BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakangrepository.unimus.ac.id/536/2/BAB I.pdf · karenanya onggok...

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Plastik merupakan bahan pengemas yang sangat popular. Plastik yang beredar di

masyarakat adalah jenis plastik sintetik yang terbuat dari minyak bumi dan tidak dapat

terdegradasi oleh mikroorganisme tanah meskipun telah tertimbun puluhan tahun

(Kumar, et al., 2011). Penggunaan plastik ramah lingkungan menjadi alternatif yang

paling memungkinkan untuk mengurangi sampah plastik sintetik. Fokus dari plastik

ramah lingkungan yang dimaksud adalah plastik yang dapat diurai dengan sempurna oleh

mikroba, yang disebut dengan biodegradable plastic (Karnia, 2015).

Komponen utama yang digunakan dalam pembuatan edible film terbagi menjadi tiga

golongan yaitu hidrokoloid (protein atau polisakarida), lipid (asam lemak, lilin atau

asilgliserol), dan komposit yang merupakan campuran dari golongan hidrokoloid dengan

lipid (Rodriguez, et al., 2006).

Onggok adalah limbah padat dari proses pengolahan singkong menjadi tepung

tapioka. Pemanfaatan onggok saat ini hanya terbatas untuk pakan ternak atau dibuang

sebagai limbah. Selain itu, onggok juga mempunyai potensi sebagai polutan karena

menimbulkan bau asam dan busuk (Mulyono, 2009). Kandungan karbohidrat onggok

yang tinggi yaitu sekitar 65,90% dengan kadar amilosa 16% dan amilopektin 84% dapat

digunakan sebagai bahan dalam pembuatan plastik biodegradable (Kurniadi, 2010). Oleh

karenanya onggok singkong dapat dijadikan alternative dalam pembuatan plastik

biodegradable sehingga mengurangi pencemaran lingkungan.

Penambahan bahan polimer lain yang bersifat elastis perlu dilakukan untuk

memperbaiki karakteristik mekanik film plastik. Salah satu bahan yang dapat

ditambahkan adalah kitosan. Kitosan termasuk jenis polisakarida yang dapat digunakan

sebagai plastik biodegradable. Abugoch (2011) mengatakan bahwa kitosan sebagai

edible coating memiliki sifat mekanik yang memadai serta penghalang yang baik

terhadap oksigen dan aroma. Hasil penelitian yang dilakukan Coniwati, (2014)

menyebutkan bahwa penambahan konsentrasi kitosan menyebabkan naiknya kuat tarik

film plastik biodegradable yang dihasilkan.

http://repository.unimus.ac.id

http://lib.unimus.ac.id


2

Selain kitosan, bahan polimer lain yang dapat ditambahkan adalah gliserol. Gliserol

merupakan salah satu plastisizer yang banyak digunakan dalam pembuatan plastik

biodegradable. Gliserol dapat memberikan sifat yang lebih elastis apabila dibandingkan

dengan plastisizer yang lain seperti sorbitol karena memiliki berat molekul yang kecil

(Huri, et al., 2014). Plastisizer gliserol bersifat hidrofilik (menyukai air), sehingga sesuai

apabila ditambahkan dengan pembentuk plastik yang bersifat hidrofobik (tidak suka air)

seperti pati, pektin, gel, dan protein (Murni, et al., 2013).

Adapun bioplastik yang pernah diteliti sebelumnya antara lain bioplastik dari pektin

kulit pisang kepok oleh Rofikah, et al. (2014) mempunyai nilai kuat tarik tertinggi yaitu

10,53 MPa. Setiani, et al., (2013) menuturkan hasil penelitian bioplastik dari pati sukun

dengan penambahan kitosan dan gliserol mempunyai nilai kuat tarik sebesar 16,34 MPa

dengan ketahanan air mencapai 212,98 %. Sedangkan pada hasil penelitian Asni, et al.,

(2015) dalam pembuatan bioplastik ampas singkong dan polivinil asetat mempunyai nilai

kuat tarik sebesar 0,1659 MPa.

Penelitian ini akan dibuat plastik biodegradable berbasis onggok dan kitosan dengan

menggunakan plastisizer gliserol yang diharapkan dapat menghasilkan plastik

biodegradable dengan sifat mekanik dan daya biodegradabilitas yang lebih baik dari

penelitian terdahulu. Sifat mekanik yang akan dikaji pada penelitian ini berupa kuat tarik

(tensile strenght) dan ketahanan air (water uptake) serta sifat biodegradabilitasnya

terhadap bioplastik yang dihasilkan.

B. Rumusan Masalah

Permasalahan dalam penelitian ini adalah bagaimana kuat tarik (tensile strength),

ketahanan air (water uptake), dan sifat biodegradabilitas plastik biodegradable berbasis

onggok dan kitosan dengan gliserol sebagai plastisizer.

C. Hipotesis Penelitian

Ada pengaruh formulasi pati onggok dan kitosan dengan gliserol sebagai plastisizer

terhadap karakteristik plastik biodegradable berupa sifat mekanik dan sifat

biodegradabilitas.




3

D. Tujuan Penelitian

1. Tujuan Umum

Tujuan umum penelitian ini adalah mengkaji kuat tarik (tensile strength),

ketahanan air (water uptake) dan sifat biodegradabilitas plastik biodegradable

berbasis pati onggok dan kitosan dengan gliserol sebagai plastisizer.

2. Tujuan Khusus

a. Mengukur dan menganalisis pengaruh formulasi plastik biodegradable berbasis

onggok dan kitosan dengan gliserol sebagai plastisizer terhadap kuat tarik (tensile

strength).

b. Mengukur dan menganalisis pengaruh formulasi plastik biodegradable berbasis

onggok dan kitosan dengan gliserol sebagai plastisizer terhadap ketahanan air

(water uptake).

c. Menentukan sifat biodegradabilitas plastik biodegradable berbasis onggok dan

kitosan dengan gliserol sebagai plastisizer.

d. Menentukan perlakuan terbaik pada formulasi plastik biodegradable berbasis


E. Manfaat

1. Bagi Masyarakat

Memberikan informasi tentang pemanfaatan onggok sebagai bahan dasar plastik

biodegradable ramah lingkungan.

2. Bagi IPTEK

Memberikan kontribusi dalam penganekaragaman produk plastik kemasan pangan

yang terbuat dari bahan organik berbasis limbah pangan guna mengurangi

ketergantungan terhadap penggunaan plastik sintetik.




4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Plastik

1. Plastik

Plastik mempunyai peranan besar dalam kehidupan sehari-hari yang pada umumnya

digunakan sebagai bahan pengemas karena sifatnya yang kuat, ringan, dan praktis. Akan

tetapi dewasa ini, plastik menjadi masalah lingkungan karena dalam proses daur ulangnya

membutuhan waktu yang lama. Keunggulan plastik antara lain ringan, fleksibel, kuat, tidak

mudah pecah, transparan, tahan air, dan ekonomis (Darni et al., 2004).

Plastik merupakan sejumlah besar material organik sintetis yang merupakan polimer

termoplas dan termoset dengan massa molekul yang besar dan dapat terbentuk dari pati,

selulosa, PLA (poli asam laktat), PHA (polihidroksi alkanoat), dan protein (Mooney,

2009).

Plastik merupakan polimer tinggi yang terbentuk dari proses polimerisasi. Plastik

diartikan sebagai materi yang bahan utamanya adalah molekul organik yang terpolimerisasi

dengan molekul tinggi. Produk akhir berupa padat dan pada beberapa bagian tahap

produksinya dapat dibentuk sesuai dengan bentuk yang diinginkan (Shereve, et al., 1975

dalam Akbar, et al., 2013).

