YANG ADA DI PERTOKOAN DAN PASAR SWALAYAN
Uji Fisik Berbagai Jenis Kantong Plastik Belanja
Sampel terdiri dari beberapa jenis kantong plastik belanja, yaitu kantong plastik konvensional yang tidak mempunyai label (kantong kresek biasa); kantongplastik belanja berlabel total degradable (oxodegradable); dan kantong plastik belanja biodegradable yang dibuat dari campuran biji plastik LDPE dengan pati singkong atau pati lainnya. Untuk membandingkan karakteristiknya dengan kantong plastik di luar negeri, maka diambil juga sampel kantong plastik belanja di beberapa pasar swalayan Italy, Singapore, Beijing, USA dan Japan. Hasil uji fisik yang berupa ukuran panjang, lebar dan tebal serta kepadatan atau densitas (density) dapat dilihat pada Tabel 11 berikut. diperlukan kurang lebih dua kali lebih luas area dan dua kali volume tempat sampah.
Dari data pengukuran 40 sampel kantong plastik belanja yang diperoleh dari dalam negeri maupun 10 sampel dari luar negeri, diperoleh data bahwa tebalnya hampir sama namun densitas kantong plastik dalam negri lebih kecil 50% (tebal rata-rata 40 sampel DN 0.0026 cm dan densitas rata-rata 1.119 gr/cm3), sedangkan 10 sampel luar negeri (tebal rata-rata 0.0027cm dan densitas rata-rata 2.258 gr/cm3).
Tabel 11 Data Fisik Berbagai Jenis Kantong Plastik Belanja
No Kantong Plastik
Belanja
Panjang Lebar Tebal Berat Densitas
Warna
Keterangan (Label ) (cm) (cm) (cm) (gram) (gram/cm3)
IMPOR
1 Carrefour, Italy 58.6 31.0 0.003 14.1020 2.58 Transparan Biodegradable 2 Biolene, Italy 58.0 30.5 0.002 8.2024 2.01 Putih Biodegradable 3 Muji, Japan 33.0 20.5 0.003 4.1495 1.86 Putih Konvensional 4 Obat,China 40.0 21.8 0.003 5.9299 2.27 Putih Konvensional 5 Singapore 33.0 20.5 0.003 5.1180 2.52 Kuning Konvensional
6 K-Link 33.2 15.0 0.003 4.3238 2.89 Putih
Green Save Lives
7 China Ungu 54.0 32.0 0.002 8.0293 2.32 Ungu Konvensional 8 China 58.0 39.2 0.002 10.7660 2.37 Transparan Konvensional
9 Nex, USA 44.5 30.0 0.001 4.5857 2.29 Hitam
Reduce, Reuse,Recycle 10 Xissmei, China 30.0 20.5 0.005 4.3399 1.47 Putih Konvensional
Rata-rata 0.0027 2.258
No Kantong Plastik
Belanja
Panjang Lebar Tebal Berat Densitas
Warna Keterangan (Label ) (cm) (cm) (cm) (gram) (gram/cm3)
LOKAL
11 Green Laundry 90.0 45.0 0.003 24.8400 1.75 Putih Biodegradable 12 Martha Tilaar 28.5 15.1 0.003 3.6247 2.41 Putih Biodegradable 13 Ceria Mart 49.0 27.0 0.002 6.2670 2.37 Transparan Degradable
14 Hypertmart 50.0 28.7 0.002 9.8193 2.74 Putih Degradable
15 Giant 48.0 29.5 0.002 9.2620 3.27 Transparan Degradable 16 Guardian 31.5 20.6 0.002 2.8622 1.76 Putih Degradable 17 Toys City 33.0 20.3 0.001 2.4473 2.43 Transparan Degradable 18 Indomart(besar) 47.0 26.5 0.003 8.4879 2.00 Putih Degradable 19 Indomart biasa 27.5 16.2 0.001 1.8610 2.78 Putih Degradable 20 Alfamidi 29.5 15.0 0.001 1.9081 2.87 Putih Degradable 21 Hero 48.5 30.5 0.003 11.3670 2.19 Putih Degradable
22 Century 43.0 29.0 0.004 13.2830 2.66 Hijau Degradable
23 Gramedia 43.5 19.5 0.001 4.1553 3.27 Putih Degradable 24 Carrefour 32.0 15.0 0.001 2.0477 4.27 Putih Degradable 25 Kem-Chick 46.5 28.0 0.002 8.9630 2.75 Putih Eco Friendly 26 Alfa Mart 32.5 24.0 0.001 2.8823 3.69 Putih Degradable
