1

SKRIPSI

POTENSI PATI KETELA POHON Manihot uttilisima Pohl SEBAGAI BAHAN BAKU FILM PLASTIK BIODEGRADABEL

SARI NURHALIDAH

H411 07 005

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2013

2

POTENSI PATI KETELA POHON Manihot uttilissima Pohl SEBAGAI

BAHAN BAKU FILM PLASTIK BIODEGRADABEL

SARI NURHALIDAH

H 411 07 005

Skripsi ini disusun untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat untuk memperoleh gelar sarjana Biologi

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2013

3

LEMBAR PENGESAHAN

POTENSI PATI KETELA POHON Manihot uttilissima Pohl SEBAGAI BAHAN BAKU FILM PLASTIK BIODEGRADABEL

Disetujui oleh :

Pembimbing Utama Pembimbing Pertama

Dr. Fahruddin, M.Si Dr. Nur Haedar A. Nawir, S.Si, M.Si NIP.19650915 199103 1 002 NIP. 19680129 199702 2 001

4

Abstrak

Pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl memiliki potensi sebagai bahan baku film plastik biodegradabel untuk dikembangkan. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan film plastik dari pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl sebagai bahan baku pembuatan film plastik biodegradabel. Pembuatan film plastik menggunakan bahan utama pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl dicampur dengan aquades 10 ml, asam asetat encer sebanyak 50 ml, gliserol 75 % sebanyak 50 ml, kitosan 2 gram, HCl 1, 25 N sebanyak 25 ml, dan NaOH 3,5 % sebanyak 20 tetes. Uji biodegradabel dengan menggunakan media tanah dan dilakukan perbandingan dengan kontrol positif berupa plastik oxium dan kontrol negatif dengan plastik konvensional. Hasilnya diperoleh film plastik biodegradabel, mempunyai karakteristik yaitu berwarna bening, teksturnya halus, dan memiliki ketebalan 0,68 mm, kemudian hasil uji biodegradabel pada film plastik menunjukkan pada hari ke-12 mampu terdegradasi sedangkan kontrol positif dan kontrol negatif tidak dapat terdegradasi. Kata kunci : pati ketela pohon, film plastik, biodegradasi

5

Abstract

Cassava starch Manihot uttilissima Pohl had potential raw material of plastic biodegradable films to be developed.This research aimed to produce plastic films of cassava starch Manihot uttilissima Pohl as a raw material plastic biodegradable films. The manufacture of plastic films used cassava starch Manihot uttilissima Pohl as the main ingredient and be mixed with 10 ml of distilled water, 50 ml of dilute acetic acid, 50 ml of 75 % gliserol, 2 grams of chitosan, 25 ml of HCl 1, 25 N, and 20 drops of 3,5 % NaOH. The test of biodegradable used soil media and it has done the comparison which positive control was oxium plastic and negative control was conventional plastic. The result was obtained that plastic biodegradable films had the characteristics, that were coloured transparent, smooth texture, and thickness of 0,68 mm. Then the result of biodegradable test of plastic films showed that on the twelfth day it was able to be degrade while in positive control and negative control were not able to degrede.

Keywords : cassava starch, plastic films, biodegradable

6

KATA PENGANTAR

Assalamu Alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Segala puji hanyalah milik Allah Subhanahu Wata’ala, Pemilik alam semesta

dan segala isinya. Shalawat dan salam semoga selalu dilimpahkan kepada Rasulullah

Sallallahu ’Alaihi Wasallam beserta keluarga beliau dan segenap pengikutnya hingga

akhir zaman. Atas kasih sayang, rahmat dan izin Allah Subhanahu Wata’ala, penulis

dapat menyelesaikan skripsi ” Potensi Pati Ketela Pohon Manihot uttilissima Pohl

sebagai Bahan Baku Film Plastik Biodegradabel ”.

Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Abi H. M.

Tahir Wahab dan Ummi tercinta Hj. Sutria S.E., serta saudara-saudariku kak Mizwar,

Maya, Indah dan Ainun yang tak henti-hentinya memberikan doa, perhatian, serta

dorongan moril selama penulis menjalankan pendidikan.

Ucapan terima kasih pula kami haturkan kepada Bapak Dr. Fahruddin, M.Si

selaku Pembimbing Utama, Ibu Dr. Nur Haedar A. Nawir, S.Si, M.Si yang telah

memberi waktu, tenaga, pikiran dan dorongan moril, sehingga rangkaian penyusunan

skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.

Ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya juga tidak lupa

penulis haturkan kepada :

7

- Bapak Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas

Hasanuddin beserta staf yang telah memberikan bantuan dan kemudahan selama

mengikuti pendidikan.

- Ketua dan Sekretaris Jurusan serta Staf Pegawai Jurusan Biologi F MIPA

Universitas Hasanuddin atas ilmu dan petunjuknya selama ini.

- Hj. Dra. Risco B. Gobel, M.S selaku Penasihat Akademik yang senantiasa

memberikan dorongan dan motivasi untuk menyelesaikan skripsi ini.

- Dr. Juhriah, M.Si, Drs. Muh. Ruslan Umar, M.Si, Drs. Ambeng, M.Si, dan Dr. A.

Masniawati, S.Si, M. Si, selaku Penguji Sidang Sarjana.

- Buat Murabbiyahku Hasriani, S.Hut, Nurdiati S.Si, Salma S.Si, Nur Beti S.P.,

Muhdaniar Darwis S.Si, Farida Aprianti S.P., dan Lili Kartika Sari S.P. penulis

ucapkan jazakumullahu khair atas ilmu agama yang telah diberikan, mudah-

mudahan ilmu yang diajarkan bisa menjadi amal jariyah. Aamiin..

- Buat Mudarrisahku Zahratun Nadira S.Si, Ramlah S.Si, Kurniati S.P.,

Muspidayana S.Pd, dan Muliyani Idris S.Pd penulis ucapkan jazakumullahu khair

atas pengajaran ilmu tajwid yang telah diberikan. Mudah-mudahan Al-Qur’an

dapat menjadi syafaat kita di akhirat kelak. Aamiin..

- Buat keluarga kecil FSUA (Forum Studi Ulul Albaab), UKM LDK MPM (Unit

Kegiatan Mahasiswa Lembaga Dakwah Kampus Mahasiswa Pencinta Mushalla),

dan Mushalla Istiqamah FMIPA Unhas yang dengan ukhuwah diantara pengurus

bisa saling menguatkan untuk berdakwah di jalan dienul Islam di Unhas dan

8

menjadi wasilah untuk bisa tetap istiqamah dengan diberikannya amanah di

tempat tersebut.

- Buat Andini S.S., Asia Asnawi S. Si, Peni Hamidah, Ramdhani Purnamasari S.S.,

Muthmainnah, dan Nurhayati binti Hayub yang telah memberikan dukungan dan

motivasinya untuk menyelesaikan skripsi ini.

- Buat Mutarabbiyah dan Darrisahku yang menjadi penyemangatku dalam

menyelesaikan skripsi ini. Mudah-mudahan kalian dapat menjadi estafet

perjuangan Rasulullah dalam menegakkan Kalimatullah di muka bumi. Aamiin..

- Buat Azrini Khaerah S.Si, Nur Aliyah, Aida, Rix Jayanti, Ardy Kusuma S.Si,

Hasriani, Stendy S.T., Ningsih S. Si, dan yang tak dapat penulis sebutkan satu

persatu atas persaudaraan, doa, kasih sayang, bantuan dan dukungan yang telah

diberikan kepada penulis. terima kasih atas segalanya.

Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dalam penyusunan

skripsi ini untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bertujuan

positif demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini bisa menjadi acuan yang

bermanfaat dikemudian hari bagi siapapun yang membutuhkan.

Demikianlah skripsi ini dibuat, semoga aktivitas kita dinilai ibadah di sisi

Allah Subhanahu Wata’ala.