Polimer sendiri merupakan suatu bahan yang terdiri atas unit molekul, dimana unit

molekul ini disebut dengan monomer. Polimer alam yang telah dikenal, beberapa

diantaranya adalah selulosa, protein, dan karet alam. Menurut Mujiarto (2005) dalam

Anggarini (2013), plastik dapat diklasifikasikan menjadi dua golongan, yaitu:

a. Plastik termoplas, merupakan plastik yang dapat dicetak berulang-ulang dengan adanya

panas. Plastik tersebut antara lain polietilena (PE), polipropilena (PP), dan nilon. Selain

memiliki rantai yang lurus, plastik termoplas bersifat lentur, mudah terbakar, tidak

tahan panas, dan dapat didaur ulang.

b. Plastik termoset, merupakan plastik yang tidak dapat dicetak kembali setelah

mengalami suatu kondisi tertentu karena bangun polimernya berbentuk jaringan tiga

dimensi. Jenis plastik termoset antara lain, PU (Poly Urethene), UF (Urea

Formaldehyde), MF (Melamine Formaldehyde), dan polyester. Plastik termoset




5

memiliki sifat yang kaku, tidak mudah terbakar, tahan terhadap suhu tinggi, dan

berikatan cross-linking.

Sifat-sifat plastik sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI) ditunjukkan pada

tabel dibawah ini.

Tabel 1. Sifat mekanik plastik sesuai SNI

Karakteristik Nilai

Kuat tarik (MPa) 24,7-302

Persen elongasi (%) 21-220

Hidrofobisitas (%) 99

Sumber: Darni dan Herti (2010)

Plastik sintetik yang beredar dikalangan masyarakat ini sulit terurai dalam tanah

sehingga membutuhkan waktu yang lama untuk terdegradasi. Menurut Kumar, et al.(2011)

untuk terdegradasi sempurna, plastik sintetik membutuhkan waktu lebih dari 100 tahun.

Hal ini mengakibatkan terjadinya penumpukan limbah plastik yang menjadi salah satu

penyebab pencemaran lingkungan seperti pencemaran dalam tanah yang dapat mengurangi

kesuburan tanah melalui partikel-partikel plastik yang terurai. Pemusnahan dengan cara

pembakaran yang tidak sempurna memungkinkan dihasilkannya emisi dioksin yang

membahayakan kesehatan (Karnia, 2015).

Dewasa ini berbagai pengembangan inovasi dilakukan sebagai upaya untuk

mengurangi penggunaan plastik sintetik beserta dampak yang diberikan. Seperti halnya

proses daur ulang plastik dan penggunaan plastik ramah lingkungan. Karnia (2015)

menyatakan bahwa, proses daur ulang sebagai upaya untuk menekan jumlah sampah

plastik mendatangkan masalah baru terkait dengan efisiensi energi selama proses

pencucian, proses penghancuran, proses pembentukan kembali, dan nilai ekonomisnya

yang masih menjadi bahan pertanyaan. Pemanfaatannya sebagai energi belum sepenuhnya

memecahkan masalah lingkungan karena ternyata polutan dan residunya memerlukan

penanganan khusus, dan termasuk ke dalam limbah yang berbahaya dan beracun.

Penggunaan plastik ramah lingkungan menjadi alternatif yang paling memungkinkan

untuk mengurangi sampah plastik sintetik. Fokus dari plastik ramah lingkungan yang

dimaksud adalah plastik yang dapat diurai dengan sempurna oleh mikroba, yang disebut

dengan biodegradable plastic.




6

2. Plastik Biodegradable

Biodegradable dapat diartikan dari dua kata penyusunnya yaitu bio yang berarti hidup

dan degradable yang berarti dapat diuraikan. Menurut Pranamuda (2001), plastik

biodegradable merupakan plastik yang dapat digunakan seperti plastik konvensional pada

umumnya, namun setelah habis terpakai plastik ini akan hancur terurai oleh aktivitas

mikroorganisme menjadi air dan karbondioksida dan dibuang ke lingkungan. Karena

sifatnya yang dapat kembali ke alam, plastik biodegradable merupakan plastik yang ramah

lingkungan.

Degradasi adalah proses satu arah yang mengarah pada perubahan yang signifikan dari

suatu struktur material. Hal ini dapat terjadi dengan cara kehilangan komponen, seperti

berat molekul atau berat struktur yang disertai dengan pemecahan (fragmentation). Plastik

biodegradable dapat terdegradasi oleh lingkungan tertentu seperti tanah, kompos, maupun

lingkungan perairan. Degradasi itu sendiri disebabkan oleh kondisi lingkungan dan plastik

biodegradable menunjukkan keadaan plastik yang terdegradasi sebagai hasil dari aktivitas

mikroorganisme seperti bakteri , jamur, dan alga (Seigel dan Lisa, 2007).

Berdasarkan bahan baku yang digunakan, plastik biodegradable digolongkan menjadi

dua golongan, yakni golongan dengan bahan baku petrokimia, dimana bahan baku ini

merupakan penggunaan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui (non-renewable

resources)dan golongan dengan bahan baku produk tanaman seperti selulosa dan pati

dimana bahan baku ini merupakan penggunaan sumber daya alam yang dapat diperbaharui

(renewable resources) (Widyasari, 2010).

Tabel 2. Jenis-jenis plastik berdasarkan pengelompokkan bahan baku dan kemampuan

degradasi

Jenis bahan

baku Biodegradabilitas

Biodegradabel Non-biodegradabel

Terbarukan Bahan berbasis pati,

selulosa, Poli asam

laktat (PAL) dan Poli

hidroksi alkanoat (PHA)

Polietilen (PE),

poliamida dan Polivinil

Klorida (PVC)

Tidak Polikaprolakton (PCL)

dan Poli butilena

Poli propilena (PP)




7

terbarukan suksinat (PBS)

Sumber: Narayan (2006) dalam Widyasari (2010)

Menurut Budiman (2003), terdapat tiga kelompok biopolimer yang dapat digunakan

menjadi bahan dasar dalam pembuatan film kemasan biodegradable, yaitu:

a. Campuran biopolimer dengan polimer sintetis: terbuat dari campuran granula pati (5-

20%) dan polimer sintetis serta bahan tambahan (prooksidan dan autooksidan). Film

jenis ini mempunyai nilai biodegradabilitas yang rendah dan biofragmentasi sangat

terbatas.

b. Polimer mikrobiologi (polyester): dihasilkan secara bioteknologis atau fermentasi

dengan penggunaan mikroba genus Alcaligenes. Jenis biopolymer ini antara lain adalah

polihidroksi butirat (PHB), polihidroksi valerat (PHV), asam polilaktat (polylactat

acid), dan asam poliglikolat (polyglycolic acid). Dapat terdegradasi penuh oleh bakteri,

jamur, dan alga. Akan tetapi, karena proses produksi bahan dasarnya yang rumit

menjadikan harga kemasan biodegradable ini relatif mahal.

c. Polimer pertanian: diperoleh secara murni dari hasil pertanian dan tidak dicampur

dengan bahan sintetis. Biopolimer jenis ini diantaranya adalah selulosa (bagian dari

dinding sel tanaman), cellophane, celluloseacetat, chitin (pada kulit Crustaceae), dan

pullulan (hasil fermentasi pati oleh Pullularia pullulans). Biopolimer ini mempunyai

sifat termoplastik, sehingga mempunyai potensi untuk dibentuk menghasilkan film

kemasan. Tersedia sepanjang tahun (renewable), murah, dan mudah hancur secara alami

(biodegradable) adalah keunggulan dari polimer pertanian. Namun mempunyai

kelemahan dalam penyerapan air yang tinggi dan tidak dapat dilelehkan tanpa bantuan

bahan aditif.

Vilpoux dan Averous (2006) menyatakan bahwa penggunaan pati sebagai bahan

pembuatan plastik biodegradable berkisar antara 80-95% dari pasar plastik

biodegradable yang ada. Dalam perkembangannya pembuatan plastik biodegradable

berbasis pati telah banyak dilakukan, baik itu pati alami maupun yang sudah dimodifikasi

begitupun dengan proses pembuatannya telah banyak dikembangkan, diantaranya yakni:

a. Mencampur pati dengan plastik konvensional seperti PE atau PP dalam jumlah kecil

(10-20%),




8

b. Mencampur pati dengan turunan hasil samping minyak bumi, seperti PCL dalam

komposisi yang sama (50%), dan

c. Menggunakan proses ekstruksi untuk mencampurkan pati dengan bahan-bahan seperti

protein kedelai, gliserol, alginat, lignin dan lain-lain sebagai plastisizer (Flieger et al.,

2003 dalam Widyasari, 2010).

