Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Produksi Biodegradable Plastic
melalui Pencampuran Pati Sagu Termoplastis dan Compatibilized Linear Low Density Polyethylene adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini
Bogor, Agustus 2009
Maria Ulfa Christianty NIM F351070011
ABSTRACT
MARIA ULFA CHRISTIANTY. Production of Biodegradable Plastic through Blending of Thermoplastic Sago Starch with Compatibilized Linear Low Density Polyethylene. Under direction of TITI CANDRA SUNARTI and HARDANING PRANAMUDA.
This research explored the possibility of sago starch for blending with synthetic plastic polymer. In order to improve the physico-mechanical properties and the compatibility of the blend system, sago starch was modified into thermoplastic sago starch, while Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) was compatibilized by addition maleic anhydride. Thermoplastic sago starch was produced of compounding of starch with 20% of glycerol and 25% of water. This compound showed the best physico-mechanical properties when blending with 80% compatibilized LLDPE (compt.-LLDPE). The results indicated that 40% of thermoplastic sago starch in the blends was the best composition in terms of mechanical properties and its biodegradability. Blending of thermoplastic sago starch up to 40% improved the biodegradability and maintained the tensile strength up to 110 kgf/cm2. The test for biodegradability showed high coverage of mold growth (Penicillium sp. and Aspergillus niger) on the surface plastic, i.e 85- 95% and high degree of biodegradation by α-amylase, i.e 24,70%.
Keywords: thermoplastic sago starch, compt.-LLDPE, tensile strength, biodegradability.
RINGKASAN
MARIA ULFA CHRISTIANTY. Produksi Biodegradable Plastic melalui Pencampuran Pati Sagu Termoplastis dan Compatibilized Linear Low Density Polyethylene. Dibimbing oleh TITI CANDRA SUNARTI dan HARDANING PRANAMUDA.
Perkembangan teknologi polimer plastik telah membawa banyak manfaat dalam kehidupan manusia. Berbagai keunggulan yang dimiliki plastik menyebabkan material ini banyak digunakan untuk berbagai aplikasi. Namun demikian, bahan ini juga menimbulkan permasalahan berskala global, baik bagi lingkungan dan kesehatan. Salah satu solusi alternatif untuk menjawab permasalahan plastik adalah melalui pengembangan biodegradable plastic yaitu dengan menggunakan pati termoplastis berbahan baku Sagu (Metroxylon sp.).
Sagu merupakan salah satu sumber pati yang potensial di Indonesia, sehingga penggunaannya sebagai bahan baku biodegradable plastic akan sangat prospektif untuk dikembangkan
Kelemahan yang ada pada plastik berbasiskan pati adalah rendahnya sifat mekanis. Pembuatan plastik dengan mencampurkan pati termoplastis dan polimer sintetis dilakukan untuk mengatasi lemahnya sifat mekanik pada plastik berbasis pati. Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) merupakan salah satu polimer sintetis dengan sifat mekanik yang baik. Pencampuran pati sagu termoplastis dan LLDPE dinilai akan saling menutupi kelemahan antar keduanya. Pembuatan plastik berbasiskan pati dan polimer hidrokarbon memiliki kekurangan rendahnya kompatibilitas antar monomer penyusun, oleh karena itu dibutuhkan
compatibilizer.
Penelitian ini mengkaji perbandingan komposisi campuran pati sagu termoplastis dan compatibilized LLDPE (compt.-LLDPE) yang menjadi titik kritis untuk mendapatkan plastik dengan sifat biodegradasi yang baik, dengan tidak menurunkan sifat mekanisnya.
Penelitian dilaksanakan dalam 4 tahap. Tahap pertama dilakukan Persiapan bahan yang terdiri dari (a) pengkondisian awal pati sagu (pengeringan dan pengecilan ukuran hingga 200 mesh) (b) Pengujian mutu pati sagu dan analisa fisiko kimia yang meliputi bentuk dan ukuran granula, kandungan pati, amilosa, protein dan lemak (c) penambahan compatibilizer dalam LLDPE (modifikasi metode Shujun et al. 2005).
