3.4.1 Pengujian Kuat Tarik
72 3.4.2
Uji Kemuluran 74
3.4.3 Uji Densitas
74 3.4.4
Uji Kelarutan 75
Bab 4 Hasil dan Pembahasan
76 4.1 Hasil Penelitian
76 4.1.1 Hasil Pengujian Kuat tarik
76 4.1.2 Hasil Pengujian Kemuluran
77 4.1.3
Hasil Pengujian Densitas 77
4.1.4 Hasil Pengujian Biodegradasi
78 4.2
Pembahasan 79
4.2.1 Pengujian Kuat Tarik
79 4.2.2
Pengujian Kemuluran 80
4.2.3 Pengujian Densitas
82 4.2.4
Pengujian Biodegradasi 83
Bab 5 Kesimpulan dan Saran 86
5.1 Kesimpulan
86 5.2
Saran 87
Daftar Pustaka
88
Lampiran
98
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
HALAMAN
Tabel 1.1 Kandungan kimia enceng gondok kering 5
Tabel 3.1 Variasi komposisi sampel penelitian 69
Tabel 4.1 Data hasil pengujian kuat tarik
76
Tabel 4.2 Data hasil pengujian kemuluran
77
Tabel 4.3 Hasil pengujian densitas 77
Tabel 4.4 Hasil pengujian biodegradasi
78
Tabel 4.5 Sifat Mekanik dari Plastik Polyetylen
82
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
HALAMAN
Gambar 1.1 Struktur Selulosa
4
Gambar 2.2 Polimer biodegradabel sebagai bahan biokemasan
16
Gambar 2.2 Klasifikasi polimer biodegradable
17
Gambar 2.3 Rumus struktur Poly Asam Laktat
18
Gambar 2.4 Struktur molekul asam asetat
19 Gambar 2.5 Enceng gondok Eichornia Crassipes
25
Gambar 2.6 Skema ringkasan faktor yang membatasi hidrolisa selulosa
32 Gambar 2.7 Struktur polimer selulosa
33
Gambar 2.8 Struktur polimer kitin
42
Gambar 2.9 Struktur polimer kitosan
43
Gambar 2.10 Berbagai Macam Beras di Indonesia
48
Gambar 2.11 Struktur Kimia Amilosa
56
Gambar 2.12 Struktur Kimia Amilopektin 56
Gambar 3.1 Pengeringan enceng gondok
66
Gambar 3.2 Proses pembuatan pulp dan pati enceng gondok
67
Gambar 3.3 Proses pencetakan dan pengujian sampel
68
Gambar 3.4 Ukuran Sampel Uji Tarik
73
Gambar 4.1 Grafik kuat tarik versus massa kitosan
79
Gambar 4.2 Grafik kemuluran versus massa kitosan 81
Gambar 4.3 Grafik densitas versus massa kitosan 82
Gambar 4.4 Grafik massa yang hilang versus massa kitosan
83
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pembuatan komposit Plastik Biodegradabel berbahan baku Enceng gondok dan gliserol telah dilakukan dengan modifikasi kitosan sebagai plastisizer. Metode yang
digunakan adalah dengan mencampurkan Pati enceng gondok, kitosan dan tepung beras dengan formulasi 10:0:3, 9:1:3, 8:2:1, 7:3:3, 6:4:3 mm kemudian diaduk
dengan menggunakan kecepatan pengadukan 50 rpm dan suhu 90-100
o
C selama 30 menit, kemudian ditambahkan gliserol 10 ml dan diaduk dengan suhu 90-100
o
C selama 30 menit. Kemudian plastik dicetak dan dipanaskan dalam oven dengan
temperature 60-70
o
C selama 24 jam. Sifat mekanik dan fisis benda uji seperti : Kuat tarik, Kemuluran, Densitas, Biodegradasi. Kuat tarik yang Optimal senilai 3,87 Mpa
pada variasi kitosan 30. Nilai kemuluran yang Optimal sebesar 10,691 pada variasi kitosan sebesar 30. Nilai densitas yang optimal senilai 1,543 grmm
3
pada variasi kitosan sebesar 40. Sedangkan nilai biodegradasi kelarutan dalam air yang
optimal pada waktu perendaman selama 7 hari yaitu senilai 91,7 pada variasi kitosan 40, dan pada perendaman 14 hari yaitu senilai 93,3 pada variasi kitosan sebesar
40.