Pati yang digunakan sebagai bahan dasar dalam pembuatan plastik biodegradable

dapat terdegradasi oleh bakteri Pseudomonas dan Bacillus memutus rantai polimer

menjadi monomer-monomernya. Selain menghasilkan senyawa karbondioksida dan air,

degradasi plastik juga menghasilkan senyawa organik dan aldehid sehingga plastik ini

aman bagi lingkungan. Untuk dapat terdekomposisi oleh alam, plastik sintetik

membutuhkan waktu kurang lebih 100 tahun, sedangkan plastik biodegradable dapat

terdekomposisi 10 sampai 20 kali lebih cepat. Hasil dari degradasi plastik ini dapat

dimanfaatkan sebagai pupuk kompos atau pakan ternak. Pembakaran pada plastik

biodegradable tidak menghasilkan senyawa kimia yang berbahaya (Huda dan Feris,

2007).

Pengembangan bahan berpati dalam pembuatan plastik biodegradable telah banyak

dilakukan. Sumber pati yang digunakan berupa pati sorgum (Darni, Y dan Herti, 2010),

pati sukun (Setiani et al., 2013), pati jagung (Murni et al., 2013), onggok (Kholish, 2012),

pati kulit singkong (Akbar et al., 2013), pati biji nangka (Anggraini, 2013), pati biji

kecipir (Poeloengasih dan Marseno, 2003), dan pati talas (Sirait, 2015).

Tabel 3. Perbandingan plastik konvensional, campuran, dan biodegradable

Pengamatan Plastik

Konvensional

Plastik

Campuran

Plastik

Biodegradable

Komposisi Polimer sintetik Polimer

sintetik dan

polimer alam

Polimer alam

Sifat dan bahan baku Tidak dapat

diperbaharui

(unrenewable)

Sebagian dapat

diperbaharui

Dapat diperbaharui

(renewable)

Sifat mekanik dan

fisik

Sangat baik dan

bervaiasi

Bervariasi Baik dan bervariasi

tetapi

penggunaannya

terbatas

Biodegradabilitas Tidak ada Rendah Tinggi

Kompostabilitas Tidak ada Rendah Tinggi

Hasil pembakaran Stabil Agak stabil Kurang stabil

Contoh Polipropilena PE + pati Poli asam laktat




9

(PP)

Polietilena (PE)

Polistirena (PS)

PE+selulosa

(PLA)

Polikaprolakton

(PCL)

Polihidroksi

alkanoat (PHA)

Polihidroksil

butirat-valerat

(PHB-V)

Sumber: Lim (1999) dalam Widyasari (2010)

3. Karakteristik Plastik Biodegradable

a. Ketahanan air (Water uptake)

Plastik berbahan polipropilen (PP) mempunyai nilai ketahanan air sebesar 0,01

atau sebesar 1%, sehingga plastik ini efektif digunakan sebagai pengemas makanan

yang banyak mengandung air. Uji ketahanan air diperlukan untuk mengetahui sifat

bioplastik yang dibuat telah mendekati sifat plastik sintetik atau belum, karena

konsumen plastik memilih plastik dengan sifat yang sesuai dengan keinginan, salah

satunya yaitu tahan terhadap air. Hasil ketahanan air yang baik adalah bioplastik yang

dapat menyerap air lebih sedikit yang ditandai dengan nilai prosentase ketahanan air

yang lebih kecil (Darni et al., 2009).

Setiani, et al., (2013) menuturkan hasil penelitiannya dalam pembuatan bioplastik

pati sukun-kitosan bahwa dengan penambahan kitosan dapat meningkatkan nilai

ketahanan air yang dihasilkan dimana hasil ketahanan air yang terbaik yakni sebesar

212,98 %.Sarka, et al (2011) melaporkan hasil penelitian yang dilakukan bahwa dengan

membandingkan antara pati asli dengan pati terasetilasi dalam hal sifat ketahanan

airnya, maka pati terasetilasilah yang mampu meningkatkan tingkat ketahanan air

plastik dibandingkan pati asli.

b. Kuat tarik (Tensile strength)

Tensile strength dalam istilah umum dapat diartikan sebagai kemampuan suatu

struktur dalam menahan beban tanpa mengalami kerusakan. Kerusakan dapat terjadi

karena perpecahan yang disebabkan oleh tekanan yang berlebihan atau deformasi

struktur. Kuat tarik merupakan gaya tarik maksimum yang dapat ditahan oleh film

selama proses pengukuran berlangsung. Kuat tarik dipengaruhi oleh plastisizer yang

ditambahkan.




10

Tensile strength dapat pula diartikan sebagai ketahanan suatu material tertentu

terhadap tegangan atau kuat tekan. Parameter ini juga menunjukkan indikasi integrasi

film pada kondisi tekanan (stress) yang terjadi selama pembentukkan film. Daya kuat

yang dibutuhkan untuk memutus material dan perkiraan jumlah sebelum putus adalah

hal yang penting untuk kebanyakan material dalam memperkirakan sifat material

tersebut (Gedney, 2005).

Telah banyak dilakukan penelitian dalam pembuatan plastik biodegradable baik

dari pati onggok maupun biopolimer alami lainnya. Apriyani, et al. (2015) dalam

penelitiannya menyimpulkan bahwa penambahan biopolimer lain berupa ekstrak lidah

buaya pada pembuatan plastik biodegradable berbasis onggok tidak berpengaruh nyata

terhadap degradasi plastik dan sifat mekanik yang dihasilkan untuk kuat tarik serta laju

uap air yaitu 3,90 MPa dan 2,40 g/m2jam. Asni, et al., (2015) menuturkan hasil

penelitiannya terhadap bioplastik ampas singkong dengan polivinil asetat memperoleh

nilai kuat tarik sebesar 0,1659 MPa. Darni, et al., juga menuturkan nilai kuat tarik dari

bioplastik pati sorgum dan kitosan sebesar 6,9711 MPa. Hasil penelitian bioplastik yang

terbuat dari pati sukun dengan penambahan kitosan oleh Setiani, et al.,(2013)

mendapatkan nilai kuat tarik yakni 16,34 MPa. Sedangkan kuat tarik bioplastik dari

ampas tapioka dengan penambahan asam polilaktat yang dilakukan oleh Wahyuningsih,

et al.,(2015) mencapai 104,42 MPa.

c. Biodegradabilitas

Uji biodegradabilitas dilakukan untuk mengetahui pengaruh alam terhadap plastik

dalam jangka waktu tertentu, sehingga akan diperoleh persentase kerusakan. Kemudian

dapat diperkirakan lamanya waktu yang dibutuhkan oleh plastik untuk dapat terurai di

alam secara sempurna.

Anggraini (2013) melakukan penelitian dalam pembuatan plastik biodegradable

dari pati biji nangka dan pengujian yang dilakukan salah satunya adalah uji

biodegradabilitas dengan metode soil burial test. Hasil dari uji ini menunjukkan bahwa

plastik tersebut terdegradasi secara sempurna dalam jangka waktu satu bulan yang

dilihat dari persen hilangnya berat plastik (% weight loss) yang mencapai 100%. Metode

ini dilakukan dengan cara penanaman sampel dalam tanah. Sampel berupa bioplastik




11

ditanam pada tanah dalam wadah pot dan dilakukan pengamatan dalam jangka waktu

tertentu hingga terdegradasi secara sempurna, pengamatan film dilakukan secara visual.

Berdasarkan standar European Union (EU) tentang biodegradasi plastik, plastik

biodegradable harus terdekomposisi menjadi air, karbondioksida, dan substansi humus

dalam jangka waktu maksimal 6 hingga 9 bulan (Sarka et al., 2011).