Makassar, Juni 2013

9

(Penulis)

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ………………………………………... i

LEMBAR PENGESAHAN …………..……………………………. ii

ABSTRAK ……………………..…………………………………... iii

ABSTRACT ………………………………………………………… iv

KATA PENGANTAR ..……………………………………………….. v

DAFTAR ISI ………………………………………………………… viii

DAFTAR TABEL …...……………………………………………. x

DAFTAR GAMBAR ………………………………………………... xi

BAB I. PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang ….………………………………………… 1

I.2 Tujuan Penelitian ….……...………………………………… 5

I.3 Manfaat Penelitian ....………………………………………. 5

I.4 Waktu dan Tempat Penelitian ……...……………………….. 5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Plastik ...………………………………………………. 6

II.2 Biopolimer .………………………………………………... 8

II.3 Klasifikasi Ketela Pohon …………………………………..... 10

II.4 Pemanfaatan Ketela Pohon ..………………………………... 11

10

II.5 Kandungan Ketela Pohon ...………………………………... 12

II.6 Film Ketela Pohon ..………………………………………. 13

II.7 Khitosan .…………………………………………………. 15

BAB III. METODE PENELITIAN

III.1 Alat dan Bahan ………………………………………… 17

III.1.1 Alat ………………………………………………... 17

III.1.2 Bahan …………………………………………….. 17

III.2 Metode Kerja …………………………………………... 17

III.2.1 Sterilisasi Alat …………………...................................... 17

III.2.2 Pembuatan Film ……………………………………. 18

III.2.3 Uji Biodegradasi ……………………………………. 18

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ……....……………………… 20

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………… 29

DAFTAR PUSTAKA ………………………………………... 30

DAFTAR LAMPIRAN …............................................................... 33

11

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. 2. 3.

Produksi beberapa hasil pertanian sekunder di Indonesia …………

Kandungan ketela pohon per 100 gram bahan …………………...

Hasil uji biodegradabel pada 3 jenis plastik dengan media tanah ………….

12

12 22

4. Hasil pengukuran pada 3 jenis plastik …………………………………… 27

12

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Ketela Pohon Manihot uttilissima Pohl …………………………… 11

2. Hasil Pembuatan Film Plastik Biodegradabel dari Pati Ketela Pohon

Manihot uttilissima Pohl ………………………………………….. 20

3. A. Perlakuan film plastik pada media tanah ………………………. 22

B. Hasil uji biodegradabel film plastik setelah diperlakukan pada

media tanah ……………………………………………………… 22

4. A. Hasil uji kontrol positif setelah diperlakukan pada media tanah …. 26

B. Hasil uji kontrol negatif setelah diperlakukan pada media tanah …… 26

13

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Pengukuran Ketebalan Film Plastik …...………………………… 33

A. - Film Plastik Biodegradabel ..………………………………. 33

- Standar Deviasi ………………………………………………. 33

B. - Plastik Oxium …………………………………………………. 34

- Standar Deviasi ……………………………………………… 35

C. - Plastik Konvensional ………………………………………….. 35

- Standar Deviasi ……………………………………………… 36

2. A. Pembuatan Film Plastik Biodegradabel ……………………… 37

B. Uji Biodegradabel ……………………………………………. 38

C. Pengukuran Ketebalan Plastik ……………………………….. 38

14

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Hampir setiap hari kita membutuhkan plastik untuk berbagai hal, yakni

sebagai pembungkus makanan, alas makan dan minum, untuk keperluan sekolah,

kantor, dan sebagainya. Hal ini dikarenakan plastik memiliki sifat unggul seperti

ringan tetapi kuat, transparan, tahan air serta harganya relatif murah dan terjangkau

oleh semua kalangan masyarakat. Namun, plastik yang beredar di pasaran saat ini

merupakan polimer sintetik yang sulit untuk terurai di alam. Akibatnya semakin

banyak yang menggunakan plastik, akan semakin meningkat pula pencemaran

lingkungan seperti penurunan kualitas air dan tanah menjadi tidak subur.

Permasalahan yang berkembang akibat pencemaran plastik ini sangat

beragam. Oleh karena itu, dibutuhkan inovasi alat yang solutif sehingga dapat

diterapkan oleh masyarakat dalam mengurangi masalah pencemaran plastik akibat

penggunaan plastik sintetis yang tidak dapat didegradasi. Ada beberapa cara yang

digunakan untuk menghilangkan limbah plastik baik secara fisik, biologis, dan kimia,

atau kombinasi dari ketiganya serta juga dengan daur ulang. Cara-cara itu cenderung

kurang efektif karena jumlah limbah plastik yang sangat banyak dan tidak semua

limbah plastik ditangani seperti itu. Sebagian besar orang akan membuang kantung

plastik begitu sudah sekali pakai. Sehingga lama-kelamaan akan menimbulkan

tumpukan limbah plastik tanpa dapat didegradasi.

15

Selama berabad-abad plastik konvensional tersebut dituding sebagai biang

pencemar lingkungan karena tidak dapat teruraikan dalam tanah. Untuk

menyelamatkan lingkungan dari bahaya plastik, saat ini telah dikembangkan plastik

biodegradabel, artinya plastik ini dapat diuraikan kembali oleh mikroorganisme

secara alami menjadi senyawa yang ramah lingkungan. Biasanya plastik

konvensional berbahan dasar petroleum, gas alam, atau batu bara. Sementara plastik

biodegradabel terbuat dari material yang dapat diperbaharui, yaitu dari senyawa-

senyawa yang terdapat dalam tanaman misalnya selulosa, kolagen, kasein, protein

atau lipid yang terdapat dalam hewan.

Menurut Roach (2003), konsumsi dunia terhadap plastik pada tahun 2001

menunjukkan angka sebesar 500 M - 1 Triliun kantong plastik. Pada dekade 50-an,

konsumsi plastik dunia mencapai 5 juta ton per tahun dan pada tahun 2006 mencapai

100 juta ton per tahun. Peningkatan konsumsi sebesar ± 20% per tahun

mengakibatkan penumpukan sampah yang tidak dapat didegradasi sehingga merusak

keseimbangan lingkungan. Keseimbangan lingkungan akan tetap terjaga diantaranya

dengan mengurangi sampah yang tidak dapat didegradasi.

Secara umum kemasan plastik biodegradabel diartikan sebagai film kemasan

yang dapat didaur ulang dan dapat dihancurkan secara alami. Plastik biodegradabel

adalah suatu bahan dalam kondisi tertentu, waktu tertentu mengalami perubahan

dalam struktur kimianya yang mempengaruhi sifat-sifat yang dimilikinya oleh

pengaruh mikroorganisme seperti bakteri, jamur, algae. Sedangkan, kemasan plastik

biodegradabel adalah suatu material polimer yang berubah ke dalam senyawa berat

16

molekul rendah dimana paling sedikit satu tahap pada proses degradasinya melalui

metabolisme organisme secara alami (Firdaus dan Anwar, 2004).

Plastik biodegradabel berbahan dasar pati atau amilum dapat didegradasi

bakteri Pseudomonas dan Bacillus memutus rantai polimer menjadi monomer-

monomernya. Senyawa-senyawa hasil degradasi polimer selain menghasilkan karbon

dioksida dan air, juga menghasilkan senyawa organik lain yaitu asam organik dan

aldehid yang tidak berbahaya bagi lingkungan. Plastik berbahan dasar pati atau

amilum aman bagi lingkungan. Sebagai perbandingan, plastik tradisional

membutuhkan waktu sekitar 50 tahun agar dapat terdekomposisi secara alami,

sementara plastik biodegradabel dapat terdekomposisi 10 hingga 20 kali lebih cepat.

Hasil degradasi plastik ini dapat digunakan sebagai makanan hewan ternak atau

sebagai pupuk kompos.

Plastik biodegradabel yang terbakar tidak menghasilkan senyawa kimia

berbahaya. Kualitas tanah akan meningkat dengan adanya plastik biodegradabel,

karena hasil penguraian mikroorganisme meningkatkan unsur hara dalam tanah.

Proyeksi kebutuhan plastik biodegradabel hingga tahun 2010 yang dikeluarkan oleh

Japan Biodegradable Plastik Society. Di tahun 1999, produksi plastik biodegradabel

hanya sebesar 2500 ton, yang merupakan 1/ 10.000 dari total produksi bahan plastik

sintetis. Pada tahun 2010, produksi plastik biodegradabel mencapai 1.200.000 ton

atau menjadi 1/ 10 dari total produksi bahan plastik. Industri plastik biodegradabel

akan berkembang menjadi industri besar di masa yang akan datang karena potensi

alam Indonesia yang demikian besar (Pranamuda, 2003).

