Makalah Seminar

Studi Pembuatan dan Karakteristik Sifat Mekanik Plastik Biodegradable Berbahan Dasar Ubi Jelarut (Marantha Arundinacea L) oleh : wartiwan 115100209111001,

Pembimbing : (1).Ir. Musthofa Lutfi,MP. (2). Dr. Eng Masruroh,SSi.,Msi.

I. PENDAHULUANI.1 Latar Belakang

Saat ini telah dikembangkan plastik biodegradable, artinya plastik ini dapat duraikan kembali mikroorganisme secara alami menjadi senyawa yang ramah lingkungan. Secara umum film plastik biodegradable diartikan sebagai film yang dapat didaur ulang dan dapat dihancurkan secara alami. Griffin (1994), plastik biodegradable adalah suatu bahan dalam kondisi tertentu, waktu tertentu mengalami perubahan dalam struktur kimianya, yang mempengaruhi sifat-sifat yang dimilikinya oleh pengaruh mikroorganisme (bakteri, jamur, algae).

Salah satu komoditi yang dapat diproduksi untuk membuat plastik biodegradabel adalah jenis tanaman umbi-umbian, contoh ubi garut atau ubi jelarut, ubi jalar, sagu dan lainnya. Ubi jelarut mempunyai beberapa keunggulan dibanding dengan bahan yang lainnya. Keunggulan ubi jelarut diantaranya adalah kandungan amilosa pada ubi jelarut mencapai 40%. Amilosa adalah bahan utama dari pati yang dijadikan bahan dasar dari pembuatan plastik biodegradable. Selain itu, ubi jelarut belum banyak digunakan atau diolah seperti halnya ubi jalar, sagu dan singkong. Dari jumlah produksi ubi jelarut di Indonesia dan komposisi kimia yang dikandung pati ubi jelarut memungkinkan dipilihnya ubi jelarut sebagai alternative bahan baku untuk memproduksi bahan plastik.I.2 Perumusan Masalah

Dari latar belakang di atas dapat dirumuskan beberapa rumusan masalah sbb:

1. Bagaimana membuat dan mensintesis plastik dari bahan ubi jelarut2. Bagaimana pengaruh konsentrasi gliserol terhadap karakteristik

bioplastik yang dihasilkan3. Bagaimana karakteristik sifat mekanik dari bioplastik berbahan ubi

jelarut I.3 Tujuan Penelitian

1. Membuat dan mensintesis pati ubi jelarut sebagai bahan dasar pembuatan plastik biodegradable.

2. Menyelidiki atau meneliti pengaruh persentase gliserol terhadap karakteristik plastik biodegradable yang dihasilkan

3. Menyelidiki sifat mekanik, kimia, dan struktur dari plastik biodegradable yang dibuat.

I.4 Manfaat PenelitianPenelitian ini diharapkan dapat memberikan solusi bahan alternatif ubi

jelarut sebagai bahan dasar pembuatan plastik biodegradable. Selain itu, dengan adanya penelitian ini diharapkan nilai ekonomi dari ubi jelarut dapat meningkat karena adanya pemanfaatan yang lebih beragam.I.5 Batasan Masalah

Penelitian mencakup kajian tentang pengunaan ubi jelarut sebagai bahan dasar pembuatan plastik biodegradable. Perbandingan komposisi antara tepung jelarut (10 g, 20 g) dengan gliserol (7 ml, 9 ml, 12 ml) dalam pembuatan plastik biodegradable. I.6 Hipotesis

Kandungan amilosa yang tinggi pada ubi jelarut dimungkinkan dapat menghasilkan plastik biodegradable yang mempunyai karakteristik yang sama dengan plastik sintesis.

1



II. TINJAUAN PUSTAKAII.1 Plastik Biodegradable

Plastik biodegradable adalah plastik yang dapat digunakan layaknya plastik konvensional, namun akan hancur terurai oleh aktivitas mikroorganisme menjadi hasil akhir air dan gas karbondioksida setelah habis terpakai dan dibuang ke lingkungan (Pranamuda, 2001). Plastik biodegradable merupakan suatu bahan dalam kondisi dan waktu tertentu mengalami perubahan dalam struktur kimianya oleh pengaruh mikroorganisme seperti bakteri, jamur, dan alga. Plastik biodegradable dapat pula diartikan sebagai suatu material polimer yang berubah menjadi senyawa dengan berat molekul rendah dimana paling sedikit satu atau beberapa tahap degradasinya melalui metabolisme organisme secara alami (Latief, 2001).II.2 Standarisasi Plastik Biodegradable