Berdasarkan percobaan yang dilakukan Sarka, et al (2011) dengan membuat

bioplastik menggunakan pati dari gandum, menyimpulkan bahwa semakin banyak

bagian patinya, maka semakin mudah bagi plastik tersebut untuk terdegradasi.

B. Onggok

Pati adalah biopolimer murah yang secara biologis dapat terdegradasi sempurna

membentuk air dan karbondioksida. Secara kimia pati merupakan suatu polisakarida.

Pembuatan plastik biodegradable berbahan dasar pati telah banyak dilakukan mulai dari

pemanfaatan granula pati alami, pati termodifikasi hingga pati termoplastis. Salah satu bahan

yang dapat dikembangkan saat ini dalam pembuatan bioplastik adalah onggok.

Onggok sendiri adalah limbah padat dari proses pengolahan singkong menjadi tepung

tapioka. Pemanfaatan onggok saat ini hanya terbatas untuk pakan ternak atau dibuang sebagai

limbah. Selain itu, onggok juga mempunyai potensi sebagai polutan karena menimbulkan bau

asam dan busuk (Mulyono, 2009). Oleh karenanya onggok singkong dapat dijadikan alternatif

dalam pembuatan plastik biodegradable sehingga mengurangi pencemaran lingkungan.

Kandungan karbohidrat onggok yang tinggi yaitu sekitar 65,90% dengan kadar amilosa 16%

dan amilopektin 84% dapat digunakan sebagai bahan dalam pembuatan plastik biodegradable

(Kurniadi, 2010). Komposisi kimia onggok dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Komposis onggok

Komponen (%) Jumlah

Air 14,32a

Abu 0,51a 2,4

b

Serat kasar 21,92a 10,8

b

Lemak 0,25a

Protein 0,80a 2,2

b

Pati 60,60a 51,8

b

Sumber: a Hasbullah (1985);

b Supriyati (2009) dalam Widyasari (2010)




12

Gambar 1. Onggok industri tapioka (Antika, 2013)

Penelitian pembuatan bioplastik yang dilakukan oleh Teixeira et al.,(2001) dengan bahan

baku onggok-tapioka dan tepung ubi jalar dimana masing-masing bahan diproses dengan

penambahan gliserol 15%, 20%, 30% dan 40% menunjukkan hasil bahwa onggok mempunyai

daya kuat tarik yang tinggi, hal ini dimungkinkan karena kandungan serat yang tinggi namun

rapuh dibandingkan dengan tepung ubi kayu dan tapioka pada konsentrasi penambahan

gliserol yang sama. Penambahan gliserol pada tepung ubi kayu mengakibatkan efek

antiplastisasi pada produk akhir, hal ini diduga karena adanya kandungan gula, sedangkan

pada tapioka sifat modulus yang dihasilkan rendah tapi tidak terlalu rapuh dibandingkan

onggok. Berdasarkan hasil penelitian tersebut, secara teoritis onggok dapat menghasilkan

produk yang memiliki sifat modulus yang baik sedangkan sifat rapuhnya dapat diminimalisir

dengan pencampuran plastisizer (gliserol) yang lebih banyak lagi (Widyasari, 2010).

Telah banyak penelitian yang dilakukan terkait pembuatan plastik biodegradable dari pati

onggok. Apriyani, et al. (2015) dalam penelitiannya menyimpulkan bahwa penambahan

biopolimer lain berupa ekstrak lidah buaya pada pembuatan plastik biodegradable berbasis

onggok tidak berpengaruh nyata terhadap degradasi plastik dan sifat mekanik yang dihasilkan

untuk kuat tarik serta laju uap air yaitu 3,90 MPa dan 2,40 g/m2jam. Sedangkan Kholish

(2012) menyimpulkan bahwa dengan penambahan asam asetat pada pembuatan plastik

biodegradable berbasis onggok mampu meningkatkan sifat mekanik tanpa menurunkan waktu

degradasi plastik .

C. Plastisizer Gliserol

Plastisizer memegang peranan penting dalam pembuatan plastik. Plastisizer adalah

bahan organik dengan bobot molekul yang rendah yang ditambahkan guna memperlemah

kekuatan dari polimer serta meningkatkan daya fleksibiltas dan ekstensibilitas suatu polimer.

Faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan plastisizer antara lain struktur molekul,




13

polaritas, kualitas produk yang diinginkan, sifat, biaya, dan faktor penguapan bahan yang

berdampak pada keamanan proses dan stabilitas film selama penguapan (Widyasari, 2010).

Mekanisme plastisizer dalam meningkatkan fleksibilitas bahan karena sifat plastisizer

yang mempunyai bobot molekul yang rendah dan dapat menaikkan volume bebas polimer

sehingga terbentuklah ruangan yang lebih luas guna meningkatkan gerak segmental yang

panjang dari molekul-molekul polimer (Widyasari, 2010).

Plastisizer berfungsi dalam meningkatkan fleksibilitas, elastisitas, dan ekstensibilitas

material, mencegah material dari keretakan, serta meningkatkan permeabilitas terhadap gas,

uap air, dan zat terlarut (Mujiarto, 2005). Gliserol, sorbitol, propilen glikol, polipropilen

glikol, dan sukrosa adalah plastisizer yang umum ditambahkan pada pembuatan plastik

biodegradable (Embuscado, et al., 2009 dalam Apriyani, et al., 2015). Gliserol merupakan

senyawa alkohol yang memiliki tiga gugus hidroksil dimana gliserol ini memiliki nama baku

1,2,3-propanatriol.

Gambar 2. Struktur kimia gliserol

Nama gliserol diartikan sebagai bahan kimia murni, namun dalam dunia perdagangan

gliserol mempunyai nama dagang yakni gliserin. Gliserol memiliki sifat yang tidak berbau,

tidak berwarna, dan berbentuk cairan kental dengan rasa manis. Gliserol larut dengan

sempurna dalam air dan alkohol, dapat terlarut dalam pelarut tertentu seperti eter, etil asetat,

dan dioxane, namun gliserol tidak bersifat larut dalam hidrokarbon (Widyasari, 2010).

D. Kitosan

Kitosan adalah polimer alam kationik yang banyak diteliti di bidang bioteknologi dan

biomedis, karena sifatnya yang non toksik, biodegradable, dan mampu membentuk gel dalam

media suasana asam melalui protonasi gugus amina.

CH2 OH

HC OH

CH2 OH




14

Gambar 3. Struktur Kitosan

Kitosan memiliki nama kimia (1-4)-2-amino-2-deoksi-D-glukosa (Shahidi et al.,1999

dalam Murni et al., 2013). Kitosan dapat menghambat sel tumor, anti kapang, anti bakteri,

antivirus, menstimulasi sistem imun, dan mempercepat germinasi tumbuhan. Kitosan

termasuk dalam jenis polisakarida yang dapat digunakan sebagai pembuatan bioplastik.

Pelapis polisakarida merupakan penghalang yang baik karena dapat membentuk matriks yang

kuat dan kompak. Film dengan bahan kitosan memiliki sifat yang kuat, elastis, fleksibel,

bersifat non toksik, biodegradable, dan sulit untuk dirobek (Murni et al., 2013).




15

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental, yang pelaksanaannya

dilakukan di Laboratorium Kimia dan Laboratorium Teknologi Pangan Universitas

Muhammadiyah Semarang serta Laboratorium Ilmu Pangan Universitas Khatolik

Soegiyopranoto.

Waktu penelitian mulai bulan Juli 2016 sampai Maret 2017 meliputi penyusunan

proposal, pelaksanaan penelitian, uji kuat tarik (tensile strength), uji ketahanan air (water

uptake), uji biodegradabilitas, pengolahan data, dan penyusunan laporan akhir.

B. Bahan dan Alat

1. Bahan

Bahan yang digunakan dalam pembuatan plastik biodegradable adalah onggok

yang diperoleh dari Desa Sidomukti Kecamatan Margoyoso Pati, plastisizer gliserol

yang didapatkan dari PT. Multi Kimia Raya Nusantara Semarang, asam asetat 2%,

kitosan (derajat deasetilisasi 85%) yang diperoleh dari Multiguna Provide High

Quality Chitosan Indramayu, aquades, dan tanah dari kebun Universitas

Muhammadiyah Semarang.

