Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Uji Biuret

alternatif untuk menghadapi aplikasi pengelolaan sampah dalam UU No.18 Tahun 2008, dan dapat diaplikasikan dalam plastik kemasan yang ramah lingkungan.

1.7. Rumusan Masalah

Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan, maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah : 1. Apakah Keratin hasil ekstraksi bulu ayam dapat digunakan sebagai bahan penguat komposit polietilena? 2. Bagaimana preparasi komposit LDPE dengan keratin bulu ayam sebagai bahan pengisi dan PE-g-MA sebagai penguat? 3. Bagaimana pengaruh komposisi volume keratin dan LDPE terhadap, kuat tarik, kelenturan, sifat termal dan biodegradabilitas komposit?

1.8. Batasan Masalah

Untuk memberi ruang lingkup yang jelas, maka cakupan masalah dibatasi sebagai berikut: 1. Keratin diperoleh dari ekstraksi bulu ayam ras. 2. Pengujian yang dilakukan meliputi :  Sifat mekanik a. Uji Tarik Tensile Strength b. Uji lentur  Uji Morfologi SEM  Uji Biodegradabilitas dengan metode soil burial test  Uji FT-IR  Uji DTA

1.4. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Membuat keratin bulu ayam sebagai penguat bahan komposit Polietilena Universitas Sumatera Utara 2. Melakukan preparasi biokomposit LDPE dengan keratin bulu ayam sebagai bahan pengisi dan PE-g-MA sebagai penguat. 3. Mengadakan Uji Karakteristik fisika, mekanis, gugus fungsi dengan FTIR, Morfologi dengan SEM, biodegradabilitas dan sifat termal bahan komposit antara Polietilena, PE-g-MA, dan Keratin.

1.5. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat penelitian ini adalah :. 1. Memberikan informasi tentang pengembangan pemanfaatan limbah bulu ayam sebagai alternatif pengganti plastik konvensional di masa yang akan datang. 2. Sebagai solusi pemanfaatan limbah bulu ayam agar memiliki nilai ekonomis. 3. Mengurangai konsumsi plastik konvensional yang berbahan baku minyak bumi. Universitas Sumatera Utara BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Komposit

Komposit adalah perpaduan dari bahan yang dipilih berdasarkan kombinasi sifat fisik masing-masing material penyusun untuk menghasilkan material baru dengan sifat yang unik dibandingkan sifat material penyusun, Gibson F.R1994. Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat fiber sebagai pengisi dan bahan pengikat serat-serat tersebut yang disebut matrik . Penggunaan serat sendiri yang utama adalah untuk menentukan karakteristik bahan komposit, seperti : kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik lainnya. Sebagai bahan pengisi serat digunakan untuk menahan sebagian besar gaya yang bekerja pada bahan komposit, matrik sendiri mempunyai fungsi melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik terhadap gaya- gaya yang terjadi. Oleh karena itu untuk bahan serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan matrik dipilih bahan-bahan yang liat, lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia. Komposit dapat dikelompokkan sebagai berikut: 1. Komposit jenis serat yang mengandung serat serat pendek dengan diameter kecil yang disokong oleh matriks yang berfungsi untuk menguatkan komposit, seperti serat tandan sawit, serat sintetis, kaca, atau logam. 2. Komposit jenis partikel yaitu partikel tersebar dan diikat bersama oleh matriks. Struktur Sandwich yaitu komposit yang tersusun dari 3 lapisan yang Universitas Sumatera Utara terdiri dari flat komposit sebagai kulit permukaan skin serta material inti core dibagian tengahnya berada diantaranya 3. Komposit strukstur bersadarkan struktur komposit terbagi menjadi dua yaitu: struktur lamina dan struktur sandwich. Lamina yaitu komposit yang mengandung bahan pelapis yang diikat bersama antara satu sama lain dengan menggunakan pengikat, Premasingan2000.