Hasil karakterisasi pati sagu menunjukkan bahwa pati sagu dalam penelitian ini telah memenuhi standar mutu pati sagu dan berdasarkan sifat fisiko kimia menunjukkan hasil yang sesuai sebagai bahan baku pembuatan pati sagu termoplastis. Hal ini terutama dikaitkan dengan beberapa karakteristik pati yang berpengaruh signifikan dalam proses pencampuran dengan polimer sintetis, yaitu kadar air, rasio amilosa, kadar serat, kadar protein serta tingkat kehalusan.
Tahap kedua adalah pembuatan pati sagu termoplastis berdasarkan metode modifikasi Zhang et al. (2007) dan pengujian sifat fisik mekanik. Faktor yang dikaji dalam tahapan ini adalah konsentrasi gliserol, yakni 10, 20 dan 30%. Pati sagu termoplastis yang dihasilkan dalam penelitian ini menunjukkan bahwa pati sagu termoplastis dengan konsentrasi gliserol 20% dan kadar air 25% memperlihatkan sifat fisik-mekanik terbaik, yakni cenderung lebih kuat, hampir
tidak ditemukan bagian yang robek serta pada pencampuran dengan compt.- LLDPE 80%, memiliki nilai kuat tarik 101,5 kgf/cm2 dan elongasi 12,5%. Bahan pemlastis memegang peranan penting dalam pembuatan pati termoplastis. Konsentrasi pemlastis yang berlebihan akan menyebabkan plastik bersifat soft dan
weak (Kalambur & Rizvi 2006). Oleh karena itu, pati sagu termoplastis dengan konsentrasi gliserol 20% digunakan dalam tahapan penelitian ke-3.
Tahap ketiga yaitu pembuatan plastik melalui pencampuran pati sagu termoplastis dan compt.-LLDPE dengan memodifikasi metode Huneault dan Li (2007). Kajian pencampuran pati sagu termoplastis dan compt.-LLDPE dilakukan pada perbandingan 20:80; 40:60; dan 60:40.
Tahap keempat adalah karakterisasi plastik meliputi sifat mekanik, termal, biodegradabilitas, dan morfologi. Pengujian sifat mekanik menunjukkan bahwa kekuatan tarik tertinggi dimiliki oleh plastik campuran dengan konsentrasi pati sagu termoplastis 20%, yakni 120 kgf/cm2. Pada konsentrasi 40%, kuat tarik hanya mengalami penurunan 10 kgf/cm2 menjadi 110 kgf/cm2. Konsentrasi 60% menghasilkan plastik yang getas sehingga tidak dapat dilakukan pengukuran. Nilai elongasi dari hasil penelitian ini juga mengalami penurunan seiring dengan peningkatan jumlah pati sagu termoplastis yang ditambahkan. Distribusi fase terdispersi, ikatan interfacial, konsentrasi bahan pemlastis, dan sifat fisiko kimia pati sagu sangat mempengaruhi sifat mekanik plastik campuran yang dihasilkan.
Hasil pengujian termal menunjukkan suhu transisi gelas (Tg) 36-39oC dengan jumlah panas (Q) 3,056761-9,835056 mJ, titik leleh (Tm) 115-118oC dengan Q sebesar 6,467779-20,539118 mJ dan kalor jenis (c) 0,01018-0,03056 mJ/deg.mg. Komposisi pati sagu termoplastis dalam campuran tidak mempengaruhi nilai Tg, Tm, Q dan c.
Hasil pengujian biodegradabilitas secara kualitatif dengan menggunakan
Pennicillium sp. dan Aspergillus niger menunjukkan bahwa plastik dengan komposisi pati sagu termoplastis 20% menunjukkan pertumbuhan koloni yang sedikit, sedangkan pada konsentrasi 40 dan 60%, dapat ditumbuhi kapang mencapai 85-100%. Hal ini didukung hasil pengujian biodegradabilitas secara kuantitatif melalui uji enzimatis dengan α-amilase, yang menunjukkan bahwa persentase bagian yang terdegradasi dari plastik untuk komposisi pati sagu termoplastis 20, 40 dan 60%, masing-masing adalah 3,15 ; 24,70 dan 50,45% dari bobot plastik awal.