Universitas Sumatera Utara
USE OF FIBER ENCENG GONDOK AND CHITOSAN AS RAW MATERIALS FOR POLY LACTIC ACID AS ENVIRONMENTALLY
FRIENDLY PACKAGING
ABSTRACT
Manufacture of biodegradable plastic composites made from enceng gondok and glycerol have been made with modified chitosan as a plasticizer. The method used is
by mixing the enceng gondok starch, chitosan and rice flour with formulation of 10:0:3, 9:1:3, 8:2:1, 7:3:3, 6:4:3 mm Then stirred by mixed 50 rpm and temperature
90-100
o
C during 30 minutes. Then add 10 ml glycerol and stirred with temperature of 90-100
o
C for 30 minutes. Then plastic molded and heated in the oven with temperature 60-70
o
C during 24 hours. Mechanical and physical properties of test objects such as: Tensile strength, elasticity, density and biodegradation dissolve in
water. Tensile strenght Optimal in the value of 3,88 Mpa at chitosan variation of 30. The optimal elasticity in the value 10,691 at chitosan variation of 30. The
optimal density value of 1.543 grmm
3
at chitosan variation of 40. While optimal biodegradation with value when soaking in during 7 days, that is 91,7 at kitosan
variation of 40 and in during 14 days, that is 93,3 at chitosan variation of 40.
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pembuatan komposit Plastik Biodegradabel berbahan baku Enceng gondok dan gliserol telah dilakukan dengan modifikasi kitosan sebagai plastisizer. Metode yang
digunakan adalah dengan mencampurkan Pati enceng gondok, kitosan dan tepung beras dengan formulasi 10:0:3, 9:1:3, 8:2:1, 7:3:3, 6:4:3 mm kemudian diaduk
dengan menggunakan kecepatan pengadukan 50 rpm dan suhu 90-100
o
C selama 30 menit, kemudian ditambahkan gliserol 10 ml dan diaduk dengan suhu 90-100
o
C selama 30 menit. Kemudian plastik dicetak dan dipanaskan dalam oven dengan
temperature 60-70
o
C selama 24 jam. Sifat mekanik dan fisis benda uji seperti : Kuat tarik, Kemuluran, Densitas, Biodegradasi. Kuat tarik yang Optimal senilai 3,87 Mpa
pada variasi kitosan 30. Nilai kemuluran yang Optimal sebesar 10,691 pada variasi kitosan sebesar 30. Nilai densitas yang optimal senilai 1,543 grmm
3
pada variasi kitosan sebesar 40. Sedangkan nilai biodegradasi kelarutan dalam air yang
optimal pada waktu perendaman selama 7 hari yaitu senilai 91,7 pada variasi kitosan 40, dan pada perendaman 14 hari yaitu senilai 93,3 pada variasi kitosan sebesar
40.
Universitas Sumatera Utara
USE OF FIBER ENCENG GONDOK AND CHITOSAN AS RAW MATERIALS FOR POLY LACTIC ACID AS ENVIRONMENTALLY
FRIENDLY PACKAGING
ABSTRACT
Manufacture of biodegradable plastic composites made from enceng gondok and glycerol have been made with modified chitosan as a plasticizer. The method used is
by mixing the enceng gondok starch, chitosan and rice flour with formulation of 10:0:3, 9:1:3, 8:2:1, 7:3:3, 6:4:3 mm Then stirred by mixed 50 rpm and temperature
90-100
o
C during 30 minutes. Then add 10 ml glycerol and stirred with temperature of 90-100
o
C for 30 minutes. Then plastic molded and heated in the oven with temperature 60-70
o
C during 24 hours. Mechanical and physical properties of test objects such as: Tensile strength, elasticity, density and biodegradation dissolve in
water. Tensile strenght Optimal in the value of 3,88 Mpa at chitosan variation of 30. The optimal elasticity in the value 10,691 at chitosan variation of 30. The
optimal density value of 1.543 grmm
3
at chitosan variation of 40. While optimal biodegradation with value when soaking in during 7 days, that is 91,7 at kitosan
variation of 40 and in during 14 days, that is 93,3 at chitosan variation of 40.
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penggunaan plastik semakin populer di kalangan masyarakat Indonesia, karena memiliki banyak kegunaan dan praktis. Plastik merupakan produk polimer sintetis
yang terbuat dari bahan-bahan petrokimia termasuk dalam sumber daya alam yang tidak dapat diperbahurui. Struktur kimiawinya yang mempunyai bobot molekul tinggi
dan pada umumnya memiliki rantai ikatan yang kuat sehingga plastik membutuhkan waktu yang lama terurai di alam. Limbah plastik tidak hanya menjadi masalah di
kalangan masyarakat umum tetapi juga menjadi masalah bagi perindustrian di Indonesia.