17

Jerman, India, Australia, Jepang, dan Amerika adalah negara yang paling

intensif mengembangkan riset plastik biodegradabel dan mempromosikan

penggunaannya menggantikan plastik konvensional. Komunitas internasional

sepakat, penggunaan bahan polimer sintetis yang ramah lingkungan harus terus

ditingkatkan. Penggunaan skala besar plastik berbahan biodegradabel ini akan

membantu mengurangi penggunaan minyak bumi, gas alam dan sumber mineral lain

serta turut berkontribusi menyelamatkan lingkungan. Sementara itu, penggunaan di

Indonesia masih jauh panggang dari api. Padahal sudah jelas potensi bahan baku

pembuatan plastik biodegradabel sangat besar di Indonesia (Huda dan Firdaus, 2007).

Salah satu bahan baku yang dapat digunakan dalam pembuatan film plastik

biodegradabel yaitu ketela pohon. Ketela pohon merupakan tanaman yang paling

mudah ditanam di Indonesia. Hanya dengan menancapkan batangnya saja, ketela

pohon bisa tumbuh. Indonesia yang memiliki banyak lahan yang belum

dimanfaatkan, dengan produksi plastik biodegradabel ini diharapkan dapat semakin

memberdayakan masyarakat. Ketela pohon yang digunakan untuk bahan plastik,

tidak terbatas pada ketela pohon jenis tertentu. Semua jenis ketela pohon, baik yang

dapat dimakan maupun tidak, bisa menjadi bahan baku pembuatan plastik

biodegradabel. Ketela pohon tersebut harus dibuat tepung terlebih dulu atau yang

biasa disebut tepung tapioka. Ketela pohon mengandung zat tertentu yang dapat

disatukan dan diolah menjadi plastik biodegradabel (Anonim, 2010).

18

Indonesia dengan kekayaan sumber daya alamnya sangat potensial untuk

dikembangkan produksi plastik biodegradabel. Salah satu komoditi yang dapat

diproduksi untuk membuat plastik biodegradabel adalah jenis tanaman umbi-umbian.

Umbi-umbian yang dimanfaatkan pada penelitian ini berupa ketela pohon karena

ketela pohon masih digolongkan sebagai hasil pertanian sekunder yang kurang

dimanfaatkan selain sebagai makanan pokok. Selain sebagai makann pokok, ketela

pohon memiliki potensi yang besar untuk dijadikan bahan baku plastik

biodegradabel. Sehingga penelitian ini memanfaatkan ketela pohon Manihot

uttilissima Pohl sebagai bahan penghasil plastik biodegradabel.

I.2 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan film plastik dari pati ketela

pohon Manihot uttilissima Pohl yang biodegradabel.

I.3 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi pada pemanfaatan pati

ketela pohon Manihot uttilissima Pohl sebagai sumber bahan baku dalam pembuatan

plastik biodegradabel.

I.4 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilaksanakan pada bulan November 2012 sampai dengan bulan

April 2013 bertempat di Laboratorium Mikrobiologi, Jurusan Biologi, Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar.

19

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Plastik

Plastik merupakan salah satu bahan yang telah memberikan banyak

kemudahan bagi kehidupan manusia sehari-hari. Plastik sudah digunakan sejak 50

tahun lalu, namun penggunaannya meningkat tajam sejak 25 tahun terakhir seiring

dengan perubahan gaya hidup masyarakat menjadi semakin konsumtif. Sifatnya yang

ringan, transparan, murah, isolator yang baik, mudah dibentuk, dan dapat

dimodifikasi sesuai dengan keperluan telah menjadikan plastik sebagai bahan yang

paling banyak digunakan oleh manusia (Khoiri, 2007).

Saat ini, produksi berbagai jenis polimer sintetik berbahan dasar minyak bumi

di seluruh dunia telah mencapai 140 juta ton/tahun. Jumlah tersebut meningkat

hingga dua kali lipat jika dibandingkan dengan produksi polimer sintetik berbahan

dasar minyak bumi pada dekade 1950. Selain itu, pada tahun 2008 diperkirakan ada

500 juta sampai 1 milyar kantong plastik digunakan penduduk dunia dalam satu

tahun. Ini berarti ada sekitar 1 juta kantong plastik per menit. Untuk membuat satu

ton plastik, diperlukan 12 juta barel minyak per tahun, dan 14 juta pohon ditebang.

Hal ini dapat memperburuk global warming karena berkurangnya pohon sebagai

paru-paru bumi yang dapat menyerap emisi gas rumah kaca. Selain bahan dasarnya

yang tidak terbarukan, plastik juga tidak hemat energi dalam proses pembuatannya

(Lu et al. 2008).

20

Permasalahan lain yang ditimbulkan dari penggunaan plastik ialah pada saat

produk-produk plastik tersebut sudah tidak dapat dipergunakan lagi dan dibuang ke

lingkungan, akan sulit terurai secara alami oleh mikroorganisme dan dapat

mencemari tanah dan air tanah (Rais, 2007).

Pada kasus lain, pembakaran plastik dapat melepaskan asap beracun seperti

adipat dan ftalat yang bersifat karsinogen, dan proses produksinya juga menghasilkan

polusi dalam jumlah yang besar seperti vinil klorida. Kasus lainnya adalah proses

pembuangan sampah plastik sembarangan dapat mempengaruhi ekosistem laut,

karena terdapat puluhan penyu, paus, dan mamalia laut mati karena memakan sampah

plastik. Sampah plastik terutama kantong-kantong plastik dari pasar swalayan yang

dibuang sembarangan juga dapat menyumbat saluran drainase dan sungai (Raberg,

2008).

Peningkatan penggunaan plastik yang signifikan ini karena sifat plastik yang

memiliki banyak keunggulan, seperti : (1) mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan,

(2) bobot yang lebih ringan jika dibandingkan dengan bahan-bahan lain, (3) daya

tahan yang sangat baik, (4) ketahanan terhadap bahan kimia, air, dan benturan, serta

(5) biaya produksi yang tidak besar. Akan tetapi, sebagian besar polimer yang

diproduksi dan dikonsumsi pada akhirnya akan menjadi limbah industri di

lingkungan. Hal tersebut karena mayoritas polimer sintetik yang diproduksi

merupakan polimer dengan ketahanan yang baik terhadap penguraian secara biologi

(Khoiri, 2007).

21

Rahayu (2007) mengemukaan bahwa penanganan sampah plastik antara lain

dilakukan dengan cara daur ulang, pembakaran, dan penguburan. Pembakaran

sampah plastik menghasilkan zat-zat beracun yang berbahaya bagi makhluk hidup,

sementara cara penguburan tidak efektif karena plastik sangat sulit terdegradasi. Cara

daur ulang merupakan alternatif terbaik untuk menangani sampah plastik, tetapi cara

ini memerlukan biaya yang tinggi dan hanya dapat mengatasi sebagian kecil sampah

plastik sehingga masih menimbulkan pencemaran. Kebutuhan plastik di Indonesia

mencapai 1,35 juta ton per tahun. Setelah menjadi sampah, pemerintah hanya mampu

mengelola 20-30 persennya. Selebihnya ditimbun ke area pembuangan sampah.

Plastik dari BBM, banyak mengandung bahan-bahan karsinogen, sehingga mampu

meracuni tubuh. Sementara itu, BBM juga terbatas dan lebih diprioritaskan untuk

bidang energi karena sumbernya semakin turun.

Oleh karena itu, dibutuhkan inovasi yang dapat menggantikan plastik yang

tidak terbarukan dengan plastik yang terurai atau plastik degradabel. Salah satu

inovasi plastik yang teruraikan ialah bioplastik. Bioplastik ternyata banyak dihasilkan

oleh mikroorganisme, contohnya Alcaligenes, Azotobacter, Bacillus, Nocardia,

Pseudomonas, Ralstonia dan Rhizobium. Sebenarnya pembuatan bioplastik telah

lama dilakukan terutama oleh negara-negara maju. Bioplastik juga terbukti memiliki

tingkat kekuatan yang sebanding dengan plastik sintetik (Matthysse et al. 2008).