2.1.1. Biokomposit

Biokomposit dapat didefinisikan sebagai materil komposit yang terdiri dari polimer alami atau biofiber serat alami yang dapat terdegradasi sebagai penguat dan polimer yang tidak dapat terdegradasi atau yang dapat terdegradasi sebagai matriks. Ilustrasi biokomposit ditunjukkan pada gambar 2.1 Gambar 2.1. Skema Sederhana Pembentukan Biokomposit Sumber: Zulfia 2011 Material Biokomposit terbuat dari bahan yang dapat diperbaharui sehingga pembuatanya dapat mengurangi konsumsi energi dan biaya produksi. Selain itu biokomposit juga memiliki kemampuan terdegradasi yang baik. Perkembangan penelitian biokomposit sudah sangat beragam, tidak hanya mencakup produk ‐produk untuk kebutuhan bahan bangunan, seperti papan partikel, kayu Universitas Sumatera Utara lapis atau papan semen dan lainnya, tapi juga telah berkembang dengan pesat ilmu dan produk bio ‐plastik atau plastik yang diperkuat dengan bahan‐bahan selulosa, baik berupa produk wood plastic composite wpc atau injection molded natural fiber ‐polimer. Produk‐produk plastik ini berperan penting dalam pengembangan industri otomotif yang ramah lingkungan.

2.1.2. Biodegradasi Biokomposit

Degradasi adalah suatu reaksi perubahan kimia atau peruraian suatu senyawa atau molekul menjadi senyawa atau molekul yang lebih sederhana secara bertahap. Biodegradasi atau degradasi biotik adalah dekomposisi atau pemecahan zat kimia misalnya bahan polimer disebabkan oleh tindakan yang terjadi secara alami mikroorganisme seperti bakteri, jamur dan ganggang. Mikroorganisme pemecah ini tergantung pada substrat yang dipecahnya. Diantara substratnya adalah: Protein, Lemak dan Karbohidrat. Sedangkan degradasi kimia yang tidak melibatkan aktivitas biologis didefinisikan sebagai degradasi abiotik. Tingkat biodegradasi dalam polimer berbasis bio tergantung pada struktur dan lingkungannya. Proses biodegradability biokomposit terkait dengan adanya organisme yang memiliki enzim khusus untuk menghidrolisis rantai karbon yang terkandung dalam polimer dari biokomposit. Penggunaan bio-komposit sebagai bahan bangunan menawarkan beberapa keuntungan yaitu murah, ringan, ramah lingkungan, biorenewable, dan lebih tahan lama. Namun, di samping kelebihan tersebut, mereka memiliki beberapa kelemahan juga, seperti penyerapan air dan degradasi fotokimia karena radiasi UV.

2.2. Polimer

Polimer ialah makromolekul yang terbentuk dari perulangan satuan-satuan sederhana monomernya. Akibatnya molekul-molekul polimer umumnya mempunyai massa molekul yang sangat besar. ada polimer yang merupakan Universitas Sumatera Utara molekul individual, ada yang bercabang, ada yang merupakan jaringan raksasa makroskopik. Berdasarkan asalnya polimer dapat dikelompokkan polimer alam dan polimer sintetis. Polimer alam adalah polimer yang berasal dari makhluk hidup. Contoh polimer alam ialah; patiamilum, selulosa, protein, asam nukleat, dan karet alam. Sedangkan polimer sintetis ialah polimer yang tidak terdapat di alam dan harus dibuat oleh manusia. Contoh polimer sintetis ialah; polietena, polipropena, PVC,

2.2.1. Polimer Pelietilena

Polietilena adalah termoplastik linear yang mudah dibentuk dengan kombinasi panas dan tekanan. Unit dasar struktur mer yang berulang diturunkan dari etena atau etilena, molekul , yang ditunjukkan pada Gambar 2.2. Monomer ini mempunyai dua ikatan bebas dan disebut tidak jenuh dan bifungsional. Polietilena merupakan contoh komersil penting dan serbaguna. Bentuk awal dengan kerapatan rendah LDPE memiliki tingkat percabangan tinggi, dengan sekitar 15-30 cabang pendek dan cabang penjang per seribu atom karbon, dan kerapatan kurang dari 940 kg m -3 . Smallman dan Bishop1999 Gambar.2.2. Etilena suatu monomer dan unit berulang polietilena Universitas Sumatera Utara Struktur rantai polietilena dapat berupa linier atau berikatan silang. Polietilena adalah bahan termoplastik yang kuat dan dapat dibuat dari yang lunak sampai yang kaku. Ada dua jenis polietilena yaitu polietilena densitas rendah low-density polyethyleneLDPE dan polietilen densitas tinggi highdensity polyethyleneHDPE . LDPE relatif lemas dan kuat, digunakan antara lain untuk pembuatan kantong kemasan, tas, botol, industri bangunan, dan lain-lain. HDPE sifatnya lebih keras, kurang transparan dan tahan panas sampai suhu 170 o C. Campuran polietilena densitas rendah dan polietilena densitas tinggi dapat digunakan sebagai bahan pengganti karet, mainan anak-anak, dan lain- lainAzizah, 2004. Low Density Polyetylene memiliki struktur rantai percabangan yang tinggi dengan cabang yang panjang dan pendek. Sedangkan High Density Polyetylene mempunyai struktur rantai lurus dan Linier Low Density Polyetylene LLDPE memiliki rantai polimer yang lurus dan rantai-rantai bercabang yang pendek. Sedikitnya cabang-cabang pada rantai akan memperkuat gaya ikatan antar molekul. Dengan berdekatannya rantai-rantai utama akan menaikkan kristalinitas, rapat massa dan kekuatannya. Pengaruh kristalinitas dapat dilihat pada data di tabel 2.1. Tabel 2.1. Karakteristik Polietilena Sifat LDPE HDPE Kekuatan Tarik, MPa 5-15 20-40 Modulud Young, Mpa 100-250 0,94-0,96 Muai Termal, o C -1 180.10 -6 120.10 -6 Perpanjangan 100 500 Densitas, Mgm 3 =gcm 3 Ketahanan panas pada pemakaian berlanjut, o C 0,92 55-80 0,96 80-120 Sumber: Vlack, 2004 Universitas Sumatera Utara

