Pemanfaatan Enceng Gondok Untuk Plastik (Biodegradable) [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN



A.



Latar Belakang Eceng gondok (Eichhornia crassipes) adalah salah satu jenis tumbuhan air mengapung. Eceng gondok memiliki kecepatan tumbuh yang tinggi sehingga tumbuhan ini dianggap sebagai gulma yang merusak lingkungan perairan. Eceng gondok dengan mudah menyebar melalui saluran air kebadan air lainnya. Pertumbuhan eceng gondok yang cepat terutama disebabkan oleh air yang mengandung nutrien yang tinggi, terutama yang kaya akan nitrogen, fosfat dan potassium. Adapun dampak negatif yang ditimbulkan eceng gondok antara lain meningkatnya evapotranspirasi (penguapan dan hilangnya air melalui daundaun tanaman), menurunnya jumlah cahaya yang masuk kedalam perairan sehingga menyebabkan menurunnya tingkat kelarutan oksigen dalam air dan dapat menurunkan nilai estetika lingkungan perairan. Eceng gondok dapat dimanfaatkan sebagai sumber hara bagi tanaman dengan cara pengomposan. Untuk itu perlu adanya pengomposan untuk menanggulangi masalah tersebut dan juga untuk menghindari pencemaran lingkungan yang ada. Kompos merupakan hasil dekomposisi bahan organik seperti tanaman, hewan, atau limbah organik yang telah mengalami proses pelapukan karena adanya interaksi antara mikroorganisme yang bekerja didalamnya,



sedangkan



pengomposan



merupakan



pengurairan



dan



pemantapan bahan-bahan organik secara biologis dalam temperatur thermophilik (suhu tinggi) dengan hasil akhir berupa bahan yang cukup bagus untuk diaplikasikan ke tanah (Murbandono,2000; Wikipedia Indonesia, 2007). Plastic ramah lingkunganatau dikenal dengan istilah bio plastic ( biodegradable plastic ) merupakan plastic yang dapat diuraikan oleh jamur atau mikroorganisme di dalam tanah sehingga akan mengurangi dampak negatif yang ditimbulkan oleh plastik sintetik. Bahn dasar pembuatan plastik 1



biodegradable adalah tanaman yang memiliki kandungan senyawa pati atau selulosa. Kecepatan biodegradasi bioplastik tergantung pada temperature (50-70 celsius), kelembapan, jumlah dan jenis mikroba. Degradasi berlangsung cepat hanya jika ketiga persyaratan tersebut tersedia.



B.



Perumusan Masalah a) Bagaimana cara pembuatan plastik ( biodegradable ) dari enceng gondok? b) Bagaimana pengaruh jumlah asam asetat terhadap kualitas plastik yang dihasilkan? c) Bagaimana pengaruh penambahan gliserol terhadap kualitas plastic yang dihasilkan ?



C.



Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah, sebagai berikut: a) Untuk mengetahui cara pembuatan plastic ( biodegradable ) dari enceng gondok. b) Untuk mengetahui pengaruh jumlah asam asetat terhadap kualitas plastik yang dihasilkan. c) Untuk mengetahui pengaruh penambahan gliserol terhadap kualitas plastic yang dihasilkan.