II.2 Biopolimer

22

Biopolimer merupakan polimer yang terbentuk secara alami dengan berat

molekul yang besar seperti protein, asam nukleat, dan polisakarida yang merupakan

senyawa yang esensial dalam semua sistem kehidupan. Biopolimer terdiri dari tiga

jenis makromolekul natural, yaitu protein, asam nukleat dan polisakarida yang

semuanya terbentuk dari reaksi kondensasi dari unit monomernya (Kirk (1978) dalam

Thalib (1999)).

Menurut Shofyan (2010) ada tiga kelompok biopolimer yang menjadi bahan

dasar dalam pembuatan lapisan kemasan biodegradabel, yaitu :

1. Campuran biopolimer dengan polimer sintetis : film jenis ini dibuat dari campuran

ganula pati 5 – 20 % dan polimer sintetis serta bahan tambahan (prooksidan dan

autooksidan) . Bahan ini memiliki nilai biodegadabilitas yang rendah dan

biofragmentasi sangat terbatas.

2. Polimer mikrobiologi (poliester) : biopolimer ini dihasilkan secara bioteknologis

atau fermentasi dengan mikroorganisme genus Alcaligenes. Biopolimer jenis ini

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

dan asam poliglikolat. Bahan ini dapat terdegadasi secara penuh oleh bakteri,

jamur dan alga. Namun oleh karena proses produksi bahan dasarnya yang rumit

mengakibatkan harga kemasan biodegradabel ini relatif mahal.

3. Polimer pertanian : biopolimer ini tidak dicampur dengan bahan sintetis dan

diperoleh secara murni dari hasil pertanian. Polimer pertanian ini diantaranya

cellulose yang merupakan bagian dari dinding sel tanaman, cellophan,

celluloseacetat, chitin pada kulit Crustaceae, pullulan yang merupakan hasil

23

fermentasi pati oleh Pullularia pullulans. Polimer hasil pertanian mempunyai sifat

termoplastik, sehingga mempunyai potensi untuk dibentuk atau dicetak menjadi

film kemasan. Keunggulan polimer jenis ini adalah tersedia sepanjang tahun dan

mudah hancur secara alami. Beberapa polimer pertanian yang potensial untuk

dikembangkan adalah pati ketela pohon, pati gandum, pati jagung, kentang,

casein, zein, konsentrat whey dan soy protein.

Biodegradable polimer adalah polimer yang mempunyai sifat dapat terurai di

tanah oleh adanya aktivitas organisme. Polimer ini dapat diproses lebih lanjut

menjadi plastik. Terdapat tiga jenis biodegradable polimer, yaitu polimer berbahan

dasar pati, polimer yang berbahan dasar pati yang dimodifikasi, dan polimer berbahan

dasar poliester. Jenis yang banyak dijumpai ialah polimer yang berasal dari

pencampuran antara polimer basis minyak bumi dengan pati. Polimer berbasis

poliester adalah poliester yang mempunyai sifat yang mudah terurai di tanah (Thalib,

1999). Penelitian ini akan menggunakan pati ketela pohon Manihot uttilisima Pohl

sebagai bahan dasar pembuatan plastik biodegradabel.

II.3 Klasifikasi Ketela Pohon

Menurut Cereda and Mattos (1996) ketela pohon dapat diklasifikasikan

sebagai berikut :

Kerajaan : Plantae

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Magnoliopsida

Ordo : Euphorbiales

24

Famili : Euphorbiaceae

Subfamili : Crotonoideae

Genus : Manihot

Spesies : Manihot uttilissima Pohl

25

II.4 Pemanfaatan Ketela Pohon

Tapioka adalah tepung dengan bahan baku ketela pohon Manihot uttilissima

Pohl sebagaimana terlihat pada Gambar 1. Produk yang dihasilkan dari tepung ketela

pohon ini merupakan salah satu bahan untuk keperluan industri makanan, industri

farmasi, industri tekstil, industri perekat, dan lain sebagainya.

Gambar 1. Ketela Pohon Manihot uttilisima Pohl.

Namun disisi lain produksi tepung tapioka menghasilkan limbah dalam

jumlah besar terutama berupa limbah cair karena proses pembuatan tepung tapioka

memang memerlukan air dalam jumlah besar, dimana 1 ton produk tepung tapioka

akan menghasilkan limbah cair sebesar 30-50 m3 (Amatya,1996).

Bahan dasar dalam pembuatan plastik biodegradabel adalah ketela pohon, oleh

karena itu pengembangan plastik biodegradabel di Indonesia memiliki potensi yang

sangat besar. Ketela pohon di Indonesia masih digolongkan sebagai hasil pertanian

sekunder, karena sebagai makanan pokok, Indonesia masih sebagian besar

mengutamakan beras. Walaupun sebagai hasil pertanian sekunder, tetapi produksi ketela

26

pohon lebih tinggi apabila dibandingkan dengan jagung, dan ubi jalar. Perbandingan

tersebut dapat dilihat pada Tabel 1. Produksi beberapa hasil pertanian sekunder di

Indonesia

Tabel 1. Produksi beberapa hasil pertanian sekunder di Indonesia

Sejauh ini di Indonesia pemanfaatan ketela pohon hampir 62 % digunakan untuk

konsumsi sedangkan 35% digunakan untuk bahan baku industri, sedangkan sisanya untuk

keperluan lain. Selama ini proses pengolahan ubi kayu menjadi produk turunan belum

optimal (Setiawan, 2006). Salah satu pemanfaatan ketela pohon yang belum banyak

dilakukan adalah dengan memprosesnya menjadi bahan baku plastik biodegradabel.

II.5 Kandungan Ketela Pohon

Menurut Retnowati dan Sutanti (2009) kandungan ketela pohon per 100 gram

bahan yaitu seperti terlihat pada Tabel 2. Kandungan ketela pohon per 100 gram

bahan.

Tabel 2. Kandungan ketela pohon per 100 gram bahan Komponen Kadar

Kalori 146,00 kal Air 63,00 gr Phosphor 40,00 mg Karbohidrat 34,70 gr

27

Kalsium 33,00 mg Vitamin C 30,00 mg Protein 1,20 gram Besi 0,70 mg Lemak 0,30 gram Vitamin B1 0,06 mg Berat dapat dimakan 75,00

Peranan ketela pohon dalam pembuatan plastik biodegradabel adalah sebagai

sumber glukosa yang merupakan bahan utama fermentasi asam laktat yang akan

digunakan untuk dipolimerisasi menjadi Poly Lactic Acid. Ketela pohon memiliki

kandungan pati dan serat pangan lainnya yang dapat dihidrolisis baik dengan asam,

enzim maupun fermentasi menjadi glukosa, Kemudian dilakukan proses lanjutan untuk

menghasilkan plastik biodegradabel (Setiawan, 2006).

II.6 Film Ketela Pohon

Kemampuan suatu bahan dasar dalam pembentukan film dapat diterangkan

melalui fenomena fase transisi gelas. Pada fase tertentu diantara fase cair dengan

padat, massa dapat dicetak atau dibentuk menjadi suatu bentuk tertentu pada suhu dan

kondisi lingkungan yang tertentu. Fase transisi gelas biasanya terjadi pada bahan

berupa polimer. Sedangkan suhu dimana fase transisi gelas terjadi disebut sebagai

titik fase gelas. Pada suhu tersebut bahan padat dapat dicetak menjadi suatu bentuk

yang dikehendaki, misalnya bentuk lembaran tipis kemasan.

Menurut Madeka dan Kokini (1996), suhu transisi pada keadaan antara glassy

ke rubbery dari bahan dasar murni dengan kadar air 15 – 35 % dan menunjukkan

terjadinya jalinan reaksi transisi pada suhu antara 65 – 160oC untuk tepung bahan

dasar dengan kadar air di atas 25 %. Di bawah suhu 65oC bahan dasar terlihat seperti

28

cairan polimer yang kusut (engtangled fluid polymer), sedang di atas suhu 160oC

ikatan silang agregat bahan dasar menjadi lemah. Kaitan dengan gejala ini, polimer

bahan dasar dari jagung yang dilarutkan dalam pelarut organik dapat dicetak menjadi

film kemasan plastik.

