat dihancurkan secara alami. Plastik biodegradabel
adalah suatu bahan dalam kondisi tertentu, waktu tertentu mengalami perubahan
dalam struktur kimianya yang mempengaruhi sifat-sifat yang dimilikinya oleh
pengaruh mikroorganisme seperti bakteri, jamur, algae. Sedangkan, kemasan plastik
biodegradabel adalah suatu material polimer yang berubah ke dalam senyawa berat
16
molekul rendah dimana paling sedikit satu tahap pada proses degradasinya melalui
metabolisme organisme secara alami (Firdaus dan Anwar, 2004).
Plastik biodegradabel berbahan dasar pati atau amilum dapat didegradasi
bakteri Pseudomonas dan Bacillus memutus rantai polimer menjadi monomer-
monomernya. Senyawa-senyawa hasil degradasi polimer selain menghasilkan karbon
dioksida dan air, juga menghasilkan senyawa organik lain yaitu asam organik dan
aldehid yang tidak berbahaya bagi lingkungan. Plastik berbahan dasar pati atau
amilum aman bagi lingkungan. Sebagai perbandingan, plastik tradisional
membutuhkan waktu sekitar 50 tahun agar dapat terdekomposisi secara alami,
sementara plastik biodegradabel dapat terdekomposisi 10 hingga 20 kali lebih cepat.
Hasil degradasi plastik ini dapat digunakan sebagai makanan hewan ternak atau
sebagai pupuk kompos.
Plastik biodegradabel yang terbakar tidak menghasilkan senyawa kimia
berbahaya. Kualitas tanah akan meningkat dengan adanya plastik biodegradabel,
karena hasil penguraian mikroorganisme meningkatkan unsur hara dalam tanah.
Proyeksi kebutuhan plastik biodegradabel hingga tahun 2010 yang dikeluarkan oleh
Japan Biodegradable Plastik Society. Di tahun 1999, produksi plastik biodegradabel
hanya sebesar 2500 ton, yang merupakan 1/ 10.000 dari total produksi bahan plastik
sintetis. Pada tahun 2010, produksi plastik biodegradabel mencapai 1.200.000 ton
atau menjadi 1/ 10 dari total produksi bahan plastik. Industri plastik biodegradabel
akan berkembang menjadi industri besar di masa yang akan datang karena potensi
alam Indonesia yang demikian besar (Pranamuda, 2003).
17
Jerman, India, Australia, Jepang, dan Amerika adalah negara yang paling
intensif mengembangkan riset plastik biodegradabel dan mempromosikan
penggunaannya menggantikan plastik konvensional. Komunitas internasional
sepakat, penggunaan bahan polimer sintetis yang ramah lingkungan harus terus
ditingkatkan. Penggunaan skala besar plastik berbahan biodegradabel ini akan
membantu mengurangi penggunaan minyak bumi, gas alam dan sumber mineral lain
serta turut berkontribusi menyelamatkan lingkungan. Sementara itu, penggunaan di
Indonesia masih jauh panggang dari api. Padahal sudah jelas potensi bahan baku
pembuatan plastik biodegradabel sangat besar di Indonesia (Huda dan Firdaus, 2007).
Salah satu bahan baku yang dapat digunakan dalam pembuatan film plastik
biodegradabel yaitu ketela pohon. Ketela pohon merupakan tanaman yang paling
mudah ditanam di Indonesia. Hanya dengan menancapkan batangnya saja, ketela
pohon bisa tumbuh. Indonesia yang memiliki banyak lahan yang belum
dimanfaatkan, dengan produksi plastik biodegradabel ini diharapkan dapat semakin
memberdayakan masyarakat. Ketela pohon yang digunakan untuk bahan plastik,
tidak terbatas pada ketela pohon jenis tertentu. Semua jenis ketela pohon, baik yang
dapat dimakan maupun tidak, bisa menjadi bahan baku pembuatan plastik
biodegradabel. Ketela pohon tersebut harus dibuat tepung terlebih dulu atau yang
biasa disebut tepung tapioka. Ketela pohon mengandung zat tertentu yang dapat
disatukan dan diolah menjadi plastik biodegradabel (Anonim, 2010).
18
Indonesia dengan kekayaan sumber daya alamnya sangat potensial untuk
dikembangkan produksi plastik biodegradabel. Salah satu komoditi yang dapat
diproduksi untuk membuat plastik biodegradabel adalah jenis tanaman umbi-umbian.
Umbi-umbian yang dimanfaatkan pada penelitian ini berupa ketela pohon karena
ketela pohon masih digolongkan sebagai hasil pertanian sekunder yang kurang
dimanfaatkan selain sebagai makanan pokok. Selain sebagai makann pokok, ketela
pohon memiliki potensi yang besar untuk dijadikan bahan baku plastik
biodegradabel. Sehingga penelitian ini memanfaatkan ketela pohon Manihot
uttilissima Pohl sebagai bahan penghasil plastik biodegradabel.
I.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan film plastik dari pati ketela
pohon Manihot uttilissima Pohl yang biodegradabel.
I.3 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi pada pemanfaatan pati
ketela pohon Manihot uttilissima Pohl sebagai sumber bahan baku dalam pembuatan
plastik biodegradabel.
I.4 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada bulan November 2012 sampai dengan bulan
April 2013 bertempat di Laboratorium Mikrobiologi, Jurusan Biologi, Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar.
19
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Plastik
Plastik merupakan salah satu bahan yang telah memberikan banyak
kemudahan bagi kehidupan manusia sehari-hari. Plastik sudah digunakan sejak 50
tahun lalu, namun penggunaannya meningkat tajam sejak 25 tahun terakhir seiring
dengan perubahan gaya hidup masyarakat menjadi semakin konsumtif. Sifatnya yang
ringan, transparan, murah, isolator yang baik, mudah dibentuk, dan dapat
dimodifikasi sesuai dengan keperluan telah menjadikan plastik sebagai bahan yang
paling banyak digunakan oleh manusia (Khoiri, 2007).
Saat ini, produksi berbagai jenis polimer sintetik berbahan dasar minyak bumi
di seluruh dunia telah mencapai 140 juta ton/tahun. Jumlah tersebut meningkat
hingga dua kali lipat jika dibandingkan dengan produksi polimer sintetik berbahan
dasar minyak bumi pada dekade 1950. Selain itu, pada tahun 2008 diperkirakan ada
500 juta sampai 1 milyar kantong plastik digunakan penduduk dunia dalam satu
tahun. Ini berarti ada sekitar 1 juta kantong plastik per menit. Untuk membuat satu
ton plastik, diperlukan 12 juta barel minyak per tahun, dan 14 juta pohon ditebang.
