PEMANFAATAN BIJI NANGKA DAN KULIT KACANG TANAH SEBAGAI

BAHAN BAKU BIOPLASTIK DENGAN PENAMBAHAN GLISEROL

Disusun Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Guna Mencapai Derajat Sarjana S-1

Program Studi Pendidikan Biologi

Oleh :

NURUL AENI

A420130108

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

1

PEMANFAATAN BIJI NANGKA DAN KULIT KACANG TANAH SEBAGAI

BAHAN BAKU BIOPLASTIK DENGAN PENAMBAHAN GLISEROL

ABSTRAK

Kehidupan manusia tidak terlepas dari permasalahan sampah terutama sampah jenis

plastik yang bersifat nonbiodegradable atau plastik yang tidak terdegradasi oleh

aktivitas mikroorganisme sehingga menyebabkan terjadinya penumpukan sampah

dan kerusakan lingkungan hidup. Oleh karena itu, untuk mempercepat tingkat

degradasi dalam pembuatan plastik mengganti dengan bahan alami yaitu pati biji

nangka karena sifatnya yang mudah terdegradasi, melimpah, dan kurang

dimanfaatkan. Untuk meningkatkan sifat mekanik pada pati ditambahkan kulit

kacang tanah dan gliserol. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui kualitas

bioplastik dari biji nangka dengan penambahan kulit kacang tanah dan gliserol

dengan parameter ketahanan tarik, perpanjangan putus dan sifat biodegrdabilitas.

Penelitian ini menggunakan metode eksperimen rancangan acak lengkap (RAL) pola

faktorial. Adapun faktor 1 yaitu perbandingan massa tepung biji nangka dan kulit

kacang tanah (N), N1= 8,5:1,5g, N2= 9:1g, dan N3= 9,5:0,5g dan faktor 2 yaitu

volume gliserol yang digunakan (G), G1= 6ml, G2= 7ml, G3=8ml. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa kekuatan tarik tertinggi pada perlakuan N1G1= 2,08 N/mm2

sedangkan untuk perpanjangan putus tertinggi pada perlakuan N1G3= 33,33%. Hasil

uji biodegradabilitas tertinggi pada perlakuan N2G2 yang mengalami degradasi

terbesar sebanyak 78,826%.

Kata Kunci : Bioplastik, Biodegradable, Biji Nangka, Kulit Kacang Tanah,

Gliserol

ABSTRACT

Human life cannot be separated from the problem of garbage, especially plastic

trash types that are non-biodegradable or plastic is not degraded by the activity of

microorganisms that cause the accumulation of garbage and environmental damage.

Therefore, to accelerate the rate of degradation in the manufacture of plastics

replace natural materials such as jackfruit seed starch because it is easily degraded,

abundant and underutilized. To improve the mechanical properties of starch adding

the peanuts leather and glycerol. The purpose of this study is to examine the quality

of bioplastics from jackfruit seeds with the addition of peanut shells and glycerol

parameters of tensile resistance, elongation at break and biodegradability

properties. This study used an experimental method completely randomized design

(CRD) factorial design. The first factor is the mass ratio of jackfruit seed flour and

peanut skins (N), N1 = 8.5: 1.5G, N2 = 9: 1g, and N3 = 9.5: 0,5g and second factor is

the volume of glycerol used (G), G1 = 6ml, G2=7ml, G3 = 8ml. The results showed

that the highest tensile strength at treatment N1G1 = 2.08 N / mm2 and for elongation

at break of the highest in the treatment N1G3 = 33.33%. The highest biodegradability

test results in treatment N2G2 biggest degraded as much as 78.826%.

Keywords: Bioplastic, Biodegradable, Jackfruit Seeds, Peanuts Leather, Glycerol

2

1. PENDAHULUAN

Kehidupan sehari-hari manusia tidak terlepas dari permasalahan sampah.

Sumber sampah bisa berasal dari rumah tangga, pasar, tempat umum maupun jalan.

Jenis sampah juga bermacam-macam mulai dari sampah kertas, logam, gelas, plastik,

karet, dan lain-lain. Plastik salah satu sampah yang banyak di hasilkan karena

penggunaannya secara besar-besaran untuk berbagai keperluan seperti alat rumah

tanggga, mainan anak-anak, komponen kendaraan bermotor dan masih banyak lagi

(Vogler, 1983).

