Pembuatan Bioplastik Menggunakan Tepung Terigu Dengan Variasi Penambahan Polyvinil Acetate Dan Chitosan [PDF]

Citation preview

Prak.Ilmu Bahan 2016



SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR



PEMBUATAN PLASTIK BIODEGRADABLE DARI TEPUNG TERIGU DENGAN VARIASI PENAMBAHAN PVA DAN KITOSAN



Ahmad Marzuki Ramadhan*, Elza Jamayanti**, Rizky Dian Fitrianto*** 011400363*,011400379**,011400395*** Teknokimia Nuklir 2014 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Jl. Babarsari Kotak Pos 6101 YKBB Yogyakarta 55281



ABSTRAK Plastik saat ini telah menjadi kebutuhan yang sangat penting bagi masyarakat. Setiap hari kita membutuhkan plastik untuk berbagai hal. Sifat plastik yang ringan, mudah dibentuk serta harganya yang terjangkau, semakin menguatkan perannya dalam menunjang kegiatan masyarakat sehari-hari. Namun, kebanyakan kemasan plastik yang digunakan masyarakat bersifat non-degradable sehingga menyebabkan pencemaran lingkungan karena banyaknya tumpukan sampah yang tidak terdegradasi. Penelitian ini dilakukan untuk membuat plastik biodegradable dan mengkaji pengaruh banyaknya penambahan kitosan dan Polivinil Alkohol pada tepung terigu. Plastik biodegradable disintesis dengan teknik inversi fasa yaitu menguapkan pelarut dalam cetakan plat kaca. . Selanjutnya divariasi dengan rasio kitosan (0 gram, 2,5 gram , 5 gram dan 10 gram) dan rasio PVA (0 gram, 5 gram , 10 gram, 15 gram dan 20 gram). Karakteristik biodegradabel ditandai dengan adanya, uji kuat tarik, uji elongasi dan uji biodegradasi. Penambahan



chitosan dan PVA akan memberikan tambahan kekuatan mekanis pada plastik, karena akan memperkuat daya ikat antara partikel di plastik. Kuat tarik terbesar dihasilkan pada plastik dengan jumlah chitosan 7,5 gram yaitu sebesar 124079,76 Pascal dan PVA 20 gram yaitu sebesar 20360,94 Pascal. Elongasi terbesar dihasilkan pada chitosan 0 yaitu sebesar 0,200 atau 20% dan PVA 15 gram yaitu sebesar 0,3333 atau 33,3%. Dan % degradasi terbesar dihasilkan pada plastik chitosan 5 gram yaitu sebesar 68,26% serta PVA 0 gram membuat plastik terdegradasi sebesar 100%. Kata Kunci : Plastik Bioderadable, Kitosan, PVA



1. PENDAHULUAN



P



lastik saat ini telah menjadi kebutuhan yang sangat penting bagi masyarakat. Setiap hari kita membutuhkan plastik untuk berbagai hal, misalnya sebagai pembungkus makanan, minuman, peralatan rumah tangga, peralatan sekolah, peralatan kantor, dan sebagainya. Hal ini disebabkan karena plastik memiliki sifat unggul, yakni kuat, transparan, fleksibel, tidak mudah pecah, ringan, sebagian ada yang tahan terhadap panas dan stabil, serta harganya ekonomis terjangkau oleh semua kalangan masyarakat.



Plastik adalah polimer sintetis yang tersusun atas monomer-monomer yang saling terikat atau berhubungan satu dengan yang lainnya. Jika monomernya sejenis disebut dengan homopolimer, jika berbeda disebut dengan kopolimer. Sifat plastik yang ringan, mudah dibentuk serta harganya yang terjangkau, semakin menguatkan perannya dalam menunjang kegiatan masya Dibalik pentingnya peranan plastik dalam kehidupan masyarakat, plastik menimbulkan problema yang tak berkesudahan, yaitu limbah. Limbah plastik hasil dari aktivitas masyarakat menjadi isu yang memberi dampak sangat besar dalam masalah lingkungan. Penguraian limbah