Hal ini dapat memperburuk global warming karena berkurangnya pohon sebagai
paru-paru bumi yang dapat menyerap emisi gas rumah kaca. Selain bahan dasarnya
yang tidak terbarukan, plastik juga tidak hemat energi dalam proses pembuatannya
(Lu et al. 2008).
20
Permasalahan lain yang ditimbulkan dari penggunaan plastik ialah pada saat
produk-produk plastik tersebut sudah tidak dapat dipergunakan lagi dan dibuang ke
lingkungan, akan sulit terurai secara alami oleh mikroorganisme dan dapat
mencemari tanah dan air tanah (Rais, 2007).
Pada kasus lain, pembakaran plastik dapat melepaskan asap beracun seperti
adipat dan ftalat yang bersifat karsinogen, dan proses produksinya juga menghasilkan
polusi dalam jumlah yang besar seperti vinil klorida. Kasus lainnya adalah proses
pembuangan sampah plastik sembarangan dapat mempengaruhi ekosistem laut,
karena terdapat puluhan penyu, paus, dan mamalia laut mati karena memakan sampah
plastik. Sampah plastik terutama kantong-kantong plastik dari pasar swalayan yang
dibuang sembarangan juga dapat menyumbat saluran drainase dan sungai (Raberg,
2008).
Peningkatan penggunaan plastik yang signifikan ini karena sifat plastik yang
memiliki banyak keunggulan, seperti : (1) mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan,
(2) bobot yang lebih ringan jika dibandingkan dengan bahan-bahan lain, (3) daya
tahan yang sangat baik, (4) ketahanan terhadap bahan kimia, air, dan benturan, serta
(5) biaya produksi yang tidak besar. Akan tetapi, sebagian besar polimer yang
diproduksi dan dikonsumsi pada akhirnya akan menjadi limbah industri di
lingkungan. Hal tersebut karena mayoritas polimer sintetik yang diproduksi
merupakan polimer dengan ketahanan yang baik terhadap penguraian secara biologi
(Khoiri, 2007).
21
Rahayu (2007) mengemukaan bahwa penanganan sampah plastik antara lain
dilakukan dengan cara daur ulang, pembakaran, dan penguburan. Pembakaran
sampah plastik menghasilkan zat-zat beracun yang berbahaya bagi makhluk hidup,
sementara cara penguburan tidak efektif karena plastik sangat sulit terdegradasi. Cara
daur ulang merupakan alternatif terbaik untuk menangani sampah plastik, tetapi cara
ini memerlukan biaya yang tinggi dan hanya dapat mengatasi sebagian kecil sampah
plastik sehingga masih menimbulkan pencemaran. Kebutuhan plastik di Indonesia
mencapai 1,35 juta ton per tahun. Setelah menjadi sampah, pemerintah hanya mampu
mengelola 20-30 persennya. Selebihnya ditimbun ke area pembuangan sampah.
Plastik dari BBM, banyak mengandung bahan-bahan karsinogen, sehingga mampu
meracuni tubuh. Sementara itu, BBM juga terbatas dan lebih diprioritaskan untuk
bidang energi karena sumbernya semakin turun.
Oleh karena itu, dibutuhkan inovasi yang dapat menggantikan plastik yang
tidak terbarukan dengan plastik yang terurai atau plastik degradabel. Salah satu
inovasi plastik yang teruraikan ialah bioplastik. Bioplastik ternyata banyak dihasilkan
oleh mikroorganisme, contohnya Alcaligenes, Azotobacter, Bacillus, Nocardia,
Pseudomonas, Ralstonia dan Rhizobium. Sebenarnya pembuatan bioplastik telah
lama dilakukan terutama oleh negara-negara maju. Bioplastik juga terbukti memiliki
tingkat kekuatan yang sebanding dengan plastik sintetik (Matthysse et al. 2008).
II.2 Biopolimer
22
Biopolimer merupakan polimer yang terbentuk secara alami dengan berat
molekul yang besar seperti protein, asam nukleat, dan polisakarida yang merupakan
senyawa yang esensial dalam semua sistem kehidupan. Biopolimer terdiri dari tiga
jenis makromolekul natural, yaitu protein, asam nukleat dan polisakarida yang
semuanya terbentuk dari reaksi kondensasi dari unit monomernya (Kirk (1978) dalam
Thalib (1999)).
Menurut Shofyan (2010) ada tiga kelompok biopolimer yang menjadi bahan
dasar dalam pembuatan lapisan kemasan biodegradabel, yaitu :
1. Campuran biopolimer dengan polimer sintetis : film jenis ini dibuat dari campuran
ganula pati 5 – 20 % dan polimer sintetis serta bahan tambahan (prooksidan dan
autooksidan) . Bahan ini memiliki nilai biodegadabilitas yang rendah dan
biofragmentasi sangat terbatas.
2. Polimer mikrobiologi (poliester) : biopolimer ini dihasilkan secara bioteknologis
atau fermentasi dengan mikroorganisme genus Alcaligenes. Biopolimer jenis ini
diantaranya polihidroksi butirat (PHB), polihidroksi valerat (PHV), asam polilaktat
dan asam poliglikolat. Bahan ini dapat terdegadasi secara penuh oleh bakteri,
jamur dan alga. Namun oleh karena proses produksi bahan dasarnya yang rumit
mengakibatkan harga kemasan biodegradabel ini relatif mahal.
3. Polimer pertanian : biopolimer ini tidak dicampur dengan bahan sintetis dan
diperoleh secara murni dari hasil pertanian. Polimer pertanian ini diantaranya
cellulose yang merupakan bagian dari dinding sel tanaman, cellophan,
celluloseacetat, chitin pada kulit Crustaceae, pullulan yang merupakan hasil
23
fermentasi pati oleh Pullularia pullulans. Polimer hasil pertanian mempunyai sifat
termoplastik, sehingga mempunyai potensi untuk dibentuk atau dicetak menjadi
film kemasan. Keunggulan polimer jenis ini adalah tersedia sepanjang tahun dan
mudah hancur secara alami. Beberapa polimer pertanian yang potensial untuk
dikembangkan adalah pati ketela pohon, pati gandum, pati jagung, kentang,
casein, zein, konsentrat whey dan soy protein.