Pengujian morfologi permukaan plastik memperlihatkan bahwa bentuk alami granula pati sagu termoplastis tidak tampak dan hal ini mengindikasikan bahwa pati sagu telah membentuk pati termoplastis secara sempurna (Ishiaku et al. 2002). Homogenitas campuran cukup baik dengan ditunjukkan tingkat distribusi fase terdispersi yang merata, namun ikatan interfacial yang terjadi masih belum optimal, khususnya pada campuran dengan komposisi pati sagu termoplastis 60%, dimana partikel pati cenderung menempel dalam matriks LLDPE tanpa adanya ikatan.
Dari hasil penelitian ini pencampuran pati sagu termoplastis dan compt.- LLDPE pada komposisi perbandingan 40:60 memberikan hasil yang mampu memadukan sifat mekanik dan biodegradabilitas yang baik.
Kata kunci: Pati sagu termoplastis, compt.-LLDPE, kuat tarik, kemampuan biodegradasi.
© Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah
b. pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar Institut Pertanian Bogor
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin Institut Pertanian Bogor
PRODUKSI BIODEGRADABLE PLASTIC
MELALUI PENCAMPURAN PATI SAGU TERMOPLASTIS
DAN COMPATIBILIZED LINEAR LOW DENSITY POLYETHYLENE
MARIA ULFA CHRISTIANTY
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada
Program Studi Teknologi Industri Pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
Judul Tesis : Produksi Biodegradable Plastic melalui Pencampuran Pati Sagu Termoplastis dan Compatibilized Linear Low Density Polyethylene
Nama : Maria Ulfa Christianty
NIM : F351070011
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Titi Candra Sunarti, M.Si. Ketua
Dr. Hardaning Pranamuda, M.Sc. Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi
Teknologi Industri Pertanian
Prof. Dr. Ir. Irawadi Jamaran
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S
PRAKATA
Alhamdulillah, Puji syukur penulis haturkan hanya pada Allah SWT, karena atas rahmat dan hidayahNya dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Tema yang dipilih dalam penelitian ini adalah Biodegradable Plastic, dengan judul Produksi
Biodegradable Plastic melalui Pencampuran Pati Sagu Termoplastis dan
Compatibilized Linear Low Density Polyethylene. Penelitian telah dilakukan mulai bulan November 2008 sampai dengan Juli 2009.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya penulis sampaikan kepada Ibu Dr. Ir. Titi Candra Sunarti, M.Si. dan Bapak Dr. Hardaning Pranamuda, M.Sc. selaku pembimbing dan Ibu Dr. Indah Yuliasih, S.TP., M.Si. yang telah banyak memberikan saran dan masukan. Di samping itu, penulis juga berterimakasih kepada keluarga besar Departemen TIP-IPB, Laboratorium dan
Technical Services – Pertamina, Jakarta, Laboratorium mikologi - Balai Pengkajian Bioteknologi - BPPT Serpong, dan berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada SEAMEO-Southeast Asian Regional Center for Graduate Study and Research in Agriculture (SEAMEO-SEARCA) dan Osaka Gas Foundation of International Cultural Exchange (OGFICE) Jepang atas beasiswa dan dana penelitian yang telah diberikan. Tak lupa, penulis sangat berterima kasih kepada ibu, ibu, ibu, ramah serta seluruh keluarga yang telah mengiringi dengan kekuatan doa dan ketulusan cinta.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa karya tulis ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu dengan segala ketulusan dan kerendahan hati, saran, kritik dan masukan yang konstruktif sangat diharapkan untuk perbaikan dan penyempurnaan dimasa mendatang. Semoga karya tulis ini dapat bermanfaat.
Bogor, Agustus 2009
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sampang, Jawa Timur pada tanggal 8 Juli 1983 dari ramah Muhammad Muchtar dan ibu Siti Hosimah. Penulis merupakan anak keempat dari enam bersaudara.