27 Farmers Market 37.0 20.5 0.002 2.4886 1.56 Putih Degradable
28 Hoka Hoka Bento 39.5 30.0 0.003 6.5636 1.73 Putih Degradable
29 Dr. Kong 53.0 33.0 0.007 30.6870 2.58 Hijau Degradable
30 Chandra Asri 49.5 29.5 0.003 8.1321 1.86 Putih Degradable 31 Food Mart (besar) 49.5 28.5 0.003 9.0631 1.89 Putih Degradable 32 Food Mart (kecil) 34.0 14.5 0.002 2.4975 2.03 Putih EPI
33 Krisna bali 45.5 27.0 0.002 6.1775 2.51 Putih EPI 34 Rotiboy 38.6 37.0 0.002 11.9960 3.36 Putih EPI 35 Watsons 30.0 23.5 0.003 4.2223 1.76 Hijau EPI 36 Foodhall 48.0 24.5 0.003 7.6572 1.97 Putih @rene 37 Breadlife 25.5 30.5 0.005 7.5214 1.82 Abu-abu Konvensional 38 Mc Donald 45.8 26.0 0.002 6.0922 2.56 Putih Konvensional 39 Sogo 39.8 28.0 0.002 3.9520 1.42 Merah Konvensional 40 Bread Talk 32.6 44.5 0.004 12.5400 2.16 Abu-abu Konvensional 41 Rapha Kimia 40.0 25.3 0.002 7.0510 2.78 Putih Konvensional 42 Kresek Pasar 40.3 24.0 0.002 6.9776 2.88 Putih Konvensional 43 Ace Hardware 47.5 32.7 0.003 18.9250 3.48 Putih Konvensional 44 Hitam Polos 46.5 28.7 0.003 10.1120 2.16 Hitam Konvensional
45 Plastik kresek 40.2 24.5 0.004 7.0449 1.99 Putih Konvensional 46 Pizza Hut 55.5 27.5 0.003 7.8946 1.52 Putih Konvensional 47 Kue Mochi 32.0 22.5 0.003 5.2894 2.37 Putih Konvensional 48 A & W 38.0 23.0 0.003 4.9075 2.00 Putih Konvensional 49 Matahari 34.0 14.8 0.003 4.5243 2.64 Hitam Konvensional 50 Roti Abadi 53.5 30.0 0.004 13.4120 1.99 Putih Konvensional
Rata-rata 0.0026 1.119
Pengukuran data fisik kantong plastik belanja ini berkorelasi dengan fungsinya sebagai kantong belanja dan tempat membuang sampah. Densitas sampel kantong plastik belanja yang ada di pasaran dalam negeri adalah 49.55% dari densitas sampel luar negeri. Ini berarti tempat untuk menampung sampah kantong plastik di dalam negeri dengan berat yang sama (bila dibandingkan dengan di luar negeri)
Pengaruh Sinar UV dan Pemanasan terhadap Sifat Mekanik Kantong Plastik
Pada penelitian ini dilakukan pengujian berbagai kantong plastik belanja yang bertujuan untuk mengetahui perubahan sifat mekanik uji tarik (tensile strength), dan uji perpanjangan putus (elongation at break) setelah dilakukan penyinaran dengan sinar UV selama 8 minggu dan pemanasan 800C selama 2 jam. Salah satu karakteristik mekanik yang sangat menentukan dari kantong plastik adalah tensile strength, yang menyatakan gaya tarik maksimum yang dapat
ditahan oleh plastik sebelum plastik tersebut rusak (Suyadi et al., 2007).Pengujian dilakukan menggunakan Material Testing Machine Lloyds Instrument yang sesuai dengan ASTM E8 dan JIS 2241. Dengan menarik suatu bahan, akan segera diketahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan sejauh mana material itu bertambah panjang lalu putus.
Gambar 14 Tensile strength vs UV dan pemanasan Gambar 15 Elongation vs UV dan pemanasan
Sinar UV dan pemanasan menyebabkan putusnya rantai polimer dan ikatan-ikatan kimia pada plastik sehingga terjadi penurunan tensile strength dan elongation dari kantong plastik.