2. Alat

Alat yang digunakan dalam pembuatan plastik biodegradable antara lain adalah

peralatan gelas, timbangan analitis, desikator, termometer, dan seperangkat alat

Universal testing Machine (Llyod).

C. Prosedur Penelitian

1. Pembuatan Plastik Biodegradable

Pembuatan plastik biodegradable (edible film) berbasis onggok singkong dan

kitosan ini dibuat dengan modifikasi prosedur dari Setiani, et al (2005) dan Apriyani,

et al (2015). Pada penelitian ini terdapat dua variabel, yaitu variabel yang

divariasikan dan variabel terkontrol. Untuk variabel yang divariasikan yaitu




16

pencampuran onggok dan kitosan dengan total campuran bahan sebanyak 10 g.

Adapun perbandingan massa campuran onggok-kitosan (b/b) yaitu 7:3; 7,5:2,5; 8:2;

8,5:1,5; 9:1 dan 10:0. Sedangkan untuk variabel terkontrol yaitu waktu pemanasan

larutan selama 25 menit dengan suhu 80-90ºC, temperatur pengeringan dalam

cabinet dryer yakni 45 ºC selama ±15 jam, aquades 100 mL, gliserol 4 mL, dan asam

asetat 50 mL.

Melarutkan onggok dengan variasi berat yang telah ditentukan dalam 100 mL

aquades dan mengaduknya hingga homogen. Kemudian mencampurkan larutan

dengan kitosan yang telah dilarutkan dalam 50 mL asam asetat 2% menggunakan

pengaduk. Selanjutnya menambahkan gliserol sebanyak 4 mL serta melakukan

pemanasan pada suhu 80-90ºC selama 25 menit. Setelah itu melakukan pencetakan

dengan menuangkan larutan ke dalam cetakan plat kaca dengan ukuran 20 x 40 cm.

Pengeringan dilakukan dengan cabinet dryer pada suhu 45 ºC selama ±12 jam.

Kemudian cetakan diangkat dan didiamkan pada suhu ruang selama 48 jam dan

plastik siap untuk dianalisis.

Gambar 4. Diagram alir pembuatan plastik biodegradable

Onggok

[10; 9; 8,5; 8; 7,5; 7 (g)]

Kitosan

[1; 1,5; 2; 2,5; 3 (g)]

Pelarutan Pelarutan

homogenisasi

Pemanasan, T= 80-90ºC; t= 25 menit

Pencetakan

Pengeringan

Plastik biodegradable

Asam asetat 2%

50 mL

Aquades

100 mL

Gliserol 4 mL




17

Modifikasi dari Setiani, et al (2005) dan Apriyani, et al (2015)

2. Sifat Fisik

a. Uji kuat tarik (Tensile strength) (Riki et al., 2013)

Pengujian kuat tarik plastik biodegradable berbasis onggok dan kitosan

dengan gliserol sebagai plastisizer dilakukan dengan alat Universal Testing

Machine merk Llyod. Melilitkan film plastik dengan ukuran ± 15 x 3 cm pada

alat pengukur kuat tarik (tensile strength). Kemudian pengait akan menarik

sampel film plastik hingga terputus. Selanjutnya kuat tarik (tensile strength)

dihitung melalui instrumen sensor yang terhubung pada alat pengukur.

b. Uji ketahanan air (Water uptake) (Darni et al., 2010)

Melakukan penimbangan berat sampel yang akan diuji (Wo). Kemudian

mengisi suatu wadah (botol/gelas/mangkuk) dengan aquades. Meletakkan sampel

plastik kedalam wadah tersebut selama 10 detik kemudian mengeringkannya.

Melakukan penimbangan berat sampel (W) yang telah direndam dalam wadah.

Melakukan perendaman kembali sampel ke dalam wadah tersebut, pengangkatan

sampel tiap 10 detik dan menimbang berat sampel. Lakukan hal yang sama

hingga diperoleh berat akhir sampel yang konstan. Air yang diserap oleh sampel

dihitung melalui persamaan berikut:

W - Wo

Wo

Dimana:

Wo = berat sampel kering

W = berat sampel setelah dikondisikan dalam desikator.

c. Uji biodegradabilitas (Pimpan et al, 2001 dalam Anggarini, 2013)

Pengujian daya biodegradabilitas ini dilakukan untuk mengetahui daya

urai film plastik oleh mikroorganisme dalam tanah. Pengujian ini dilakukan

dengan menggunakan metode Soil Burial Test, yakni dengan mengubur sampel ke

dalam tanah kemudian diamati berat sampel sebelum dan sesudah dikubur. Media

yang digunakan dalam pengujian ini adalah tanah, karena di dalam tanah terdapat

banyak mikroorganisme sehingga akan mendukung proses degradasi yang akan

dilakukan (Ray, et al., 2013).

x 100 Air (%) =




18

Memotong plastik dengan ukuran 5 cm x 1 cm. Kemudian melakukan

pengeringan plastik dan pengkondisian dalam desikator. Selanjutnya menimbang

kembali hingga diperoleh berat konstan. Setelah itu mengubur sampel dalam

tanah semi basah menggunakan tin can dengan kedalaman 5-10 cm selama 6 hari,

selanjutnya mengeringkan sampel kemudian mengkondisikannya dalam desikator

lagi dan menimbang sampel hingga diperoleh berat konstan. Berikut perhitungan

yang dilakukan dalam pengujian biodegradabilitas :

% kehilangan berat = x 100%

Keterangan: W0 adalah berat sampel sebelum penguburan dan

W adalah berat sampel setelah penguburan.

Setelah didapatkan persentase kehilangan berat maka dihitung perkiraan

lamanya terdegradasi secara keseluruhan (100 %) dengan perhitungan sebagai

berikut:

Perkiraan waktu degradasi = x waktu uji

Keterangan: waktu yang digunakan dalam pengujian biodegradabilitas ini adalah

6 hari.

Laju degradabilitas dihitung menggunakan

rumus berikut:

Degradabilitas =

Keterangan:

Wo = berat sampel sebelum dikubur

W = berat sampel setelah dikubur.

mg = miligram

D. Rancangan Penelitian

Rancangan percobaan pada penelitian ini menggunakan RAL (Rancangan Acak

Lengkap) faktor tunggal (monofactor), dengan perlakuan sebanyak 5 perlakuan dan 1

(W0 – W)

W0

100%

% kehilangan berat

W0 – W mg

6 hari




19

kontrol. Variabel dependent yaitu jumlah variasi perbandingan onggok-kitosan yang

digunakan dalam pembuatan plastik bodegradable berbasis onggok-kitosan, sedangkan

variabel independent yaitu analisis ketahanan air (water uptake), kuat tarik (tensile

strength) serta uji biodegradabilitas. Masing-masing percobaan dilakukan ulangan

sebanyak 4 kali, sehingga diperoleh satuan (unit) percobaan sebanyak 24 unit percobaan.

Untuk rancangan penelitian disajikan pada tabel 5.

Tabel 5. Pendenahan Rancangan Penelitian

Rasio

Perbandingan

onggok: kitosan

(b/b)

U

1 2 3 4

10 : 0 M0.U1 M0.U2 M0.U3 M0.U4

9 : 1 M10.U1 M10.U2 M10.U3 M10.U4

8,5 : 1,5 M20.U1 M20.U2 M20.U3 M20.U4

8 : 2 M30.U1 M30.U2 M30.U3 M30.U4

7,5 : 2,5 M40.U1 M40.U2 M40.U3 M40.U4

7 : 3 M50.U1 M50.U2 M50.U3 M50.U4

Keterangan:

M : Rasio perbandingan onggok-kitosan (7:3; 7,5:2,5; 8:2; 8,5:1,5; 9:1 dan 10:0)

U : Ulangan

E. Analisis Data

Data yang digunakan dalam penelitian ini merupakan data primer yang langsung

didapat dari uji ketahanan air (water uptake) dan kuat tarik (tensile strength).