Sifat mekanik polimer ditentukan oleh proses polimerisasi, ikatan molekul, kristalinitas, kerapatan, keadaan polimer dan adanya ikatan silang antar molekul (Latief 2001).Sifat mekanik plastik diantaranya tensile strength (kuat tarik), puncture strength (kuat tusuk), elongation (perpanjangan), elongation of break(perpanjangan putus) dan elastic atau young modulus (elastisitas). Parameter- parameter tersebut dapat menunjukkan indikasi integrasi plastik pada kondisi stress (tekanan) yang terjadi selama proses pembentukan plastik. Selain sifat mekanik, faktor lain yang harus dipertimbangkan dalam pembuatan plastik adalah kemampuan degradasi. Kemampuan biodegradasi diartikan sebagai laju kehilangan berat (Rohaeti et al. 2002).

Berikut adalah standar bioplastik menurut ASTM (American Standard Testing and Material).Tabel 1. Sifat Berbagai Macam Biopolyster

PLADow-Cargill

(NatureWorks)

PHBVMonsanto

(Biopol D400G)

HV=7 mol%

PCLSolway(CAPA

680)

PEABayer(BAK 1095)

PBSAShowa

(Bionolle3000)

PBATEastman(eastar

bio 14766)

Density. 1.25 1.25 1.11 1.07 1.23 1.21Melting point, in °C (DSC)

152 153 65 112 114 110-115

Glass transition, in °C (DSC)

58 5 -61 -29 -45 -30

Cristallinity (in %) 0-1 51 67 33 41 20-35Modulus, in MPa (NFT 51-035)

2050 900 190 262 249 52

Elongation at break, in % (NFT 51-035)

9 15 >500 420 >500 >500

Tensile stress at break or max., in MPa (NFT 51-035)

- - 14 17 19 9

Biodegradation*Mineralization in %

100 100 100 100 90 100

Water permeability 172 21 177 680 330 550

2



WVTR at 25 °C (g/m2/day) Surface tension** (g)in mN/m. gd (Dispersive component)gp (Polar component)

50

37

13

-

-

-

51

41

11

59

37

22

56

43

14

53

43

11

Sumber: Averous.(2009)II.3 Ubi Jelarut

Jelarut (Marantha arundinacea L) merupakan tanaman tropik yang membutuhkan curah hujan 50-300mm/tahun dengan kelembapan 50-85%. Tanaman tumbuh baik pada tanah bertekstur gembur (lempung berpasir) dan subur dengan pH 5-6,5 (Taryono, 1999). Garut dapat berproduksi baik bila ditanam di dataran rendah, pada ketinggian 60-90 m dpl, namun tanaman tetap dapat tumbuh normal sampai ketinggian 900 m dpl (Sudiarto dan Effendi, 1998). Tanaman jelarut dapat diperbanyak dengan menggunakan rimpang umbi. Bagian rimpang umbi yang digunakan sebagai bibit umumnya mempunyai 2-3 mata tunas.

Ubi jelarut memiliki kandungan amilosa yang cukup tinggi yaitu sekitar 8 – 40 % tergantung umur tanam. Amilosa memiliki kecenderungan membentuk film yang kuat dibanding amilopektin. Kandungan protein jelarut terbilang rendah yaitu sebesar 1,0 – 2,2% sehingga proses penyebaran pati pun tidak akan terhambat.

Gambar 4. Struktur Kimia AmilosaTabel 2. Sifat fisiokimia ubi garut.

Parameter Ternaungi < 30%Kadar Air Pati Garut (%) 13,20Kadar Amilosa (%) 27,70Kadar Pati Ubi Garut (%) 20,30

Sumber: Djafar, et.al.(2010)Tabel 3. Sifat fisiokimia ubi garut berdasarkan umur panen

Sifat FisiokimiaUmur panen (bulan)

6 8 10Rendemen (%) 14,81 14,46 16,37Kadar Air (%) 13,52 9,56 14,85Kadar Amilosa (%) 8,25 21,26 40,92

Sumber : Balai Pengkajian Teknologi Pertanian YogyakartaII.4 Bahan Pemlastis

Bahan pemlastis adalah bahan organik dengan berat molekul rendah yang ditambahkan utuk memperlemah kekakuan dari polimer, sekaligus meningkatkan fleksibilitas dan ekstensibilitas polimer (Julianti & Nurminah, 2006). Namun demikian, adanya bahan pemlastis dapat berpengaruh negatif terhadap sifat mekanis plastik yaitu memberikan sifat soft dan weak (Kalambur & Rizvi, 2006)..

