PEMBAHASAN IRPengujian dengan FTIR (Fourier Transform Infra Red Spectroscopy) dilakukan untuk mengetahui gugus fungsi penyusun dari bioplastik melalui spektrum inframerah yang dihasilkan (Delvia, 2006). Berdasarkan spektrum inframerah yang dihasilkan oleh bioplastik dapat diidentifikasi gugus fungsi yang terdapat dalam bioplastik adalah sebagai berikut :

Bilangan gelombang (cm-1)Gugus fungsiPustaka (Silverstein et al., 2005)

Bioplastik mesh 60Bioplastik mesh 100Bioplastik mesh 200

3361,023352,343368,73O-H stretching3550-3200

2926,062927,032927,03C-H stretching3000-2840

1653,021653,021653,02C=O stretching1870-1540

1525,721521,851506,43N-H bending1650-1515

1162,131162,131162,13C-O1260-1000

1059,901059,901080,87C-N1250-1020

Berdasarkan data tersebut, dapat diketahui bahwa bioplastik yang dihasilkan dari selulosa rumput gajah mempunyai gugus fungsi yang terdiri dari gugus O-H, C-H, C=O, N-H, C-O, dan C-N. Gugus fungsi tersebut merupakan gugus fungsi dari komponen-komponen penyusun bioplastik, yang terdiri dari gugus fungsi C-H, C-O dan O-H yang dimiliki selulosa; gugus fungsi C-H, C-O, O-H, N-H, dan C-N yang dimiliki kitosan; gugus fungsi C-H, C-O , dan O-H yang dimiliki oleh gliserol; gugus fungsi C-H, C-O, O-H, dan C=O yang dimiliki oleh oleum ricini; serta gugus fungsi C-H, C-O dan O-H yang juga dimiliki oleh pati. Oleh sebab itu, dapat diketahui bahwa dalam pembuatan bioplastik hanya terjadi pencampuran komponen secara fisika sehingga tidak ditemukan gugus fungsi baru dalam bioplastik. Menurut Darni et al. (2009), bioplastik tersebut mempunyai sifat yang sama seperti komponen-komponen penyusunnya.

PEMBAHASAN SIFAT MEKANIKSifat mekanik yang umumnya menjadi standar kekuatan dari suatu bioplastik diantaranya adalah kuat tarik, modulus elatisitisitas atau modulus young dan perpanjangan putus atau elongasi. Sifat mekanik dari bioplastik dipengaruhi oleh komponen-komponen penyusunnya yang terdiri dari selulosa, kitosan, pati, gliserol dan oleum ricini. Kekuatan mekanik dari bioplastik juga dipengaruhi oleh affinitas atau ikatan kimia antar komponen penyusunnya. Ikatan kimia yang kuat tergantung pada jumlah dan jenis ikatannya, semakin kuat ikatan tersebut maka semakin besar pula energi yang dibutuhkan untuk memutuskannya (Ban et al., 2006). Selain itu, menurut Zimmermann et al. (2004) ukuran atau diameter serat selulosa juga memengaruhi kekuatan mekanik dari serat selulosa dalam bioplastik.1. Kuat tarik (Tensile strength)Kuat tarik (Tensile Strength) adalah gaya tarik maksimum yang dapat ditahan oleh film selama pengukuran berlangsung sampai bioplastik mulai terputus (Meilina et al., 2011). Kemampuan bioplastik dalam melindungi produk dari tekanan yang terjadi selama proses penyimpanan dan transportasi akan meningkat seiring dengan meningkatnya kuat tarik dari bioplastik dan kerusakan mekanis pada produk dapat dihindari atau dikurangi (Nurminah, 2009). Kuat tarik dari suatu bioplastik salah satunya dipengaruhi ukuran partikel komponen penyusunnya (Darni, 2011).

Gambar 4.10 Grafik hasil uji kuat tarik bioplastik variasi ukuran selulosaBerdasarkan grafik uji kuat tarik bioplastik diatas, diketahui bahwa bioplastik dengan ukuran partikel selulosa terkecil atau hasil pengayakan mesh No. 200 mempunyai kuat tarik yang paling tinggi dibandingkan bioplastik dengan ukuran selulosa hasil pengayakan mesh No.60 dan 100. Hasil tersebut sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Subyakto et al. (2009), dimana semakin kecil diameter atau ukuran selulosa maka semakin besar nilai kuat tariknya. Ukuran partikel yang lebih kecil akan mempunyai luas permukaan yang lebih besar dan kemampuan untuk tersebar homogen dengan pengisi bioplastik lainnya yang lebih baik, sehingga rongga pada bioplastik akan berkurang dan interaksi antar komponen pengisi bioplastik akan semakin kuat (Waluyo et al., 2000; Lu and Kessler, 2013; Zhang et al., 2011). Kuatnya interaksi antar komponen tersebut menyebabkan semakin besar energi yang dibutuhkan untuk mencapai tarikan maksimum dari bioplastik sehingga nilai kuat tarik dari bioplastik pun akan meningkat (Stark and Berger, 1997).