Tahun 2001 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Sampang dan pada tahun yang sama diterima di Universitas Brawijaya, Malang melalui Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB) di jurusan Teknologi Industri Pertanian serta lulus pada tahun 2005.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai asisten praktikum, penulisan karya ilmiah dan juga turut menggerakkan roda-roda organisasi di kampus Universitas Brawijaya. Tahun 2005 penulis mendapatkan penghargaan
Hewlett Packard Indonesian Youth Leadership Award, Bayer Young Environmental Envoy serta menjadi delegasi Indonesia dalam ECO-MINDS Youth Forum 2005 di Filipina.
Pada tahun 2007, penulis mendapatkan beasiswa dari SEAMEO-Southeast Asian Regional Center for Graduate Study and Research in Agriculture (SEAMEO-SEARCA) untuk menempuh pendidikan program S2 di Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bantuan dana penelitian dari Osaka Gas Foundation of International Cultural Exchange (OGFICE) - Jepang juga diperoleh untuk penyelesaian tesis. Saat ini, penulis bekerja di Lembaga Pemberdayaan Pertanian Rakyat Jawa Timur (LP2R-Jatim).
Selama mengikuti perkuliahan S2, penulis menjadi pengurus Himpunan Mahasiswa Muslim Pascasarjana - IPB serta Lembaga Studi dan Advokasi Pembangunan (eLSAP).
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR TABEL ... xi DAFTAR GAMBAR ... xii DAFTAR LAMPIRAN ... xiv PENDAHULUAN ... 1 Latar Belakang ... 1 Tujuan Penelitian ... 3 Manfaat Penelitian ... 5 Ruang Lingkup Penelitian ... 5 TINJAUAN PUSTAKA... 6 Biodegradable Plastic ... 6 Pati Sagu Termoplastis (Thermoplastic sago starch) ... 11
Polyethylene (PE) ... 14
Compatibilizer ... 18 Sifat Mekanik dan Kemampuan Biodegradasi Plastik ... 21 METODE ... 25 Bahan dan Alat ... 25 Tempat dan Waktu Penelitian ... 25 Tahapan Penelitian dan Parameter Pengamatan ... 26 Rancangan Percobaan ... 31 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 33 Karakterisasi Pati Sagu ... 33 Pembuatan Pati Sagu Termoplastis ... 37 Pencampuran Pati Sagu Termoplastis dan compt.-LLDPE ... 46 Karakterisasi Plastik ... 49 Aplikasi Biodegradable Plastic ... 68 SIMPULAN DAN SARAN ... 69 DAFTAR PUSTAKA ... 70 LAMPIRAN ... 76
DAFTAR TABEL
Halaman 1. Jenis-Jenis Plastik Berdasarkan Pengklasifikasian Bahan Baku
dan Kemampuan Degradasi ... 7 2. Perbandingan Plastik Konvensional, Plastik Campuran dan
Biodegradable Plastic ... 9 3. Karakteristik Gliserol ... 14 4. Perbandingan Sifat LLDPE, LDPE, MDPE, dan HDPE ... 16 5. Sifat Mekanik Campuran Pati-LDPE/HDPEdengan Maleat
Anhidrida ... 20 6. Sifat Dasar Maleat Anhidrida ... 20 7. Karakteristik Pati Sagu... 33 8. Pengaruh Gliserol terhadap Suhu Transisi Gelas, Titik Leleh dan
Jumlah Kalor Pati Sagu Termoplastis ... 42 9. Penurunan Sifat Mekanik ... 54 10. Sifat Mekanik Plastik dari Penelitian Sebelumnya ... 55 11. Perbandingan Nilai Tg, Tm dan Jumlah Kalor Plastik serta
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1. Kerangka Pemikiran Penelitian ... 4 2. Kapasitas Produksi Bioplastik 2007-2011 di Eropa ... 10 3. Aplikasi Produk Bioplastik ... 11 4. Faktor-Faktor Berpengaruh dalam Pembentukan Pati Termoplastis .... 13 5. Struktur Molekul Gliserol ... 14 6. Reaksi Polimerisasi Etilen ... 15 7. Pellet LLDPE Komersil dan Contoh Aplikasi Produk LLDPE ... 16 8. Penggunaan dan Peningkatan Konsumsi LLDPE China 1998-2009 . 17 9. Struktur Molekul Maleat Anhidrida ... 21 10. Kurva Tegangan-Regangan ... 22 11. Sifat Polimer Berdasarkan Nilai Tegangan dan Regangan ... 23 12. Diagram Alir Pembuatan compt.-LLDPE ... 27 13. Diagram Alir Proses Pembuatan Pati Sagu Termoplastis ... 28 14. Diagram Alir Pembuatan Plastik... 30 15. Pengaruh Kadar Air dan Tingkat Destrukturisasi pada