Ahmad Marzuki Ramadhan, Elza Jamayanti, Rizky Dian Fitrianto



1



Prak.Ilmu Bahan 2016



plastik yang membutuhkan waktu yang lama untuk diuraikan oleh mikroorganisme yang ada di dalam tanah, menyebabkan limbah plastik semakin lama semakin menumpuk. Produksi limbah plastik di Indonesia menduduki peringkat kedua penghasil sampah domestik yaitu sebanyak 5,4 juta ton per tahun. Jumlah ini diperkirakan akan semakin meningkat seiring dengan kebutuhan dan daya beli masyarakat (Antara news, 2014). Plastik yang banyak digunakan oleh masyarakat dibuat dari bahan polimer yaitu polyethylene. Polyethylene ini berasal dari polimerisasi gas etena. Hasil polimerisasi ini tidak dapat diuraikan dengan sempurna oleh mikroorganisme. Selain dari polyethylene, propilen juga digunakan sebagai bahan pembuat plastik. Propilen merupakan satu jenis plastik yang umum digunakan dan mudah didapatkan di pasaran. Akibat dari lamanya waktu penguraian yang dibutuhkan, mendorong masyarakat untuk menemukan solusinya. Salah satu cara untuk mengurangi limbah plastik ini dengan cara mendaur ulang plastik tersebut. Plastik daur ulang ini juga menibulkan isu kesehatan yang dapat membahayakan terkait tingkat keamanan dan kesehatan bagi pemakainya (I gede Sanjaya, 2011). Untuk mengurangi pencemaran lingkungan tersebut, saat ini sedang dikembangkan plastik biodegradable, yakni plastik yang dapat duraikan kembali oleh mikroorganisme secara alami menjadi senyawa yang ramah lingkungan. Plastik biodegradable terbuat dari polimer alami.. Plastik biodegradable adalah plastik yang dapat digunakan seperti layaknya plastik pada umumnya dan dapat diuraikan oleh mikroorganisme dalam waktu yang relatif lebih singkat dibandingkat plastik dari polimer sintetis. Plastik biodegradable ini berbahan dasar pati, pati adalah karbohidrat yang merupakan polimer glukosa yang terdiri dari amilosa dan amilopektin dengan perbandingan 1:3 (besarnya perbandingan amilosa dan amilopektin ini berbeda-beda tergantung jenis patinya). Memanfaatkan limbah organik untuk membuat plastik biodegradable, semakin mendorong inovasi terbaru dalam pembuatannya. Plastik biodegradable adalah polimer plastik yang tersusun atas monomer organik yang terdapat pada pati,selulosa,protein dan mikroorganisme. Plastik biodegradable dapat digunakan layaknya plastik konvensional biasanamun akan hancur oleh



SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR



aktivitas mikroorganisme dan menghasilkan air dan senyawa yang tidak berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan ketika dibuang kelingkungan (Rinaldi Febrianto Sinaga,2014). Karena terbuat dari bahanbahan organik, plastik biodegradable bersifat ramah lingkungan. Berdasarkan bahan bakunya, Plastik biodegradable dikelompokkan menjadi dua, yaitu kelompok dengan bahan baku petrokimia dan kelompok berbahan baku biomassa seperti selulosa dan sari pati. Pembentukan plastik biodegradable dengan bahan dasar pati (starch) menggunakan prinsip gelatinisasi. Pati dilarutkan dengan sejumlah air dan kemudian dipanaskan dengan temperatur tertentu sehingga menguapkan kandungan air dan meninggalkan lapisan fim yang bersifat kaku dan stabil. Film adalah lembaran tipis yang fleksibel dan tidak mengandung bahan metalik dengan ketebalan 0,01 inci sampai 250 mikron (Wiwik Pudjiastuti,2012). Tetapi Plastik biodegradable berbahan dasar pati memiliki kelemahan antara lain tidak tahan terhadap panas, sifat mekanis yang rendah, tidak tahan terhadap mikroorganisme dan air. Berdasarkan bahan bakunya, Plastik biodegradable dibedakan menjadi plastik biodegradable berbahan baku petrokimia (nonrenewable resources) dan plastik biodegradable berbahan dasar biomassa (renewable resources) (SW Ningsih,2010). Pati adalah polisakarida yang memiliki monomer glukosa yang dihubungkan dengan ikatan glikosidik. Pati memiliki kristal bergranula yang tidak dapat larut dalam air dalam kondisi murni pada temperatur ruangan yang memiliki bentuk dan ukuran sesuai jenis tanamanannya (Aditya Indra, 2009). Pati ini tidak larut di dalam air, tetapi dapat larut pada asam asetat 1%-2% ( I Gede Sanjaya,2011). Pati tersusun atas dua polimer utama yaitu amilosa dan amilopektin, juga mengandung protein 0,25% dan lemak 0,1%-0,3% (Ashogbon dan Akintayo, 2012). Pemanfaatan pati masih sangat jarang dikarenakan sifat fisik dan kimianya yang sulit digunakan secara luas, sehingga dilakukan modifikasi secara fisika dan kimia maupun kombinasi keduanya. Modifikasi pati dapat dilakukan dengan memotong struktur molekul dan menyusun kembali struktur molekul pati tersebut, mengoksidasi atau mensubstitusi gugus molekul pati. Beberapa macam pati