Biodegradable polimer adalah polimer yang mempunyai sifat dapat terurai di
tanah oleh adanya aktivitas organisme. Polimer ini dapat diproses lebih lanjut
menjadi plastik. Terdapat tiga jenis biodegradable polimer, yaitu polimer berbahan
dasar pati, polimer yang berbahan dasar pati yang dimodifikasi, dan polimer berbahan
dasar poliester. Jenis yang banyak dijumpai ialah polimer yang berasal dari
pencampuran antara polimer basis minyak bumi dengan pati. Polimer berbasis
poliester adalah poliester yang mempunyai sifat yang mudah terurai di tanah (Thalib,
1999). Penelitian ini akan menggunakan pati ketela pohon Manihot uttilisima Pohl
sebagai bahan dasar pembuatan plastik biodegradabel.
II.3 Klasifikasi Ketela Pohon
Menurut Cereda and Mattos (1996) ketela pohon dapat diklasifikasikan
sebagai berikut :
Kerajaan : Plantae
Divisi : Magnoliophyta
Kelas : Magnoliopsida
Ordo : Euphorbiales
24
Famili : Euphorbiaceae
Subfamili : Crotonoideae
Genus : Manihot
Spesies : Manihot uttilissima Pohl
25
II.4 Pemanfaatan Ketela Pohon
Tapioka adalah tepung dengan bahan baku ketela pohon Manihot uttilissima
Pohl sebagaimana terlihat pada Gambar 1. Produk yang dihasilkan dari tepung ketela
pohon ini merupakan salah satu bahan untuk keperluan industri makanan, industri
farmasi, industri tekstil, industri perekat, dan lain sebagainya.
Gambar 1. Ketela Pohon Manihot uttilisima Pohl.
Namun disisi lain produksi tepung tapioka menghasilkan limbah dalam
jumlah besar terutama berupa limbah cair karena proses pembuatan tepung tapioka
memang memerlukan air dalam jumlah besar, dimana 1 ton produk tepung tapioka
akan menghasilkan limbah cair sebesar 30-50 m3 (Amatya,1996).
Bahan dasar dalam pembuatan plastik biodegradabel adalah ketela pohon, oleh
karena itu pengembangan plastik biodegradabel di Indonesia memiliki potensi yang
sangat besar. Ketela pohon di Indonesia masih digolongkan sebagai hasil pertanian
sekunder, karena sebagai makanan pokok, Indonesia masih sebagian besar
mengutamakan beras. Walaupun sebagai hasil pertanian sekunder, tetapi produksi ketela
26
pohon lebih tinggi apabila dibandingkan dengan jagung, dan ubi jalar. Perbandingan
tersebut dapat dilihat pada Tabel 1. Produksi beberapa hasil pertanian sekunder di
Indonesia
Tabel 1. Produksi beberapa hasil pertanian sekunder di Indonesia
Sejauh ini di Indonesia pemanfaatan ketela pohon hampir 62 % digunakan untuk
konsumsi sedangkan 35% digunakan untuk bahan baku industri, sedangkan sisanya untuk
keperluan lain. Selama ini proses pengolahan ubi kayu menjadi produk turunan belum
optimal (Setiawan, 2006). Salah satu pemanfaatan ketela pohon yang belum banyak
dilakukan adalah dengan memprosesnya menjadi bahan baku plastik biodegradabel.
II.5 Kandungan Ketela Pohon
Menurut Retnowati dan Sutanti (2009) kandungan ketela pohon per 100 gram
bahan yaitu seperti terlihat pada Tabel 2. Kandungan ketela pohon per 100 gram
bahan.
Tabel 2. Kandungan ketela pohon per 100 gram bahan Komponen Kadar
Kalori 146,00 kal Air 63,00 gr Phosphor 40,00 mg Karbohidrat 34,70 gr
27
Kalsium 33,00 mg Vitamin C 30,00 mg Protein 1,20 gram Besi 0,70 mg Lemak 0,30 gram Vitamin B1 0,06 mg Berat dapat dimakan 75,00
Peranan ketela pohon dalam pembuatan plastik biodegradabel adalah sebagai
sumber glukosa yang merupakan bahan utama fermentasi asam laktat yang akan
digunakan untuk dipolimerisasi menjadi Poly Lactic Acid. Ketela pohon memiliki
kandungan pati dan serat pangan lainnya yang dapat dihidrolisis baik dengan asam,
enzim maupun fermentasi menjadi glukosa, Kemudian dilakukan proses lanjutan untuk
menghasilkan plastik biodegradabel (Setiawan, 2006).
II.6 Film Ketela Pohon
Kemampuan suatu bahan dasar dalam pembentukan film dapat diterangkan
melalui fenomena fase transisi gelas. Pada fase tertentu diantara fase cair dengan
padat, massa dapat dicetak atau dibentuk menjadi suatu bentuk tertentu pada suhu dan
kondisi lingkungan yang tertentu. Fase transisi gelas biasanya terjadi pada bahan
berupa polimer. Sedangkan suhu dimana fase transisi gelas terjadi disebut sebagai
titik fase gelas. Pada suhu tersebut bahan padat dapat dicetak menjadi suatu bentuk
yang dikehendaki, misalnya bentuk lembaran tipis kemasan.
Menurut Madeka dan Kokini (1996), suhu transisi pada keadaan antara glassy
ke rubbery dari bahan dasar murni dengan kadar air 15 – 35 % dan menunjukkan
terjadinya jalinan reaksi transisi pada suhu antara 65 – 160oC untuk tepung bahan
dasar dengan kadar air di atas 25 %. Di bawah suhu 65oC bahan dasar terlihat seperti
28
cairan polimer yang kusut (engtangled fluid polymer), sedang di atas suhu 160oC
ikatan silang agregat bahan dasar menjadi lemah. Kaitan dengan gejala ini, polimer
bahan dasar dari jagung yang dilarutkan dalam pelarut organik dapat dicetak menjadi
film kemasan plastik.
Secara kimia kemampuan membentuk film dijelaskan oleh Argos, et al.,
(1982), sebagai akibat terjadinya interaksi glutamin pada batang-batang molekul
bahan dasar yang bertumpuk. Selanjutnya menurut Gennadios, et. al., (1994), bahwa
film terbentuk melalui ikatan hidrofobik, hidrogen dan sedikit ikatan disulfid diantara
cabang-cabang molekul bahan dasar.