Tabel 12 Penurunan Tensile Strength Akibat Penyinaran UV dan Pemanasan
No Nama
Sampel
Nilai Tensile Strength (MPa)
Awal UV 8 minggu Pemanasan 800C, 2 jam
I II Rata2 I II Rata2 I II Rata2
1 B1 17,664 15,969 16,8165 3,9715 3,8374 3,9044 (76,78%) 6,4025 6,8568 6,6296 (60,57%) 2 C1 21,2596 21,7437 21,5016 20,0309 14,671 17,3509 (19,30%) 13,8560 13,8560 13,8560 (35,56%) 3 D1 91,8130 91,1070 91,4600 3,518 3,518 3,5180 (96.16%) 8,6748 8,9535 8,8141 (90,36%) 4 A1 80,899 80,785 80,8420 20,0309 19,3236 19,6772 (75,66%) 24,4786 21,7307 23,1046 (71,42%) 5 C2 179,369 446,9200 313,1445 34,1156 34,1156 34,1156 (89,10%) 37,0378 42,0783 39,5580 (87,36%) 6 A2 59,8940 59,5610 59,7275 9,4804 9,4719 9,4761 (81,13%) 5,6607 5,6607 5,6607 (90,53%) 7 C3 35,4550 35,4550 35,4550 15,746 15,275 15,5100 (56,25%) 24,973 24,981 24,9770 (29,55%)
Dari Gambar 14 dapat dilihat bahwa kantong plastik kode “D1” memiliki penurunan nilai tensile strength paling besar setelah disinari UV (96.16%) dan (90.36% setelah pemanasan) artinya paling mudah didegradasi dengan sinar UV dan pemanasan. Tabel 12 diatas menunjukkan bahwa penurunan % tensile strength dari semua jenis kantong plastik lebih besar jika potongan sampel tersebut disinari dengan sinar UV selama 8 minggu, dari pada dilakukan pemanasan 800C selama 2 jam di dalam oven, seperti pada Gambar 16 dan Gambar 17 berikut.
Gambar 16 Penurunan TS vs UV dan pemanasan Gambar 17 Penurunan Elongation vs UV dan pemanasan
Tensile Strength dipengaruhi oleh karakteristik kimia dari plastik seperti komposisi dan struktur kimia dari komponen-komponen penyusun plastik. Plastik konvensional, degradable dan biodegradable memiliki karakteristik kimia yang berbeda sehingga nilai tensile strength dan elongation dari masing-masing jenis plastik tersebut juga berbeda. Elongation at break merupakan karakteristik mekanik dari plastik yang menyatakan perubahan panjang maksimum yang dapat ditarik hingga plastik putus (Davis, 2004).
Tabel 13 Penurunan %Elongation Akibat Penyinaran UV dan Pemanasan
No Nama
Sampel
Nilai Elongation (mm)
Awal UV, 8 minggu Pemanasan 800C, 2 jam
I
II Rata2 I II Rata2 I II Rata2
1 B1 166,7000 181,0700 173,8850 34,8550 35,8170 35,3360 (79,67%) 91,6300 141,8229 116,7264 (32,87%) 2 C1 86,2980 82,4210 83,3595 44,7500 44,7500 44,7500 (46,39%) 73,5180 67,9986 70,7583 (15,11%) 3 D1 125,7600 122,9400 124,3500 56,4660 56,4660 56,4660 (54,59%) 89,0810 90,4380 89,7595 (46,31%) 4 A1 65,7820 51,9660 58,8740 13,3680 13,8730 13,6205 (76,85%) 24,9730 24,9810 24,9770 (57,57%) 5 C2 207,0979 207,1076 207,1027 191,3327 191,3327 191,3327 (7,61%) 206,0226 207,4730 206,7478 (0,17%) 6 A2 40,5550 43,7620 42,1585 18,0090 18,2610 18,1350 (56,98%) 29,4640 29,0570 29,2605 (30,59%) 7 C3 166,8400 157,8100 162,3250 73,5180 80,8870 77,2025 (52,43%) 101,8683 113,3479 107,6081 (33,70%)
Gambar 17 menunjukkan kantong plastik kategori biodegradable yaitu kode B1 (Carrefour Italy) mempunyai penurunan % elongation paling besar (79.67%) dan kode A1 Martha Tilaar (76.85%). Ini menunjukkan bahwa kedua jenis plastik ini benar termasuk kategori biodegradable (memiliki kandungan polimer alami seperti pati singkong, atau pati sagu). Perlakuan sinar UV dan pemanasan pada berbagai jenis kantong plastik menunjukkan terjadinya penurunan nilai elongation seperti pada data Tabel 13 diatas .
