Re1 - Khanifatul Alifah Azzakiyah - 195100500111001 - Penentuan Waktu Biodegradable Plastik Biodegradable [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM PENENTUAN WAKTU BIODEGRADABLE PLASTIK BIODEGRADABLE



Nama NIM Kelompok Nama Asisten



Oleh : : Khanifatul Alifah Azzakiyah : 195100500111001 : RE1 : Rizki Utami Ananda Firly Andriani Dhenny Zakaria Sutan Ravi Kemal Rashid Arief



Laboratorium Rekayasa Bioproses Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya 2020



BAB I PENDAHULUAN 1.1.



1.2.



Latar Belakang Praktikum merupakan kegiatan pembelajaran yang memerlukan tenaga kerja manusia atau praktikan untuk mengkaji suatu hal secara langsung. Praktikum memberikan pengetahuan dan pengalaman serta keterampilan kepada praktikan karena praktikan berkesempatan untuk mengalami secara langsung sesuatu yang dipelajari. Selain itu, praktikan juga dapat meningkatkan etos kerja individu maupun kelompok dalam berpartisipasi dalam praktikum. Praktikan akan cenderung untuk berpikir kritis dan menerapkan prinsip-prinsip metode ilmiah serta mentaati prosedur kerja yang sesuai pada settiap praktikum. Praktikum Biomaterial merupakan salah satu mata praktikum yang ada di Fakultas Teknologi Pertanian. Umumnya, praktikum ini dilaksanakan oleh mahasiswa yang berada di semester 3. Praktikum ini dilaksanakan sebanyak 4 kali pertemuan. Pada praktikum ini akan dilakukan penentuan waktu biodegradable plastik biodegradable yang telah dibuat pada praktikum minggu lalu. Plastic biodegradable adalah salah satu jenis plastic yang dapat diuraikan oleh mikroorganisme seperti jamur, alga, dan bakteri. Plastic ini terbuat dari kandungan molekul tanaman yakni pati yang telah ditambah plasticizer sebagai bahan penunjang elastisitas. Untuk mengetahui kualitas dari plastic biodegradable tersebut, maka perlu dilakukan pengecekan waktu biodegradasi plastik biodegradable sehingga membuktikan kualitas plastik sebagai bioplastic. Tujuan 1. Menguji sifat biodegradable dari plastik hasil sintesis 2. Menentukan waktu biodegradasi plastik



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Biodegradasi Biodegradasi adalah suatu proses penguraian limbah oleh makhluk hidup pengurai misalnya seperti bakteri, fungi, atau alga. Biodegradasi didefinisikan sebagai pengurangan kompleksitas bahan kimia yang dikatalisasi secara senyawa biologis (Joutey et al, 2013). Biodegrdasi juga dapat dikatakan sebagai proses zat organic dipecah menjadi senyawa yang lebih kecil oleh organisme mikroba hidup. Organisme mengubah substrat dengan cara metabolism atau enzimatik. Untuk mengetahui keberhasilan suatu biodegradasi perlu diberlakukan beberapa parameter. Selain parameter fisik, biodegradasi juga dapat diukur secara kimia yaitu dengan mengukur nilai Chemical Oxygen Demand (COD), nilai Biochemical Oxygen Demand (BOD), dan pH limbah (Doraja dkk, 2012). Nilai BOD dan COD berbanding lurus dengan kandungan bahan organic pada limbah. Kadar oksigen pada limbah juga berbanding lurus dengan bahan organic. Biodegradasi dilakukan oleh makhluk hidup pengurai. Proses biodegrdasi dapat dikatakan efisien karena limbah yang didegradasi dapat dimanfaatkan oleh mikroorganisme pengomposisi sehingga limbah dapat terdispersi halus, koloid, dan zat terlarut melalui metabolisme (Dora, 2017). Senyawa organic pada limbah dimanfaatkan sebagai sumber nutrisi bagi bakteri heterotroph sehingga menjadi snyawa yang lebih sederhana. Kemudian senyawa sederhana tersebut dapat menjadi nutrisi bagi bakteri nitrifikasi untuk menguraikan air dalam limbah. 2.2 Definisi dan Penjelasan EM4 EM4 atau Effective Microorganism-4 adalah bahan yang ditambahkan pada plastic biodegradable untuk mempercepat proses biodegradasi. Biodegradasi menggunakan mikroorganisme sebagai agen pengurai. EM4 terdiri atas kultur campuran mikroorganisme bermanfaat dan hidup secara alami serta dapat diterapkan sebagai inoculum untuk meningkatkan keragaman mikroorganisme tanah dan tanaman (Syafruddin dkk, 2013). Untuk itu dengan ditambahkannya EM4 maka akan memperbanyak mikroorganisme sebagai agen biodegradasi. EM4 dpat bekerja optimal pada suhu 40-50 C dan akan menimbulkan aroma harum pada substrat apabila sudah teraktivasi. Penambahan EM4 dapat membantu bakteri dalam memecah senyawa polimer atau senyawa organic menjadi senyawa monomernya. EM4 ditambahkan pada substrat dengan tujuan untuk memperpendek fase adaptasi atau lag phase dari mikroorganisme saat proses permulaan degradasi, sehingga dari segi waktu proses pendegradasian akan lebih cepat (Megawati dkk, 2014). Penambahan EM4 juga dapat mengatasi keterbatasan mikroorganisme pengurai untuk menguraikan senyawa yang berbahaya seperti pestisida pada substrat. 2.3 Pengaruh Penambahan EM4 Terhadap Plastik Biodegradable Penambahan EM4 pada bioplastic berfungsi untuk mempercepat proses biodegradasi. Jumlah EM4 yang ditambahkan berbanding lurus dengan jumlah mikroba pendegrdasi. Semakin banyaknya volume penambahan EM4 maka semakin banyak pula mikroorganisme dalam poses pendegradasi yang menyebabkan rantai karbon terputus menjadi rantai karbon yang lebih sederhana,