Umumnya plastik yang digunakan adalah hasil sintesis polimer hidrokarbon

berasal dari fosil menghasilkan minyak bumi yang jumlahnya terbatas dan bersifat

termoplastik atau akan meleleh jika dipanaskan melebihi titik didihnya namun tidak

terdegradasi (nonbiodegradable) melainkan kembali memadat setelah dingin

(Sanjaya dan Tyas, 2009). Untuk mengurangi permasalahan yang terjadi maka

diperlukan penelitian mengenai plastik yang bersifat mudah diuraikan dan ramah

lingkungan.

Menurut Darni & Utami (2010) bioplastik terbuat dari bahan utama pati

karena sifatnya yang mudah terdegradasi oleh alam menjadi senyawa-senyawa yang

ramah lingkungan. Biji nangka yang keberadaannya sangat melimpah belum banyak

dimanfaatkan atau hanya dibuang begitu saja meskipun kandungan patinya cukup

tinggi, hal tersebut dikarenakan biji buah nangka bukan termasuk bahan utama

makanan pokok pengganti pati (Anggraini, 2013). Biji nangka mengandung pati

sebanyak 36,7 gram dari 100gram yang berfungsi sebagai bahan pembuat bioplastik

(Fairus dkk, 2010).

Penambahan selulosa pada bioplastik bertujuan untuk memperbaiki sifat fisik

dan mekanik seperti meningkatkan nilai kuat tarik plastik. Selain itu, menurut Behjat

(2009) menyatakan bahwa semakin tinggi kadar selulosa suatu plastik maka akan

lebih cepat terdegradasi. Jadi, fungsi selulosa dalam pembuatan bioplastik berkaitan

dengan sifat degradasinya.

Dalam pengolaham bioplastik diperlukan proses penambahan pati dengan

plasticizer untuk memperbaiki sifat mekaniknya terutama sifat elastisitasnya (Darni,

3

2010). Salah satu jenis plasticizer yang banyak digunakan dalam pembuatan plastik

bioplastik adalah gliserol.

2. METODE PENELITIAN

Penelitian dilakukan di Laboratorium Biologi FKIP Universitas

Muhammadiyan Surakarta untuk proses pembuatan bioplastik. Pengujian kuat tarik,

perpanjangan putus bioplastik dilakukan di Laboratorium Uji dan Kalibrasi Balai

Besar Karet, Kulit, dan Plastik Yogyakarta. Sedangkan untuk pengujian sifat

biodegradabilitas dilakukan di Universitas Muhammadiyan Surakarta.

Metode penelitian yang digunakan adalah metode penelitian eksperimental.

Rancangan lingkungan digunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan pola

faktorial dengan 3 kali ulangan. Penelitian digunakan 2 faktor. Faktor pertama

perbandingan tepung biji buah nangka ditambah kulit kacang tanah dengan 3 variasi

yaitu 8,5g : 1,5g (N1), 9g : 1g (N2), 9,5g : 0,5g (N3) dan faktor kedua kadar gliserol

dengan 3 variasi yaitu 6ml(G1), 7ml (G2), 8ml (G3). Data yang diperoleh kemudian

diujikan ketahanan tarik, perpanjangan putus, dan uji biodegradibilitas, kemudian

dianalisis dengan cara dekriptif kualitatif.

Penelitan dilaksanakan pada bulan januari-maret 2017. Tahapan pelaksanaan

meliputi persiapan bahan, pengolahan bahan, pencetakan, pengeringan, dan

pengujian. Tahap pengujian dilakukan diakhir penelitian dengan membawa sample

ke tempat uji, kemudian sample diuji ketahanan tarik dan ketahanan sobek dengan

alat Universal Testing Machine, kemudian sampel diujikan dengan mengubur

didalam dtanah guna uji biodegradabilitas. setelah data diperoleh, dilakukan analisi

data dengan cara deskripsif kualilitaif.

3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

3.1 Hasil Penelitian

Tabel Rekapitalisasi rata-rata nilai ketahanan tarik, perpanjangan putus, dan sifat

biodegradabilitas bioplastik dari biji nangka dan kulit kacang tanah dengan

penambahan gliserol.