2. Modulus Elastisitas (Modulus Young)Modulus elastisitas atau yang disebut dengan modulus young adalah ukuran kekakuan dari suatu bahan yang dapat diperoleh dengan perbandingan kuat tarik (Tensile strength) dan perpanjangan putus (Elongation at break) (Darni dan Utami, 2010). Menurut Hameed (2012), nilai Modulus Young yang kecil menunjukkan bahan yang fleksibel dan nilai Modulus Young yang besar menunjukkan bahan yang kekakuan dan kegetasan (stiffness and rigidity).

Gambar 4.11 Grafik hasil uji modulus elastisitas bioplastik variasi ukuran selulosaBerdasarkan grafik tersebut, diketahui bahwa bioplastik dengan ukuran selulosa hasil pengayakan mesh 200 mempunyai nilai modulus elatisitas terbesar dibandingkan dengan bioplastik dengan ukuran selulosa mesh 60 dan mesh 100, walaupun nilai modulus elastisitas dari bioplastik mengalami penurunan pada ukuran selulosa mesh 100 dan meningkat kembali pada ukuran selulosa mesh 200. Pada umumnya, semakin kecil ukuran partikel yang digunakan akan menghasilkan nilai modulus elastisitas yang meningkat karena semakin besar luas permukaan yang menahan beban sehingga bahan menjadi lebih kaku (Putri, 2009). Penurunan nilai modulus elastisitas pada ukuran selulosa mesh 100 tersebut kemungkinan disebabkan oleh penyebaran selulosa yang kurang sempurna atau tidak merata, dimana selulosa berfungsi sebagai penguat yang dapat meningkatkan kekakuan bioplastik (Setyawati et al., 2006; Oroh et al., 2013). Walaupun demikian, pada penelitian yang dilakukan oleh Wardani et al. (2013) dan Setyawati et al. (2006) menyatakan bahwa ukuran partikel tidak berpengaruh nyata terhadap nilai modulus elastisitas.

3. Perpanjangan putus (Elongation at break)Perpanjang putus (elongation at break) atau proses pemanjangan merupakan perubahan panjang maksimum pada saat terjadi peregangan hingga sampel terputus (Widyaningsih et al., 2012). Besarnya nilai elongasi menentukan keuletan (ductility) dari suatu material, bila nilainya sangat kecil atau mendekati 0 maka material tersebut merupakan material yang rapuh (Van Vlack, 2004).

Gambar 4.12 Grafik hasil uji perpanjangan putus bioplastik variasi ukuran selulosaGrafik tersebut menunjukkan bahwa % perpanjangan putus dari bioplastik meningkat pada bioplastik dengan ukuran selulosa mesh 100 dan menurun pada bioplastik dengan ukuran selulosa mesh 200. Pada penelitian yang dilakukan Genevive et al. (2011) dan Bouafif et al. (2008), nilai perpanjangan putus meningkat seiring dengan menurunnya ukuran partikel komponen yang digunakan. Semakin kecil ukuran partikel, maka semakin besar luas permukaannya dan mampu tersebar secara homogen dengan pengisi bioplastik lainnya (Waluyo et al., 2000; Lu and Kessler, 2013). Hal tersebut akan meningkatkan jumlah interaksi selulosa dengan komponen pengisi lain dalam bioplastik (Zhang et al., 2011). Peningkatan interaksi berupa ikatan hidrogen yang terbentuk akibat plasticizer mengisi bagian pori-pori pada bioplastik menyebabkan peningkatan pada nilai perpanjangan putus (elongasi) dari bioplastik (Bahmid et al., 2014). Penurunan % perpanjangan putus pada bioplastik ukuran mesh No.200 dapat terjadi kemungkinan disebabkan oleh penyebaran selulosa yang kurang sempurna sehingga masih terdapat gumpalan partikel selulosa mesh 200 yang kemudian akan menyebabkan kegagalan pada bagian tertentu yang bisa menyebarkan keretakan atau patah pada bioplastik (Setyawati et al., 2006; Jufri, 2011).