terputusnya rantai karbon tersebut menyebabkan unsur fosfor dan kalium meningkat (Kurniawan dkk, 2013). Senyawa kalium yang dihasilkan dari metabolisme bakteri dapat menambah kesuburan tanah. Selain itu, penambahan EM4 yang dapat meningkatkan proses degradasi bioplastic. Proses dekomposisi bahan organik dengan dengan molekul EM4 berlangsung secara fementasi baik dalam keadaan aerob maupun anaerob . Bakteri-bakteri ini akan mendegradasi bioplastik yang mengandung pati dengan cara memutus rantai polimer menjadi monomermonomernya melaui enzim yang dihasilkan dari bakteri tersebut. Proses ini akan menghasilkan senyawa-senyawa organik berupa asam amino, asam laktat, gula, alkohol, vitamin, protein dan senyawa organik lainnya yang aman terhadap lingkungan. Proses dekomposisi dapat diuji dengan menambahkan EM4. EM4 adalah kultur campuran mikro yang terdiri dari bakteri Lactobacillus, Actinomyces, Streptomyces, ragi jamur dan bakteri fotosentik yang bekerja saling menunjang dalam dekomposisi bahan organic (Sanjaya dkk, 2011). Ketika akan didegradasikan, bioplastic dapat direndam dengan EM4 kemudian disimpan dalam incubator pada suhu dan waktu tertentu. Setelah itu, sampel dicuci dan dibilas dengan alcohol dan dikeringkan. Kemudian dapat diteimbang berat awal. Proses degradasi terjadi apabila setelah didiamkan beberapa hari persen berat awal berkurang. EM4 berperan memecah polimer molekul organic menjadi monomer-monomernya sehingga massa bioplastic dapat berkurang. Volume EM4 juga harus diperhatikan supaya terdapat keseimbangan antara mikroorgansime pengurai serta makanan mikroorganisme yang terdapat pada plastik biodegradable (Rulyana dkk, 2017). 2.4 Prinsip Biodegradasi Plastik Biodegradasi merupakan suatu proses penguraian suatu senyawa kompleks menjadi suatu senyawa yang lebih sederhana seperti air dan karbondioksida. Proses penguraian tersebut memanfaatkan aktivitas mikroorganisme sehingga terjadi perubahan integritas molekuler. Setiap mikroorganisme memiliki karakteristik yang berbeda, sehingga proses degradasi yang terjadi akan berbeda atau bervariasi antara satu mikroorganisme dengan mikroorgnaisme yang lain (Fadlilah dan Maya Shovitri, 2014). Pada umumnya proses degradasi terjadi karena senyawa tersebut dimanfaatkan oleh mikroorganisme sebagai sumber nutrisi untuk pertumbuhannya Kecepatan proses biodegradasi dipengaruhi oleh beberapa fakor. Proses terjadinya biodegradasi film kemasan pada lingkungan alam dimulai dengan tahap degradasi kimia yaitu dengan proses oksidasi molekul, menghasilkan polimer dengan berat molekul yang rendah. Proses berikutnya (secondary process) adalah serangan mikroorganisme (bakteri, jamur dan alga) dan aktivitas enzim (intracellular, extracellular) (Akbar dkk, 2013). Contoh mikroorganisme diantaranya bakteri phototrop, pembentuk endospora, gram negatif aerob. Umumnya kecepatan degradasi pada lingkungan limbah cair anaerob lebih besar dari pada limbah cair aerob, kemudian dalam tanah dan air laut. Biodegradasi dapat ditandai dengan adanya perubahan warna, pemisahan fasa, retak, erosi, dan delimitasi pada permukaan bioplastic. Pengujian biodegradasi dapat dilakukan dengan teknik soil burial test. Teknik tersebut diawali dengan menguburkan bioplastic dalam tanah namun