Uji Tanam
Karakteristik kantong plastik dapat juga diuji dengan cara menanamnya di dalam tanah selama beberapa waktu (ASTM G21-09). Hasil uji tanam (pendam) dapat dilihat pada gambar-gambar berikut. Pada Gambar 18, kode D1 adalah kantong plastik konvensional terlihat tetap utuh, tidak terjadi degradasi
selama ditanam 2 hingga 10 minggu. Sedangkan pada Gambar 20 kode B1 dan Gambar 23 kode A1 terjadi degradasi, yang mengindikasikan kantong plastik tersebut benar biodegradable, berbeda dengan Gambar 21, kode A2 yang menunjukan karakteristik jenis konvensional walau mempunyai label
biodegradable (ecoplas). Hal ini membuktikan bahwa komponen penyusun kantong plastik konvensional sedikitpun tidak dikonsumsi oleh mikroba tanah. Sampel uji ada yang tetap utuh atau tidak mengalami degradasi sampai 10 minggu seperti pada Gambar 22 kode C1 dan Gambar 24 kode C2, karena keduanya termasuk jenis oxodegradable yang melabelkan akan didegradasi maksimum dalam 2 tahun.
Gambar 18 Kode D1 konvensional Gambar 19 Kode C3 oxodegradable
Gambar 20 Kode B1 biodegradable Gambar 21 Kode A2 biodegradable
Gambar 22 Kode C1 oxodegradable Gambar 23 Kode A1 biodegradable
Analisis Gugus Fungsi dengan Fourier Thermal Infra Red (FTIR) Hasil FTIR dari sampel uji kantong plastik konvensional, degradable
dan biodegradable dapat dilihat pada Tabel 14 dan Tabel 15. Adanya daerah serapan (2850-2970 cm-1, 1400-1600cm-1 dan 675-1000 cm-1) menunjukkan adanya hidrokarbon jenuh dan tidak jenuh (alkena dan alkana) dan daerah serapan 3367.71 cm-1 menunjukkan adanya gugus OH yang khas dalam struktur pati.
Tabel 14 Spektum FTIR Kantong Plastik Degradable dan Konvensional
No Serapan (cm-1) Ikatan Senyawa
1. 2850-2970 CH Alkana
2. 1400-1600 C=C Alkena
3. 675-1000 CH Alkena
Tabel 15 Spektrum FTIR Sampel Uji Kantong Plastik Biodegradable
No Serapan (cm-1) Ikatan Senyawa
1 3200-3600 OH alkohol 2 2850-2970 CH alkana 3 1400-1600 C=C alkena 4 1050-1300 C-O Alcohol 5 1600-1800 C=O Aldehid/keton 6 675-1000 CH Alkena
Berdasarkan kurva-kurva dibawah ini, dapat dilihat bahwa Gambar 30
yaitu kantong plastik “Degradable” China mempunyai kurva serapan yang sama dengan Gambar 28 kantong plastik konvensional lokal, artinya kedua jenis kantong plastik ini termasuk yang tidak ramah lingkungan walau menuliskan label degradable namun ternyata jenis konvensional. Pada Gambar 26, kantong plastik GL yang mempunyai label Ecoplas, namun kurva serapannya sama dengan Gambar 27 kantong plastik oxium oxodegradable, sehingga kebenaran label Ecoplas yang seharusnya biodegradable dari kantong plastik GL masih perlu diteliti lebih detail lagi.
Berikut kurva-kurva analisis FTIR berbagai jenis kantong plastik :
Gambar 27 Kantong Plastik Oxodegradable Gambar 28 Kantong Plastik Konvensional Lokal
Gambar 29 Kantong Plastik Konvensional China Gambar 30 Kantong Plastik Degradable China
Analisis Kandungan Logam dengan AAS
Teknologi oxodegradable menggunakan zat aditif seperti oxium atau
prodegradant sebanyak 3-10% dari total bahan baku pembuatan plastik biasa, akan membuat kantong plastik dapat terdegradasi dalam waktu 6 bulan sampai 24 bulan (Sugianto, 2011). Untuk melihat data kandungan logam yang ditambahkan sebagai aditif agar komponen plastik lebih mudah teroksidasi dengan adanya sinar UV dan panas, maka terhadap beberapa sampel kantong plastik yang berbeda jenis dilakukan analisis dengan menggunakan AAS. Analisis dilakukan di Balai Besar Kimia dan Kemasan, Jakarta Timur. Hasil analisis kandungan logam Fe ,Co dan Mn dapat dilihat pada Tabel 16.