4

Keterangan:

*) : nilai yang paling rendah

**) : nilai yang paling tinggi

3.2 Pembahasan

Berdasarkan hasil penelitan pada tabel 1 diperoleh data bahwa rata-rata

ketahanan tarik yang paling kuat adalah pada perlakuan N1G1 yaitu bioplastik yang

terbuat dari 8,5g tepung biji nangka dan 1,5g kulit kacang tanah dengan penambahan

6ml gliserol, sedangkan pada perlakuan N3G3 yaitu bioplastik yang terbuat dari 9,5g

tepung biji nangka dan 0,5g kulit kacang tanah dengan penambahan 8ml gliserol

memiliki rata-rata ketahanan tarik yang lemah.

Faktor yang mempengaruhi nilai ketahanan tarik bioplastik diduga adalah

pertambahan jumlah selulosa dan gliserol. Menurut Septiosari (2014) peningkatan

jumlah gliserol dapat menyebabkan semakin menurunnya nilai ketahanan tarik

karena adanya pemutusan ikatan antar polisakarida oleh gliserol. Kulit kacang tanah

yang dapat mempengaruhi ketahanan tarik dari bioplastik karena memiliki ikatan

hidrogen yang terjadi anatara gugus hidroksil (O-H) dari pati dengan gugus hidroksil

(OH) dan karboksil (COOH) dari selulosa sehingga ikatan tersebut mengakibatkan

kekuatan material menjadi semakin meningkat (Septosari, 2014).

Selain itu, selulosa dianggap dapat menigkatkan nilai kuat tarik pada titik

tertentu (Darni, 2009). Pada hasil penelitian dapat dijelaskan bahwa penambahan

Perlakuan

Ketahanan

tarik

(N/mm2)

Perpanjangan

putus

(N/mm2)

Nilai biodegradabilitas -fraksi berat

residual (%)

Hari ke-0 Hari ke-3 Hari ke-7

N1G1 2.08** 10.67*

100 76,362 43,847*

N2G1 1.02 16.00

N3G1 1.43 16.00

N1G2 0.73 20.00

100 57,209 32,587

N2G2 0.81 21.33

N3G2 1.11 25.33

N1G3 0.64 33.33**

100 52,228 27,174**

N2G3 0.66 29.33

N3G3 0.60* 26.67

5

kulit kacang tanah yang sedikit sehingga selulosa yang berperan dalam meningkat

kan sifat mekanik plastik juga rendah sehingga nilai ketahanannya juga akan rendah.

Bioplastik dari tepung biji nangka diharapkan memebuhi sifat mekanik yang

memenuhi golongan moderate properties untuk nilai kuat tarik yaitu 1-10 Kg/cm2

(Ani, 2010). Dalam penelitian ini nilai ketahanan kuat tarik bioplastik dari tepung

biji nangka dan kulit kacang tanah sudah memenuhi golongan tersebut.

Berdasarkan hasil penelitian pada tabel 4.1 diperoleh data bahwa rata-rata

perpanjangan putus yang paling tinggi adalah pada perlakuan N1G3 yaitu plastik

ramah lingkungan (Biolplastik) dari 8,5g tepung biji nangka dan 1,5g kulit kacang

tanah dengan penambahan 8ml gliserol, sedangkan pada perlakuan N1G1 yaitu plastik

ramah lingkungan (Biolplastik) dari N1G1 yaitu plastik ramah lingkungan dari 8,5g

tepung biji nangka dan 1,5g kulit kacang tanah dengan penambahan 6ml gliserol

memiliki perpanjangan putus paling rendah.

Faktor yang mempengaruhi besarnya nilai perpanjangan putus adalah

penambahan komposisi gliserol dan pengurangan komposisi tepung kulit singkong.

Nilail elongasi pada plastik akan meningkat seiring dengan penemabahan jumlah

gliserol yang digunakan sebagai plasticizer yang berfungsi sebagai pemberi sifat

elastisitas pada film plastik (Darni, 2009).

Selain faktor diatas, faktor lain yang mempengaruhi rendahnya nilai

perpanjangan putus adalah berat pati yang dipakai sehingga mengakibatkan

menurunnya nilai perpanjangan putus plastik, karena penambahan pati ini juga akan

menurunkan ikatan hidrogen pada plastik sehingga nilai perpanjangan putus akan

menurun dan sifat fleksibelitas akan naik dan sebaliknya akan menyebabkan

menurunnya nilai perpanjangan putus plastik.