Seiring dengan perkembangan teknologi, kebutuhan akan plastik terus meningkat. Data dari Departemen Perindustrian menunjukkan volume impor plastik
dalam bentuk primernya adalah sebesar 958,7 juta US pada bulan Januari-Juli tahun 2007 dan sebesar 1776,8 juta US pada bulan Januari-Juli 2008, sehingga dalam
kurun waktu tersebut terjadi peningkatan sebesar 85,33 . Jumlah tersebut diperkirakan akan terus meningkat pada tahun-tahun selanjutnya. Sebagai
konsekuensinya, peningkatan limbah plastik pun tidak terelakkan. Dewi 2009, limbah yang diproduksi Jakarta sebesar 6000 ton per hari dengan
70 hingga 80 persen dari limbah tersebut tergolong limbah anorganik, dan proporsi ini terus meningkat. Rata-rata setiap pabrik di Jabotabek menghasilkan satu ton limbah
plastik setiap minggunya. Jumlah tersebut akan terus bertambah, disebabkan sifat-sifat yang dimiliki plastik, antara lain tidak dapat membusuk, tidak terurai secara alami,
Universitas Sumatera Utara
tidak dapat menyerap air, maupun tidak dapat berkarat, dan pada akhirnya akhirnya menjadi masalah bagi lingkungan.
Sampah plastik rata-rata memiliki porsi sekitar 10 persen dari total volume sampah. Dari jumlah itu, sangat sedikit yang dapat didaur ulang termasuk sampah
plastik berbahan polimer sintetik. Butuh 300-500 tahun agar bisa terdekomposisi atau terurai sempurna. Membakar plastik pun bukan pilihan baik. Plastik yang tidak
sempurna terbakar, di bawah 800 derajat Celsius, akan membentuk dioksana. Senyawa inilah yang berbahaya Vedder, T. 2008.
Teknik konvensional seperti daur ulang dan pembakaran dilakukan untuk menanggulangi pencemaran yang diakibatkan plastik. Namun, belum mampu
mengurangi tumpukan sampah plastik di alam. Pembakaran sampah plastik pun menimbulkan gas beracun yaitu dioksana dan abunya tidak dapat dicerna oleh tanah.
Selain masalah lingkungan yang ditimbulkan, juga terdapat masalah baru yaitu sumber bahan baku plastik yang kian hari akan semakin habis. Karena, plastik
konvensional di buat dari bahan baku minyak bumi dan gas alam. Suatu cara yang tepat dan telah diteliti adalah pencarian sumber bahan baku
plastik alternatif yang dapat diperbaharui dan dapat didegradasi dengan cepat oleh tanah yaitu plastik biodegradabel atau bioplastik. Namun, perkembangan plastik
biodegradabel jauh lebih lambat dari pada plastik konvensional, mengingat biaya produksi yang lebih mahal dari plastik konvensional. Walaupun lebih bersifat
komersil, tetapi nilai keamanannya terhadap lingkungan jauh lebih efektif. Produksi bahan plastik biodegradabel akan mengalami peningkatan seiring dengan
meningkatnya kesadaran masyarakat akan pentingnya kelestarian lingkungan. Jenis plastik biodegradabel antara lain: polyhidroksibutyrate PHB,
polyhidroksialkanoat PHA dan poli-asam amino yang berasal dari sel bakteri, polylaktida PLA yang merupakan modifikasi asam laktat hasil perubahan zat tepung
kentang atau jagung oleh mikroorganisme, dan poliaspartat sintesis yang dapat terdegradasi. Bahan dasar plastik berasal dari selulosa bakteri, kitin, kitosan, atau
tepung yang terkandung dalam tumbuhan, serta beberapa material plastik atau polimer lain yang terdapat di sel tumbuhan dan hewan. Senyawa-senyawa hasil degradasi
Universitas Sumatera Utara
polimer selain menghasilkan karbon dioksida dan air, juga menghasilkan senyawa organik lain yaitu asam organik dan aldehid yang tidak berbahaya bagi lingkungan.
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.