Tabel 16 Hasil Analisis Kandungan Logam Fe, Co dan Mn Kantong Plastik Belanja (jenis) Logam Fe
(mg/ kg) Logam Co ( mg/kg ) Logam Mn ( mg/kg) 1 “A2” biodegradable ecoplas 10.70 <3.3 2 “C4” oxodegradable oxium 29.84 <3.3 3 “C2” oxodegradable EPI 16.33 <3.3 4 “C1” oxodegradable oxium 18.78 <3.3 5 “C3” oxodegradable oxium 29.80 <3.3 6 “D1” konvensional <2.3 <3.3 7 “A1” biodegradable ecoplas <2.3 <1.0 8 “D2” , konvensional <2.3 <1.0
Kantong plastik “A2” yang diberi label biodegradable ecoplas seharusnya tidak mengandung logam, namun dari data pada Tabel 16 ditemukan logam Fe 10.70 mg/kg, kemungkinan logam-logam tersebut berasal dari tinta cetak pada kantong plastik atau memang kantong plastik dengan kode A2 sebenarnya termasuk jenis oxodegradable, bukan biodegradable seperti yang tertulis pada labelnya.
Analisis Morfologi dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)
Analisis dilakukan untuk melihat morfologi dari 5 (lima) jenis kantong plastik belanja yang diperkirakan berbeda karakteristiknya,sesuai dengan label yang tertera di kantong-kantong plastik belanja tersebut, yaitu:
Sampel No 1. Kantong plastik yang diperoleh dari supermarket di Australia (terlabel Biodegradable dan Compostable)
Sampel No 2. Kantong plastik Martha Tilaar dengan label ecoplas (ada campuran tepung singkong)
Sampel No 3. Kantong plastik Sushi-tei dengan label EPI, go green 100% degradable)
Sampel No 4. Kantong plastik dari Farmers market dengan label oxium tergolong
oxodegradable
Sampel No 5. Kantong plastik konvensional yang didapat dari pasar tradisional Sampel lembaran plastik dengan ukuran 1x0,5cm2 langsung di coating
dengan platina selama 60 detik. Analisis dilakukan pada accelerated voltage
sebesar 20kV pada perbesaran 500 X, 100 X, 2500 X dan 5000 X. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar 31 s/d Gambar 35 berikut.
Gambar 31 Kantong Plastik Australia Gambar 32 Kantong Plastik Martha Tilaar (Ecoplas)
(Biodegradable dan Compostable Labelled) 500 X (a) , 100 X (b), 2500 X (c), 5000 X (d)) 500 X (a) , 100 X (b), 2500 X (c) and 5000 X (d)
Gambar 33 Kantong Plastik Sushitei (EPI Labelled) Gambar 34 Kantong Plastik Farmers Market (Oxium 500 X (a) , 100 X (b), 2500 X (c) ,5000 X (d ) Labelled) 500 X (a) , 100 X (b), 2500 X (c) 5000 X(d)
Gambar 35 Kantong Plastik Konvensional (No Labelled) 500 X (a), 100 X (b), 2500 X (c) and 5000 X (d)
Dari beberapa gambar hasil SEM diatas, dapat dilihat hasil perbedaan morfologi bentuk masing-masing jenis kantong plastik, seperti bentuk morfologi jenis konvensional (Gambar 35), jenis oxodegradable dengan penambahan additive
yang berbeda (Gambar 33 dan Gambar 34) menyebabkan bentuk morfologi yang berbeda juga dan jenis biodegradable (Gambar 31 dan Gambar 32 ) yang mengandung pati di dalamnya (starch based).
6.PEMBUATAN BIOPLASTIK DENGAN MEMANFAATKAN
PATI BIJI DURIAN (Durio zibethinus Murr.)
DAN PATI SAGU (Metroxylon sp.)
Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen dua tahap. Penelitian tahap I bertujuan untuk memperoleh pati dari biji durian dengan cara ekstraksi menggunakan air. Prosedur ekstraksi pati biji durian dapat dilihat pada diagram alir yang ada pada Gambar 36 dibawah ini.