Nilai perpanjangan putus plastik ramah lingkungan dari tepung biji nangka

dan kulit kacang tanah dengan penambahan gliserol dari minyak jelantah berkisar

antara 10,67% - 33,33%, hal ini sudah sesuai dengan golongan Moderate Properties

untuk nilai Elongasi yaitu 10-20% (Ani, 2010). Dalam Penelitian ini nilai Elongasi

dari plastik ramah lingkungan (bioplastik) telah memenuhi golongan tersebut.

Berdasarkan penyajian tersebut, diketahui bahwa untuk bioplastik dengan

pemberian gliserol 6ml mengalami degradasi sebanyak 56,74%, untuk pemberian

6

gliserol 7ml mengalami degradasi sebanyak 67,413% dan pemberian gliserol 8ml

mengalami degradasi terbesar sebanyak 78.826% setelah seminggu dikubur dalam

tanah. Persentase berat plastik membuktikan bahwa plastik yang terdegradasi

dipengaruhi oleh penggunaan gliserol saat pembuatan bioplastik. Jadi, semakin

banyak jumlah gliserol yang digunakan maka akan semakin banyak pula bagian dari

bioplastik yang akan terdegradasi.

Selain faktor gliserol, diduga terdapat faktor lain yang mempengaruhi

kecepatan degradasi bioplastik. Faktor tersebut adalah selulosa, seperti penelitian

yang dilakukan oleh Behjat, dkk (2009) menyatakan bahwa semakin banyak

kandungan selulosa pada suatu plastik maka akan semakin mudah juga terdegredasi.

Jadi yang berperan dalam proses degradasi adalah komponen kulit kacang tanah yang

mengandung selulosa. Namun, pada hasil penelitan sampel jika di bandingkan

dengan perlakuan variasi perlakuan berat tepung biji nangka dengan kulit kacang

tanah yang paling banyak mengalami degradasi adalah (9:1) dengan mengalami

penuruanan 82,069%. Hal tersebut tidak sesuai dengan penelitian sebelumnya yang

mengungkapkan bahwa semakin banyak kandungan selolusa dalam suatu plastik

maka akan mempercepat proses degradasi. Hasil biodegradasi mengalami perubahan

warna menjadi kecoklatan (Desnelli dan Miksusanti, 2010).

4. PENUTUP

Berdasarkan hasil penelitan “pemanfaatan biji nangka dan kulit kacanag tanah

sebagai bahan baku biolpastik dengan penambahan gliserol” menunjukkan bahwa

ada perbedaan nilai pada uji ketahanan tarik, perpanjangan putus, dan sifat

biodegradabilitas. Perlakuan yang paling tinggi ketahanan tariknya adalah N1G1

dengan rata-rata ketahanan tariknya sebesar 2,08 N/mm2. Perlakuan yang paling

besar perpanjangan putusnya adalah N1G3 sebesar 33,33%. Bioplastik mengalami

penurunan massa selama dikubur dalam tanah dengan perlakuan N2G2 yang

mengalami degradasi tersebesar yaitu sebanyak 78,826%.

7

DAFTAR PUSTAKA

Purwanti, A. 2010. “Analisis Kuat Tarik Dan Elongasi Plastik Khitosan Terplastisasi

Sorbitol”. Yogyakarta: Institute Sains & Teknologi AKPRIND.

Anggraini, F; Latifah dan Miswadi, S. S. 2013. “Aplikasi Plasticizer Gliserol Pada

Pembuatan Plastik Biodegradable Dari Biji Nangka”. Indonesian Journal

of Chemical Science. Vol. 2, No. 3.

Asngad. A, Siti. I.N, Siska. S. 2016. “Pemanfaatan kulit kacang dan bulu ayam

sebagai bahan alternatif pembuatan kertas memalui chemical pulping

dengan menggunakan NaOH dan CaO”. Bioeksperimen. Vol. 2, No. 1.

Ardiansyah, R. 2011. “Pemanfaatan Pati Umbi Garut Untuk Pembuatan Plastik

Biodegradable”. Skripsi. Depok: Universitas Indonesia.

Behjat T; A.R. Russly, C.A. Luqman, A.Y. Yus dan I. Nor Azowa. 2009. “Effect of

PEG on the biodegradability studies of Kenaf cellulose-polyethylene

composites”. International Food Research Journal. Vol: 16. Page: 243-

247.