Secara kimia kemampuan membentuk film dijelaskan oleh Argos, et al.,

(1982), sebagai akibat terjadinya interaksi glutamin pada batang-batang molekul

bahan dasar yang bertumpuk. Selanjutnya menurut Gennadios, et. al., (1994), bahwa

film terbentuk melalui ikatan hidrofobik, hidrogen dan sedikit ikatan disulfid diantara

cabang-cabang molekul bahan dasar.

Metode pembuatan kemasan plastik biodegradabel telah berkembang sangat

pesat. Beberapa metode yang dapat diterapkan diantaranya yang dikembangkan oleh

Yamada, et. al. (1995), Frinault, et. al. (1997), dan Isobe (1999). Namun demikian,

pemilihan metode atau teknologi produksi didasarkan pada evaluasi terhadap

karaktersitik fisik dan mekanik film yang dihasilkan. Selain karakteristik tersebut,

juga didasarkan pada nilai biodegradabilitas film pada berbagai kondisi. Metode

pembuatan film yang dikembangkan oleh Isobe (1999), yaitu bahan dasar dilarutkan

dalam aceton dengan air 30 % (v/v) atau etanol dengan air 20 % (v/v). Kemudian

ditambahkan bahan pemlastik berupa lipida atau gliserin, dipanaskan pada 50oC

selama 10 menit. Selanjutnya dilakukan pencetakan pada casting dengan menuangkan

10 ml campuran ke permukaan plat polyethylene yang licin. Dibiarkan selama 5 jam

pada suhu 30 sampai 45o C dengan room humidity atau RH ruangan terkendali. Film

29

yang terbentuk dilepas dari permukaan cetakan, dikeringkan dan disimpan pada suhu

ruang selama 24 jam.

Metode lain yang dikembangkan oleh Frinault, et al., (1997) dengan bahan

dasar berupa casein menggunakan pencetak ekstruder dengan tahap proses terdiri dari

: pencampuran bahan dasar dengan aceton atau etanol- air, penambahan plasticiser,

pencetakan dengan ekstruder kemudian pengeringan film.

Metode yang dikembangkan Yamada, et. al., (1995), bahan dasar dilarutkan

dalam etanol 80 %. Ditambahkan pemlastis, dipanaskan pada suhu 60-70oC selama

15 menit. Campuran kemudian dicetak pada auto-casting machine. Selanjutnya

dibiarkan selama 3 – 6 jam pada suhu 35o C dengan RH ruangan 50 %. Film

kemudian dikeringkan selama 12 – 18 jam pada suhu 30o C pada RH 50 %.

Dilanjutkan dengan pengkondisian pada suhu ruang selama 24 jam.

II. 7 Khitosan

Pati merupakan biopolimer karbohidrat yang dapat terdegradasi secara mudah

di alam dan bersifat dapat diperbaharui. Pati sendiri memiliki batasan bervariasi

terkait dengan kelarutan dalam air. Lapisan tipis dari pati dapat dengan mudah rusak.

Untuk meningkatkan karakteristik, biasanya pati dicampur biopolimer yang bersifat

hidrofobik atau bahan tahan air. Salah satu biopolimer hidrofobik yang

direkomendasikan adalah khitosan yang dapat disintesis dari limbah cangkang udang

dan crustacean lainnya.

Khitosan direkomendasikan sebagai biomaterial berpotensi tinggi untuk

dikompositkan dengan pati atau amilum sebagai bahan utama pembuatan komposit

30

pati-khitosan. Khitosan merupakan senyawa yang tidak larut dalam air, larutan basa

kuat, sedikit larut dalam HCl, HNO3, dan H3PO4, serta tidak larut dalam H2SO4.

Selain itu, khitosan tidak beracun, mudah mengalami biodegradasi, dan bersifat

polielektrolitik. Karakteristik lain khitosan adalah dapat dengan mudah berinteraksi

dengan zat-zat organik lain, seperti protein dan lemak. Karena itu, khitosan relatif

lebih banyak digunakan pada berbagai bidang industri terapan dan industri farmasi

dan kesehatan (Setiawan, 2006).

31

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

Alat-alat yang digunakan yaitu gelas kimia (Pyrex), gelas ukur (Pyrex),

erlenmeyer (Pyrex), pipet tetes, batang pengaduk, pemarut, penangas, timbangan

listrik, oven, saringan, dan plat kaca ukuran 17,5 x 12,5 cm.

3.1.2 Bahan

Bahan-bahan yang diperlukan pada penelitian ini yaitu pati ketela pohon

Manihot uttilissima Pohl, sampel tanah, aluminium foil, aquades 10 ml, 50 ml asam

asetat encer, 50 ml gliserol 75 %, 2 gram kitosan, 25 ml HCl 1, 25 N, dan 20 tetes

NaOH 3,5 %.

3.2 Metode Kerja

3.2.1 Sterilisasi Alat

Alat-alat yang akan digunakan dicuci dengan menggunakan deterjen lalu

dibilas dengan air bersih yang mengalir kemudian dikeringkan. Untuk alat-alat gelas

yang tahan terhadap panas seperti gelas kimia, gelas ukur, dan cawan petri dibungkus

dengan kertas perkamen sedangkan erlenmeyer diberi kapas pada mulut tabung lalu

ditutup dengan aluminium foil kemudian alat-alat tersebut disterilisasikan dalam oven

pada suhu 1800C selama 2 jam. Alat-alat yang tidak tahan panas seperti batang

32

pengaduk dibungkus dengan kertas kemudian disterilkan dalam otoklaf pada suhu

1210 C dengan tekanan 2 atm selama 15 menit.

3.2.2 Pembuatan Film

- Pembuatan Pati Ketela Pohon

Ketela pohon dikupas terlebih dahulu dan dibuang kulitnya. Daging ketela

pohon dibersihkan dengan aquades kemudian diparut sehingga diperoleh bubur ketela

pohon basah. Bubur yang diperoleh disaring dan hasil saringannya diendapkan.

Kemudian bagian yang mengendap berupa pati dijemur sampai kering lalu ditimbang

sebanyak 50 gr.

- Pembuatan Film (Huda dan Firdaus, 2007)

Pati ketela pohon sebanyak 50 gram dicampur dengan aquades 10 ml, 50 ml

asam asetat encer, 2 gram kitosan, 25 ml HCl 1, 25 N, dan 20 tetes NaOH 3,5 %.

Campuran tersebut dihaluskan secara pelan-pelan selama 10 menit. Campuran

dipanaskan sambil diaduk pada suhu 70-80 oC selama 5-10 menit sampai terbentuk

biopolimer dan ditambahkan 50 ml gliserol 2,5 %. Biopolimer yang telah terbentuk

didiamkan selama 5 menit tanpa pemanasan.

Biopolimer yang dihasilkan dicetak di atas plat kaca kemudian disimpan

dalam oven pada suhu 60 oC selama 24 jam. Setelah itu, dikondisikan dalam suhu

kamar selama 24 jam. Diperoleh film plastik yang berasal dari pati ketela pohon.

3.2.3 Uji Biodegradasi

Film plastik diuji sifat biodegradabilitasnya dengan cara film plastik

dimasukkan ke dalam wadah yang berisi tanah sebanyak 200 gr, kemudian dilihat

33

perubahan tekstur selama 2 minggu. Hal yang sama dilakukan pada kontrol positif

dan kontrol negatif. Kontrol positif dengan menggunakan plastik oxium dan kontrol

negatif dengan menggunakan plastik konvensional.

34

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil Penelitian

a. Pembuatan Plastik Biodegradabel

Berdasarkan hasil penelitian dalam pembuatan film plastik dari pati ketela

pohon Manihot uttilissima Pohl yang dicampur dengan asam asetat encer, kitosan,

HCl, NaOH dan gliserol sehingga terbentuk biopolimer film plastik di atas cetakan

plat kaca seperti terlihat pada Gambar 2.