2 Ahmad Marzuki Ramadhan, Elza Jamayanti, Rizky Dian Fitrianto



Prak.Ilmu Bahan 2016



memberikan sifat yang berbeda, pati nasi misalnya, pati ini memiliki sifat opaque yaitu tidak transparan ketika dimasak. Pada pembuatan plastik biodegradable, pati digunakan sebagai bahan utama pembuatan plastik karena sifatnya yang elastis dan menyerupai plastik dari polimer minyak bumi. Amilosa adalah polimer dari glukosa yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk putih dan tidak berbau. Amilosa merupakan bagian polimer linier glukosa dengan alfa (1- 4) unit glukosa. Amilosa memiliki berat molekul yang berbeda, tergantung dari jenisnya. Amilosa memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen dan retrogradasi (Ulyarti,1997). Retrogradasi adalah pembentukan kembali kristal matriks pati setelah tergelatinasasi akibat dari pemanasan. Pati yang memiliki kandungan amilosa yang tinggi sulit larut di dalam air. Untuk menghidrolisis polimer ini dilakukan dalam suasana asam. Senyawa asam yang bisa digunakan seperti asam karboksilat, asam fosfor organik, dan asam sulfat organik (Erica Budina, 2012). Amilosa yang terlarut dalam larutan asam lalu tergelatinisasi dan dikeringkan dan kembali menjadi kristalin berbentuk lapisan film. Sedangkan amilopektin merupakan unit – unit polimerisasi glukosa anhydrous melalui ikatan 1,4 alfa glikosidik dan ikatan cabang alfa 1,6 pada setiap 20-26 unit monomer glukosa (Ulyarti,1997). Amilopektin pada pati memiliki sekitar 200 unit glukosa yang saling berikatan pada ikatan 1,4 alfa glikosidik yang panjang dan cenderung berbentuk heliks. Struktur cabang amilopektin merupakan hasil enzim yang memecah rantai linier yang panjang. Pada pembuatan plastik biodegradable, pati digunakan sebagai bahan utama pembuatan plastik karena sifatnya yang elastis dan menyerupai plastik dari polimer minyak bumi. Pembentukan Plastik biodegradable dengan bahan dasar pati (starch) menggunakan prinsip gelatinisasi. Gelatinisasi adalah peristiwa pembengkakan granula di dalam sel tumbuhan disebabkan oleh terserapnya air sehingga membentuk gel (Ulyarti, 1996). Proses gelatinisasi ini bersifat irreversible karena perubahan struktur granula. Menurut Matz (1984) peningkatan volume granula terjadi pada temperatur 58 -70 , temperatur ini disebut dengan temperatur gelatinisasi. Pati yang terdiri atas amilosa dan amilopektin yang tersimpan di dalam granula sel tumbuhan memilki jenis yang berbeda-beda tergantung dari panjang rantai karbon. Kandungan amilosa di dalam pati berkisar 10%-30% sedangkan amilopektin berkisar 70% - 90% (I Gede



SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR



Sanjaya, 2014). Kandungan ini mempengaruhi viskositas pati ketika tergelatinisasi. Jumlah amilopektin selalu lebih besar dari amilosa. Menurut Harper (1981) tahap awal gelatinisasi terjadi ketika granula berinteraksi dengan air disertai dengan temperatur yang meningkat menyebabkan ikatan hidrogen rusak. Selanjutnya amilosa berdifusi keluar dari granula disebabkan temperatur yang menigkat dan air yang berlebihan. Proses ini terus berlanjut sampai seluruh amilosa berdifusi keluar granula dan hanya menyisakan amilopektin. Ketika granula pecah, amilosa dan amilopektin tersusun kembali menjadi matriks tiga dimensi. Pati yang tergelatinisasi membentuk struktur kristalin. Pati dilarutkan dengan asam asetat 2% dan kemudian dipanaskan dengan temperatur tertentu sehingga menguapkan kandungan air dan meninggalkan lapisan film yang bersifat kaku dan stabil. Film adalah lembaran tipis yang fleksibel dan tidakmengandung bahan metalik dengan ketebalan 0,01 inci sampai 250 mikron (Wiwik Pudjiastuti,2012). Asam asetat digunakan untuk menghidrolisis amilosa dan pemberi suasana asam (Erica Budina,2013). Amilosa yang terhidolisis oleh asam asetat kemudian tergelatinisasi. Gelatin yang terbentuk dari amilosa tersebut yang kemudian membentuk kristal film Plastik biodegradable. Tetapi Plastik biodegradable berbahan dasar pati memiliki kelemahan antara lain tidak tahan terhadap panas, sifat mekanis yang rendah, tidak tahan terhadap mikroorganisme dan air. Sifat mekanik polimer adalah salah satu hal yang penting untuk diketahui, karena dengan mengetahui sifat mekanik polimer tersebut maka akan diketahui polimer mana yang cocokuntuk digunakan di bidang apa saja. Pada umumnya sifat mekanik penting untuk bahan polimer berbentuk film adalah tensile strength (kuat tarik), elongation at break (perpanjangan saat putus) dan modulus Young. Tensile strength merupakan ukuran kekuatan suatu bahan ketika bahan menerima beban yang cenderung meregangkan atau memperpanjang bahan sebelum bahan tersebut patah/putus. Pengujian ini untuk mengetahui besarnya gaya yang diperlukan untuk mencapai tarikan maksimum pada plastik biodegradable dan untuk mengetahui ketahanan. Nilai tensile strength sendiri bergantung pada konsentrasi dan banyaknya bahan untuk membuat plastik biodegradable. Elongasi adalah seberapa besar pertambahan panjang suatu bahan ketikadilakukan uji kekuatan tarik / tensile strength. Pengujian ini dilakukan