Boediono, M.P.A.D.R. 2012. “Pemisahan dan Pencirian Amilosa dan Amilopektin

dari Pati Jagung dan Pati Kentang Pada Berbagai Suhu”. Skripsi. Bogor:

FMIPA Institut Pertanian Bogor.

Coniwanti , P; Laila, L; dan Alfira, M. R. 2014. “Pembuatan Film Plastik

Biodegredabel Dari Pati Jagung Dengan Penambahan Kitosan Dan

Pemplastis Gliserol”. Jurnal Teknik Kimia. No. 4, Vol. 20.

Darni, Y Dan Utami, H. 2010. “Studi Pembuatan Dan Karakteristik Sifat Mekanik

Dan Hidrofobisitas Bioplastik Dari Pati Sorgum”. Jurnal Rekayasa

Kimia Dan Lingkungan. Vol. 7, No. 4, Hal. 190-195.

Desnelli dan Miksusanti, 2010. “Studi Biodegradasi Blend PVC-Minyak Nabati

Epoksi Sebagai Salah Satu Upaya Mengurangi Pencemaran Lingkungan

Oleh Limbah Plastik”. Jurnal Penelitian Sains. Vol. 13, No.2.

8

Haryono, F. S; Miranthi, A; dan Aprianto, A. 2010. “Pengaruh Konsentrasi HCl dan

Waktu Hidrolisis Terhadap Perolehan Glukosa yang Dihasilkan dari Pati

Biji Nangka”. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan”.

Yogyakarta.

Hidayah, B. I; Damajanti, N; dan Puspawiningtiyas, E. 2015. “Pembuatan

Biodegradable Fil Dari Pati Biji Nangka (Artocarpus hetrophyllus)

Dengan Penambahan Kitosan”. Prosiding Seminar Nasional Teknik

Kimia ISSN 1693-4393.

Keratin, S. 1986. Minyak Dan Lemak Pangan. Jakarta: Ui Press. Hal 130-253.

Koswara, S. 2009. Teknologi Modifikasi Pati. Indonesia: EbookPangan.com.

Mujiarto, I. 2005. “Sifat Dan Karakteristik Material Plastik Dan Bahan Aditif”.

Jurnal Traksi, Vol. 3, No. 2.

Munthoub, D. I dan Rahman, W. A. W. A. 2011. “Tensile and Water Absorption

Properties of Biodegradable Composites Derived from Cassava

Skin/Polyvinyl Alcohol with Glycerol as Plasticizer”. Sains Malaysiana.

Vol. 40, No. 7.

Murni, R.dkk. 2008. “Pemanfaatan Limbah Sebagai Bahan Pakan Ternak”. Jambi:

Universitas Jambi.

Ningsih, D. D. R. 2011. “Kacang Tanah (Arachis hypogeae L.)”. Tugas Artikel.

Semarang: Universitas Diponegoro.

Pimpan, V; Korawan R, and Mulika Pl. 2001. Preliminary Study on Preparation of

Biodegradable Plastic from Modified Cassava Starch. Journal Science

Chulalongkom University. Vol 26, No 2.

Radhiyatullah, A; indriani. N dan Ginting, M. H.S. 2015. “Pengaruh Berat Pati Dan

Volume Plasticizer Gliserol Terhadap Karakteristik Film Bioplastik Pati

Kentang”. Jurnal Teknik Kimia. Vol. 4, No.3.

9

Sanjaya, G. L. dan Puspita, L. 2010. “Pengaruh Penambahan Khitosan dan

Plasticizer Gliserol pada Karakteristik Plastik Biodegradable dari Pati

Limbah Kulit Singkong”. Skripsi. Institut Teknologi Sepuluh Nopember:

Surabaya.

Siegel, E and Lisa B. 2007. “Biodegradable Plastics”. Artikel: Online. diunduh

tanggal 8 Februari 2012

Septiosari. A. 2014. “Pembuatan Dan Karakteristik Bioplastik Limbah Biji Mangga

Dengan Penambahan Selulosa Dan Gliserol”. Indonesian Journal of

Chemical Science. Vol. 3, No. 2.

Stevens, M. 2001. Kimia Polimer. Jakarta: Pradnya Paramita. Hal:587-603

Tjitrosoepomo, G. 2010. Taksonomi Tumbuhan. Yogyakarta: UMG Press.

Vogler, J. 1983. Lapangan Kerja Dari Sampah. NTB: Yayasan Swadaya

Membangun.