Pati Sagu Termoplastis... 38 16. Pengaruh Konsentrasi Gliserol terhadap Nilai Torque Pati Sagu
Termoplastis ... 39 17. Pengaruh Konsentrasi Gliserol terhadap Morfologi Pati Sagu
Termoplastis ... 40 18. Termogram DSC Pati Sagu Termoplastis ... 42 19. Pengaruh Konsentrasi Gliserol terhadap Sifat Fisik Lembaran
Pati Sagu Termoplastis... 44 20. Pengaruh Konsentrasi Gliserol terhadap Sifat Mekanik Pati
21. Pati Sagu Termoplastis dan compt.-LLDPE ... 47 22. Pengaruh Komposisi Pati Sagu Termoplastis Terhadap Nilai Torque
Plastik ... 47 23. Pengaruh Komposisi Pati Sagu Termoplastis terhadap Bongkahan
dan Lembaran Plastik ... 48 24. Skema Kerja Bahan Pemlastis ... 50 25. Pengaruh Komposisi Pati Sagu Termoplastis terhadap Kuat Tarik
dan Elongasi Plastik ... 53 26. Perubahan Sifat Plastik karena Pengaruh Termal ... 56 27. Termogram DSC untuk LLDPE, Plastik Campuran dan Pati Sagu
Termoplastis ... 57 28. Pengaruh Komposisi Pati Sagu Termoplastis terhadap Titik Leleh
dan Suhu Transisi Gelas Plastik ... 58 29. Pengujian Biodegradabilitas Plastik secara Kualitatif dengan
Menggunakan Kapang Pennicilium sp. dan Aspergillus niger ... 61 30. Pengaruh Komposisi Pati Sagu Termoplastis terhadap
Biodegradabilitas Plastik... 62 31. Pengaruh Komposisi Pati Sagu Termoplastis terhadap Morfologi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1. Prosedur Analisis Karakterisasi Pati Sagu ... 76 2. Prosedur Analisis Karakterisasi Pati Sagu Termoplastis dan
Plastik ... 81 3. Bentuk dan Ukuran Granula Pati Sagu ... 84 4. Data Hasil Analisis Mekanik Pati Sagu Termoplastis ... 85 5. Data Hasil Analisis Kuat Tarik Plastik Campuran Pati Sagu
Termoplastis dan compt.-LLDPE ... 86 6. Data Hasil Analisis Elongasi Plastik Campuran Pati Sagu
Termoplastis dan compt.-LLDPE ... 87 7. Data Hasil Analisis Suhu Transisi Gelas Plastik Campuran Pati Sagu
Termoplastis dan compt.-LLDPE ... 88 8. Data Hasil Analisis Titik Leleh Plastik Campuran Pati Sagu
Termoplastis dan compt.-LLDPE ... 89 9. Data Hasil Analisis Kalor Jenis Plastik Campuran Pati Sagu
Termoplastis dan compt.-LLDPE ... 90 10. Data Hasil Analisis Jumlah Kalor pada Suhu Transisi Gelas
Plastik Campuran Pati Sagu Termoplastis dan compt.-LLDPE ... 91 11. Data Hasil Analisis Jumlah Kalor pada Titik Leleh Plastik
Campuran Pati Sagu Termoplastis dan compt.-LLDPE ... 92 12. Data Hasil Uji Biodegradabilitas Secara Kuantitatif Plastik Campuran
PENDAHULUAN
Latar BelakangPerkembangan teknologi polimer plastik telah membawa banyak manfaat dalam kehidupan manusia. Plastik yang banyak digunakan saat ini merupakan hasil sintesis polimer hidrokarbon dari minyak bumi, seperti polietilena (PE),
polipropilena (PP), polistirena (PS), polivinil khlorida (PVC) dan sebagainya. Berbagai keunggulan yang dimiliki plastik diantaranya transparan, fleksibel, tidak mudah pecah, dapat dilaminasi, tidak korosif dan harga relatif murah, menyebabkan plastik banyak digunakan untuk berbagai aplikasi, baik dalam industri pangan maupun non pangan. Setiap tahun, 125 juta ton plastik digunakan di dunia dan dari jumlah tersebut, lebih dari 30 juta ton digunakan untuk bahan kemasan, seperti kemasan makanan, plastik untuk pertanian dan kantong sampah (Fang & Fowler 2003).
