35 dilakukan dengan menggunakan NaOCl, diperoleh rendemen sebesar
1,651 gL cairan kultivasi. Gambar PHA hasil proses hilir tahap kedua dengan kloroform dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. PHA hasil ekstraksi kloroform. PHA yang dihasilkan melalui kultivasi secara
fed-batch menggunakan bakteri Ralstonia eutropha dengan sumber karbon hidrolisat
pati sagu diduga termasuk ke dalam jenis polihidroksibutirat PHB. Hal ini dapat dilihat dari kemiripan gugus fungsi dan sifat termal dengan PHB
murni. Penjelasan lebih lanjut tetang dugaan tersebut akan disampaikan pada bagian karakterisasi bioplastik.
B. Pembuatan Biopastik
Setelah bahan baku PHA yang diperlukan untuk pembuatan bioplastik tersedia maka selanjutnya masuk pada tahap penelitian utama, yaitu
pembuatan bioplastik. Tahap pembuatan bioplastik dibagi menjadi dua bagian, yaitu formulasi bioplastik dan karakterisasi bioplastik.
1. Formulasi bioplastik Teknik Pembuatan Bioplastik
Proses pembuatan bioplastik dilakukan dengan teknik solution casting. Penggunaan teknik tersebut didasarkan pada kesederhanaan alat
maupun metode yang digunakan. Menurut Allcock dan Lampe 1981, teknik solution casting merupakan pilihan yang cepat dan mudah untuk
membuat film plastik pada skala laboratorium.
36 Pemilihan jenis pelarut yang tepat merupakan faktor penting yang
perlu diperhatikan dalam membuat larutan untuk casting bioplastik. Pelarut yang digunakan harus cocok dalam hal polaritas. PHA merupakan
bahan yang bersifat non-polar sehingga pelarut yang dipilih haruslah bersifat non-polar juga. Salah satu jenis pelarut non-polar adalah
kloroform. Menurut Waddington 2000, polihidroksialkanoat PHA merupakan material biodegradable yang dapat dibuat film plastik dengan
teknik solution casting. Pelarut yang cocok untuk digunakan adalah pelarut yang mengandung unsur klorin, misalnya kloroform. Laferty et al.
1988 menambahkan bahwa PHB mempunyai kelarutan paling tinggi pada pelarut kloroform. Oleh karena itu pelarut yang digunakan untuk
pembuatan bioplastik pada penelitian ini adalah kloroform. Pembuatan bioplastik dengan teknik solution casting dilakukan
dengan cara melarutkan PHA ke dalam kloroform. Untuk mempercepat proses pelarutan PHA ke dalam kloroform maka larutan dipanaskan pada
suhu 50
o
C dan diaduk selama 1,5 jam. Kemudian dilakukan penambahan pemlastis dimetil ftalat. Setelah penambahan pemlastis, pemanasan dan
pengadukan dilanjutkan kembali selama setengah jam sehingga total waktu prosesnya adalah 2 jam. Namun apabila pembuatan bioplastik
dilakukan tanpa penambahan pemlastis maka pemanasan dan pengadukan larutan PHA berlangsung selama 2 jam. Pemasangan pendingin tegak pada
wadah gelas yang digunakan untuk membuat larutan diperlukan untuk mencegah penguapan kloroform ke lingkungan sehingga larutan tidak
kering karena kloroform habis menguap. Setelah 2 jam pemanasan dan pengadukan dihasilkan larutan yang homogen sehingga larutan siap
diangkat dan dituang pada cetakan. Setelah dituang pada cetakan, kloroform dibiarkan habis menguap hingga diperoleh bioplastik yang
kering dan siap diangkat. Cetakan yang digunakan berasal dari plat kaca agar nantinya bioplastik yang dihasilkan mudah diangkat. Menurut
Allcock dan Lampe 1981, cetakan yang digunakan untuk casting film plastik harus mempunyai permukaan yang rata dan bersifat non-adesif.
37 Sifat non-adesif dimaksudkan agar film plastik yang dihasilkan tidak
melekat pada cetakan.