Ahmad Marzuki Ramadhan, Elza Jamayanti, Rizky Dian Fitrianto



3



Prak.Ilmu Bahan 2016



untuk mengetahui persentase pertambahan panjang per panjang awal bahan yang diujikan. Elongasi merupakan salah satu jenis deformasi. Deformasi merupakan perubahan ukuran yang terjadi saat material di beri gaya. Polimer yang dibuat dari bahan – bahan alami rentan terhadap degradasi oleh mikroorganisme. Proses terjadinya biodegradasi film plastik pada lingkungan dimulai dengan tahap degradasi kimia, yaitu oksidasi molekul yang menghasilkan polimer dengan berat molekul yang rendah. Tahap selanjutnya adalah serangan mikroorganisme (bakteri, jamur dan alga) dan aktivitas enzyme (intracellular dan extracellular). Pengamatan daya degradasi film plastik dilakukan dengan cara mengubur film plastik didalam tanah selama 60 hari. Setelah 60 hari maka akan terlihat bahwa film plastik telah terdegradasi secara alamiah di dalam tanah secara keseluruhan. Hal ini dapat diakibatkan oleh beberapa faktor, diantaranya mikroorganisme pengurai dan kelembaban tanah.Pembuatan Plastik biodegradable mempunyai metode yang beragam tergantung dari sifat fisika dan kimia bahan baku yang digunakan. Namun, teknik yang umum digunakan adalah teknik inverse fasa dan teknik molten polymer. Pada penelitian ini, metode yang digunakan adalah teknik inversi fasa, yaitu dengan menguapkan pelarut yang telah dicetak pada plat kaca. Teknik inversi fasa merupakan proses perubahan terkendali polimer dari fasa cair menjadi fasa padat. Prinsip perubahan ini didasarkan pada pronsip termodinamika larutan dimana keadaan awal larutan stabil kemudian terjadi ketidakstabilan pada tahap perubahan fasa (demixing) dari cair menjadi padat (I Gede Sanjaya MH,2011). Perubahan fasa diawali dengan perubahan pada satu lapisan larutan menjadi dua lapisan. Salah satu lapisan yang berkonsentrasi tinggi (polimer) akan menjadi padat sedangkan lapisan yang berkonsentrasi rendah (pelarut) akan menguap. Sedangkan teknik molten polymer adalah teknik yang memanaskan polymer melebihi titik didihnya, sehingga polimer tersebut meleleh dan dapat melewati extruder ( David N. Jones,1982), yaitu alat yang digunakan untuk mencetak polimer plastik menjadi film, pipa, fiber yang terdiri dari hopper, screw, dan die. Sedangkan prosesnya adalah ekstrusi. Ekstrusi adalah proses pada material



SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR



mencapai tingkat lelehnya akibat panas gesekan dari luar.



1.1. Kitosan



Kitosan (C6H11NO4) merupakan polimer dengan nama kimia 2-amino-2-deoksi-D-glukosa, mengandung gugus amino bebas dalam rantai karbonnya dan bermuatan positif. Gugus amina bebas inilah yang banyak memberikan kegunaan bagi kitosan. Kitosan berbentuk padatan amorf, merupakan salah satu dari sedikit polimer alami yang berbentuk polielektrolit kationik dalam larutan asam organik. Kitosan dapat diperoleh dari kitin melalui proses deastilasi. Ekstraksi kitin dari kulit Penaeus monodon dilakukan dalam 2 tahap, yaitu deproteinasi yang bertujuan untuk menghilangkan protein yang terdapat dalam kulit Penaeus monodon, dan demineralisasi yang bertujuan untuk menghilangkan mineral yang terkandung dari kulit Penaeus monodon. Semakin banyak gugus asetil yang hilang dari polimer kitin, semakin kuat interaksi ikatan hidrogen dan ion dari kitosan, dan kitosan yang bermuatan positif, berlawanan dengan polisakarida alam lainnya Untuk meningkatkan sifat mekanis plastik biodegradable ditambahkan zat aditif kitosan dan plasticizer gliserol. Kitosan adalah senyawa polimer alami turunan kitin yang diperoleh dari hasil diasetilasi limbah perikanan seperti kulit udang dan kuit kepiting. Penggunaan kitosan sebagai zat aditif dalam pembuatan Plastik biodegradable akan mengurangi kecepatan penyerapan air, meningkatkan sifat mekanik, dan mengurangi sifat kelembaban dari film tersebut. Plasticizer gliserol digunakan untuk meningkatkan elastisitas suatu material dan meningkatkan sifat ekstensibilitas material. Plasticizer dapat menurunkan gaya intermolekul dan meningkatkan fleksibilitas dengan memperlebar ruang kosong yang dapat membuat ikatan hidrogen melemah. Pada pembuatan plastik biodegradable, plasticizer yang sering digunakan 4