Metode pembuatan kemasan plastik biodegradabel telah berkembang sangat
pesat. Beberapa metode yang dapat diterapkan diantaranya yang dikembangkan oleh
Yamada, et. al. (1995), Frinault, et. al. (1997), dan Isobe (1999). Namun demikian,
pemilihan metode atau teknologi produksi didasarkan pada evaluasi terhadap
karaktersitik fisik dan mekanik film yang dihasilkan. Selain karakteristik tersebut,
juga didasarkan pada nilai biodegradabilitas film pada berbagai kondisi. Metode
pembuatan film yang dikembangkan oleh Isobe (1999), yaitu bahan dasar dilarutkan
dalam aceton dengan air 30 % (v/v) atau etanol dengan air 20 % (v/v). Kemudian
ditambahkan bahan pemlastik berupa lipida atau gliserin, dipanaskan pada 50oC
selama 10 menit. Selanjutnya dilakukan pencetakan pada casting dengan menuangkan
10 ml campuran ke permukaan plat polyethylene yang licin. Dibiarkan selama 5 jam
pada suhu 30 sampai 45o C dengan room humidity atau RH ruangan terkendali. Film
29
yang terbentuk dilepas dari permukaan cetakan, dikeringkan dan disimpan pada suhu
ruang selama 24 jam.
Metode lain yang dikembangkan oleh Frinault, et al., (1997) dengan bahan
dasar berupa casein menggunakan pencetak ekstruder dengan tahap proses terdiri dari
: pencampuran bahan dasar dengan aceton atau etanol- air, penambahan plasticiser,
pencetakan dengan ekstruder kemudian pengeringan film.
Metode yang dikembangkan Yamada, et. al., (1995), bahan dasar dilarutkan
dalam etanol 80 %. Ditambahkan pemlastis, dipanaskan pada suhu 60-70oC selama
15 menit. Campuran kemudian dicetak pada auto-casting machine. Selanjutnya
dibiarkan selama 3 – 6 jam pada suhu 35o C dengan RH ruangan 50 %. Film
kemudian dikeringkan selama 12 – 18 jam pada suhu 30o C pada RH 50 %.
Dilanjutkan dengan pengkondisian pada suhu ruang selama 24 jam.
II. 7 Khitosan
Pati merupakan biopolimer karbohidrat yang dapat terdegradasi secara mudah
di alam dan bersifat dapat diperbaharui. Pati sendiri memiliki batasan bervariasi
terkait dengan kelarutan dalam air. Lapisan tipis dari pati dapat dengan mudah rusak.
Untuk meningkatkan karakteristik, biasanya pati dicampur biopolimer yang bersifat
hidrofobik atau bahan tahan air. Salah satu biopolimer hidrofobik yang
direkomendasikan adalah khitosan yang dapat disintesis dari limbah cangkang udang
dan crustacean lainnya.
Khitosan direkomendasikan sebagai biomaterial berpotensi tinggi untuk
dikompositkan dengan pati atau amilum sebagai bahan utama pembuatan komposit
30
pati-khitosan. Khitosan merupakan senyawa yang tidak larut dalam air, larutan basa
kuat, sedikit larut dalam HCl, HNO3, dan H3PO4, serta tidak larut dalam H2SO4.
Selain itu, khitosan tidak beracun, mudah mengalami biodegradasi, dan bersifat
polielektrolitik. Karakteristik lain khitosan adalah dapat dengan mudah berinteraksi
dengan zat-zat organik lain, seperti protein dan lemak. Karena itu, khitosan relatif
lebih banyak digunakan pada berbagai bidang industri terapan dan industri farmasi
dan kesehatan (Setiawan, 2006).
31
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan
3.1.1 Alat
Alat-alat yang digunakan yaitu gelas kimia (Pyrex), gelas ukur (Pyrex),
erlenmeyer (Pyrex), pipet tetes, batang pengaduk, pemarut, penangas, timbangan
listrik, oven, saringan, dan plat kaca ukuran 17,5 x 12,5 cm.
3.1.2 Bahan
Bahan-bahan yang diperlukan pada penelitian ini yaitu pati ketela pohon
Manihot uttilissima Pohl, sampel tanah, aluminium foil, aquades 10 ml, 50 ml asam
asetat encer, 50 ml gliserol 75 %, 2 gram kitosan, 25 ml HCl 1, 25 N, dan 20 tetes
NaOH 3,5 %.
3.2 Metode Kerja
3.2.1 Sterilisasi Alat
Alat-alat yang akan digunakan dicuci dengan menggunakan deterjen lalu
dibilas dengan air bersih yang mengalir kemudian dikeringkan. Untuk alat-alat gelas
yang tahan terhadap panas seperti gelas kimia, gelas ukur, dan cawan petri dibungkus
dengan kertas perkamen sedangkan erlenmeyer diberi kapas pada mulut tabung lalu
ditutup dengan aluminium foil kemudian alat-alat tersebut disterilisasikan dalam oven
pada suhu 1800C selama 2 jam. Alat-alat yang tidak tahan panas seperti batang
32
pengaduk dibungkus dengan kertas kemudian disterilkan dalam otoklaf pada suhu
1210 C dengan tekanan 2 atm selama 15 menit.
3.2.2 Pembuatan Film
- Pembuatan Pati Ketela Pohon
Ketela pohon dikupas terlebih dahulu dan dibuang kulitnya. Daging ketela
pohon dibersihkan dengan aquades kemudian diparut sehingga diperoleh bubur ketela
pohon basah. Bubur yang diperoleh disaring dan hasil saringannya diendapkan.
Kemudian bagian yang mengendap berupa pati dijemur sampai kering lalu ditimbang
sebanyak 50 gr.
- Pembuatan Film (Huda dan Firdaus, 2007)
Pati ketela pohon sebanyak 50 gram dicampur dengan aquades 10 ml, 50 ml
asam asetat encer, 2 gram kitosan, 25 ml HCl 1, 25 N, dan 20 tetes NaOH 3,5 %.
Campuran tersebut dihaluskan secara pelan-pelan selama 10 menit. Campuran
dipanaskan sambil diaduk pada suhu 70-80 oC selama 5-10 menit sampai terbentuk
biopolimer dan ditambahkan 50 ml gliserol 2,5 %. Biopolimer yang telah terbentuk
didiamkan selama 5 menit tanpa pemanasan.