Penentuan Ukuran Bioplastik
Jenis bioplastik yang dibuat pada penelitian ini adalah film bioplastik. Menurut American Society of Testing and Materials ASTM
D883-91a tentang istilah baku mengenai plastik, istilah film digunakan untuk menyebut lembaran plastik yang ketebalannnya kurang dari 0,25
mm. Oleh karena itu ketebalan bioplastik yang akan dibuat kurang dari 0,25 mm. Pembuatan bioplastik yang sangat tipis dimaksudkan untuk
penghematan bahan baku. Ukuran bioplastik ditentukan berdasarkan kebutuhan sampel untuk
pengujian kuat tarik, yaitu berdasarkan ASTM D 882-97 tentang metode pengujian standar untuk karakteristik kuat tarik lembaran plastik sangat
tipis ketebalan kurang dari 1 mm. Berdasarkan ASTM D 882-97, ukuran sampel uji mempunyai lebar minimal 50 mm dengan panjang bervariasi
tergantung persen perpanjangan putus İ. Apabila İ kurang 20 maka panjang sampel adalah 175 mm; İ antara 20-100 panjang sampel 150
mm; İ lebih dari 100, panjang sampel 100 mm. Pengujian kuat tarik dilakukan sebanyak minimal 5 ulangan. Berdasarkan pertimbangan
tersebut maka bioplastik dibuat pada cetakan dengan ukuran 4,5 x 19 cm. Pembuatan bioplastik dilakukan sebanyak dua kali ulangan sehingga
ukuran tersebut cukup untuk membuat sampel sebanyak 6 buah. Dengan asumsi bahwa sampel dibuat dengan cara memotong lembaran yang
dihasilkan dengan ukuran 1 x 17,5 cm.
Penentuan Jumlah Kloroform
Jumlah kloroform yang diperlukan untuk satu formula ditentukan dengan melakukan percobaan melarutkan PHA dalam kloroform pada
berbagai perbandingan PHA-kloroform bb, yaitu 1:5, 1:10, 1:15 dan 1:20. Penentuan besarnya perbandingan didasarkan pada pernyataan Lee
1996, bahwa untuk melarutkan satu bagian PHA diperlukan 20 bagian pelarut. Dari percobaan tersebut akan dicari perbandingan terkecil dimana
38 lembaran bioplastik dapat terbentuk. Pada percobaan tersebut tidak
dilakukan penambahan pemlastis karena baru dimulai dengan pencarian jumlah kloroform yang tepat.
Pada percobaan pembuatan bioplastik dengan perbandingan PHA- kloroform 1:5, jumlah PHA yang digunakan sebanyak 0,1 g. Pada
perbandingan ini lembaran bioplastik yang diinginkan tidak bisa terbentuk. Bioplastik tidak terbentuk karena pada perbandingan tersebut larutan yang
terbentuk seperti pasta sehingga sulit untuk dituang pada cetakan. Dari kondisi tersebut dapat dinyatakan bahwa jumlah kloroform yang
digunakan masih kurang sehingga perbandingan PHA-kloroform dinaikkan menjadi 1:10.
Pada perbandingan PHA-kloroform 1:10, jumlah PHA yang digunakan sebanyak 0,1 g. Pada perbandingan ini lembaran bioplastik
sudah dapat terbentuk namun karena larutannya masih terlalu kental maka banyak bahan yang masih tertinggal menempel pada wadah gelas yang
digunakan untuk mengaduk. Oleh karena itu jumlah kloroform yang digunakan dinaikkan lagi.
Pada perbandingan PHA-kloroform 1:15 dengan jumlah PHA yang digunakan sebanyak 0,1 g dapat dihasilkan lembaran bioplastik yang baik.
Dimana hampir semua bahan bisa dituang pada cetakan tidak menempel pada wadah gelas. Bioplastik yang dihasilkan mempunyai ketebalan
sekitar 0,05 mm. Karena pada perbandingan PHA-kloroform 1:15 sudah dapat membentuk lembaran bioplastik dengan baik maka percobaan untuk
perbandingan PHA-kloroform 1:20 tidak dilakukan. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa untuk menghasilkan lembaran bioplastik yang baik
diperlukan 15 bagian pelarut untuk melarutkan satu bagian PHA.