Ahmad Marzuki Ramadhan, Elza Jamayanti, Rizky Dian Fitrianto



Prak.Ilmu Bahan 2016



SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR



adalah gliserol. Gliserol merupakan hasil samping dari pembuatan biodiesel. Gliserol adalah senyawa turunan alkohol yang memiliki tiga gugus alkohol (OH) yang terikat pada 3 gugus alkil. Gliserol merupakan hasil samping dari proses pembuatan biodiesel melalui proses transesterifikasi. Gliserol memiliki rasa manis dan tidak berbau. Gliserol merupakan plasticizer yang efektif karena memiliki kemampuan untuk mengurangi ikatan hidrogen internal pada ikatan intermolecular. Pada pengaplikasiannya, penggunaan plasticizer harus disesuaikan dengan kebutuhan material yang akan dibuat, jika pemakaian plasticizer terlalu banyak, maka akan menurunkan sifat mekanis dari plastik biodegradable dan menaikkan persentase elongation of break. Semakin banyak penggunaan plasticizer maka akan meningkatkan kelarutannya. Begitu juga dengan penggunaan plasticizer yang bersifat hidrofilik berfungsi untuk menurunkan kekakuan pada molekul plastik. Konsentrasi gliserol yang terlalu tinggi juga akan member efek negatif terhadap plastik yang dihasilkan, yaitu plastik akan mudah sobek karena sifat elastis dari plastik yang terlalu besar. Pada penelitian ini dipelajari penambahan rasio kitosan dan PVA untuk meningkatkan kuat tarik, elongasi serta kecepatan degradasi terhadap pembuatan plastik biodegradable.



5. Ditambahkan dengan 10 mL gliserol dan dilakukan pengadukan serta pemanasan selama 15 menit dan temperatur mencapai 65°C. 6. Cetakan dibersihkan dengan alkohol 96 % dan selanjutnya menuangkan larutan plastik biodegradable ke cetakan. 7. Dimasukkan kedalam oven dengan temperatur 70°C selama 20 jam. 8. Mengeluarkan cetakan dari oven dan didinginkan pada temperatur kamar. 9. Plastik biodegradable siap dianalisa.



2. METODE PENELITIAN



Dengan: F = Gaya Kuat Tarik (N) A= Luas Penampang (m2)



Pada praktikum ini, metode pembuatan bioplastik yang digunakan adalah teknik inversi fasa, yaitu dengan menguapkan pelarut yang telah dicetak pada plat kaca Dan bahan yang digunakan adalah Tepung Terigu, Polivinil Alkohol (PVA) , Gliserol, Kitosan dan Aquades. Alat yang digunakan pada praktikum ini adalah Gelas Beker, Mixer, Oven, Gelas ukur, Pengaduk kaca, Termometer, Magnetic stirrer, Neraca analitik dan Hot Plate.



3.2. Pengujian Hasil Plastik biodegradable 1) Kuat Tarik Sampel yang akan diuji terlebih dahulu dikondisikan dalam ruang dengan temperatur dan kelembaban standar. Sampel yang akan diuji dipotong sesuai spesifikasi cetakan ASTM D 638M84. Pengujian dilakukan dengan cara kedua ujung sampel dijepit. Selanjutnya dicatat panjang awal sebelum penambahan beban. Setelah dicatat sampel yang telah dijepit ditambahkan beban. Kemudian dihitung penambahan beban sampai sampel putus. Selanjutnya dilakukan pengujian lembar berikutnya. Perhitungan :



Kuat Tarik (Pa) =



2) Elongasi Pengukuran elongasi dilakukan dengan cara yang sama dengan pengujian kuat tarik, dimana yang diukur adalah pertambahan panjang setiap penambaahn beban. Elongasi dinyatakan dalam Perhitungan: Elongasi (%) = Ket:



3. PROSEDUR PENELITIAN



I = Panjang setelah putus I = Panjang mula-mula.