Selain berbagai keunggulan yang ada pada plastik, bahan ini juga menimbulkan permasalahan berskala global, baik bagi lingkungan maupun kesehatan. Struktur molekul plastik yang sangat kompleks menyebabkan plastik sulit terdegradasi secara alami sehingga terakumulasi dan menimbulkan pencemaran serta kerusakan lingkungan. Berdasarkan penelitian di Amerika, limbah plastik mencapai 21% dari total limbah rumah tangga (www.cargilldow.com). Peningkatan jumlah limbah plastik dunia dari tahun 1960 hingga tahun 2000 meningkat dari 390 ribu ton menjadi 24,7 juta ton (Auras et al. 2002). Menurut data statistik persampahan domestik Indonesia, jenis sampah plastik menduduki peringkat ke-2, sebesar 5,4 juta ton/tahun (14%). Jumlah sampah plastik ini mengalami peningkatan dan mampu menggeser posisi sampah kertas yang sebelumnya berada di peringkat ke-2 menjadi peringkat ke-3, dengan jumlah 3,6 juta ton/tahun (9%) (Kementrian Lingkungan Hidup 2008).
Berbagai usaha dilakukan untuk menyelesaikan permasalahan sampah plastik seperti daur ulang dan teknologi pengolahan sampah plastik, namun plastik daur ulang hanya berkontribusi 0,6-1% (Komunitas Save the Earth 2008), memiliki keterbatasan masa pakai dan kualitasnya menurun (Budiman 2003). Selain itu, penggunaan plastik daur ulang maupun plastik virgin dikhawatirkan akan menimbulkan migrasi monomer plastik yang dapat mencemari produk,
khususnya bila digunakan sebagai bahan kemasan pangan. Pengolahan plastik bekas pakai untuk dijadikan bahan baku produk plastik baru dinilai tidak efisien karena prosesnya lebih sulit dan biaya pengolahannya lebih mahal dibandingkan membeli bahan baku plastik yang baru. Teknologi pengolahan sampah plastik melalui pembakaran akan menghasilkan gas beracun bagi manusia dan berdampak pada meningkatnya pemanasan global (Shah et al. 1995). Berbagai penelitian bahan baku plastik baru telah dikembangkan mulai dari biopolimer murni hingga campuran biopolimer dengan polimer sintetis. Namun demikian, penggunaan biopolimer murni membutuhkan biaya produksi yang sangat mahal, sehingga umumnya diaplikasikan untuk kebutuhan kedokteran.
Salah satu solusi alternatif untuk menjawab permasalahan plastik adalah melalui pengembangan biodegradable plastic yaitu dengan menggunakan pati termoplastis. Sebagai bahan baku plastik, pati diunggulkan karena ketersediaannya melimpah, harga relatif murah, tingkat biodegradabilitas yang tinggi, kemudahan proses, morfologi akhir yang baik dan penyebaran yang lebih merata sebagai akibat adanya destrukturisasi. Sagu (Metroxylon sp.) merupakan salah satu sumber pati yang sangat potensial di Indonesia. Ketersediaan dan produktivitas sagu di Indonesia paling tinggi dibandingkan dengan padi, ubi kayu dan jagung, yakni 25 ton/ha/tahun. Luas areal sagu di Indonesia diperkirakan mencapai 51% dari total areal sagu dunia (Nogoseno 2003). Indonesia mampu menghasilkan sagu 6,5 juta ton per tahun, namun realisasi pemanfaatannya masih sangat rendah yaitu hanya 6% dari potensi yang ada .