Data hasil pengukuran ketahanan air (water uptake) dan kuat tarik (tensile strength)

yang diperoleh ditabulasi kemudian dianalisa kenormalan dan kehomogenitasnya

menggunakan uji Kolmogorof, apabila normal dan homogen maka dilakukan uji statistik

ANOVA (Analysis Of Varian) dengan bantuan software SPSS 16.0, jika ada pengaruh

dimana p-value <0,05 maka diuji lanjut posthoc atau uji beda dengan menggunakan LSD

sedangkan bila data tidak normal maka diteruskan ke uji non parametrik .

Berikut persamaan statistik ANOVA 1 faktor:

eijiYij

Keterangan:

Yij = variabel yang akan diasumsikan berdistribusi normal

µ = efek rata-rata yang sebenarnya




20

ai = efek yang sebenarnya dari perlakuan i

eij = efek sebenarnya dari unit eksperimen ke-j dari perlakuan ke-i

Dari data hasil pengukuran ketahanan air (water uptake) dan kuat tarik (tensile

strength) yang diperoleh, dipilih perlakuan terbaik untuk selanjutnya dilakukan analisis

terhadap sifat biodegradabilitasnya.




21

F. Kerangka Penelitian

Gambar 5. Diagram Alir Kerangka Penelitian

Penyusunan Proposal

Persiapan alat dan bahan

Homogenisasi onggok dan

kitosan (sudah dalam

bentuk tepung)

Pembuatan plastik

biodegradable

Uji Ketahanan Air Uji Kuat Tarik

Pengolahan Data

Penyusunan Laporan Penelitian

Uji Biodegradabilitas

(perlakuan terbaik)

Variabel yang

divariasikan:

- Rasio pati

onggok dan

kitosan (7:3;

7,5:2,5; 8:2;

8,5:1,5; 9:1

dan 10:0)

Variabel yang

dikontrol:

- Gliserol 4 mL

- Aquades 100 ml

- Asam asetat 50 mL

- Suhu dan waktu

pengeringan, 45ºC

selama 12 jam

- Suhu pengadukan

(suhu kamar)

- Suhu dan waktu

pemanasan, 80-90ºC

selama 25 menit




22

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Plastik biodegradable dalam penelitian ini merupakan bioplastik yang terbuat dari

onggok dan kitosan dengan gliserol sebagai plastisizer-nya, dimana dari pembuatan plastik ini

menghasilkan film plastik yang berwarna coklat kekuningan. Berdasarkan pada pengamatan

secara visual, film plastik ini memiliki homoginetas yang baik dimana mempunyai ketebalan

yang rata-rata hampir sama yakni sebesar 0,02 mm. Film plastik yang dihasilkan memiliki

tekstur yang halus. Sedangkan aroma film plastik onggok-kitosan ini didominasi oleh aroma

asam asetat. Penggunaan onggok dalam pembuatan plastik biodegradable merupakan salah satu

cara untuk mengurangi limbah onggok dari industri tepung tapioka yang selama ini

pemanfaatannya hanya terbatas pada pakan ternak atau dibuang begitu saja. Di samping itu,

onggok merupakan limbah dari hasil industri tepung tapioka ini masih mengandung pati kurang

lebih 51,8 % (Supriyati, 2009 dalam Widyasari, 2010).

Adapun sifat fisik yang akan dianalisa antara lain kuat tarik (tensile strenght), ketahanan

terhadap air (water uptake), dan daya biodegradabilitas. Berikut hasil pengujian sifat fisik dari

plastik biodegradable onggok singkong dan kitosan dengan gliserol sebagai plastisizer-nya.

A. Kuat Tarik (Tensile strenght)

Hasil pengujian kuat tarik (tensile strenght) plastik biodegradable yang diuji di

Laboratorium Ilmu Pangan Universitas Khatolik Soegiyopranoto ditampilkan dalam Gambar

6. Pengujian kuat tarik yang dilakukan bertujuan untuk mengetahui seberapa besar

kemampuan suatu struktur dalam menahan beban tanpa mengalami kerusakan.




23

Keterangan :

Berdasarkan Gambar 6, diketahui bahwa semakin tinggi konsentrasi kitosan yang

ditambahkan maka nilai kuat tarik (tensile strenght) yang dihasilkan semakin menurun. Hal

ini sesuai dengan persamaan linieritas (Y= -0,0316x+1,2097) dengan nilai gradient (m)

negatif, yang mana variabel Y merupakan nilai kuat tarik dan variabel X adalah penambahan

kitosan. Tanda negatif menunjukkan bahwa pergerakan nilai dari varibel X dan Y adalah

tidak searah, sehingga semakin tinggi konsentrasi penambahan kitosan, maka nilai kuat tarik

cenderung menurun. Begitupun pada uji Anova yang dilakukan menunjukkan hasil p (0,207)

> 0,05, hal ini dapat diartikan bahwa penambahan kitosan dalam pembuatan plastik

biodegradable berbasis onggok dan gliserol tidak berpengaruh pada nilai kuat tarik yang

dihasilkan.

Hasil kuat tarik terbaik pada pembuatan plastik biodegradable onggok-kitosan pada

Gambar 6 adalah pada formulasi onggok-kitosan 8:2 dan kemudian mengalami penurunan

pada formulasi onggok-kitosan 7,5:2,5. Pada rasio perbandingan onggok-kitosan 8,5:1,5 (b/b),

interaksi antara onggok, kitosan dan gliserol belum maksimum sehingga memberikan

pengaruh terhadap kuat tarik yang dihasilkan. Sedangkan pada formulasi onggok-kitosan 8:2

(b/b), telah terjadi interaksi yang maksimum sehingga cukup kuat untuk menahan beban

1.32

0.9825 1.0225

1.2175

1.0075 1.045

y = -0.0316x + 1.2097

R² = 0.1864

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

K A B C D E

Nil

ai K

uat

Tar

ik (

MP

a)

Penambahan Kitosan (g)

Kuat Tarik Bioplastik

Gambar 6. Nilai kuat tarik (tensile strenght) plastik biodegradable berbasis


A : Penambahan kitosan 0 g

B : Penambahan kitosan 1 g

C : Penambahan kitosan 1,5 g

D : Penambahan kitosan 2 g

E : Penambahan kitosan 2,5 g

F : Penambahan kitosan 3 g




24

ketika pengujian kuat tarik dilakukan. Kemudian pada formulasi onggok-kitosan 7,5:2,5 (b/b)

kitosan dalam larutan menjadi berlebih atau excess sehingga membuat ikatan hidrogen

terputus dan memperlemah struktur kimia bioplastik.

Ikatan hidrogen yang terbentuk antara kitosan dengan gliserol pada formulasi onggok-

kitosan (b/b) 8,5:1,5 belum sebanyak ikatan hidrogen yang terjadi pada formulasi onggok-

kitosan (b/b) 8:2 sehingga menyebabkan kenaikan kuat tarik dari 1,0225 MPa menjadi 1,2175

MPa. Sedangkan penurunan nilai kuat tarik pada formulasi onggok-kitosan (b/b) 7,5:2,5 yakni

sebesar 1,0075 MPa

dikarenakan gugus OH dari kitosan yang berlebihan sehingga

menyebabkan ikatan hidrogen yang terbentuk menjadi putus karena tersisipi molekul gliserol.

Selain itu, menurut Buzarovska, et al.,(2008) menyebutkan bahwa penurunan hasil nilai kuat

tarik disebabkan pula oleh distribusi yang tidak sempurna dari masing-masing komponen

penyusun pada film plastik.