3



Gliserol merupakan senyawa alkohol polihidrat dengan tiga buah gugus hidroksil dalam satu molekul (alkohol trivalen). Rumus kimia gliserol adalah C3H8O3 dengan nilai densitas 1,23 g/cm3 dan titik didihnya 204 0C, berbentuk cair, tidak berbau, transparan, higroskopis, dan dapat larut dalam air dan alokohol. Selain sebagai plasticizer, gliserol juga berfungsi sebagai humektan, pengawet dan antimikroba. Penggunaan gliserol disimpan pada tempat yang kering, sejuk dan jauh dari sinar matahari (Utomo, 2012).

III.METODE PENELITIANIII.1 Alat dan Bahan

A. Alat utama yang digunakan dalam penelitian:a) Ekstruder simulatorb ) Rheocord mixer (rheomix) 3000 HAAKE c ) Ekstruder dua ulird) Hydraulic heat press.e) Universal Testing Machine (UTM)f) Loyang kaca untuk pencetakan plastik

B. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini:a) Tepung dari ubi jelarut ((Marantha arundinacea L)b) Gliserol

III.2 Tempat dan Waktu PenelitianPenelitian dilakukan di Laboratorium Jurusan Keteknikan Pertanian (untuk

pembuatan plastik) dan Laboratorium Fisika Material FMIPA (untuk uji mekanik), Universitas Brawijaya Malang.

Waktu pelaksanaan penelitian adalah dari bulan Juni 2012 sampai dengan bulan Agustus 2012.III.3 Tahapan Penelitian dan Parameter Pengamatan

1. Persiapan bahanPembuatan tepung jelarutTahap pertama dilakukan pengkondisian awal tepung jelarut. Ubi jelarut

dibersihkan (dicuci) kemudian dikupas dan diparut. Setelah diparut kemudian dijemur/dikeringkan. Selanjutnya tepung jelarut diayak dengan saringan 200 mesh untuk memisahkan antara serat kasar dan tepung halus. Saringan 200 mesh digunakan supaya pencampuran tepung dengan bahan pemelastis bisa lebih homogen.

2. Pembuatan plastik biodegradablea) pencampuran pertama dilakukan antara gliserol dengan akuades selama

5 menit. b) campuran akuades dan gliserol ditambahkan ke dalam tepung

jelarut dan dilakukan pengadukan selama 45 menit hingga terhomogenisasi sempurna.

c) Aging (pemeraman) dilakukan selama 2 minggu agar campuran akuades dan gliserol dapat terserap sempurna ke dalam tepung sehingga akan memberikan efek positif terhadap plastik biodegradable yang dihasilkan.

d) campuran akan diproses dalam rheomix selama 8 menit pada suhu

90oC dan kecepatan rotor 100 rpm. e) Pencetakan kedalam loyang untuk mendapatkan lembaran plastik

biodegradable.3. Pengujian karakteristik plastik

4



a. Kuat tarik (tensile strength)b. Elongasi (elongation)

III.4 Rancangan PercobaanRancangan percobaan dalam pembuatan plastik dengan bahan baku

campuran tepung jelarut dan gliserol sebagai berikut menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) faktor tunggal yaitu komposisi perbandingan tepung jelarut dan gliserol (α), yang terdiri dari 3 taraf dan masing- masing dilakukan 3 ulangan.Tiga taraf tersebut yaitu:α1 = Tepung jelarut : Gliserol = 10 : 7α2 = Tepung jelarut : Gliserol = 20 : 7 α3 = Tepung jelarut : Gliserol = 10 : 9α4 = Tepung jelarut : Gliserol = 20 : 9α5 = Tepung jelarut : Gliserol = 10 : 12α6 = Tepung jelarut : Gliserol = 20 : 12Model umum rancangan percobaan sebagai berikut:

Yij = μ + τi + εijYij = Nilai pengamatan pada perlakuan perbandingan tepung jelarut

dan gliserol taraf ke-i dan ulangan ke-jμ = Rataan umumτi = Pengaruh perlakuan pada taraf ke-iεij = Pengaruh acak pada perlakuan ke-i ulangan ke-jI = i1 = Tepung jelarut : Gliserol = 10 : 7

i2 = Tepung jelarut : Gliserol = 20 : 7





J = ulangan 1 – 3

5

Makalah Seminar

Documents

Transcript of Makalah Seminar