dalam ruangan terbuka. Kemudian dilakukan pengecekan dalam jeda kurun waktu tertentu sampai bioplastic terurai dengan sempurna. Keberhasilan proses biodegradasi dapat ditandai dengan pengurangan massa sampel. Pengurangan massa sampel dapat dihitung dengan rumus (Astuti dkk, 2019) : % kehilangan massa=



Wi−Wf ×100 % Wi



Dimana : Wi = Berat plastic sebelum uji biodegradadasi Wf = Berat plastic setelah di uji biodegradasi 2.5 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Degradasi Plastik Biodegradasi memiliki waktu yang berbeda dalam menguraikan substratnya. Penguraian dengan menggunakan mikroorganisme ini dapat dipengaruhi oleh beberapa factor. Faktor yang dapat mempengaruhi biodegradasi antara lain adalah jenis polimer, karateristik organisme, dan jenis perlakuan yang diperlukan (Fadlilah dan Maya Shovitri, 2014). Jenis polimer yang dimaksud adalah mikroorganisme akan lebih mudah mengurai jenis polimer yang mengandung banyak molekul organic sehingga proses degradasi lebih cepat. Kemudian apabila jenis organisme yang ada pada saat biodegradasi beraneka ragam maka juga akan mempercepat proses biodegrdasi. Kemudian factor lain yang dapat mempengaruhi degradasi plastik adalah permeabilitas. Permeabilitas adalah kemampuan melewatkan partikel gas dan uap air pada suatu unit luasan bahan pada suatu kondisi tertentu (Akbar dkk, 2013). Apabila bioplastic memilki permeabilitas yang tinggi maka akan membutuhkan waktu degradasi lebih lama. Permeabilitas juga dipengaruhi oleh jumlah platicizer yang ditambahkan ketika membuat plastik biodegradable. Semakin banyak plasticizer yang ditambahkan maka permebilitas semakin kecil. Pada umumnya proses degradasi terjadi karena senyawa tersebut dimanfaatkan oleh mikroorganisme sebagai sumber nutrisi untuk pertumbuhannya Kecepatan proses biodegradasi dipengaruhi oleh beberapa factor. Faktor- faktor tersebut diantaranya adalah kelembaban, jenis mikroorganisme, temperatur, pH, jenis polimer, dan ketebalan polimer. Kondisi biodegradasi yang meliputi pH, temperatur, nutrien, mineral, oksigen, dan kelembaban harus menyesuaikan dengan jenis mikroba yang akan digunakan sebagai biodegradator. Bahan-bahan polimer yang dilepaskan ke lingkungan akan mengalami penguraian secara fisika, kimia dan biologi atau kombinasinya yang tergantung oleh adanya kelembapan, udara, temperatur, cahaya (photo-degradation), radiasi energi tinggi (UV, γradiation) atau oleh hadirnya mikroorganisme (bakteri atau jamur) (Sumarsono 2011).