Gambar 2 :Hasil Pembuatan Film Plastik Biodegradabel

dari Pati Ketela Pohon Manihot uttilissima Pohl Hasil pembuatan film plastik diperoleh dari pati basah 125 gram yang

menghasilkan pati kering sebanyak 50 gram. 50 gram pati kering yang dicampur

dengan beberapa larutan dapat menghasilkan 150 ml yang siap dicetak di atas plat

35

kaca. Setelah dioven film plastik yang diperoleh sebanyak 24 plat kaca atau 24

lembar. Setiap lembar film plastik yang diperoleh berukuran 17,5 cm x 10,5 cm atau

183,75 cm2 dengan ketebalan 0,68 mm tiap lembarnya. Berat yang diperoleh tiap

lembar yaitu 4,24 gram sehingga total keseluruhan pembuatan plastik biodegradabel

sebanyak 50 gram pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl yaitu 101, 76 gram.

Film plastik yang dihasilkan dari pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl

mempunyai karakteistik yaitu berwarna bening dan tekstrurnya halus.

Firdaus dan Anwar (2004), meneliti tentang potensi limbah padat-cair industri

tepung tapioka sebagai bahan baku film plastik biodegradabel dengan menggunakan

limbah pati ketela pohon berupa kulit, ampas, dan ekstrak pati ketela pohon. Hasilnya

menunjukkan bahwa warna film plastik dari kulit ketela pohon kecoklatan karena

banyak terdapat bintik-bintik coklat yang menghiasi lembaran film plastik tersebut.

Sedangkan dari ampas ketela pohon banyak terdapat bintik-bintik putih sehingga

warnanya cenderung memutih dan tidak terlalu jernih. Dari ekstrak pati ketela pohon,

film plastik yang dihasilkan berwarna agak bening dan cenderung lebih baik jika

dibandingkan dengan film plastik yang dihasilkan dari kulit ketela pohon walaupun

masih terdapat sedikit bintik-bintik coklat.

b. Uji Biodegradasi

Film plastik yang telah dihasilkan, kemudian dilakukan uji biodegradabel

dengan dipendam dalam tanah dan dilihat perubahan yang terjadi setiap harinya

sampai hari ke-12. Film plastik terdegradasi seperti terlihat pada Gambar 3 dan Tabel

3.

36

Gambar 3 : A. Perlakuan film plastik pada media tanah

B. Hasil uji biodegradabel film plastik setelah diperlakukan pada media tanah

Tabel 3 :Hasil uji biodegradabel pada 3 jenis plastik dengan media tanah

Jenis Plastik

Hari ke-

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Film Plastik biodegradabel

- - - - - - - - - + ++ +++

Plastik oxium - - - - - - - - - - - -

Plastik konvensional

- - - - - - - - - - - -

Keterangan : - : Belum menunjukkan adanya perubahan + : Sedikit perubahan ditandai adanya lubang kecil

++ : Perubahan cukup banyak ditandai film plastik berubah menjadi potongan- potongan besar

+++ : Terdegradasi ditandai film plastik berubah menjadi potongan-potongan kecil

Perlakuan film plastik pada media tanah dengan cara dipendam

memperlihatkan bahwa film plastik biodegradabel pada hari 1–9 belum menunjukkan

perubahan. Pada hari ke-10 film plastik tersebut menunjukkan perubahan dengan

B A

37

adanya lubang-lubang kecil yang menandakan adanya perombakan oleh aktivitas

mikroba tanah. Selain itu, juga menunjukkan perubahan warna dari bening menjadi

sedikit kecoklatan. Pada hari ke-11 film plastik mengalami perubahan yang lebih

signifikan dibandingkan dengan hari sebelumnya yang ditandai dengan terpisah-

pisahnya film plastik tersebut menjadi potongan-potongan besar yang menunjukkan

bahwa film plastik tersebut didegradasi oleh mikroba tanah dan warnanya lebih

coklat dibandingkan hari sebelumnya yang juga dipengaruhi oleh kelembaban tanah.

Pada hari ke-12 menunjukkan film plastik terdegradasi yang ditandai film plastik

tersebut menjadi potongan- potongan yang semakin kecil walaupun masih tersisa

sedikit. Ini menunjukkan bahwa film plastik yang berbahan dasar bioplimer dapat

hancur atau terdegradasi dengan mudah.

Griffin (1994) menyatakan bahwa plastik biodegradabel adalah suatu bahan

alami pada kondisi tertentu dan waktu tertentu mengalami perubahan dalam

strukturnya, yang mempengaruhi sifat-sifat yang dimilikinya oleh pengaruh

mikroorganisme berupa bakteri, jamur,dan algae, sedangkan Seal (1994) berpendapat,

kemasan plastik biodegradabel adalah suatu material polimer yang berubah kedalam

senyawa berat molekul rendah, dimana paling sedikit satu tahap pada proses

degradasinya melalui metabolisme organism secara alami.

Terbentuknya film plastik biodegradabel adalah melalui proses fase transisi

gelas. Pada fase tertentu diantara fase cair dengan padat, massa dapat dicetak atau

dibentuk menjadi suatu bentuk tertentu pada suhu dan kondisi lingkungan yang

tertentu. Fase transisi gelas biasanya terjadi pada bahan berupa polimer. Sedangkan

38

suhu dimana fase transisi gelas terjadi disebut sebagai titik fase gelas. Pada suhu

tersebut bahan padat dapat dicetak menjadi suatu bentuk yang dikehendaki, misalnya

bentuk lembaran tipis kemasan.

Menurut Madeka dan Kokini (1996), suhu transisi pada keadaan antara glassy

ke rubbery dari bahan dasar murni dengan kadar air 15 – 35 % dan menunjukkan

terjadinya jalinan reaksi transisi pada suhu antara 65 – 160 oC untuk tepung bahan

dasar dengan kadar air di atas 25 %. Dibawah suhu 65 oC bahan dasar terlihat seperti

cairan polimer yang kusut (engtangled fluid polymer), sedang di atas suhu 160 oC

ikatan silang agregat bahan dasar menjadi lemah. Kaitan dengan gejala ini, polimer

bahan dasar dari jagung yang dilarutkan dalam pelarut organik dapat dicetak menjadi

film kemasan plastik. Sedangkan hasil penelitian ini, suhu yang digunakan agar dapat

membentuk film plastik biodegradabel yaitu 60oC. Hal ini menunjukkan bahwa suhu

yang dibutuhkan untuk terjadinya reaksi jalinan transisi berbeda-beda berdasarkan

bahan yang digunakan. Penelitian ini juga menunjukkan bahwa suhu di atas 60 oC

membuat film plastik tidak terbentuk bahkan pecah-pecah diakibatkan oleh suhu yang

panas.

Secara kimia kemampuan membentuk film dijelaskan oleh Argos, et al.,

(1982), sebagai akibat terjadinya interaksi glutamin pada batang-batang molekul

bahan dasar yang bertumpuk. Selanjutnya menurut Gennadios, et. al., (1994), bahwa

film terbentuk melalui ikatan hidrofobik, hidrogen dan sedikit ikatan disulfid diantara

cabang-cabang molekul zein.

39

Beberapa faktor yang mempengaruhi tingkat biodegradabilitas film plastik

setelah kontak dengan mikroorganisme, yakni : sifat hidrofobik, bahan aditif, proses

produksi, struktur polimer, morfologi dan berat molekul bahan kemasan. Proses

terjadinya biodegradasi film plastik pada lingkungan alam dimulai dengan tahap

degradasi kimia yaitu dengan proses oksidasi molekul, menghasilkan polimer dengan

berat molekul yang rendah. Proses berikutnya adalah serangan mikroorganisme

berupa bakteri, jamur, dan alga, serta aktivitas enzim baik intracellular maupun

extracellular. Contoh mikroorganisme diantaranya bakteri phototrop seperti

Rhodospirillium, Rhodopseudomonas, Chromatium, Thiocystis, pembentuk

endospora seperti Bacillus, Clostridium, gram negatif aerob seperti Pseudomonas,

Zoogloa, Azotobacter, Rhizobium, Actynomycetes, Alcaligenes (Griffin, 1994).