Penentuan Jumlah PHA
Pada tahap ini dicari jumlah PHA yang mampu membentuk larutan yang dapat menutup semua permukaan cetakan yang berukuran 4,5 x 19
cm dengan sempurna dan menghasilkan bioplastik dengan ketebalan kurang dari 0,25 mm. Jumlah PHA dan kloroform yang digunakan sangat
39 berpengaruh terhadap ketebalan bioplastik yang dihasilkan. Untuk jumlah
PHA yang sama, apabila jumlah kloroform yang digunakan sedikit maka bioplastik yang dihasilkan akan lebih tebal bila dibandingkan dengan
penggunaan kloroform yang lebih banyak. Pada penggunaan kloroform yang banyak, distribusi PHA pada permukaan plat kaca akan lebih luas
sehingga bioplastik yang dihasilkan lebih tipis. Pada awal percobaan, digunakan cetakan berukuran 1 x 18 cm
sehingga untuk menghasilkan bioplastik dengan ketebalan 0,2 mm diperlukan larutan sebanyak 1,8 ml. Hal ini disesuaikan dengan pernyataan
Allcock dan Lampe 1981, bahwa untuk membuat film plastik diperlukan sejumlah larutan yang mampu menutup permukaan plat kaca cetakan
dengan ketebalan kira-kira 5 kali ketebalan film plastik yang akan dihasilkan. Dari hasil pencarian jumlah kloroform minimal yang
diperlukan agar bioplastik dapat terbentuk dengan baik adalah pada perbandingan PHA-kloroform 1:15. Sehingga untuk menghasilkan larutan
sebanyak 1,8 ml diperlukan PHA sebanyak 0,1764 g. Dengan alasan penghematan penggunaan PHA maka jumlah PHA yang digunakan
sebesar 0,1 g. Agar jumlah larutan yang terbentuk mencapai 1,8 ml maka perbandingan PHA-kloroform diubah menjadi 1:30. Peningkatan
perbandingan tersebut akan menghasilkan larutan sebanyak 2, 041 ml dan jumlah ini cukup untuk menutup permukaan cetakan. Setelah dicobakan
ternyata mampu menghasilkan lembaran bioplastik yang baik. Penurunan jumlah PHA dan pengingkatan jumlah kloroform yang digunakan
menyebabkan bioplastik yang dihasilkan lebih tipis dengan ketebalan 0,05 mm. Dari penampakan secara fisik, ketebalan 0,05 mm masih bisa
dikurangi menjadi 0,03 mm dengan maksud untuk menghemat penggunaan PHA, sehingga jumlah PHA yang digunakan dikurangi
menjadi 0,06 g dan perbandingan PHA-kloroform tetap. Setelah dicobakan ternyata mampu menghasilkan lembaran bioplastik yang baik dengan
ketebalan sekitar 0,03 mm. Setelah percobaan dengan menggunakan cetakan 1 x 18 cm berhasil
dengan baik selanjutnya digunakan cetakan berukuran 4,5 x 19 cm untuk
40 membuat bioplastik yang akan digunakan sebagai sampel pengujian kuat
tarik. Penentuan jumlah PHA yang digunakan didasarkan pada percobaan dengan cetakan 1 x 18 cm. Sehingga pada cetakan 4,5 x 19 cm digunakan
PHA sebanyak 0,285 g dengan perbandingan PHA-kloroform 1:30.
Penentuan Jumlah Pemlastis Dimetil Ftalat DMF
Menurut Allcock dan Lampe 1981, ester ftalat merupakan pemlastis yang banyak digunakan untuk meningkatkan elastisitas film
plastik. Polivinil klorida PVC merupakan material yang kaku sehingga sering ditambah ester ftalat agar lebih elastis. Salah satu jenis ester ftalat
yang sering digunakan sebagai pemlastis adalah dimetil ftalat DMF. Pada penelitian ini dilakukan pembuatan bioplastik dari PHA pati
sagu pada berbagai konsentrasi pemlastis. Konsentrasi yang diujikan adalah 0 kontrol, 12,5, 25, 37,5 dan 50 bb dari jumlah PHA.
Agar bobot total setiap formula sama maka untuk formula dengan penambahan pemlastis, perbandingan 1:30 digunakan untuk perbandingan
PHA dengan kloroform-pemlastis. Sebagai pembanding dibuat bioplastik dari PHB murni yang dibeli dari Sigma-Aldrich. Bioplastik pembanding
dibuat tanpa pemlastis 0 DMF dan dengan pemlastis pada konsentrasi terbaik hasil karakterisasi sifat mekanik bioplastik yang dibuat dari PHA
pati sagu. Formulasi bioplastik pada berbagai konsentrasi DMF dapat dilihat pada Tabel 5. Setiap formula dibuat sebanyak dua kali ulangan.
Tabel 5. Formulasi bioplastik pada berbagai konsentrasi DMF No Kode
Konsentrasi DMF
PHA g
Kloroform g
DMF g
Total g
1 F000 0,285
8,550 0,000 8,835
2 F125 12,5
0,285 8,509
0,041 8,835 3 F250
25 0,285
8,455 0,095 8,835
4 F375 37,5
0,285 8,379
0,171 8,835 5 F500
50 0,285
8,265 0,285 8,835
Cara perhitungan dapat dilihat pada lampiran 4.
41
2. Karakterisasi bioplastik