DAFTAR PUSTAKA Akbar F. Anita Z. Harahap H. 2013. Pengaruh Waktu Simpan Film Plastik Biodegradasi dari Pati Kulit Singkong terhadap Sifat Mekanikalnya. Jurnal Teknik Kimia 2 (2) : 11-15 Astuti A.W., Kusuma H.H., Kumila B.N. 2019. Pembuatan dan Karakterisasi Plastik Biodegradable Berbahan Dasar Ampas Ubi Kayu dan Kulit Udang. Al-Fiziya : Journal of Materials Science, Geophysics, Instrumentation and Theoritical Physics 11 (2) : 119-128 Dora D.R.T. 2017. Biodegradasi Limbah Cair Organik Menggunakan Konsorsium Bakteri Sebagai Bahan Penyusunan Buku Ajar Matakuliah Pencemaran Lingkungan. Jurnal Pendidikan Biologi Indonesia 2 (3) : 95 102 Doraja P.H, Shovitri M, Kuswytasari N.D. 2012. Biodegradasi Limbah Domestik dengan Menggunakan Inokulum Alami dari Tangki Septik. Jurnal Sains dan Seni ITS 1 (1) : 44-47 Fadlilah, Fiki Rahmah dan Maya Shovitri. 2014.Potensi Isolat Bakteri Bacillus dalam Mendegradasi Plastik dengan Metode Kolom Winogradsky. Jurnal Teknik Pomits 3(2) : 40-43 Kurniawan D. Kumalaningsih S. Sabrina N.M.S. 2013. Pengaruh Volume Penambahan Effective Microorganism 4 (EM4) 1% dan Lama Fermentasi Terhadap Kualitas Pupuk Bokashi dari Kotoran Kelinci dan Limbah Nangka. Jurnal Industria 1 (2) : 57 – 66 Megawati. Aji K.W. 2014. Pengaruh Penambahan EM4 (Effective Microorganism-4) pada Pembuatan Biogas dari Eceng Gondok dan Rumen Sapi. Jurnal Bahan Alam Terbarukan 2 (3) : 1-11 Syafruddin. Safrizal H.D. 2013. Pengaruh Konsentrasi dan Waktu Aplikasi EM4 Terhadap Pertumbuhan dan Produksi Cabai (Capsicum annum L.) Pada Tanah Entisol. Jurnal Agrista 2 (17) : 71 -77 Tahri Joutey, Nezha & Bahafid, Wifak & Sayel, Hanane & el ghachtouli, Naima. (2013). Biodegradation: Involved Microorganisms and Genetically Engineered Microorganisms. Luqman M. Recent Advanced in Plasticizer. InTech, Rijeka, Croatia. https://books.google.co.id/books? id=g8qgDwAAQBAJ&printsec=frontcover&source=gbs_ge_summar y_r&cad=0#v=onepage&q&f=false diakses pada 9 November 2020



LAMPIRAN Tahri Joutey, Nezha & Bahafid, Wifak & Sayel, Hanane & el ghachtouli, Naima. (2013). Biodegradation: Involved Microorganisms and Genetically Engineered Microorganisms. Luqman M. Recent Advanced in Plasticizer. InTech, Rijeka, Croatia. https://books.google.co.id/books? id=g8qgDwAAQBAJ&printsec=frontcover&source=gbs_ge_summar y_r&cad=0#v=onepage&q&f=false diakses pada 9 November 2020



Doraja P.H, Shovitri M, Kuswytasari N.D. 2012. Biodegradasi Limbah Domestik dengan Menggunakan Inokulum Alami dari Tangki Septik. Jurnal Sains dan Seni ITS 1 (1) : 44-47



Dora D.R.T. 2017. Biodegradasi Limbah Cair Organik Menggunakan Konsorsium Bakteri Sebagai Bahan Penyusunan Buku Ajar Matakuliah Pencemaran Lingkungan. Jurnal Pendidikan Biologi Indonesia 2 (3) : 95 102



Akbar F. Anita Z. Harahap H. 2013. Pengaruh Waktu Simpan Film Plastik Biodegradasi dari Pati Kulit Singkong terhadap Sifat Mekanikalnya. Jurnal Teknik Kimia 2 (2) : 11-15



Astuti A.W., Kusuma H.H., Kumila B.N. 2019. Pembuatan dan Karakterisasi Plastik Biodegradable Berbahan Dasar Ampas Ubi Kayu dan Kulit Udang. Al-Fiziya : Journal of Materials Science, Geophysics, Instrumentation and Theoritical Physics 11 (2) : 119-128



Fadlilah, Fiki Rahmah dan Maya Shovitri. 2014.Potensi Isolat Bakteri Bacillus dalam Mendegradasi Plastik dengan Metode Kolom Winogradsky. Jurnal Teknik Pomits 3(2) : 40-43



Syafruddin. Safrizal H.D. 2013. Pengaruh Konsentrasi dan Waktu Aplikasi EM4 Terhadap Pertumbuhan dan Produksi Cabai (Capsicum annum L.) Pada Tanah Entisol. Jurnal Agrista 2 (17) : 71 -77



Megawati.



Aji K.W. 2014. Pengaruh Penambahan EM4 (Effective Microorganism-4) pada Pembuatan Biogas dari Eceng Gondok dan Rumen Sapi. Jurnal Bahan Alam Terbarukan 2 (3) : 1-11



Kurniawan D. Kumalaningsih S. Sabrina N.M.S. 2013. Pengaruh Volume Penambahan Effective Microorganism 4 (EM4) 1% dan Lama Fermentasi Terhadap Kualitas Pupuk Bokashi dari Kotoran Kelinci dan Limbah Nangka. Jurnal Industria 1 (2) : 57 – 66