Biopolimer yang dihasilkan dicetak di atas plat kaca kemudian disimpan
dalam oven pada suhu 60 oC selama 24 jam. Setelah itu, dikondisikan dalam suhu
kamar selama 24 jam. Diperoleh film plastik yang berasal dari pati ketela pohon.
3.2.3 Uji Biodegradasi
Film plastik diuji sifat biodegradabilitasnya dengan cara film plastik
dimasukkan ke dalam wadah yang berisi tanah sebanyak 200 gr, kemudian dilihat
33
perubahan tekstur selama 2 minggu. Hal yang sama dilakukan pada kontrol positif
dan kontrol negatif. Kontrol positif dengan menggunakan plastik oxium dan kontrol
negatif dengan menggunakan plastik konvensional.
34
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1 Hasil Penelitian
a. Pembuatan Plastik Biodegradabel
Berdasarkan hasil penelitian dalam pembuatan film plastik dari pati ketela
pohon Manihot uttilissima Pohl yang dicampur dengan asam asetat encer, kitosan,
HCl, NaOH dan gliserol sehingga terbentuk biopolimer film plastik di atas cetakan
plat kaca seperti terlihat pada Gambar 2.
Gambar 2 :Hasil Pembuatan Film Plastik Biodegradabel
dari Pati Ketela Pohon Manihot uttilissima Pohl Hasil pembuatan film plastik diperoleh dari pati basah 125 gram yang
menghasilkan pati kering sebanyak 50 gram. 50 gram pati kering yang dicampur
dengan beberapa larutan dapat menghasilkan 150 ml yang siap dicetak di atas plat
35
kaca. Setelah dioven film plastik yang diperoleh sebanyak 24 plat kaca atau 24
lembar. Setiap lembar film plastik yang diperoleh berukuran 17,5 cm x 10,5 cm atau
183,75 cm2 dengan ketebalan 0,68 mm tiap lembarnya. Berat yang diperoleh tiap
lembar yaitu 4,24 gram sehingga total keseluruhan pembuatan plastik biodegradabel
sebanyak 50 gram pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl yaitu 101, 76 gram.
Film plastik yang dihasilkan dari pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl
mempunyai karakteistik yaitu berwarna bening dan tekstrurnya halus.
Firdaus dan Anwar (2004), meneliti tentang potensi limbah padat-cair industri
tepung tapioka sebagai bahan baku film plastik biodegradabel dengan menggunakan
limbah pati ketela pohon berupa kulit, ampas, dan ekstrak pati ketela pohon. Hasilnya
menunjukkan bahwa warna film plastik dari kulit ketela pohon kecoklatan karena
banyak terdapat bintik-bintik coklat yang menghiasi lembaran film plastik tersebut.
Sedangkan dari ampas ketela pohon banyak terdapat bintik-bintik putih sehingga
warnanya cenderung memutih dan tidak terlalu jernih. Dari ekstrak pati ketela pohon,
film plastik yang dihasilkan berwarna agak bening dan cenderung lebih baik jika
dibandingkan dengan film plastik yang dihasilkan dari kulit ketela pohon walaupun
masih terdapat sedikit bintik-bintik coklat.
b. Uji Biodegradasi
Film plastik yang telah dihasilkan, kemudian dilakukan uji biodegradabel
dengan dipendam dalam tanah dan dilihat perubahan yang terjadi setiap harinya
sampai hari ke-12. Film plastik terdegradasi seperti terlihat pada Gambar 3 dan Tabel
3.
36
Gambar 3 : A. Perlakuan film plastik pada media tanah
B. Hasil uji biodegradabel film plastik setelah diperlakukan pada media tanah
Tabel 3 :Hasil uji biodegradabel pada 3 jenis plastik dengan media tanah
Jenis Plastik
Hari ke-
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Film Plastik biodegradabel
- - - - - - - - - + ++ +++
Plastik oxium - - - - - - - - - - - -
Plastik konvensional
- - - - - - - - - - - -
Keterangan : - : Belum menunjukkan adanya perubahan + : Sedikit perubahan ditandai adanya lubang kecil
++ : Perubahan cukup banyak ditandai film plastik berubah menjadi potongan- potongan besar
+++ : Terdegradasi ditandai film plastik berubah menjadi potongan-potongan kecil
Perlakuan film plastik pada media tanah dengan cara dipendam
memperlihatkan bahwa film plastik biodegradabel pada hari 1–9 belum menunjukkan
perubahan. Pada hari ke-10 film plastik tersebut menunjukkan perubahan dengan
B A
37
adanya lubang-lubang kecil yang menandakan adanya perombakan oleh aktivitas
mikroba tanah. Selain itu, juga menunjukkan perubahan warna dari bening menjadi
sedikit kecoklatan. Pada hari ke-11 film plastik mengalami perubahan yang lebih
signifikan dibandingkan dengan hari sebelumnya yang ditandai dengan terpisah-
pisahnya film plastik tersebut menjadi potongan-potongan besar yang menunjukkan
bahwa film plastik tersebut didegradasi oleh mikroba tanah dan warnanya lebih
coklat dibandingkan hari sebelumnya yang juga dipengaruhi oleh kelembaban tanah.
Pada hari ke-12 menunjukkan film plastik terdegradasi yang ditandai film plastik
tersebut menjadi potongan- potongan yang semakin kecil walaupun masih tersisa
sedikit. Ini menunjukkan bahwa film plastik yang berbahan dasar bioplimer dapat
hancur atau terdegradasi dengan mudah.
Griffin (1994) menyatakan bahwa plastik biodegradabel adalah suatu bahan
alami pada kondisi tertentu dan waktu tertentu mengalami perubahan dalam
strukturnya, yang mempengaruhi sifat-sifat yang dimilikinya oleh pengaruh
mikroorganisme berupa bakteri, jamur,dan algae, sedangkan Seal (1994) berpendapat,
kemasan plastik biodegradabel adalah suatu material polimer yang berubah kedalam
senyawa berat molekul rendah, dimana paling sedikit satu tahap pada proses
degradasinya melalui metabolisme organism secara alami.
Terbentuknya film plastik biodegradabel adalah melalui proses fase transisi
gelas. Pada fase tertentu diantara fase cair dengan padat, massa dapat dicetak atau
dibentuk menjadi suatu bentuk tertentu pada suhu dan kondisi lingkungan yang
tertentu. Fase transisi gelas biasanya terjadi pada bahan berupa polimer. Sedangkan
38
suhu dimana fase transisi gelas terjadi disebut sebagai titik fase gelas. Pada suhu
tersebut bahan padat dapat dicetak menjadi suatu bentuk yang dikehendaki, misalnya
bentuk lembaran tipis kemasan.