Gambar 2. Bioplastik B



3.1. Proses Pembuatan Plastik biodegradable Gambar 1. Bioplastik A



1. 15 gram tepung terigu dilarutkan dengan 100 ml 2. Selanjutnya kitosan dan PVA divariasi dengan penambahan kitosan (0 gram, 2,5 gram , 5 gram dan 10 gram) dan PVA (0 gram, 5 gram , 10 gram, 15 gram dan 20 gram).



4. Campuran diaduk selama 30 menit pada temperatur 65°C sampai homogen.



3) Uji Biodegradasi Kemudian setelah diuji sifat mekaniknya maka tahap uji berikutnya adalah uji biodegradable dengan cara sampel ditanam didalam tanah dan dibiarkan selam 15 hari dengan pengamatan setiap 3 hari. Sebelum penanaman ditimbang dan diukur terlebih dahulu sampel yang akan ditanam tersebut.



Ahmad Marzuki Ramadhan, Elza Jamayanti, Rizky Dian Fitrianto



5



Prak.Ilmu Bahan 2016



SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR



% Degradasi =



x 100%



Dimana : W1 = Berat plastik sebelum di uji biodegredasi W2 = Berat plastik setelah di uji biodegredasi



4. HASIL DAN PEMBAHASAN Pada praktikum ini, teknik pembuatan bioplastik yang digunakan adalah teknik inversi fasa, yaitu dengan menguapkan pelarut yang telah dicetak pada plat kaca.



1



2



Gambar.1 merupakan salah satu plastik biodegradable berwarna kuning langsat yang dihasilkan dari variasi PVA. Sedangkan Gambar.2 merupakan plastik biodegradable yang dihasilkan dari variasi Chitosan berwarna kuning kecoklatan dan lebih rapuh. Keduanya tidak transparan dan memiliki ketebalan sekitar 1 mm. 4.1. Hasil Uji Tarik 4.1.1. Chitosan 2250 Beban (kg)



3000



Gambar diatas menunjukkan bahwa variasi penambahan Chitosan memberikan hasil yang berbeda pada plastik. Semakin banyak chitosan yang ditambahkan, maka beban maksimal yang dapat ditahan cenderung akan semakin besar. Meskipun ada penurunan dari Chitosan 2,5 ke Chitosan 5 yang disebabkan ketidakseragaman ukuran plastik uji, namun secara keseluruhan hasil ini menunjukkan bahwa semakin besar konsentrasi Chitosan maka kekuatan tariknya juga semakin besar. Hal tersebut dapat dilihat pada tabel dibawah: Naiknya nilai kuat tarik, terjadi karena dengan bertambahnya chitosan , maka akan semakin banyak ikatan hidrogen yang terdapat di dalam film plastik sehingga ikatan antar molekul dari plastik akan semakin kuat. Naiknya nilai kuat tarik juga disebabkan oleh partikel bioplastik banyak



Chitosan



F/A (Pa) 8003,333 8162,824 4081,412 4248,358 10376,471



1715 1770 885 921 2250



mengalami perubahan fisika, sehingga plastik semakin homogen dan kuat. 4.1.2.



PVA



5000 4000 3000 2000 1000 0



3955



4415



885 49 5



1715 1770



2000



Kuat Tarik



Beban Maksimal (gram)



0 2,5 5 7,5 10



Beban (gram)



Sampel uji diambil dan dibersihkan, dicuci dengan aquades kemudian direndam dengan alkohol 70% selama 5 menit. Selanjutnya dikeringkan dalam oven pada temperatur 60°C selama 1 hari. Sampel ditimbang kembali menggunakan neraca analitis. Perlakuan ini dilakukan untuk semua sampel yang diteliti. Persen kehilangan berat dapat dihitung dengan menggunakan rumus:



10



15



20



PVA



885 921



1000 0 0



2,5



5



7,5



Chitosan



10



Variasi penambahan PVA juga memberikan hasil kekuatan mekanis yang berbeda pada plastik. Hal tersebut ditunjukkan oleh gambar diatas dimana semakin banyak jumlah PVA yang ditambahkan ,



6 Ahmad Marzuki Ramadhan, Elza Jamayanti, Rizky Dian Fitrianto



Prak.Ilmu Bahan 2016



SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR



maka beban maksimal yang mampu ditahan akan semakin besar. Hal ini menunjukkan kuat tarik yang besar. Hal tersebut dapat dilihat pada tabel dibawah:



PVA



Kuat Tarik/ (stress) F/A (Pa)