Perkembangan terakhir di bidang teknologi pengemasan adalah suatu kemasan yang bersifat anti mikroba Antimicrobial food packaging. Keuntungan utama
kemasan tersebut adalah dapat bersifat seperti halnya bahan-bahan yang mengandung antiseptik seperti sabun, cairan pencuci tangan yaitu berfungsi untuk mematikan
kontaminan mikro organisme kapang, jamur, bakteri secara langsung pada saat mikroba kontak dengan bahan kemasan, sebelum mencapai bahanproduk pangan di
dalamnya. Salah satu proses yang memegang peranan penting dalam produksi bahan kemasan bersifat antimikroba adalah proses penambahan bahan aktif pada bahan
kemasana tersebut. Bahan aktif anti mikroba yang telah diapakai antara lain: zeolit, yang tersubsitusi oleh logam perak, triklosan, klorin dioksidase, karbondioksida
Rismana, 2004. Untuk perkembangan di masa mendatang akan dikembangkan kemasan yang mempunyai permukaan aktif seperti kitosan, kitosan oligosakarida atau
derivatif kitosan lainnya. Di samping itu, karakteristik anti oksidan dapat dihasilkan dengan menambahkan asam arkobat dan asam sitrat yang berfungsi sebagai bahan
antioksidan Mawarwati et al, 2001
Dipahami bahwa penelitian dalam bidang ilmu dasar memerlukan waktu lama dan dana yang besar. Sebenarnya prospek pengembangan biopolimer untuk kemasan
plastik biodegradabel di Indonesia sangat potensial. Alasan ini didukung oleh adanya sumber daya alam, khususnya hasil pertanian yang melimpah dan mudah diperoleh.
Hal ini menjadi potensi yang besar di Indonesia, karena terdapat berbagai tanaman penghasil tepung seperti singkong, beras, kentang, selulosa dan yang berasal dari
hewan seperti kitin, kitosan. Dengan memanfaatkan selulosa dari enceng gondok dan kitosan sebagai bahan plastik biodegradabel, akan memberi nilai tambah ekonomi
Universitas Sumatera Utara
yang tinggi. Untuk itu perlu adanya inovasi dalam pembuatan plastik yang ramah lingkungan.
Penggunaan pati sebagai bahan baku pembuatan plastik biodegradabel ini ternyata menimbulkan masalah baru, yaitu krisis pangan. Hal ini disebabkan pati,
selain sebagai bahan baku plastik biodegradabel, juga berfungsi sebagai sumber pangan bagi manusia. Dengan demikian, pemanfaatan pati sebagai bahan baku
pembuatan plastik biodegradabel akan berkompetisi dengan penggunaan pati sebagai sumber pangan bagi manusia. Oleh karena itu, untuk mengatasi munculnya
permasalahan krisis bahan pangan akibat terbatasnya suplai sumber pati, diperlukan sumber daya lain yang dapat dijadikan bahan baku pembuatan plastik biodegradabel.
Enceng gondok Eichornia crossipes merupakan jenis gulma yang pertumbuhannya sangat cepat. Pertumbuhan enceng gondok dapat mencapai 1.9 per
hari dengan tinggi antara 0,3-0,5 m. Pertumbuhannya yang begitu pesat, dirasakan sangat merugikan karena sifat enceng gondok yang menutupi permukaan air akan
menyebabkan kandungan oksigen berkurang. Enceng gondok dapat hidup di perairan dalam dengan tumbuh mengapung. Selain itu, tumbuhan ini dapat pula tumbuh di
perairan dangkal dengan akar yang tumbuh pada permukaan tanah. Pada akhirnya enceng gondok menjadi gulma yang sulit dikendalikan,
menutupi seluruh permukaan air sehingga sinar matahari tidak bisa masuk ke dalam air, dan juga menyumbat saluran-saluran air. Sisi positif dari tanaman enceng gondok
adalah selain dapat dimanfaatkan dalam pengolahan limbah, terutama limbah-limbah industri yang mengandung senyawa-senyawa toksik di perairan, juga dapat
dimanfaatkan menjadi kompos, makanan ternak, kerajinan dari serat batang enceng gondok yang dikeringkan, bahan baku kertas, maupun sebagai sumber biogas.
Gambar 1.1 Struktur selulosa Sumber : www.pdfqueen.com
Universitas Sumatera Utara
Gambar 1.1 merupakan struktur selulosa yang termasuk serat panjang dan berikatan dengan air. Panjang struktur menyebabkan ikatan yang kuat antara.....