biji durian kulit biji dikupas
biji dipotong
dicuci hingga bebas lendir ditimbang
ditambahkan air dengan perbandingan 1:10 dihancurkan menggunakan blender selama 5 menit
diendapkan selama 24 jam dekantasi air diatas endapan endapan dicuci menggunakan akuades
diendapkan kembali selama 24 jam endapan pati diletakkan dalam loyang dikeringkan dalam oven suhu 500C selama 24 jam
dihaluskan menggunakan blender kering Pati biji durian
Gambar 36 Diagram Alir Ekstraksi Pati Biji Durian (Sumber: Modifikasi Jufri et. al, 2006)
Penelitian tahap II bertujuan membuat plastik biodegradable (bioplastik) dengan mencampurkan pati biji durian dengan biji plastik LDPE (Low Density Poly Ethylene) dan sekaligus membuat bioplastik dengan menambahkan pati sagu dengan biji plastik LDPE. Prosedur pembuatan bioplastik dapat dilihat pada Gambar 37 berikut:
Biji plastik LDPE
Penimbangan biji plastik LDPE sesuai dengan perlakuan Penimbangan pati sagu/biji durian sesuai dengan perlakuan Pencampuran biji plastik dengan pati menggunakan mesin Rheomix
suhu 1400C, 50 rpm selama 10 menit
Poliblend
Pencetakan poliblend dengan mesin hot press
suhu1900C, 10 Bar selama 18 menit Bioplastik
Gambar 37 Diagram Alir Pembuatan Bioplastik (Sumber: Modifikasi Subowo dan Pujiastuti, 2003)
Rancangan percobaan penelitian tahap II adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dua faktor, yaitu jenis pati yang digunakan dan variasi penambahan konsentrasi pati. Kombinasi perlakuan jenis pati dan variasi penambahan konsentrasi pati dapat dilihat pada Tabel 17 dibawah ini .
Tabel 17 Kombinasi Jenis Pati dan Variasi Konsentrasi Pati
Jenis Pati Konsentrasi Penambahan Pati (%) Total Pelakuan
0% 10% 30% 50%
Biji Durian Y11 Y12 Y13 Y14 Y.1
Sagu Y21 Y22 Y23 Y24 Y.2
Model matematika percobaan penelitian tahap II sebagai berikut: Yij = i + j + (ij + ij dimana:
Yij = kualitas bioplastik dengan menggunakan pati i dan konsentrasi j
= nilai rataan populasi
i = pengaruh akibat perlakuan sumber pati yang digunakan taraf ke-i
j = pengaruh akibat konsentrasi pati taraf ke-j
()ij = pengaruh interaksi faktor taraf ke-i dengan faktor taraf ke-j
ij = pengaruh galat dari perlakuan ke-i yang memperoleh perlakuan ijk
Hipotesa :
H0 : Tidak ada pengaruh dari jenis pati yang digunakan terhadap
karakteristik bioplastik
H0 : Tidak ada pengaruh dari variasi konsentrasi pati terhadap karakteristik
bioplastik
H0 : Tidak ada pengaruh dari jenis pati dan variasi konsentrasi pati yang
digunakan terhadap karakteristik bioplastik
H1 : Ada pengaruh dari jenis pati yang digunakan terhadap karakteristik
bioplastik
H1 : Ada pengaruh dari variasi konsentrasi pati terhadap karakteristik
bioplastik
H1 : Ada pengaruh dari jenis pati dan variasi konsentrasi pati terhadap
karakteristik bioplastik
Terhadap pati biji durian hasil ekstraksi dan terhadap pati sagu yang dipakai, dilakukan beberapa analisis (contoh perhitungan analisis terdapat dalam Lampiran 9 , Lampiran 10 dan Lampiran 6):
1. Analisis proksimat (kadar air, protein, lemak, abu dan karbohidrat) 2. Analisis kadar pati (amilosa dan amilopektin)
3. Analisis derajat putih dengan Chromameter
Terhadap bioplastik yang dihasilkan, maka dilakukan beberapa uji dan analisis: 1. Kekuatan tarik (tensile strength)
2. Kekuatan lentur atau perpanjangan putus (elongation at break) 3. Kekerasan plastik dengan Texture Analyzer
4. Morphology analysis dengan SEM 5. Derajat putih dengan Chromameter 6. Kehilangan berat (degradasi)
Pati Biji Durian dan Pati Sagu
Pati termasuk salah satu jenis polisakarida penting yang banyak terkandung pada beberapa tanaman yang tersebar di alam dan dapat diekstrak dari sumbernya, seperti biji-bijian (jagung, beras), umbi-umbian (singkong, kentang, ubi jalar), dan empulur batang palma (sagu, aren). Pati yang didapat dari hasil ekstraksi biji durian berupa serbuk halus berwarna putih dan memiliki rendemen sebesar 19.36%. Analisis komposisi kimia pati sagu dan pati biji durian dapat dilihat pada Tabel 18 berikut:
Tabel 18 Analisis Kimia Pati Biji Durian dan Pati Sagu
Analisis Pati Sagu Pati Biji Durian
Karbohidrat (%) 88.94 83.92
Rasio Amilosa /Amilopektin 23/63 14/74
Protein (%) 0.35 4.76
Lemak (%) 0.04 0.38
Abu (%) 0.26 0.25
Air (%) 10.34 10.71
Granula Pati*) 20-60 m 8-10 m
Sumber: Soebagio et al., 2009
Pati yang terdapat pada tanaman ini terdiri atas tiga fraksi penyusun, yaitu amilosa, amilopektin, dan bahan antara seperti protein dan lemak. Pati disusun oleh molekul yang lurus (amilosa) dan molekul yang bercabang (amilopektin). Adanya amilosa membuat pati bisa membentuk gel ketika dipanaskan. Adanya amilopektin membuat pati memiliki sifat lengket. Rasio amilosa dan amilopektin bervariasi untuk tiap jenis pati tergantung sumber pati. Pati kentang memiliki rasio amilosa dan amilopektin 21% berbanding 79%, pati tapioka memiliki rasio amilosa dan amilopektin 17% berbanding 83%, sedang pati sagu memiliki rasio amilosa dan amilopektin 23% berbanding 63% (Brown, 2008). Pati hasil ekstraksi biji durian memiliki rasio amilosa dan amilopektin yang hampir sama dengan pati singkong (tapioka) yaitu 14% berbanding 74%, sehingga berpotensi baik untuk dijadikan bahan baku dalam pembuatan bioplastik.