2.3. Bulu Ayam

Bulu berperan penting dalam proses fisiologis dan banyak fungsional. Unggas yang paling dewasa seluruhnya ditutupi dengan bulu, kecuali pada paruh, mata, dan kaki. Bulu tidak hanya menganugerahkan kemampuan penerbangan, tapi sangat penting untuk pengaturan suhu. Bulu sangat teratur, struktur bercabang hirarkis. Dalam bidang industri pertenakan, bulu ayam akan menjadi limbah yang tidak digunakan. Limbah bulu ayam dapat menimbulkan dampak penurunan kualitas tanah karena bulu ayam sulit terdegradasi di lingkungan akibat adanya keratin atau protein fibrous berupa serat. Oleh sebab itu limbah bulu ayam resisten terhadap perombakkan atau degradasi dan merupakan masalah yang serius di lingkungan, Savitha dkk2007 Fraksi bulu ayam terdiri dari bulu sebelah dalam dan sebelah luar, bulu sebelah luar berstruktur pori pori lebih rapat daripada bulu sebelah dalam , seperti terlihat pada Gambar 2.3. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.3. SEM bulu ayam a bulu bagian dalam b serat c bulu bagian luar d bulu bagian dalam e serat Sumber: Kock 2006

2.3.1. Keratin Bulu Ayam

Pada bulu ayam terdapat lebih dari 90 protein keratin, Kani, dkk2012. Komponen utamanya adalah , sebuah protein struktur berserat dan tidak larut secara ekstensif cross linked dengan ikatan sulfide. Struktur -Heliks tersebut cenderung agregat oleh ikatan hidrogen untuk membentuk unit silinder polipeptida struktur rantai yang unik. Dalam istilah sederhana, pena bulu itu adalah keras, poros tengah dari yang lembut, serat saling bercabangHong dan Wol, 2005. Universitas Sumatera Utara Keratin memiliki daya tahan yang baik dan tahan terhadap degradasi. Schrooyen 1999 menemukan keratin tidak larut dalam pelarut polar, seperti air, serta dalam pelarut nonpolar. Metode yang paling umum untuk melarutkan bulu keratin adalah dengan pemotongan ikatan peptide bersamaan melalui hidrolisis asam dan alkali, pengurangan ikatan disulfide dengan larutan natrium sulfida . Teknik ini efektif untuk mengekstraksi keratin 75 . Dan menyimpulkan keratin adalah protein yang relative stabil dan kokoh, Kock, J.W2006. Keratin adalah produk pengerasan jaringan epidermal dari tubuh dan merupakan protein fibrous yang kaya akan sulfur dan banyak terdapat pada rambut, kuku dan bulu, Haurowitz, F1984. Keratin merupakan polimer alami yang dapat digunakan di dalam berbagai aplikasi untuk produk berbahan dasar keratin, secara umum di dalam aplikasi ini, produk yang dihasilkan dari keratin akan memberikan sifat yang baik mencakup untuk memperbaiki sifat mekanik seperti kestabilan, memperbaiki sifat fisika dan kimia, dan baik untuk pembentukkan property film Floris dan Slangen, 2007. Banyaknya ikatan disulfida S-S, ikatan hydrogen dan interaksi hidrofobik pada struktur keratin yang ditunjukkan pada Gambar 2.4 menyebabkan protein keratin sangat stabil, kaku, dan tidak dapat didegradasi oleh enzim proteolitik yang umum seperti tripsin, pepsin, dan papain. Keratin digunakan dalam film, serat, pelapisan, dan lain-lain. Keratin digunakan dalam formula sebagai pengontrol system pelepasan, contohnya untuk bahan aktif seperti parmasi, agrokimia, bidang kosmestik, minyak wangi, dan lain-lain. Universitas Sumatera Utara Gambar.2.4. Skema Struktur Bangun Keratin Sumber: WEST dan TODD 1961