2



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



A. ENCENG GONDOK Enceng gondok merupakan tumbuhan air yang hidup dirawa rawa, danau, waduk, dan sungai yang aliranya tenang. Enceng gondokberkembang biak dengan sangat cepat, bak secara vegetative maupun generative. Kandungan enceng gondok diantaranya lignin, selulosa, dan hemiselulosa eceng gondok berturut-turut sebesar 7-26,36% ; 17,8-31% ; dan 22-43,4% (Gunnarson dan Peterson, 2007). Menurut Ahn, et al. (2012), eceng gondok mengandung lignin 34,19%, selulosa 17,66%, dan hemiselulosa 34,19%. B. BIO PLASTIK Bioplastik merupakan bahan alternatif untuk menggantikan plastik kemasan konvensional agar tidak mencemari lingkungan. Bioplastik dibuat dengan polimer alam sebagai bahan utama sehingga mudah dicerna oleh mikroorganisme. Penambahan kitosan pada bioplastik diharapkan mampu menghasilkan bioplastik yang tahan lama. C. ASAM ASETAT Asam asetat yang biasa disebut asam cuka merupakan suatu senyawa berbentuk cairan, tidak berwarna, berbau menyengat, memiliki rasa asam yang tajam dan larut dalam air, alcohol, gliserol, dan eter. Pada tekanan atmosferik, titik didih asam asetat sekitar118,1 0C. asam asetat merupakan senyawa turunan dari asam karboksilat. Asam asetat cair adalah pelarut polar, mirip seperti air dan etanol. Asam asetat memiliki konstanta dielektrik yang sedang yaitu 6,2 sehingga ia bisa melarutkan senyawa polar seperti garam anorganik dan gula maupun senyawa non polar se[erti minyak dan unsurunsur seperti sulfur dan iodine. Semakin tinggi kosentrasi maka kitosa semakin larut, dimana kitosan dilarutkan didalam asam asetat memiliki nilai tarik yang tinggi dibandingkan asam yang lainya ( caner,dkk.1998 ). 3



Menurut dwi dkk (2014), dalam campuran film plastic berfungsi sebagai pelarut kitosan. Semakin tinggi konsentrasi asm asetat, maka kitosan tida akan mengalami hidrolisis. Tingginya konsetrasi asam asetat jug menghambat proses degradasi oleh mikroorganisme dalam tanah karena asam asetat memiliki aktivitas anti bakteri. Oleh karna itu peran serta asam asetat tidak dapat diabaikan ketika digunakan sebagai pelarut kitosan ( caner,dkk.1998 ). D. GLISEROL Dalam pembuatan plastik biodegradable, penambahan kadar gliserol pada campuran bahan baku mempengaruhi sifat mekanisnya, seperti kuat tarik lapisan film, peningkatan fleksibilitas, dan mengurangi karapuhan. Pengurangan kekuatan arik inter molekul pada ikatan polimer menyebabkan kenaikan sifat fleksibilitas pada plastik. Beberapa hasil penelitian sebelumnya, plasticizer harus diminimalkan karena dapat meningkatkan permeabilitas uap air dan menurukan sifat kohesi film yang mempengaruhi sifat mekanik film ( silva dkk.,2009). Senyawa ini salah satu pemlastis yang banyak digunakan karna cukup efektif mengurai ikatan hydrogen internal sehingga akan meningkatkan jarak intermolekuler dan tidak mudah menguap saat proses pemanasan karena titik didih gliserol yang tinggi yaitu 2900C.



BAB III METODE PENELITIAN 4



A. Rancangan Penelitian Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) yang terdiri dari 2 variabel bebas yaitu konsentrasi asam asetat dan konsentrasi gliserol. B. Variabel Penelitian 1. Variabel a) Variable bebas : 



asam asetat : ( 1%, 2%, 3% )







gliserol : ( 1%, 4%, 8%, 10%, 15% )







( CMC ) : ( 0,1g, 0,5g, 1g )







( tepung tapioca ) : ( 5%, 10% )



b) Variable tetap : 



jumlah eneng gondok 7gram







kondisi operasi : suhu 900C, waktu 30 menit







proses pengeringan : suhu 50 – 600C, waktu 6jam



c) Variable terikat: 



Kualitas bio plastic yang dihasilkan melalui uji degradabilitas.



2. Bahan dan Alat a. Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1) Tepung enceng gondok, 2) Aquadest 3) NaoH, 4) Gliserol, 5) Asam Asetat, 6) Alcohol ( CMC, tepung tapioca ), (bahan-bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari Laboratorium Kimia Organik AKIN St. Paulus Semarang). b. Alat Alat yang dipakai pada penelitian ini adalah :1) Blender, 2) Ayakan, 3) Kertas saring, 4) Neraca analitis, 5) Gelas ukur, 6) Beaker glas, 7) Pipet tetes, 8) Hot plate, 9) Thermometer, 10) Oven, 11) Plat kaca.