Pembuatan Bioplastik
Bioplastik dibuat dari campuran pati sagu dengan biji plastik LDPE dan pati biji durian dengan biji plastik LDPE. Proses pembuatan bioplastik LDPE dalam penelitian ini dibagi dua tahap, yaitu tahap pencampuran dan tahap pencetakan.
Pencampuran Biji Plastik LDPE dengan pati
Penambahan pati ke dalam polimer sintetis akan memperbaiki kemampuan degradasi dari plastik dan bisa ditambahkan mulai dari konsentrasi pati 15% hingga 80% (Chinnaswamy dan Hanna, 1996). Ada tiga komposisi pencampuran baik untuk pati sagu maupun pati biji durian dalam penelitian ini, yaitu perbandingan pati sagu atau pati biji durian, dengan biji plastik LDPE: 10:90; 30:70 dan; 50:50 seperti dibawah ini.
Gambar 38 Pati Sagu, Pati Biji Durian, dan Biji Plastik LDPE (Sumber: dokumentasi pribadi)
Pati sagu, pati biji durian dan biji plastik LDPE sulit untuk dicampur secara manual pada suhu ruang. Hal ini disebabkan karena perbedaan polaritas antara kedua material tersebut. Pati sagu dan pati biji durian bersifat polar, sedangkan biji plastik LDPE bersifat non polar.
a. LDPE – Durian 10% b. LDPE – Sagu 10% c. LDPE – Durian 30%
d. LDPE – Sagu 30% e. LDPE – Durian 50% f. LDPE – Sagu 50%
Gambar 39 Poliblen
(Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2012)
Agar hasil pencampuran bersifat homogen maka ditambahkan surfaktan yang hidrofobik seperti organosiloksan pada pati sagu dan pati biji durian. Pati yang telah ditambah surfaktan kemudian dicampur dengan biji plastik LDPE pada kondisi panas menggunakan mesin Rheomix (Subowo dan Pujiastuti, 2003). Dalam penelitian ini, pencampuran antara pati dan biji plastik LDPE dilakukan pada temperatur 1400C, kecepatan putar motor 50 rpm selama 10 menit. Hasil pencampuran berupa poliblen dapat dilihat pada Gambar 39 berikut.Pencetakan Poliblen
Hasil pencampuran antara biji plastik dengan pati disebut dengan poliblen (Subowo dan Pujiastuti, 2003). Sebelum dicetak menjadi bioplastik, poliblen akan diperkecil ukurannya menjadi bentuk yang menyerupai pelet. Pelet ini kemudian dicetak menggunakan mesin hot press pada suhu 1900C, tekanan 10 bar, selama 18 menit.