Menurut Madeka dan Kokini (1996), suhu transisi pada keadaan antara glassy
ke rubbery dari bahan dasar murni dengan kadar air 15 – 35 % dan menunjukkan
terjadinya jalinan reaksi transisi pada suhu antara 65 – 160 oC untuk tepung bahan
dasar dengan kadar air di atas 25 %. Dibawah suhu 65 oC bahan dasar terlihat seperti
cairan polimer yang kusut (engtangled fluid polymer), sedang di atas suhu 160 oC
ikatan silang agregat bahan dasar menjadi lemah. Kaitan dengan gejala ini, polimer
bahan dasar dari jagung yang dilarutkan dalam pelarut organik dapat dicetak menjadi
film kemasan plastik. Sedangkan hasil penelitian ini, suhu yang digunakan agar dapat
membentuk film plastik biodegradabel yaitu 60oC. Hal ini menunjukkan bahwa suhu
yang dibutuhkan untuk terjadinya reaksi jalinan transisi berbeda-beda berdasarkan
bahan yang digunakan. Penelitian ini juga menunjukkan bahwa suhu di atas 60 oC
membuat film plastik tidak terbentuk bahkan pecah-pecah diakibatkan oleh suhu yang
panas.
Secara kimia kemampuan membentuk film dijelaskan oleh Argos, et al.,
(1982), sebagai akibat terjadinya interaksi glutamin pada batang-batang molekul
bahan dasar yang bertumpuk. Selanjutnya menurut Gennadios, et. al., (1994), bahwa
film terbentuk melalui ikatan hidrofobik, hidrogen dan sedikit ikatan disulfid diantara
cabang-cabang molekul zein.
39
Beberapa faktor yang mempengaruhi tingkat biodegradabilitas film plastik
setelah kontak dengan mikroorganisme, yakni : sifat hidrofobik, bahan aditif, proses
produksi, struktur polimer, morfologi dan berat molekul bahan kemasan. Proses
terjadinya biodegradasi film plastik pada lingkungan alam dimulai dengan tahap
degradasi kimia yaitu dengan proses oksidasi molekul, menghasilkan polimer dengan
berat molekul yang rendah. Proses berikutnya adalah serangan mikroorganisme
berupa bakteri, jamur, dan alga, serta aktivitas enzim baik intracellular maupun
extracellular. Contoh mikroorganisme diantaranya bakteri phototrop seperti
Rhodospirillium, Rhodopseudomonas, Chromatium, Thiocystis, pembentuk
endospora seperti Bacillus, Clostridium, gram negatif aerob seperti Pseudomonas,
Zoogloa, Azotobacter, Rhizobium, Actynomycetes, Alcaligenes (Griffin, 1994).
Hasilnya menunjukkan bahwa karakter biodegradabilitas telah teruji secara praktis
bahwa film plastik yang dihasilkan ternyata dapat dengan mudah diuraikan dalam
tanah secara biologis berupa peran mikroorganisme, jamur, dan alga maupun
kimiawi dengan bantuan air dan oksigen sehingga aman bagi lingkungan sekitarnya.
Plastik biodegradabel berbahan dasar pati atau amilum dapat didegradasi
bakteri Pseudomonas dan Bacillus memutus rantai polimer menjadi monomer-
monomernya. Senyawa-senyawa hasil degradasi polimer selain menghasilkan karbon
dioksida dan air, juga menghasilkan senyawa organik lain yaitu asam organik dan
aldehid yang tidak berbahaya bagi lingkungan. Plastik berbahan dasar pati aman bagi
lingkungan. Sebagai perbandingan, plastik tradisional membutuhkan waktu sekitar 50
tahun agar dapat terdekomposisi secara alami, sementara plastik biodegradabel dapat
40
terdekomposisi 10 hingga 20 kali lebih cepat. Hasil degradasi plastik ini dapat
digunakan sebagai makanan hewan ternak atau sebagai pupuk kompos (Pranamuda,
2003).
Kontrol positif berupa plastik biodegradabel jenis oxium yang terbuat dari
polimer bahan sintetis dari hari 1-12 tidak menunjukkan adanya degradasi pada
plastik tersebut. Hanya warna yang berubah dari bening menjadi kecoklatan karena
telah dipendam dalam tanah seperti terlihat pada Gambar 4. Hal ini menandakan
bahwa plastik yang terbuat dari bahan alami berupa pati ketela pohon Manihot
uttilisima Pohl lebih mudah didegradasi dibandingkan dengan bahan sintesis.
Gambar 4 :A. Hasil uji kontrol positif setelah diperlakukan pada media tanah B. Hasil uji kontrol negatif setelah diperlakukan pada media tanah
Kontol negatif berupa plastik konvensional yang berbahan dasar minyak bumi
dari hari 1-12 tidak menunjukkan adanya degradasi pada plastik tersebut.. Hanya
warna yang berubah dari bening menjadi kecoklatan karena telah dipendam dalam
tanah seperti terlihat pada Gambar 4. Hal ini dikarenakan plastik konvensional tidak
mudah terurai oleh bakteri tanah dan membutuhkan waktu yang sangat lama agar bisa
terurai. Pada tahun 2008 diperkirakan ada 500 juta sampai 1 milyar kantong plastik
A B
41
digunakan penduduk dunia dalam satu tahun. Ini berarti ada sekitar 1 juta kantong
plastik per menit. Untuk membuat satu ton plastik, diperlukan 12 juta barel minyak
per tahun, dan 14 juta pohon ditebang. Hal ini dapat memperburuk global warming
karena berkurangnya pohon sebagai paru-paru bumi yang dapat menyerap emisi gas
rumah kaca (Lu et al. 2008).
Dari sisi ketebalan film plastik dapat diketahui dengan mengukurnya
menggunakan mikrometer skrup. Dari hasil pengukuran diperoleh ketebalan film
plastik yang telah dibuat yaitu rata-rata 0,68 mm. plastik oxium dengan ketebalan
rata-rata 0,5 mm, dan plastil konvensional dengan ketebalan rata-rata 0,3 mm.