Telah banyak penelitian yang dilakukan terkait pembuatan plastik biodegradable dari pati

onggok. Apriyani, et al. (2015) dalam penelitiannya menyimpulkan bahwa penambahan

biopolimer lain berupa ekstrak lidah buaya pada pembuatan plastik biodegradable berbasis

onggok tidak berpengaruh nyata terhadap degradasi plastik dan sifat mekanik yang dihasilkan

untuk kuat tarik serta laju uap air yaitu 3,90 MPa dan 2,40 g/m2jam. Asni, et al., (2015)

menuturkan hasil penelitiannya terhadap bioplastik ampas singkong dengan polivinil asetat

memperoleh nilai kuat tarik sebesar 0,1659 MPa. Darni, et al., juga menuturkan nilai kuat

tarik dari bioplastik pati sorgum dan kitosan sebesar 6,9711 MPa. Hasil penelitian bioplastik

yang terbuat dari pati sukun dengan penambahan kitosan oleh Setiani, et al.,(2013)

mendapatkan nilai kuat tarik yakni 16,34 MPa. Sedangkan kuat tarik bioplastik dari ampas

tapioka dengan penambahan asam polilaktat yang dilakukan oleh Wahyuningsih, et al.,(2015)

mencapai 104,42 MPa. Kholish (2012) menyimpulkan bahwa dengan penambahan asam

asetat pada pembuatan plastik biodegradable berbasis onggok mampu meningkatkan sifat

mekanik tanpa menurunkan waktu degradasi plastik.

Hasil penelitian pada bioplastik berbasis onggok dan kitosan ini diperoleh nilai kuat tarik

(tensile strenght) tertinggi sebesar 1,2175 MPa pada perlakuan rasio perbandingan onggok-

kitosan 8:2 (b/b). Sedangkan nilai kuat tarik (tensile strenght) terendah yaitu sebesar 0,9825

MPa pada perlakuan rasio perbandingan onggok-kitosan 9:1 (b/b). Hasil tersebut




25

menunjukkan bahwa bioplastik dari penelitian ini belum dapat memenuhi sifat mekanik

golongan Moderate Properties.

Kriteria nilai kuat tarik (tensile strenght) golongan Moderate Properties yaitu 10-100

MPa (Purwanti, 2010). Sedangkan menurut standar SNI kuat tarik untuk plastik adalah 24,7 –

302 MPa. Dengan demikian, apabila dilihat dari nilai kuat tariknya, bioplastik yang dihasilkan

dalam penelitian ini masih belum dikategorikan sebagai plastik dengan sifat mekanik yang

moderat serta belum sesuai dengan nilai kuat tarik berdasarkan standar SNI.

B. Ketahanan terhadap Air (Water uptake)

Pengujian ketahanan air dilakukan untuk mengetahui sifat bioplastik yang dibuat apakah

sudah mendekati sifat plastik sintetik atau belum, karena konsumen memilih plastik dengan

sifat yang sesuai dengan keinginan, salah satunya yaitu tahan terhadap air. Hasil ketahanan

air yang baik adalah bioplastik yang dapat menyerap air lebih sedikit yang ditandai dengan

nilai prosentase ketahanan air (water uptake) yang lebih kecil. Nilai ketahanan air (water

uptake) ditampilkan dengan Gambar 7.

Keterangan: Jenis perlakuan

y = -1.338x + 67.77

R² = 0.0304

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10:00 9:01 8,5:1,5 8:02 7,5:2,5 7:03

Wat

er U

pat

eke

(%)

Penambahan Kitosan

Ketahanan Air (Water uptake)

a

d d c

b b

A B C D E F

A : Penambahan kitosan 0 g

B : Penambahan kitosan 1 g

C : Penambahan kitosan 1,5 g

D : Penambahan kitosan 2 g

E : Penambahan kitosan 2,5 g

F : Penambahan kitosan 3 g




26

Gambar 7. Nilai ketahan air (water uptake) plastik biodegradable berbasis onggok-kitosan

dengan plastisizer gliserol Ket: huruf berbeda pada setiap bar menunjukkan perbedaan nyata (p<0,05)

Berdasarkan Gambar 7. dapat diketahui hubungan variasi kitosan terhadap water uptake

yang dihasilkan. Penambahan kitosan pada formulasi tertentu cenderung meningkatkan

ketahanan air. Nilai ketahanan air yang dihasilkan berbanding lurus dengan penambahan

kitosan yang dilakukan. Semakin banyak konsentrasi kitosan yang ditambahkan maka nilai

ketahanan airnya semakin meningkat, yang ditandai dengan nilai gradient (m) pada persamaan

Y=-1.338x + 67,77 adalah negatif. Persamaan linieritas yang tertera pada Gambar 7, variabel

Y merupakan nilai ketahanan air (water uptake) bioplastik dan variabel X adalah penambahan

kitosan. Berbeda dengan tanda negatif pada persamaan linieritas kuat tarik yang menunjukkan

pergerakan tidak searah. Tanda negatif pada ketahanan air ini menunjukkan bahwa

pergerakan nilai dari varibel X dan Y justru searah, karena ketahanan air yang baik adalah

nilai prosentasenya kecil. Sehingga semakin tinggi konsentrasi penambahan kitosan, maka

nilai ketahanan air (water uptake) bioplastik semakin meningkat. Hal ini karena sifat kitosan

yang hidrofobik (tidak suka terhadap air). Menurut Darni et al. (2010) menuturkan bahwa,

hasil ketahanan air yang baik adalah bioplastik dapat menyerap air lebih sedikit yaitu nilai

prosentase ketahanan air yang lebih kecil.

Berdasarkan hasil analisa sidik ragam menunjukkan, bahwa nilai p (0,00) < 0,05 hal ini

dapat diartikan bahwa terdapat pengaruh penambahan kitosan dalam pembuatan bioplastik

onggok terhadap nilai ketahanan air (water uptake) yang dihasilkan. Hasil uji lanjut HSD

menunjukkan, bahwa perlakuan tanpa penambahan kitosan (kontrol) berbeda nyata dengan

perlakuan penambahan kitosan. Sedangkan perlakuan penambahan kitosan sebanyak 3 g tidak

berbeda nyata dengan perlakuan penambahan 2,5 g kitosan. Demikian halnya pada perlakuan

penambahan kitosan sebanyak 2 g ada beda yang nyata dengan perlakuan lainnya. Kemudian

pada perlakuan penambahan 1 g kitosan tidak ada beda nyata dengan penambahan 1,5 g

kitosan, namun dua perlakuan ini berbeda nyata dengan perlakuan lainnya.

Semakin tinggi konsentrasi kitosan yang ditambahkan maka nilai ketahanan airnya

semakin meningkat. Setiani, et al., (2013) menuturkan hasil penelitiannya dalam pembuatan

bioplastik pati sukun-kitosan bahwa dengan penambahan kitosan dapat meningkatkan nilai

ketahanan air yang dihasilkan dimana hasil ketahanan air yang terbaik yakni sebesar 212,98




27

%. Berbeda dengan nilai ketahanan air dari bioplastik pati limbah kulit singkong oleh Sanjaya,

et al., (2011) yang mencapai 194,1 %. Kemudian Darni, et al., (2010) dalam penelitian

bioplastik pati sorgum dan kitosan menyampaikan nilai ketahanan air yang dihasilkan sebesar

36,8 %. Sedangkan menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk jenis plastik

konvensional yakni polipropilen memiliki nilai ketahanan air hanya 0,01 %. Jika

dibandingkan dengan hasil penelitian sebelumnya pada bioplastik berbasis onggok dan

kitosan ini memperoleh nilai ketahanan air sebesar 53,7 % yang mana hasil ini masih cukup

jauh dari sifat mekanik plastik sesuai SNI.