Pencetakan pelet menghasilkan lembaran bioplastik LDPE dengan diameter 20 cm dan ketebalan 0.79 cm. Hasil cetakan bioplastik dapat dilihat pada Gambar 40. berikut.
a. LDPE b. LDPE – Durian 10% c. LDPE – Sagu 10%
d. LDPE-Durian 30% e. LDPE – Sagu 30% f. LDPE-Durian 50% g. LDPE – Sagu 50%
Gambar 40 Bioplastik LDPE (Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2012)
Bioplastik yang telah dicetak diukur derajat putih menggunakan kromameter. Hasil pengukuran akan didapat nilai L*, a*, dan b* yang akan diolah menjadi indeks putih. Berdasarkan hasil Anova (Lampiran 7 ), perlakuan jenis pati berpengaruh nyata (p<0.05) terhadap indeks putih bioplastik. Perlakuan variasi konsentrasi pati juga berpengaruh nyata (p<0.05) terhadap indeks putih bioplastik. Interaksi antara jenis pati dan variasi penambahan pati berpengaruh nyata (p<0.05). Hasil uji lanjut dengan metode Tukey HSD (p<0.05) menunjukkan indeks putih bioplastik pati biji durian pada perlakuan rasio jenis pati dan konsentrasi pati berbeda nyata dengan indeks putih bioplastik pati sagu pada perlakuan yang sama. Tingkat indeks putih dapat dilihat pada Gambar 41 berikut.
Gambar 41 Indeks Putih Bioplastik Terhadap Jenis Pati dan Konsentrasi Pati Keterangan: Notasi huruf yang beda di belakang angka menunjukkan beda nyata (p<0.05)
Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa rentang nilai indeks putih yang dihasilkan berkisar antara 7.66 sampai 98.36 yang menunjukkan rentang warna dari coklat hingga putih. Intensitas perubahan warna coklat bioplastik meningkat
seiring dengan bertambahnya pati dalam bioplastik. Bioplastik pati biji durian memiliki warna yang lebih coklat dari bioplastik pati sagu. Hal ini disebabkan pati biji durian yang digunakan belum mengalami proses bleaching dan pemurnian yang ditunjukkan dengan adanya kandungan protein yang tinggi pada pati. Adanya protein ini dapat memicu terjadinya reaksi maillard (Bourtom, 2007).
Pati sagu yang digunakan adalah pati sagu komersial yang telah mengalami proses bleaching dan pemurnian, sehingga warna bioplastik yang dihasilkan lebih cerah. Hal ini berkorelasi pada pembuatan kantong plastik
biodegradable (bioplastik), jika yang diinginkan warna putih maka perlu dilakukan proses pemutihan (bleaching) terhadap pati dari biji durian.
Analisis Degradasi Bioplastik
Lembaran bioplastik kemudian dianalisis tingkat degradasinya. Analisis degradasi yang dilakukan meliputi analisis berat plastik, analisis kekuatan mekanik, dan analisis SEM.
Analisis Pengurangan Berat Bioplastik
Penurunan berat bioplastik merupakan salah satu indikasi terjadinya proses degradasi pada bioplastik selama ditanam dalam tanah yaitu persentase pengurangan berat. Pada penelitian ini sampel bioplastik ditanam dalam tanah selama 8 minggu. Selama pemendaman bioplastik tidak mengalami perubahan warna yang menunjukkan bahwa tidak terjadi reaksi kimia (Aidzan, 2009). Pengurangan berat yang terjadi dapat disebabkan oleh adanya proses pelarutan pati kedalam tanah (leaching) atau degradasi pati oleh mikroorganisme tanah. Hasil uji mikrobiologi menunjukkan bahwa jumlah mikroba yang ada di dalam tanah adalah TBUD (Terlalu Banyak Untuk Dihitung). Umumnya spesies-spesies yang dominan yang terdapat pada sampel polietilena adalah Bacillus sp.,
Staphylococcus sp., Streptococcus sp., Diplococcus sp., Microccocus sp.,
Pseudomonas sp., Moraxella sp., Aspergillus niger, A. ornatus, A. flavus, dan A. candidus. Mikroba tersebut memanfaatkan polietilena sebagai sumber karbon untuk metabolisme mereka. Mikroorganisme tersebut umumnya terdapat pada permukaan plastik polietilena (Vijaya dan Reddy, 2008). Pengaruh perlakuan antara jenis pati dan konsentrasi pati terhadap persentase kehilangan berat dapat dilihat pada Gambar 42 berikut.
Dari Gambar diatas, dapat dilihat bahwa tingkat biodegradasi dari bioplastik meningkat seiring dengan peningkatan kandungan pati yang ditambahkan ke dalam bioplastik tersebut. Kehilangan berat bioplastik sebanding dengan peningkatan konsentrasi pati yang ditambahkan. Makin banyak pati di dalam matriks bioplastik maka tingkat kehilangan berat akan semakin besar (Subowo dan Pujiastuti, 2003).
Dari hasil analisa, dapat dilihat bahwa kehilangan berat pada bioplastik komposit pati sagu mengikuti pola polynomial (R2=0.8561), sedangkan kehilangan berat pada plastik biokomposit pati biji durian bergerak secara linier