Hasilnya menunjukkan bahwa karakter biodegradabilitas telah teruji secara praktis

bahwa film plastik yang dihasilkan ternyata dapat dengan mudah diuraikan dalam

tanah secara biologis berupa peran mikroorganisme, jamur, dan alga maupun

kimiawi dengan bantuan air dan oksigen sehingga aman bagi lingkungan sekitarnya.

Plastik biodegradabel berbahan dasar pati atau amilum dapat didegradasi

bakteri Pseudomonas dan Bacillus memutus rantai polimer menjadi monomer-

monomernya. Senyawa-senyawa hasil degradasi polimer selain menghasilkan karbon

dioksida dan air, juga menghasilkan senyawa organik lain yaitu asam organik dan

aldehid yang tidak berbahaya bagi lingkungan. Plastik berbahan dasar pati aman bagi

lingkungan. Sebagai perbandingan, plastik tradisional membutuhkan waktu sekitar 50

tahun agar dapat terdekomposisi secara alami, sementara plastik biodegradabel dapat

40

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

digunakan sebagai makanan hewan ternak atau sebagai pupuk kompos (Pranamuda,

2003).

Kontrol positif berupa plastik biodegradabel jenis oxium yang terbuat dari

polimer bahan sintetis dari hari 1-12 tidak menunjukkan adanya degradasi pada

plastik tersebut. Hanya warna yang berubah dari bening menjadi kecoklatan karena

telah dipendam dalam tanah seperti terlihat pada Gambar 4. Hal ini menandakan

bahwa plastik yang terbuat dari bahan alami berupa pati ketela pohon Manihot

uttilisima Pohl lebih mudah didegradasi dibandingkan dengan bahan sintesis.

Gambar 4 :A. Hasil uji kontrol positif setelah diperlakukan pada media tanah B. Hasil uji kontrol negatif setelah diperlakukan pada media tanah

Kontol negatif berupa plastik konvensional yang berbahan dasar minyak bumi

dari hari 1-12 tidak menunjukkan adanya degradasi pada plastik tersebut.. Hanya

warna yang berubah dari bening menjadi kecoklatan karena telah dipendam dalam

tanah seperti terlihat pada Gambar 4. Hal ini dikarenakan plastik konvensional tidak

mudah terurai oleh bakteri tanah dan membutuhkan waktu yang sangat lama agar bisa

terurai. Pada tahun 2008 diperkirakan ada 500 juta sampai 1 milyar kantong plastik

A B

41

digunakan penduduk dunia dalam satu tahun. Ini berarti ada sekitar 1 juta kantong

plastik per menit. Untuk membuat satu ton plastik, diperlukan 12 juta barel minyak

per tahun, dan 14 juta pohon ditebang. Hal ini dapat memperburuk global warming

karena berkurangnya pohon sebagai paru-paru bumi yang dapat menyerap emisi gas

rumah kaca (Lu et al. 2008).

Dari sisi ketebalan film plastik dapat diketahui dengan mengukurnya

menggunakan mikrometer skrup. Dari hasil pengukuran diperoleh ketebalan film

plastik yang telah dibuat yaitu rata-rata 0,68 mm. plastik oxium dengan ketebalan

rata-rata 0,5 mm, dan plastil konvensional dengan ketebalan rata-rata 0,3 mm.

Tebalnya film plastik yang terbentuk tidak mempengaruhi cepat atau lambatnya film

plastik tersebut dapat terdegradasi. Faktor utama yang paling menentukan cepat atau

lambatnya film plastik tersebut terdegradasi adalah bahan utama dari film plastik

tersebut. Sedangkan standar deviasi yang diperoleh dari pengukuran ketebalan film

plastik biodegradabel yaitu 0,13, plastik oxium dan konvensional 0. Hal ini

menunjukkan bahwa variasi data pengukuran berpengaruh terhadap besarnya standar

deviasi yang diperoleh dan standar deviasi akan 0 jika data pengukuran sama atau

semua data memiliki nilai yang identik.

Pengukuran ketebalan dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4 :Hasil pengukuran pada 3 jenis plastik No. Jenis Plastik Rata-rata Ketebalan (mm) Standar Deviasi 1. Film Plastik biodegradabel 0,68 0,13 2. Plastik oxium 0,5 0 3. Plastik konvensional 0,3 0

42

Dari sisi ekonomi juga dapat disimpulkan bahwa pembuatan film plastik

biodegradabel lebih efisien dibandingkan dengan plastik konvensional sekarang ini

yang bahan baku utamanya dari minyak bumi yang sedang mengalami peningkatan

harga saat ini. Selain itu, menjaga lingkungan dari polusi ketika plastik yang tidak

lagi tergunakan dibakar maka gas CO2 yang dihasilkan dapat menambah emisi gas

dunia dan meningkatktan global warming. Selain itu, plastik biodegradabel juga

mengurangi penumpukan sampah plastik. Banyaknya sampah plastik yang dibuang di

tanah akan mengganggu ekosistem daratan. Plastik yang menutupi tanah akan

menghalangi penyerapan air ke dalam tanah sehingga potensi banjir meningkat.

Selain itu plastik ini akan menutup permukaan tanah yang mengakibatkan aerasi tidak

bisa berjalan semestinya sehingga kehidupan hewan-hewan kecil di dalam tanah ikut

terganggu.

43

BAB V

PENUTUP

V.1 Kesimpulan

1. Pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl berpotensi dibuat film plastik

biodegradabel.

2. Film plastik dari pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl dapat

terdegradasi secara alami oleh mikroba tanah.

V.2 Saran

1. Diharapkan peneliti selanjutnya membuat inovasi-inovasi atau menambahkan

media baru yang dapat membuat film plastik lebih elastis.

2. Diperlukan penelitian pembanding yaitu dengan menggunakan pati dari ketela

pohon spesies yang lainnya.

44

DAFTAR PUSTAKA

Amatya dan L. Prasanna. 1996. Anaerobic Treatment of Tapioca Starch Industry Wastewater by Bench Scale Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor (USBR). Thesis, Regional Institute ofTechnology Jamshedpur. India.

Anonim, 2010. Plastik Terbuat Dari Singkong.

http://etalaseilmu.wordpress.com/2010/12/21/plastik-terbuat-dari-singkong/ Argos, P., K. Pederson, M.D. Marks, and B.A. Larkins. 1982. A Structural Model for

Maize Zein Proteins. Journal of Biol. Chem. Vol.257, No.17: 9984-9990. Cereda, M.P. and M.C.Y. Mattos. 1996. "Linamarin - The Toxic Compound of

Cassava". Journal of Venomous Animals and Toxins (online) 2 (1), 6-12; ISSN 0104-7930.

Firdaus, F., dan C. Anwar. 2004. Potensi Limbah Padat-Cair Industri Tepung

Tapiokasebagai Bahan Baku Filmplastik biodegradable. Jurnal Sain-Teknologi LOGIKAUII ISSN 1410-315, Vol. 01, No. 02.

Frinault, A., D.J. Gallant, B. Bouchet and J.P. Dumont. 1997. Preparation of

CaseinFilm by a Modified Wet Spinning Process. Journal of Food Science.Vol. 62.No. 4 : 744-747.

Gennadios, A., T.H. McHugh, C.L. Weller, and J.M. Krochta. 1994. Edible Coating

and FilmBased on Protein. In Edible coating and filmto Improve Food Quality; Krochta, J.M., Baldwin, E.A., Nisperros-Carriedo, N., Eds.; Technomic Pub.:Lancaster, PA; pp 201-278.

Huda, T. dan F. Firdaus. 2007. Karakteristik Fisikokimiawi Film Plastik Biodegrad

abel dari Komposit Pati Singkong-Ubi Jalar.Jurnal Penelitian Sains dan Teknologi LOGIKA, Vol. 4, No. 2.

Khoiri, A.A. 2007. Pengaruh Penambahan Pemlastis Polietilen Glikol 400, Dietilen

Glikoldan Dimetil Ftalat Terhadap Proses Biodegradasi BioplastikPoli-β-Hidroksialkanoat pada Media Cair dengan Udara Terlimitasi. [Skripsi].Bogor : Fakultas Teknologi Pertanian IPB.