5



3. Prosedur kerja a. Persiapan bahan baku 1. Enceng gondok dicuci sampai bersih, Dipotong ukuran kecil. 2. Di jemur sampai kering. 3. Haluskan eneng gondok dengan blender. b. Pre – treatment enceng gondok 1. Tepung enceng gondok sebanyak 30gram di tambah 400ml larutan NaOH 5% didalam 1000ml Erlenmeyer lalu dipanaskan pada 1000C selama 1 jam. 2. Bubur hasil perendaman dicuci dengan 400ml aquadest sebanyak 3kali dan disaring menggunakan kertas saring untuk memisahkan lignin yang terlarut. 3.



Lalu masukan oven pada suhu 700C untuk menghilangkan kadar air.



4. Selulosa yang diperoleh di masukkan dalam 1000ml erlen yang ditutup rapat dengan gabus dan alumunium foil. 5. Larutan dipanaskan pada suhu 1000C dengan hot plate selama 1 jam. 6. Hasil hidrolisis disaring menggunakan kertas saring untuk memperoleh selulosa, kemudian dinginkan hingga suhu 280C. 7. Hasil hidrolisis dilakukan pengukuran pH lalu dicuci dengan aquadest. c. Pembuatan plastic ( biodegradable ) 1. Selulosa enceng gondok sebanyak 7gram dimasukan kedalam beaker glass 250ml. 2. Dilakukan pengenceran larutan asam asetat ( 1%, 2%, 3% ) dituang kedalam beaker glass yang telah berisi selulosa enceng gondok. 3. Larutan selulosa enceng gondok dilakukan pemanasan dan pengadukan hingga suhu 900C selama 30 menit.



6



4. Selanjutkan tambahkan dengan gliserol ( 4(%V/V), 8(%V/V), 10(%V/V), 15(%V/V)). Kemudian dilakukan pemanasan dan pengadukan hingga suhu 900C selama 30 menit. 5. Sebelum dicetak dalam cetakan kaca, larutan didiamkan selama 30 menit untuk menghilangkan gelembung – gelembung udara. 6. Plastic biodegradable dicetak pada plat kaca yang telah dibersihkan sebelumnya dengn alcohol 96%. 7. Plastic biodegradable yang telah dicetak, dimasukan kedalam oven dengan suhu 50-600C selama 6 jam. 8. Plastic biodegradable didinginkan pada suhu ruang, dan dilepaskan dari plat kaca secara berlahan.



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pada penelitian yang dilakukan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi asam asetat dan gliserol pada pemanfaatan seluosa enceng gondak untuk pembuatan bio plasik, pada bembuatan bio plastik langkah pertama membuat bahan baku, dengan menjadika enceng gondok menjadi tepung, pada proses ini



7



akan memakan cukup banyak waktu apabila pada pengeringan enceng gondok tidak dibantu dengan oven, pada proses Pre-treatment 30g tepung enceng gondok direndam dalam 1000ml Erlenmeyer lalu masukan NaOH 5% dan dipanaskan pada hotplate selama 60 menit pada suhu 100 oC, lalu bubur hasil perendaman dicuci 3 kali dengan aquadest 400ml menggunakan kertas saring, lalu hasil penyaringan di oven pada suhu 70 0C selama 100 menit untuk mengurangi kada air, kemudian selulos yang diperoleh dimasukan pada erlenmeyer 1000ml yang ditutup rapat dengan gabus dan alumunium foil dan dipanaskan pada hotplate selama 1 jam, setelah dipanaskan, hasil disaring menggunakan kertas saring dan di dinginkan sampai suhu 28 0C, kemudian dilakukan pengukuran pH dan di cuci mengguankan aquadest 400ml, pada proses Pre-treatmen cukup memakan banyak waktu karena banyak proses pencucian bubur, setelah tepung enceng gondok di pre-treatmen selanjutnya masuk pada pembuatan bioplastik, 7g selulosa enceng gondok dimasukan pada beaker gelas, lalu masukan pengenceran asam asetat ( 1%, 2%, 3% ), kemudian larutan dilakukan pemanasan menggunakan hotplate pada suhu 900C selama 30 menit, lalu ditambahkan dengan glserol ( 4(%v/v), 8(%v/v), 10(%v/v), 15(%v/v) ). Dan dilakukan pemanasan kembali pada suhu 90 0