2.5. Sentrifugasi

Sentrifugasi ialah suatu teknik pemisahan suatu material yang berdasarakan berat molekulnya dengan kecepatan tertentu. Teknik ini digunakan untuk memisahkan atau memurnikan protein, partikel, dan organel selular yang disedimentasi menurut ukuran dan bentuk relatifnya. Pada teknik pemisahan sentrifugasi ini, partikel biasanya disuspensikan dalam medium cairan tertentu, yang dimasukkan dalam tabung atau botol dalam rotor di tengah drive shaft sentrifuga. Partikel yang berbeda densitas, bentuk, dan ukurannya dapat dipisahkan karena akan mengendap dengan laju yang berbeda.

2.5.1. Prinsip Pengendapan

Universitas Sumatera Utara Laju sedimentasi berbagai organel subselular berbeda, sehingga teknik sentridugasi memungkinkan pemisahan. Gaya sentrifugal centrifugal field, G adalah kecepatan sudut rotor dan jarak radial partikel dari sumbu rotasi menurut persamaan: 2.1 Dimana: RPM: Jumlah putaranmenit revolusimenit : Satuaan radialdetik Gaya sentrifugal relative relative centrifugal field, RCF adalah rasio gaya sentrifugal dan konstanta gravitasi menurut peramaan: 2.2 g = 980 cmdetik, dan diukur dalam cm, sehingga: 2.3 Laju sedimentasi partikel adalah , dengan adalah koefisien sedimentasi, yaitu laju per unit gaya sentrifugal. Unit ini diukur dalam detik, biasa diukur dalam Svedberg unit yang bernilai detik. Koefisien sedimentasi tergantung pada viskositas dan densitas medium suspense, serta pada bentuk, ukuran, dan densitas partikel. Untuk partikel yang berbentuk bola, mengikuti persamaan: 2.4 Dimana: Universitas Sumatera Utara : Densitas partikel : Densitas medium : Radius partikel : Viskositas medium Waktu yang diperlukan partikel untuk bersedimentasi dari meniskus medium suspense sampai pangkal tabung sentrifuga adalah: 2.5 Dimana: : Jarak radial meniskus cairan dari sumbu rotasi : Jarak radial pangkal tabung dari sumbu rotasi Pengandapan parikel dipengaruhi oleh bentuk dan ukurannya masing- masing. Faktor lain yang harus diperhatikan adalah densitas medium, karena partikel yang lebih padat dari medium yang akan mengendap. Sebagian besar protein mempunyai nilai koefisien sedimentasi antara 1 sampai .

2.6. Uji Biuret

Pengujian ini digunakan untuk uji umum terhadap protein, karena uji ini dapat mendeteksi kehadiran ikatan peptide. Uji Biuret berdasarkan reaksi antara ion dan ikatan peptide dalam suasana basa. Warna kompleks ungu menunjukkan adanya protein. Intensitas warna yang dihasilkan merupakan ukuran jumlah ikatan peptide yang ada dalam protein. Ion dari pereaksi Biuret dalam suasana basa akan bereaksi dengan polipeptida atau ikatan-ikatan peptide yang menyusun protein, dan membentuk senyawa kompleks berwarna ungu atau Universitas Sumatera Utara violet. Reaksi ini positif terhadap dua buah ikatan peptida atau lebih, tetapi negatif untuk asam amino bebas atau satu ikatan peptida. Protein melarutkan hidroksida tembaha untuk membentuk kompleks warna. Reaksi pembentukkan warna ini dapat terjadi pada senyawa yang mengandung dua gugus karbonil yang berikatan dengan nitrogen atau atom karbon. Bintang Maria2010.

2.6. Pengujian Mekanik