Komposisi kimia enceng gondok tergantung pada kandungan unsur hara tempatnya tumbuh, dan sifat daya serap tanaman tersebut. Enceng gondok mempunyai
sifat-sifat yang baik antara lain dapat menyerap logam-logam berat, senyawa sulfida, selain itu mengandung protein lebih dari 11,5 , dan mengandung selulosa yang lebih
tinggi besar dari non selulosanya seperti lignin, abu, lemak, dan zat-zat lain. Berikut ini adalah Tabel 1.1 Kandungan kimia enceng gondok kering .
Tabel 1.1 Kandungan Kimia Enceng Gondok Kering
Sumber : www.Brodes.multiply.com
Pada Tabel 1.1 terlihat bahwa kandungan kimia enceng gondok kering terdiri dari : selulosa dengan kadarnya 64,51 , pentosa dengan kadarnya 15,61 , lignin
memiliki kadar 7,69, silika dengan kadar 5,56 dan abu dengan kadarnya12. Dari Tabel 1.1 terlihat jelas bahwa kandungan terbesar yang terdapat pada enceng gondok
kering yaitu selulosa. Penelitian ini memanfaatkan serat enceng gondok yang mengandung selulosa
serat panjang untuk dibuat sebagai bahan baku plastik biodegradabel. Serat enceng gondok dimanfaatkan karena ingin mengurangi pemakaian pati yang berasal dari
tumbuhan. Di Indonesia sendiri, pati masih digunakan sebagai sumber makanan dan masih ada sebagian daerah juga memanfaatkan pati dari tumbuhan ini sebagai bahan
Senyawa Kimia Persentase
Selulosa 64,51
Pentosa 15,61
Lignin 7,69
Silika 5,56
Abu 12
Universitas Sumatera Utara
makanan utama. Oleh karena itu, pada penelitian kali ini penulis mengambil sselulosa sebagai bahan baku pembuatan plastik biodegradabel. Karena selulosa pada enceng
gondok sangat tinggi, maka enceng gondok dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku plastik biodegradabel dari selulosa yang terkandung pada enceng gondok dan bahan
aditif kitosan dan tepung beras serta gliserol. Dengan demikian diharapkan akan dihasilkan suatu plastik biodegradabel baru yang memiliki sifat lebih unggul.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada penelitian ini adalah : 1.
Bagaimana menghasilkan kemasan yang ramah lingkungan ?. 2.
Dapatkah enceng gondok digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan Poly Lactic Acid yang ramah lingkungan ?.
3. Berapa komposisi optimum dari Enceng gondok : Kitosan : tepung beras :
Gliserol yang dibutuhkan untuk menghasilkan kemasan yang ramah lingkungan ?.
1.3 Batasan Masalah
Penelitian ini dibatasi pada: 1.
Variabel tetap pada penelitian ini adalah : Gliserol dan tepung beras. Variabel bebas pada penelitian ini adalah : Enceng Gondok dan kitosan.
2. Konsentrasi campuran enceng gondok dan kitosan adalah ; 60:40,
70:30, 80:20, 90:10, 100:0 dengan jumlah campurannya sebanyak 10 gram.
3. Massa Tepung beras 3 gr dan gliserol 10 ml.
4. Pengujian yang dilakukan pada penelitian ini meliputi : Pengujian mekanik
pengujian kuat tarik, kemuluran, densitas dan kelarutan dalam air biodegradasi.
Universitas Sumatera Utara
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah: 1.
Menghasilkan kemasan yang ramah lingkungan berbahan baku enceng gondok dan kitosan.
2. Mengetahui berapa komposisi optimum Enceng gondok : kitosan : tepung
beras : gliserol yang dibutuhkan untuk menghasilkan kemasan yang ramah lingkungan.
3. Untuk mengetahui sifat mekanik dari plastik biodegradabel yang
divariasikan dengan kitosan dan gliserol sebagai plastisizer serta tepung beras sebagai bahan aditif.
1.5 Manfaat Penelitian
Memberikan alternatif dalam mengurangi limbah plastik yang tidak terurai oleh tanah dan ramah terhadap lingkungan serta memberikan pengetahuan tentang enceng
gondok, tepung beras, kitosan dan gliserol yang dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan plastik yang ramah terhadap lingkungan.
Universitas Sumatera Utara
1.6 Sistematika Penulisan
Laporan tugas akhir ini disusun dalam lima bab yaitu sebagai berikut:
BAB I
Pendahuluan Bab ini mencakup latar belakang penelitian, tujuan penelitian, rumusan
masalah, batasan masalah, manfat penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II Tinjauan Pustaka