Berdasarkan data hasil pengujian yang didapatkan, dapat dilakukan perbandingan antara bioplastik yang dihasilkan dengan bioplastik yang sudah beredar di pasaran dan plastik konvensional. Tabel 4.5 Perbandingan sifat mekanik dan sifat fisik plastik (Pandey et al., 2010; Averous, 2009; Vidhate, 2011)

SampelDensitasSwelling(%)Kuat Tarik(MPa)ModulusElastisitas (MPa)PerpanjanganPutus (%)

Bioplastik

Bioplastik mesh 600,9845,16,31346,95,27

Bioplastik mesh 1001,0443,19,93293,613,22

Bioplastik mesh 2001,1940,010,62355,911,25

PLA1,2517251,720509

PHBV1,2521,03319015

PCL1,1117714262>500

PEA1,07-17249420

PBSA1,2333019249>500

PBAT1,215509900>500

Plastik Konvensional

PP0,900,0124,7-302143021-220

PET1,370,1545,222,7125

Keterangan : PLA= Polylactic acidPEA= PolyesteramidePHBV= Polyhydroxybutyrate co-hydroxyvaleratesPCL= Poly (-caprolactone)PBSA= Polybutylene succinate/adipatePBAT= Polybutylene adhypate-co-terphtalatePP= PolypropylenePET= Polyethylene terepthalate

Berdasarkan tabel diatas, dapat diketahui bahwa bioplastik yang dihasilkan pada penelitian ini telah mempunyai nilai densitas yang sangat mendekati nilai densitas dari bioplastik yang telah beredar dipasaran dan plastik konvensional, terutama bioplastik dengan ukuran selulosa mesh 200. Berdasarkan nilai swelling bioplastik rumput gajah yang tinggi dan dapat mempercepat proses degradasi plastik, pencampuran bioplastik hasil penelitian ini dengan plastik konvensional seperti PET dan PP dapat dilakukan untuk meningkatkan biodegradabilitas dari plastik konvensional sehingga lebih ramah lingkungan. Sedangkan berdasarkan hasil sifat mekanik dari bioplastik yang dihasilkan tersebut, dapat dijadikan acuan untuk memperbaiki bioplastik yang sudah ada, seperti dengan cara pencampuran bioplastik yang dihasilkan dengan bioplastik PLA yang dapat menurunkan modulus elastisitas atau sifat kekakuan yang tinggi dari bioplastik PLA.

PEMBAHASAN UJI BIODEGRADASIPengujian biodegradasi bioplastik adalah suatu pengujian yang dilakukan untuk mengetahui bahwa suatu bioplastik dapat terdegradasi di lingkungan dengan baik (Ummah, 2013). Metode yang digunakan adalah metode penanaman sampel dalam tanah atau metode soil burial test (Subowo dan Pujiastuti, 2003). Pada pengujian yang dilakukan digunakan bakteri EM4 (Effective Microorganism) yang dapat menghasilkan enzim yang mampu mendegradasi bioplastik dengan cara memutus rantai polimer menjadi monomer-monomernya, sehingga dihasilkan senyawa organik yang aman terhadap lingkungan seperti asam amino, asam laktat, gula, alkohol, vitamin, protein dan senyawa lainnya (Higa dan Wididana, 1996). Pemutusan rantai polimer tersebut akan menyebabkan kehilangan berat pada bioplastik (Tyasning danMasykuri,2012). Analisis data dilakukan dengan mengkaji pengaruh lama waktu penanaman terhadap persen kehilangan berat spesimen bioplastik.

Gambar 4.13 Grafik hasil uji biodegradasi bioplastik variasi ukuran selulosaBerdasarkan grafik tersebut, persen kehilangan bobot dari masing-masing bioplastik pada 2 minggu pertama belum dapat menunjukkan pengaruh ukuran partikel terhadap persen kehilangan berat bioplastik. Tetapi pada 2 minggu selanjutnya dan seterusnya, diketahui bahwa ukuran partikel selulosa berpengaruh terhadap persen kehilangan bobot pada bioplastik. Semakin kecil ukuran partikel selulosa yang digunakan dalam bioplastik maka semakin kecil pula persen kehilangan berat akibat degradasi dari bioplastik. Hal ini disebabkan karena bioplastik dengan ukuran selulosa yang lebih kecil mempunyai kerapatan yang tinggi yang menyebabkan air sulit berdifusi ke dalam bioplastik dan nilai penyerapan airnya menjadi rendah. Semakin rapat penyusun bioplastik dan semakin rendah kandungan air yang merupakan media pertumbuhan bakteri dalam bioplastik maka semakin sulit kerja bakteri EM4 untuk menguraikan dan mendegradasi partikel-partikel penyusun bioplastik, sehingga laju degradasi bioplastik pun akan semakin kecil (Utomo et al., 2013). Data hasil pengujian biodegradasi lengkap bioplastik dapat dilihat pada LAMPIRAN 9.Menurut standar Eropa EN 13432 dan EN 14995, suatu bioplastik dianggap biodegradable jika terdegradasi tidak kurang dari 90 % dalam waktu 6 bulan ( 180 hari ) (Muniyasamy, 2013). Sedangkan bioplastik berbasis selulosa dari rumput gajah telah mempunyai kemampuan degradasi ......% atau bioplastik telah terdegradasi lebih dari setengahnya selama ... minggu. Dengan kata lain, bioplastik ini dapat dikatakan telah memenuhi standar tersebut untuk dikatakan biodegradable.