C selama 30 menit, setelah pemanasan selesai larutan di diamkan 30 menit untuk



menghilangkan gelembung – gelembung udara, lalu tuang larutan pada nampan kecil sebanyak 50ml dan dioven selama 1 hari, masalah pada pembuatn bioplastik yaitu palastik tidak dapat kering dan saya melakuan penambahan 50% gliserol, namun plastic tetap tidak kering, kemudian saya mengurangi konsentrasi gliserol menjadi 2% namun saya menambahkan CMC sebagai pengental sebanyak (0,1g 0,5g dan 1g) tapi plastic yang saya hasilkan tidak kering juga walau larutan yang saya tuang kenampan sudah cukup kental, hal ini kemungkinan besar karena tidak adanya bahan kitosan yang ditambahkan karena kitosan cukup sulit didapatkan dan hargnya yang cukup mahal, kemudian pada praktek berikutnya saya mencoba mengkombinasikan dengan tepung tapioka ( 5%, 10% ) dengan gliserol 1(%v/v ) dan asam asetan 1%, CMC ( 0,5g, 1g ), setelah menggunakan kombinasi tepung tapioka, bioplastic yang saya hasilkan cukup baik walau tidak 100% kering, namun walau lebih baik dari beberapa percobaan sebelanya, plastic yang saya 8



hasilkan tidak dapat dilepas dari cetakan / nampan karena saat hendak diambil, platik terlalu rapuh sehingga sobek dan juga ada bagian yang tidak kering, untuk uji sendiri saya melakukan uji biodegradabilitas, namun karena waktu yang tidak cukup dan bioplastik yang saya hasilkan rapuh sehingga saya tidak melakukan uji biodegradabilitas.



BAB V SIMPULAN A. SIMPULAN Pada pembuatan bioplastik dari selulosa enceng gondok, pada praktek yang saya lakukan hasilnya bio plastic tidak kering sepenuhnya, ada beberapa bagian yang masih basah, dan bioplastik rapuk, mudah sekali robek. B. SARAN Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan penambahan kitosan dan meminimalkan penambahan gliserol, karena terlalu banyak gliserol membuat bioplastik sangat susah kering.



9



DAFTAR PUSTAKA Astuti, N. potensi Enceng Gondok Rawa Peninguntuk Biogas dengan Variasi Campuran Kotoran Sapi. Workhsop Penyelamatan Ekosistem Danau Rawa pening. KLH dan Undip Semarang Badan Pengendalian Dampak Lingkungan Sumatera Utara. 2003. Enceng Gondok di danau Toba. Medan. Bourtoom, T. 2008. Plasticizer effect on the properties of biodegradable blend film from rice starch-Chitosan. Songklanakarin journal of science & technology, 89, 149. Caner, dkk. 1998. Chitosan film mechanical and permeation properties as affected by Acid, Plasticizer, and Storage. Journal food Science Vol. 63, No. 6. Farida. 2012 pemanfaatan serat enceng gondok dan kitosan sebagai bahan baku pembuatan poly latic acid sebagai kemasan ramah lingkungan. Fakultas matematika dan ilmu pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Juari. 2006. Pembuatan dan karakteristik Bioplastik dari ply-3-Hidroksi alkanoat (PHA) yang dihasilkan Ralstonia Eutropha pada Hidrolisat Pati Sagu dengan penambahan dimetil Ftalat (DMF). Bogor. Fakultas Teknologi Pertanian Bogor. Kementrian Negara lingkungan hidup Rebuplik Indonesia (KNLH). 2008. Statistik Persampahan Indonesia. Jakarta: Japan International Coorperation Agency (JICA).