Isobe, S. 1999. Properties of Plasticized-zein Filmas Affected by Plasticier

Treatments.In Formula dan Rekayasa Proses Pembuatan Film plastik biodegradable dariZein Jagung; Paramawati, R.: PPS – IPB, Bogor.

45

Latief, R. 2001. Teknologi Kemasan Plastik Biodegradable, Makalah Falsafah

Sains(PPs 702) Program Pasca Sarjana / S3 Institut Pertanian Bogor Juni 2001,http://www.hayati-pb.com/users/rudyct/indiv2001/rindam_latief.htm

Lu Q., J. Han, L. Zhou, J. Zhou, & H. Xiang 2008. Genetic and Biochemical

Characterization of the Poly(3-Hydroxybutyrate-co-3-Hydroxyvalerate) Synthase in Haloferax mediterranei. Appl. Environ. Microbiol. 190 (12): 4173-4180.

Madeka, H., and J.L. Kokini. 1996. Effect of Glass Transition and Cross-lingking on

Rheological Properties of Zein: Development of Preliminary State Diagram. Journal of Cereal Chem. No.73 : 433-438.

Matthysse, A.G., R. Deora, M. Mishra, & A.G. Torres. 2008. Polysaccharides

Cellulose, Poly- β -1,6-N-Acetyl-D-Glucosamine, and Colanic Acid Are Required for Optimal Binding of Escherichia coliO157:H7 Strains to Alfalfa Sprouts and K-12 Strains to Plastic but Not for Binding to Epithelial Cells. Appl. Environ. Microbiol. 74 (8): 2384-2390.

Pranamuda, H. 2003. Pengembangan Bahan Plastik Biodegradable berbahan baku

Pati Tropis Hasil Penelitian dari BPPT Jakarta, http://www.std.ryu.titech .ac.jp/~indonesia/zoa/paper/html/paperHardaningPranamuda.html.

Raberg. 2008. Ralstonia eutropha H16 Flagellation Changes According to Nutrient

Supply and State of Poly(3-Hydroxybutyrate) Accumulation. Appl. Environ. Microbiol. 74 (14): 4477-4490.

Rahayu, D. 2007. Produksi Polihidoksialkanoat dari Air Limbah Industri Tapioka

dengan Sequencing Batch Reactor. [Disertasi]. Bandung : Universitas Pajadjaran.

Rais, D. 2007. Pengaruh Konsetrasi PEG 400 terhadap Karakteristik Bioplastik

Polihidroksialkanoat (PHA) yang Dihasilkan oleh Ralstonia eutropha Menggunakan Substrat Hidrolisat Pati Sagu. [Skripsi]. Bogor : Fakultas Teknologi Pertanian IPB.

Retnowati, D. dan R. Sutanti, 2009. Pemanfaatan Limbah Padat Ampas Singkong dan

Lindur Sebagai Bahan Baku Pembuatan Etanol.Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro.

. Roach, 2003. Kajian Biodegradasi Bioplastik Berbasis Poli-β-Hidroksialkanoat

(PHA) dengan Pemlastis Dimetil Ftalat Dietil Glikol dan Polietilen Glikol

46

Pada Lingkungan Tanah Yang Berbeda. http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/48545. Diakses pada tanggal 10 Februari 2012. Makassar.

Seal, K.J. and G.J.L. Griffin. 1994. Test Methods and Standards for

BiodegradablePlastic. In: Chemistry and Technology of Biodegradable Polymer. Blackie Academic and Proffesional, Chapman and Hall.

Setiawan dan W. Marwan. 2006. Produksi Hidrolisat Pati dan Serat Pangan dari

Singkong Melalui Hidrolisis dengan _-Amilase dan Asam Klorida.Skripsi. Fateta IPB. Bogor.

Shofyan, M., 2010. Jenis Biopolimer. www.forum.epi.edu. Diakses pada tanggal 17

Oktober 2011. Makassar. Thalib, T. A., 1999. Pengaruh Konsentrasi Substrat Pati pada Pembentukan PHB

(Poly-β-Hydroxybutirate) Secara In Vivo Menggunakan Bacillus B-6 dalam Proses pembuatan Biodegradable Plastik. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.

Yamada, K., H. Takahashi, , and A. Noguchi. 1995. Improved Water Resistance in

Edible Zein Films and Composites for Biodegradable Food Packaging. Int. Journal of Food Sci. Tech. No.30 : 559-608.

47

LAMPIRAN SKEMA KERJA

- Pembuatan Film Plastik Biodegradabel

- dikupas, dibersihkan dengan aquades

- diparut

- disaring - diendapkan

- ditimbang - ditambahkan 10 ml aquades, 50 ml

asam asetat, 2 gram kitosan, 25 ml HCl, 20 tetes NaOH

- dihaluskan - dipanaskan, 70-80o C - ditambahkan gliserol

- dicetak - dioven,60o C,24 jam

- Uji Biodegradasi

Ketela Pohon Manihot uttilissima Pohl

Bubur ketela pohon

Pati ketela pohon

Biopolimer

Film plastik biodegradabel

Plastik konvensional (kontrol negatif)

Plastik oxium (kontrol positif)

Film plastik biodegradabel

Tanah 200g

48

LAMPIRAN DATA

Pengukuran Ketebalan Film Plastik

A. - Film plastik biodegradabel

X1 = Sn+Su

= 0 + (18x0.05)

= 0.9 mm

X2 = Sn+Su

= 0 + (14x0.05)

= 0.7 mm

X3 = Sn+Su

= 0 + (9x0.05)

= 0.45 mm

∑X = X1+ X2+ X3 3 = 0.9 + 0.7 + 0.45 3 = 0.68 mm

- Standar Deviasi

∆ D = (∑ ) ∑

= (( , ) ( , ) ( , ) ) ( , , , )

= (( , ) ( , ) ( , )) ( , )

49

= ( , ) ( , ) = √ , , = √ , = 0,1525 ` = . 0,39 = 0,13 B. - Plastik oxium

X1 = Sn+Su

= 0 + (10x0.05)

= 0.5 mm

X2 = Sn+Su

= 0 + (10x0.05)

= 0.5 mm

X3 = Sn+Su

= 0 + (10x0.05)

= 0.5 mm

∑X = X1+ X2+ X3 3

50

= 0.5 + 0.5 + 0.5 3 = 0.5 mm

51

- Standar Deviasi

∆ D = (∑ ) ∑

= (( , ) ( , ) ( , ) ) ( , , , )

= (( , ) ( , ) ( , )) ( , )

= ( , ) ( , ) = √ , , = √ , = √0 ` = 0

C. - Plastik konvensional

X1 = Sn+Su

= 0 + (6x0.05)

= 0.3 mm

X2 = Sn+Su

= 0 + (6x0.05)

52

= 0.3 mm

X3 = Sn+Su

= 0 + (6x0.05)

= 0.3 mm

∑X = X1+ X2+ X3 3 = 0.3 + 0.3 + 0.3 3

= 0.3 mm

- Standar Deviasi

∆ D = (∑ ) ∑

= (( , ) ( , ) ( , ) ) ( , , , )

= (( , ) ( , ) ( , )) ( , )

= ( , ) ( , ) = √ , , = √ = √0 = 0

53

LAMPIRAN FOTO

A. PEMBUATAN FILM PLASTIK BIODEGRADABEL

Di Haluskan

Di Timbang

Endapan pati Dikeringkan

Disaring dan Diendapkan

Pati Kering Ditimbang

As.asetat + H2O + kitosan + HCl + NaOH dicampur

Diblender Dipanaskan selama 5-10 menit

Manihot uttilissima Pohl

54

B. UJI BIODEGRADABEL

- Uji Degradabilitas dengan Sampel Tanah

A B C

C. PENGUKURAN KETEBALAN PLASTIK

A B C

Dituang ke plat kaca Dioven, 24 jam Film plastik yang terbentuk

Film plastik Kontrol Positif (Plastik Oxium)

Film Plastik Plastik Oxium Plastik Konvensional

Kontrol Negatif (Plastik Konvensional)