Secara keseluruhan hasil terbaik untuk nilai ketahanan air dalam penelitian ini adalah

pada perlakuan onggok dan gliserol tanpa penambahan kitosan (kontrol) yakni 44,95 %,

sedangkan pada perlakuan dengan penambahan kitosan, nilai water uptake terbaik yakni pada

perlakuan onggok:kitosan 7:3 (g) sebesar 53,7 %. Lebih rendahnya nilai water uptake pada

perlakuan kontrol dibandingkan perlakuan dengan penambahan kitosan dikarenakan pada

perlakuan tanpa penambahan kitosan (kontrol) bioplastik yang dihasilkan mempunyai

kerapataan yang baik dengan ditandai bentuk yang halus serta penyebaran onggok yang

merata. Sedangkan bentuk dari bioplastik dengan penambahan kitosan terdapat pinhole di

dalam lapisan yang menyebabkan kitosan tidak terdistribusi secara merata dan terciptalah

ruang kosong antar molekul sehingga lapisan mudah terdeformasi (rusak) dan menyerap air

lebih banyak. Selain itu berdasarkan penelitian yang dilakukan bahwa onggok sendiri

memiliki sifat hidrofobik yang mana hal ini turut mempengaruhi ketahanan air yang

dihasilkan. Menurut Coniwati (2014) adanya gliserol yang memiliki sifat hidrofilik (menyukai

air) dapat meningkatkan ruang kosong antar molekul sehingga menurunkan sifat penghambat

terhadap airnya. Pinhole ini berasal dari gelembung-gelembung udara pada kitosan akibat

pengadukan yang tidak merata. Selain itu ketebalan film juga mempengaruhi nilai water

uptake yang dihasilkan, karena ketebalan film berbanding lurus dengan water uptakenya.

Semakin tinggi ketebalan film maka daya serap terhadap air semakin besar (Setiani, et al.,

2013).

C. Penentuan Perlakuan Terbaik

Hasil yang diperoleh dari perlakuan yang diteliti digunakan dalam penentuan perlakuan

terbaik melalui penentuan nilai terbaik setiap variabel yang digunakan, antara lain: nilai kuat




28

tarik (tensile strenght) dan nilai ketahanan air (water uptake) yang selanjutnya perlakuan

terbaik ini digunakan untuk pengujian daya biodegradabilitas bioplastik yang dihasilkan. Data

perlakuan terbaik disajikan pada Tabel 6.

Tabel 6. Rata-rata Setiap Variabel

Rasio Perbandingan

Onggok:Kitosan (b/b)

Nilai Kuat Tarik (tensile

strenght) (MPa)

*Nilai Ketahanan Air

(water uptake) (%)

10:0 1,3200 44,95

9:1 0,9825 81,575

8,5:1,5 1,0225 77,025

8:2 1,2175 66,325

7,5:2,5 1,0075 54,948

7:3 1,0450 53,7 Ket *: Nilai yang paling baik yaitu memiliki prosentase yang kecil

Berdasarkan Tabel 6 perlakuan rasio perbandingan onggok:kitosan (7:3) dan (8:2)

merupakan hasil terbaik dari penelitian ini. Hal ini dlihat dari nilai kuat tarik (tensile strenght)

dan ketahanan air (water uptake) yang diperoleh berturut-turut yakni sebesar 1,045 MPa;

1,2175 MPa; 53,7% dan 66,325 % dimana hasil ini merupakan hasil paling baik diantara

perlakuan yang lain.

D. Biodegradabilitas

Pengujian daya biodegradabilitas ini dilakukan untuk mengetahui daya urai film plastik

oleh mikroorganisme dalam tanah. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan metode Soil

Burial Test, yakni dengan mengubur sampel ke dalam tanah kemudian diamati berat sampel

sebelum dan sesudah dikubur. Media yang digunakan dalam pengujian ini adalah tanah,

karena di dalam tanah terdapat banyak mikroorganisme sehingga akan mendukung proses

degradasi yang akan dilakukan (Ray, et al., 2013). Jamur Aspergillus niger yang terdapat

dalam tanah sangat berperan dalam proses degradasi plastik karena Aspergillus niger

mengandung enzim α-amilase yang dapat memecah ikatan glikosidik pada pati menjadi

polimer yang lebih pendek (glukosa) (Merry, et al., 2015). Hasil uji daya biodegradabilitas

dapat dilihat pada Gambar 8.




29

Gambar 8. Nilai daya biodegradabilitas film plastik

Ket: PP (film plastik konvensional), BK(film plastik kontrol), BP1 (onggok:kitosan-8:2), BP2 (onggok:kitosan-7:3)

Analisis kuat tarik (tensile strenght) dan ketahanan air (water uptake) diambil hasil

terbaik yang kemudian digunakan untuk pengujian daya biodegradabilitas. Selain perlakuan

terbaik sampel yang diujikan antara lain plastik konvensional jenis PP (poli propilen) dan

bioplastik kontrol (tanpa penambahan kitosan). Berdasarkan hasil analisa yang ditunjukkan

pada Gambar 7 dapat diketahui bahwa daya biodegradabilitas tertinggi yaitu pada perlakuan

dengan formulasi onggok:kitosan 7:3 (g) sebesar 5,85 mg/hari. Nilai biodegradabilitas

terendah ada pada film plastik konvensional jenis PP yakni 0,16 mg/hari, hal ini mengartikan

bahwa film plastik konvensioanl membutuhkan waktu yang lama untuk terdegradasi dalam

tanah dibandingkan film bioplastik berbasis onggok-kitosan. Selain itu dari hasil tersebut

menunjukkan bahwa, adanya penambahan kitosan yang dilakukan dalam pembuatan plastik

biodegradable berbasis onggok mempercepat proses degradasi dalam tanah. Mudahnya film

bioplastik berbasis onggok-kitosan terdegradasi ini dikarenakan sifat dari bahan penyusunnya.

Kitosan termasuk jenis polisakarida yang memiliki sifat non-toksik dan mudah mengalami

degradasi secara biologis, sehingga membuat film bioplastik pada penelitian ini mudah

terdegradasi.

Arief, et al. (2013) menuturkan, bahwa menurut standar Internasional (ASTM 5336)

lamanya film plastik terdegradasi 100% untuk plastik PLA dari Jepang dan PCL dari Inggris

membutuhkan waktu 60 hari untuk dapat terurai. Berdasarkan hasil perhitungan perkiraan

daya urai film plastik, dalam kurun waktu 30 hari bioplastik berbasis onggok-kitosan dan

0

1

2

3

4

5

6

7

PP BK BP1 BP2

Nilai

bio

deg

radas

i (m

g/h

ari)

Jenis Film Plastik

Daya Biodegradabilitas




30

gliserol ini dapat terdegradasi secara keseluruhan (100%). Hal ini membuktikan bahwa hasil

penelitian ini memenuhi kriteria degradasi dalam film plastik.




31

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Tidak terdapat pengaruh penambahan kitosan terhadap kuat tarik bioplastik.

Berdasarkan golongan Moderate Properties (10-100 MPa), hasil pengujian kuat tarik

(tensile strenght) pada penelitian ini belum dapat dikategorikan sebagai plastik

dengan sifat mekanik yang moderat.

2. Terdapat pengaruh penambahan kitosan pada pembuatan plastik biodegradable

berbasis onggok-kitosan dan gliserol terhadap ketahanan air (water uptake). Semakin

tinggi konsentrasi penambahan kitosan, nilai ketahanan air (water uptake) semakin

baik.

3. Penambahan kitosan pada pembuatan bioplastik berbasis onggok mempercepat daya

biodegradabilitas dalam tanah.

4. Perlakuan terbaik pada penelitian ini adalah pada rasio perbandingan onggok:kitosan

(7:3) dan (8:2) dengan nilai kuat tarik (tensile strenght) dan ketahanan air (water

uptake) berturut-turut sebesar 1,0450 MPa; 53,7 % dan 1,2175 MPa; 66,3 % serta

daya biodegradasi sebesar 5,85 mg/hari dan 5,60 mg/hari.

B. Saran

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang pembuatan bioplastik berbasis onggok

pada formulasi onggok:kitosan (7:3 dan 8:2) dengan penambahan bahan baku lainnya

seperti asam polilaktat guna memperbaiki sifat mekanik dalam bioplastik.

2. Perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui keamanan film plastik sebagai edible

film.




BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakangrepository.unimus.ac.id/536/2/BAB I.pdf · karenanya onggok...

Documents

Transcript of BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakangrepository.unimus.ac.id/536/2/BAB I.pdf · karenanya onggok...