10



Koes. 2010. Telaga Rawa Pening, Masyarakat Banyu Biru, dan Enceng Gondok. (Online) http://catatan_go_blogspot.com2010_08_01.archive.html.



LAMPIRAN 1. Perhitungan A. Menghitung NaOH N=



x kadar x Valensi x



0,1 =



x 0.05 x 1 x



0,1 =



x 0,125



gr = 50 gram B. Menghitung kadar asam asetat 



Larutan asam asetat N =



x valensi x



0,1 =



x1x



6 = gr x 4 1,5 = gr gr = 1,5 



= 1,42 ml



Larutan NaOH N =



x valensi x



0,1 =



x1x



11







gr = 0,2 Larutan Asam Oksalat N =



x valensi x



0,1 =



x1x



0,63 = gr











Data Standarisasi larutan standart NaOH Volume larutan Standar Primer 10 cc 10 cc 10 cc



Volume larutan Standar 13,0 Cc 12,9 Cc 13,3 Cc



∑ volume



39,2 Cc



Volume rata-rata



13,0666 Cc



Data Penentuan Kadar Asam Asetat Volume Sample 10 cc 10 cc 10 cc ∑ volume Volume rata-rata







Volume larutan Standar 5,8 Cc 5,0 Cc 5,6 Cc 16,4 Cc 5,466 Cc



Normalitas Larutan Standar Primer Asam Oksalat H2C2O4 2H+ + C2O421mol H2C2O4 ~ 2 mol H+ ~ 2 grek Valensi H2C2O4 = N = N =



=



x valensi x x2x



N = 0,1988 N



12



=2







Normalitas Larutan Standar NaOH TE : mgrek zat uji = mgrek titrasi mgrek Asam Oksalat = mgrek NaOH V x NAsam Oksalat = V x NNaOH 10 x 0,1988 N = 13,2 cc x NNaOH NNaOH = 0,1506 N







Penentuan Kadar Asam Asetat Reaksi : CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O 1 mol CH3COOH ~ 1mol OH ~ 1grek Valensi CH3COOH =



= =1



TE : mgrek zat uji



= mgrek titran



Valensi



= V x NNaOH



1



= 5,466 x 0,1506



mgram 



= 49,3907mgram = 0,0493 gram



Kadar Asam Asetat =



x 100 %



= 



x 100 %



= 3,4718 % Menghitung kebutuhan asam asetat 1% =



x 100ml = 1 ml x



2% =



x 100ml = 1 ml x



3% = = x 100ml = 1 ml x Menghitung kebutuhan Gliserol 1% =



x 100ml = 1ml



4% =



x 100ml = 4ml



8% =



x 100ml = 8ml



10% =



x 100ml = 10ml 13



= 28,8035 ml = 57,6070 = 86,4105







15% = x 100ml = 15ml Tepung tapioka 5% =



x 5ml = 0,25 gram



10% =



x 5ml = 0,5 gram



Cara kerja uji degradabilitas bioplastik: Pada pengujian biodegradasi (kemampuan bioplastik dapat terurai) dilakukan



dengan



merendam



sampel



bioplastik



dalam



Effective



Microorganism 4 (EM4). Bakteri EM4 yang digunakan adalah bakteri yang digunakan untuk fermentasi bahan organik tanah. EM4 mengandung bakteri fermentasi, dari genus Lactobacillus, jamur fermentasi, actinomycetes bakteri fotosintetik, bakteri pelarut fosfat, dan ragi. Gambar



14



15