Tebalnya film plastik yang terbentuk tidak mempengaruhi cepat atau lambatnya film
plastik tersebut dapat terdegradasi. Faktor utama yang paling menentukan cepat atau
lambatnya film plastik tersebut terdegradasi adalah bahan utama dari film plastik
tersebut. Sedangkan standar deviasi yang diperoleh dari pengukuran ketebalan film
plastik biodegradabel yaitu 0,13, plastik oxium dan konvensional 0. Hal ini
menunjukkan bahwa variasi data pengukuran berpengaruh terhadap besarnya standar
deviasi yang diperoleh dan standar deviasi akan 0 jika data pengukuran sama atau
semua data memiliki nilai yang identik.
Pengukuran ketebalan dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4 :Hasil pengukuran pada 3 jenis plastik No. Jenis Plastik Rata-rata Ketebalan (mm) Standar Deviasi 1. Film Plastik biodegradabel 0,68 0,13 2. Plastik oxium 0,5 0 3. Plastik konvensional 0,3 0
42
Dari sisi ekonomi juga dapat disimpulkan bahwa pembuatan film plastik
biodegradabel lebih efisien dibandingkan dengan plastik konvensional sekarang ini
yang bahan baku utamanya dari minyak bumi yang sedang mengalami peningkatan
harga saat ini. Selain itu, menjaga lingkungan dari polusi ketika plastik yang tidak
lagi tergunakan dibakar maka gas CO2 yang dihasilkan dapat menambah emisi gas
dunia dan meningkatktan global warming. Selain itu, plastik biodegradabel juga
mengurangi penumpukan sampah plastik. Banyaknya sampah plastik yang dibuang di
tanah akan mengganggu ekosistem daratan. Plastik yang menutupi tanah akan
menghalangi penyerapan air ke dalam tanah sehingga potensi banjir meningkat.
Selain itu plastik ini akan menutup permukaan tanah yang mengakibatkan aerasi tidak
bisa berjalan semestinya sehingga kehidupan hewan-hewan kecil di dalam tanah ikut
terganggu.
43
BAB V
PENUTUP
V.1 Kesimpulan
1. Pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl berpotensi dibuat film plastik
biodegradabel.
2. Film plastik dari pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl dapat
terdegradasi secara alami oleh mikroba tanah.
V.2 Saran
1. Diharapkan peneliti selanjutnya membuat inovasi-inovasi atau menambahkan
media baru yang dapat membuat film plastik lebih elastis.
2. Diperlukan penelitian pembanding yaitu dengan menggunakan pati dari ketela
pohon spesies yang lainnya.
44
DAFTAR PUSTAKA
Amatya dan L. Prasanna. 1996. Anaerobic Treatment of Tapioca Starch Industry Wastewater by Bench Scale Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor (USBR). Thesis, Regional Institute ofTechnology Jamshedpur. India.
Anonim, 2010. Plastik Terbuat Dari Singkong.
http://etalaseilmu.wordpress.com/2010/12/21/plastik-terbuat-dari-singkong/ Argos, P., K. Pederson, M.D. Marks, and B.A. Larkins. 1982. A Structural Model for
Maize Zein Proteins. Journal of Biol. Chem. Vol.257, No.17: 9984-9990. Cereda, M.P. and M.C.Y. Mattos. 1996. "Linamarin - The Toxic Compound of
Cassava". Journal of Venomous Animals and Toxins (online) 2 (1), 6-12; ISSN 0104-7930.
Firdaus, F., dan C. Anwar. 2004. Potensi Limbah Padat-Cair Industri Tepung
Tapiokasebagai Bahan Baku Filmplastik biodegradable. Jurnal Sain-Teknologi LOGIKAUII ISSN 1410-315, Vol. 01, No. 02.
Frinault, A., D.J. Gallant, B. Bouchet and J.P. Dumont. 1997. Preparation of
CaseinFilm by a Modified Wet Spinning Process. Journal of Food Science.Vol. 62.No. 4 : 744-747.
Gennadios, A., T.H. McHugh, C.L. Weller, and J.M. Krochta. 1994. Edible Coating
and FilmBased on Protein. In Edible coating and filmto Improve Food Quality; Krochta, J.M., Baldwin, E.A., Nisperros-Carriedo, N., Eds.; Technomic Pub.:Lancaster, PA; pp 201-278.
Huda, T. dan F. Firdaus. 2007. Karakteristik Fisikokimiawi Film Plastik Biodegrad
abel dari Komposit Pati Singkong-Ubi Jalar.Jurnal Penelitian Sains dan Teknologi LOGIKA, Vol. 4, No. 2.
Khoiri, A.A. 2007. Pengaruh Penambahan Pemlastis Polietilen Glikol 400, Dietilen
Glikoldan Dimetil Ftalat Terhadap Proses Biodegradasi BioplastikPoli-β-Hidroksialkanoat pada Media Cair dengan Udara Terlimitasi. [Skripsi].Bogor : Fakultas Teknologi Pertanian IPB.
Isobe, S. 1999. Properties of Plasticized-zein Filmas Affected by Plasticier
Treatments.In Formula dan Rekayasa Proses Pembuatan Film plastik biodegradable dariZein Jagung; Paramawati, R.: PPS – IPB, Bogor.
45
Latief, R. 2001. Teknologi Kemasan Plastik Biodegradable, Makalah Falsafah
Sains(PPs 702) Program Pasca Sarjana / S3 Institut Pertanian Bogor Juni 2001,http://www.hayati-pb.com/users/rudyct/indiv2001/rindam_latief.htm
Lu Q., J. Han, L. Zhou, J. Zhou, & H. Xiang 2008. Genetic and Biochemical
Characterization of the Poly(3-Hydroxybutyrate-co-3-Hydroxyvalerate) Synthase in Haloferax mediterranei. Appl. Environ. Microbiol. 190 (12): 4173-4180.
Madeka, H., and J.L. Kokini. 1996. Effect of Glass Transition and Cross-lingking on
Rheological Properties of Zein: Development of Preliminary State Diagram. Journal of Cereal Chem. No.73 : 433-438.
Matthysse, A.G., R. Deora, M. Mishra, & A.G. Torres. 2008. Polysaccharides
Cellulose, Poly- β -1,6-N-Acetyl-D-Glucosamine, and Colanic Acid Are Required for Optimal Binding of Escherichia coliO157:H7 Strains to Alfalfa Sprouts and K-12 Strains to Plastic but Not for Binding to Epithelial Cells. Appl. Environ. Microbiol. 74 (8): 2384-2390.