Kelemahan yang ada pada plastik berbasiskan pati adalah rendahnya sifat mekanis. Pembuatan plastik dengan mencampurkan pati termoplastis dan polimer sintetis banyak dilakukan untuk mengatasi lemahnya sifat mekanik pada plastik berbasis pati. Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) merupakan salah satu plastik sintetis yang digunakan secara luas dalam berbagai bidang dikarenakan sifatnya baik dan harga relatif murah. Namun demikian, pembuatan LLDPE yang masih bergantung pada minyak bumi dan sulit untuk terdegradasi menjadi masalah umum jenis plastik ini. Pencampuran pati sagu termoplastis dan LLDPE sebagai bahan baku plastik akan saling menutupi kelemahan sifat mekanik dan biodegradabilitas antar keduanya, serta dianggap layak dalam hal biaya produksi.
Dalam perkembangannya, pembuatan plastik berbasiskan pati dan polimer hidrokarbon memiliki kekurangan yakni kurangnya kompatibilitas antar bahan penyusun. Perbedaan sifat dan karakter pada pati sagu termoplastis dan LLDPE menyebabkan campuran tidak kompatibel. Compatibilizer utamanya dibutuhkan pada pencampuran bahan yang bersifat immicible, sehingga keduanya dapat bercampur sempurna. Bahan campuran yang tidak terhomogenisasi dengan baik menyebabkan tarikan fisik lemah, sehingga sifat fisik mekanik polimer yang dihasilkan buruk.
Pembuatan plastik dengan campuran pati sagu termoplastis dan
compatibilized LLDPE (compt.-LLDPE) akan dikaji dalam penelitian ini dengan kerangka berpikir tersaji pada Gambar 1. Penentuan konsentrasi gliserol dalam pembuatan pati sagu termoplastis serta komposisi pati sagu termoplastis yang dicampurkan dalam compt.-LLDPE menjadi titik kritis untuk mendapatkan plastik dengan sifat biodegradasi yang baik dan tidak menurunkan sifat mekaniknya. Dengan demikian, adanya kajian tentang pembuatan pati sagu termoplastis serta perbandingan komposisi campuran pati sagu termoplastis dan compt.-LLDPE,
diharapkan dapat menghasilkan biodegradable plastic dengan karakteristik yang baik, khususnya pada sifat mekanik, termal, biodegradabilitas dan morfologi.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan biodegradable plastic dengan bahan baku campuran pati sagu termoplastis dan compt.-LLDPE dengan kemampuan biodegradasi yang baik dan tetap mempertahankan sifat mekaniknya.
Tujuan khusus dari penelitian ini adalah :
1. Mendapatkan konsentrasi gliserol yang tepat dalam pembuatan pati sagu termoplastis.
2. Mendapatkan komposisi perbandingan campuran pati sagu termoplastis dan
compt.-LLDPE yang mampu menghasilkan plastik dengan kemampuan biodegradasi yang baik dan tetap mempertahankan sifat mekaniknya.
3. Mendapatkan karakteristik sifat mekanik, termal, biodegradabilitas dan morfologi permukaan plastik dengan bahan baku campuran pati sagu termoplastis dan compt.-LLDPE.
Gambar 1 Kerangka pemikiran penelitian. Pati sagu
Pembuatan pati sagu Termoplastis (PST)
Linear Low Density Polyethylene (LLDPE)
Pencampuran
PST & compt.-LLDPE Karakterisasi
Penambahan compatibilizer pada LLDPE (compt.-LLDPE) Karakterisasi Karakteristik mutu dan fisiko-kimia pati Disain proses PST Disain proses pembuatan plastik: Komposisi PST dan compt.-LLDPE Karakteristik: mekanik, termal, biodegradabilitas dan morfologi Karakteristik fisik, mekanik, termal Pemanfaatan sagu sebagai pati termoplastis Peningkatan nilai guna & nilai ekonomi sagu Mendorong penggunaan plastik campuran