Beban Maksimal Sebelum Putus (gram) 885 49 3955 4415



5 10 15 20



4081,411765 227,9595294 18241,51247 20360,94118



PVA merupakan polimer sintetis yang ditambahkan untuk memperkuat daya ikat antara



partikel di dalam plastik. Ketidakberadaan PVA hanya akan membuat campuran menjadi rapuh seperti kue, karena diantara partikel tidak saling mengikat dengan kuat. Hal ini dapat dibuktikan pada variasi PVA 0, dimana plastik yang dihasilkan hanya berbentuk seperti kue. Keberadaan polimer alam di dalam tepung tidak cukup untuk membentuk ikatan yang kuat antara partikel plastik, sehingga diperlukan penambahan polimer sintetis untuk memperkuatnya. 4.2. Uji Elongasi 4.2.1. Chitosan Pada uji elongasi diperoleh data sebagai berikut



4.2.1. CHITOSAN CHITOSAN 0



CHITOSAN 2,5



1,2



1,2



1715



1



1 1317,4



0,6 875,4



0,4 0,2 0 -0,2 0



1535,4



1170,4



285,4



0,6 0,4



885



0,2



580,4 58,9 500 1000 1500 Beban (gram)



0,8 ΔL (cm)



ΔL (cm)



0,8



295



2000



-0,2 0



1,2



1,2



1



1



0,8



0,8



0,6



0,2 0 -0,2 0



885 295



1180



500 1000 1500 beban (gram)



2000



0,6 0,4 0,2



590 500 1000 1500 Beban (gram)



1770



CHITOSAN 7,5



ΔL (cm)



ΔL (cm)



CHITOSAN 5



0,4



590



0



1475



2000



231,6



921,2



0 113,6 626,2 500 1000 1500 -0,2 0 Beban (gram)



Ahmad Marzuki Ramadhan, Elza Jamayanti, Rizky Dian Fitrianto



2000



7



Prak.Ilmu Bahan 2016



SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR



CHITOSAN 10 1



ΔL (cm)



0,8 0,6 0,4 0,2 295



590



885



1180



1475



1770



2250



0 0



500



1000



1500



2000



2500



Beban (gram)



Dari data yang tersedia, diperoleh tabel sebagai berikut:



Chitosan



ε (strain) ΔL/L0



0 2,5 5 7,5 10



0,200 0,091 0,038 0,020 0,000



F/A (N/m2) 8003,333 8162,824 4081,412 4248,358 10376,471



Modulus Young Rata-Rata (N/m2) 54374,200 105663,216 88430,588 124079,760 tak hingga



plastik semakin kecil. Hal ini membuat plastik menjadi tidak elastis. Ini disebabkan karena penambahan chitosan sebagai filler akan membuat daya ikat antara partikel semakin kuat, sehingga akan sulit mengalami regangan. Maka, dengan penambahan chitosan, plastik akan semakin bersifat brittle (rapuh) dimana kekuatan mekanisnya bertambah, namun strain (elongasinya) semakin kecil. 4.2.2.



PVA Pada pengujian elongasi PVA, diperoleh grafik sebagai berikut:



Tabel diatas menunjukkan semakin banyak chitosan yang ditambahkan maka elongasi pada



4.2.2. PVA PVA 10



1,2



1,2



1



1



0,8



0,8 ΔL (cm)



ΔL (cm)



PVA 5



0,6 0,4



0,6 0,4



0,2



0,2



0



0



-0,2 0



2 4 Beban (gram)



6



-0,2 0



20 40 Beban (gram)



60



8 Ahmad Marzuki Ramadhan, Elza Jamayanti, Rizky Dian Fitrianto



Prak.Ilmu Bahan 2016



SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR



PVA 15 2,8 2,3



ΔL (cm)



1,8 1,3 0,8 0,3 -0,2 0



2



4



6 Beban (gram)



8



10



12



PVA 20 1,2 1



ΔL (cm)



0,8 0,6 0,4 0,2 0 -0,2



0



1000



2000



PVA



ΔL/L0 5 10 15 20



0,0384 0,1012 0,3333 0,1667



4000



5000



Beban (gram)



Dari data diatas, diperoleh tabel sebagai berikut



ε (strain)



3000



(stress) F/A (N/m2) 4081,41 227,96 18241,51 20360,94



Modulus Young Rata-Rata (N/m2) 88430,59 2253,61 107922,08 144562,09



Tabel diatas menunjukkan bahwa semakin banyak PVA yang ditambahkan elongasi cenderung semakin meningkat, meskipun pada data terakhir terjadi penurunan. Dengan penambahan PVA, akan



menyebabkan ikatan antara partikel plastik semakin kuat yang seharusnya menyebabkan peregangan semakin kecil. Namun pada uji elongasi, plastik yang dihasilkan pada PVA 10 terdapat bagian yang rusak ditengah, sehingga kemungkinan sebelum mencapai panjang maksimal, plastik sudah putus. Data terbaik, ditunjukkan dari PVA 15 ke PVA 20, hal ini disebabkan plastik yang dihasilkan lebih teratur. 4.3. Uji Degradasi Uji Degradasi dilakukan untuk mengetahui apakah suatu material dapat didegradasi. Pada praktikum ini, mekanisme yang digunakan adalah biodegradasi. Plastik dapat didegradasi dengan