Pranamuda, H. 2003. Pengembangan Bahan Plastik Biodegradable berbahan baku
Pati Tropis Hasil Penelitian dari BPPT Jakarta, http://www.std.ryu.titech .ac.jp/~indonesia/zoa/paper/html/paperHardaningPranamuda.html.
Raberg. 2008. Ralstonia eutropha H16 Flagellation Changes According to Nutrient
Supply and State of Poly(3-Hydroxybutyrate) Accumulation. Appl. Environ. Microbiol. 74 (14): 4477-4490.
Rahayu, D. 2007. Produksi Polihidoksialkanoat dari Air Limbah Industri Tapioka
dengan Sequencing Batch Reactor. [Disertasi]. Bandung : Universitas Pajadjaran.
Rais, D. 2007. Pengaruh Konsetrasi PEG 400 terhadap Karakteristik Bioplastik
Polihidroksialkanoat (PHA) yang Dihasilkan oleh Ralstonia eutropha Menggunakan Substrat Hidrolisat Pati Sagu. [Skripsi]. Bogor : Fakultas Teknologi Pertanian IPB.
Retnowati, D. dan R. Sutanti, 2009. Pemanfaatan Limbah Padat Ampas Singkong dan
Lindur Sebagai Bahan Baku Pembuatan Etanol.Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro.
. Roach, 2003. Kajian Biodegradasi Bioplastik Berbasis Poli-β-Hidroksialkanoat
(PHA) dengan Pemlastis Dimetil Ftalat Dietil Glikol dan Polietilen Glikol
46
Pada Lingkungan Tanah Yang Berbeda. http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/48545. Diakses pada tanggal 10 Februari 2012. Makassar.
Seal, K.J. and G.J.L. Griffin. 1994. Test Methods and Standards for
BiodegradablePlastic. In: Chemistry and Technology of Biodegradable Polymer. Blackie Academic and Proffesional, Chapman and Hall.
Setiawan dan W. Marwan. 2006. Produksi Hidrolisat Pati dan Serat Pangan dari
Singkong Melalui Hidrolisis dengan _-Amilase dan Asam Klorida.Skripsi. Fateta IPB. Bogor.
Shofyan, M., 2010. Jenis Biopolimer. www.forum.epi.edu. Diakses pada tanggal 17
Oktober 2011. Makassar. Thalib, T. A., 1999. Pengaruh Konsentrasi Substrat Pati pada Pembentukan PHB
(Poly-β-Hydroxybutirate) Secara In Vivo Menggunakan Bacillus B-6 dalam Proses pembuatan Biodegradable Plastik. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Yamada, K., H. Takahashi, , and A. Noguchi. 1995. Improved Water Resistance in
Edible Zein Films and Composites for Biodegradable Food Packaging. Int. Journal of Food Sci. Tech. No.30 : 559-608.
47
LAMPIRAN SKEMA KERJA
- Pembuatan Film Plastik Biodegradabel
- dikupas, dibersihkan dengan aquades
- diparut
- disaring - diendapkan
- ditimbang - ditambahkan 10 ml aquades, 50 ml
asam asetat, 2 gram kitosan, 25 ml HCl, 20 tetes NaOH
- dihaluskan - dipanaskan, 70-80o C - ditambahkan gliserol
- dicetak - dioven,60o C,24 jam
- Uji Biodegradasi
Ketela Pohon Manihot uttilissima Pohl
Bubur ketela pohon
Pati ketela pohon
Biopolimer
Film plastik biodegradabel
Plastik konvensional (kontrol negatif)
Plastik oxium (kontrol positif)
Film plastik biodegradabel
Tanah 200g
48
LAMPIRAN DATA
Pengukuran Ketebalan Film Plastik
A. - Film plastik biodegradabel
X1 = Sn+Su
= 0 + (18x0.05)
= 0.9 mm
X2 = Sn+Su
= 0 + (14x0.05)
= 0.7 mm
X3 = Sn+Su
= 0 + (9x0.05)
= 0.45 mm
∑X = X1+ X2+ X3 3 = 0.9 + 0.7 + 0.45 3 = 0.68 mm
- Standar Deviasi
∆ D = (∑ ) ∑
= (( , ) ( , ) ( , ) ) ( , , , )
= (( , ) ( , ) ( , )) ( , )
49
= ( , ) ( , ) = √ , , = √ , = 0,1525 ` = . 0,39 = 0,13 B. - Plastik oxium
X1 = Sn+Su
= 0 + (10x0.05)
= 0.5 mm
X2 = Sn+Su
= 0 + (10x0.05)
= 0.5 mm
X3 = Sn+Su
= 0 + (10x0.05)
= 0.5 mm
∑X = X1+ X2+ X3 3
51
- Standar Deviasi
∆ D = (∑ ) ∑
= (( , ) ( , ) ( , ) ) ( , , , )
= (( , ) ( , ) ( , )) ( , )
= ( , ) ( , ) = √ , , = √ , = √0 ` = 0
C. - Plastik konvensional
X1 = Sn+Su
= 0 + (6x0.05)
= 0.3 mm
X2 = Sn+Su
= 0 + (6x0.05)
52
= 0.3 mm
X3 = Sn+Su
= 0 + (6x0.05)
= 0.3 mm
∑X = X1+ X2+ X3 3 = 0.3 + 0.3 + 0.3 3
= 0.3 mm
- Standar Deviasi
∆ D = (∑ ) ∑
= (( , ) ( , ) ( , ) ) ( , , , )
= (( , ) ( , ) ( , )) ( , )
= ( , ) ( , ) = √ , , = √ = √0 = 0
53
LAMPIRAN FOTO
A. PEMBUATAN FILM PLASTIK BIODEGRADABEL
Di Haluskan
Di Timbang
Endapan pati Dikeringkan
Disaring dan Diendapkan
Pati Kering Ditimbang
As.asetat + H2O + kitosan + HCl + NaOH dicampur
Diblender Dipanaskan selama 5-10 menit
Manihot uttilissima Pohl
54
B. UJI BIODEGRADABEL
- Uji Degradabilitas dengan Sampel Tanah
A B C
C. PENGUKURAN KETEBALAN PLASTIK
A B C
Dituang ke plat kaca Dioven, 24 jam Film plastik yang terbentuk
Film plastik Kontrol Positif (Plastik Oxium)
Film Plastik Plastik Oxium Plastik Konvensional
Kontrol Negatif (Plastik Konvensional)