Ahmad Marzuki Ramadhan, Elza Jamayanti, Rizky Dian Fitrianto



9



Prak.Ilmu Bahan 2016



SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR



% Degradasi



meningkatkan sifat hidrofiliknya atau pemotongan rantai polimernya menjadi lebih pendek dengan dioksidasi sehingga dapat diuraikan oleh mikroorganisme ( bhawardj 2012). Pengujian biodegradasi dilakukan dengan teknik soil burial test. Soil burial test yaitu penanaman plastik biodegradable di dalam tanah untuk mengetahui kemampuan degradasinya. Pengamatan dilakukan dengan visual dan perhitungan persen degradasi berat plastik. Secara pengamatan visual, plastik uji biodegradasi memiliki bercak-bercak hitam dan berjamur. Untuk % degradasi, dapat dilihat pada tabel dibawah



100,00%



68,26% 64,57% 54,55% 63,33% 55,58%



50,00%



disebabkan PVA merupakan polimer sintetis yang sulit terdegradasi. Ini juga dapat dilihat pada gambar diatas yang menunjukkan ketidakberadaan PVA membuat plastik terdegradasi sebesar 100%. %Degradasi terkecil ada pada plastik PVA 10 yaitu sebesar 64,87 %.



5. KESIMPULAN Dari praktikum ini, maka dapat diambil kesimpulan: 1. Semakin banyak jumlah Chitosan maka kuat tarik dari plastik semakin besar. Kuat tarik terbesar dihasilkan pada plastik dengan jumlah Chitosan 7,5 gram yaitu sebesar 124079,76 Pascal. 2. Semakin banyak jumlah PVA maka kuat tarik dari plastik semakin besar. Kuat tarik terbesar dihasilkan pada plastik dengan jumlah PVA 20 gram yaitu sebesar



20360,94 Pascal. 3.



0,00% 0



2,5



5



7,5



10



Chitosan 4. Dari gambar diatas, % degradasi cenderung meningkat dengan bertambahnya chitosan. Hal itu disebabkan chitosan merupakan polimer alami. % degradasi terbesar dihasilkan pada plastik Chitosan 5 yaitu sebesar 68,26%. Dan % degradasi terkecil dihasilkan pada plastik Chitosan 0 yaitu sebesar 54,55%.



5.



6.



100,00%



% Degradasi



100,00%



64,87% 67,81% 68,26% 69,27%



80,00% 60,00%



7.



40,00% 20,00% 0,00% 0



5



10



15



20



Penambahan Chitosan dan PVA akan memberikan tambahan kekuatan mekanis pada plastik, karena akan memperkuat daya ikat antara partikel di plastik. Semakin banyak jumlah Chitosan maka elongasi dari plastik semakin kecil. Elongasi terbesar dihasilkan pada Chitosan 0 yaitu sebesar 0,200 atau 20%. Semakin banyak jumlah PVA maka elongasi dari plastik semakin kecil. Elongasi terbesar dihasilkan pada PVA 15 yaitu sebesar 0,3333 atau 33,3%. % degradasi cenderung meningkat dengan bertambahnya chitosan. % degradasi terbesar dihasilkan pada plastik Chitosan 5 yaitu sebesar 68,26%. Dan % degradasi terkecil dihasilkan pada plastik Chitosan 0 yaitu sebesar 54,55%. Penambahan PVA membuat kecenderungan plastik bertambah sulit terdegradasi. Ketidakberadaan PVA membuat plastik terdegradasi sebesar 100%. %Degradasi terkecil ada pada plastik PVA 10 yaitu sebesar 64,87 %.



PVA



Penambahan PVA membuat kecenderungan plastik bertambah sulit terdegradasi. Hal itu



10 Ahmad Marzuki Ramadhan, Elza Jamayanti, Rizky Dian Fitrianto



Prak.Ilmu Bahan 2016



SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR



6. DAFTAR PUSTAKA [1] Dr. Deni Swantomo,M.Eng , 2016, “Pembuatan Plastik Biodegradable”. Modul : STTNBATAN



[2] http://id.scribd.com/mobile/doc/300284434., diakses tanggal 31Desember 2016



[2] Selpiana, dkk. “ Pembuatan Plastik Biodegradable dari Tepung Aking”. : UNSRI Internet [1] http://eprints.unsri.ac.id, 31Desember 2016



diakses



tanggal



Ahmad Marzuki Ramadhan, Elza Jamayanti, Rizky Dian Fitrianto



11