LAMPIRAN
Lampiran 1 Alur Kerja Biodegradasi Plastik Low Density Polyethylene (LDPE) Menggunakan Jamur Dari Tempat Pembuangan Akhir (TPA)
Pengambilan Sampel Tanah dari TPA
Penyiapan Serbuk LDPE Isolasi Jamur pada media SDA
Skrining Jamur Pendegradasi LDPE dengan Parameter Kemampuan Tumbuh pada Mineral Salt Medium Brooth (MSMB) yang ditambahkan dengan 3 g/L
serbuk LDPE selama 45 hari
Uji Biodegradasi Lembaran LDPE (1×4 cm) pada Mineral Salt Medium Agar (MSMA) oleh isolat
potensial selama 45 hari
Identifikasi Jamur
Lembaran LDPE
Sifat Mekanis
Sifat Fisika (Permukaan)
Sifat Kimia
Lampiran 2 Komposisi Media
Mineral Salt Medium Agar (MSMA) 3 g serbuk polietilena = 3
20 g agar-agar = 20
kloramfenikol = 0,05
1 g (NH4)H2PO4 = 1
1 g KH2PO4 = 1
0,2 g NaH2PO4 = 0,2
0,5 g MgSO4.7H2O = 0,5
ZnSO4 = 0,05
CuSO4 = 0,05
MnSO4 = 0,05
Glucose = 0,5
Semua bahan dicampur dalam 1 Liter Aquades
Mineral Salt Medium Brooth (MSMB) 3 g serbuk polietilena = 3
kloramfenikol = 0,05
1 g (NH4)H2PO4 = 1
1 g KH2PO4 = 1
0,2 g NaH2PO4 = 0,2
0,5 g MgSO4.7H2O = 0,5
ZnSO4 = 0,05
CuSO4 = 0,05
MnSO4 = 0,05
Glucose = 0,5
Lampiran 3 Foto Plastik Low Density Polyethylene (LDPE)
Serbuk Plastik LDPE
Media Mineral Salt Medium Brooth (MSMB) dengan penambahan serbuk LDPE 3g/L
Lembaran Plastik LDPE
DAFTAR PUSTAKA
Adekanle, M.A., Olerumi, A.S. and Akindele, A.A. 2014. Bacteria Isolated From Waste-Dump Sites Soil at Osogbo, Osun State. J. Microbiol. Biotech. Res. 4(3): 66-69.
Arutchelvi, J., Sudhakar, M., Arkatkar, A., Doble, M., Bhaduri, S. and Uppara, P.V. 2008. Biodegradation of Polyethylene and Polypropylene. Indian Journal of Biotechnology. 7: 9-11.
Baral, S.P. 2014. Microbial Effects and Approaches on Biodegradation of Polyethylene: A Review. Asian Journal of Pharmaceutical Technology and Innovation. 2(7): 1-4
Bhardwaj, H., Gupta, R. and Tiwari, A. 2012. Microbial Population Associated with Plastic Degradation. Open Access Scientific Reports. 1(5): 1-4.
Bilmeyer, W. F. 1994. Text Book of Polymer Science. 3rd edition. Jhon Wiley & Sons. New York.
Bonhomme, S., Cuer, A., Delort, A. M., Lemaire, J., Sancelme, M., Scott, G. 2003. Environmental Biodegradation of Polyethylene. Polymer Degradation and Stability. 81: 441–452.
Crowd, M.A. 1991. Kimia Polimer. Penerjemah: Harry Firman. ITB. Bandung. Das, M.P. and Kumar, S. 2014. Microbial Deterioration of Low Density
Polyethylene by Aspergillus and Fusarium sp. International Journal of ChemTech Research. 6(1): 300.
Derrick, M. R., Stulik, D., Landry, J. M. 1999. Infrared Spectroscopy in Conservation Science. J.Paul Getty Trust. United States of America.
Dinas Kominfo Prov.Jatim. 2014. Produksi Sampah Plastik Capai 5.4 Juta Ton Per Tahun. http://kominfo.jatimprov.go.id/watch/38482 [Tanggal akses 30 Oktober 2014].
Dineshraj, D. and Ganesh, P. 2016. Screening and Characterization of Isolated Fungi from Plastic Waste Dump Yard Sites. ISJR. 5 (1): 301-302.
Esmaeili, A., Pourbabaee, A.A., Alikhani, H.A., Shabani, F., and Esmaeili, E. 2013. Biodegradation of Low-Density Polyethylene (LDPE) by Mixed Culture of Lysinibacillus xylanilyticus and Aspergillus niger in Soil. PloS ONE. 8(9): 1-2.
Gajendiran, A., Krishnamoorthy, S., Abraham, J. 2016. Microbial Degradation of Low-Density Polyethylene (LDPE) by Aspergillus clavatus strain JASK1 Isolated from Landfill Soil. Biotech. 6: 52.
Gu, J. D. 2003. Microbiological Deterioration and Degradation of Synthetic Polymeric Materials: Recent Research Advances. Inter Biodete Biodeg. 52: 69–91.
<http://www.scielo.sa.cr/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0034- 77442003000300003&lng=en&nrm=iso>
Kershaw, M. L. and Talbot, N. J. 1998. Hydrophobins and Repellents: Proteins with Fundamental Roles in Fungal Morphogenesis. Fungal. Genet. Biol. 23: 18-33.
Kim, D. Y. and Rhee, Y. H. 2003. Biodegradation of Microbial and Synthetic Polyesters by Fungi. Appl. Micro. Biotech. 61: 300-308.
Kumar, S., Hatha, A. A. M., and Christi, K. S. 2007. Diversity and Effectiveness of Tropical Mangrove Soil Microflora on The Degradation of Polythene Carry Bags. Int. J. Trop. Biol. 55(3-4): 777-786.
Kusmiyati. 2013. Yuk Kenali Jenis Plastik Agar Tidak Salah Pilih Kemasan Pangan. Liputan6. http://health.liputan6.com/read/723512/yuk-kenali-jenis-plastik-agar-tidak-salah-pilih-kemasan-pangan [Tanggal akses 5 Desember 2014].
Kyaw, B. M., Champakalakshmi, R., Sakharkar, M. K., Lim, C. S., Sakhakar, K . R. 2012. Biodegradation of Low Density Polythene (LDPE) by Pseudomonas Species. Indian J Microbiol. 52(3): 411-419.
Mahalakshmi, V., Siddiq, A. and Andrew, S.N. 2012. Analysis of Polyethylene Degrading Potentials of Microorganisms Isolated From Compost Soil. International Journal of Pharmaceutical & Biological. 3(5): 1190-1196.
Mahalakshmi, V. 2014. Evaluation of Biodegradation of Plastics. IJIRD. 3(7): 185-190.
Miller, P.A. and Clesceri, A.L. 2003. Waste Sites as Biological Reactors. Lewis Publishers. United Stated Of America.
Newmark, A. 1993. Jendela Iptek Kimia. PT Balai Pustaka. Jakarta.
Nowak, B., Pajak, J., Karcz, J. 2012. Biodegradation of Pre-Aged Modified Polyethylene Films, Scanning Electron Microscopy, Dr. Viacheslav Kazmiruk (Ed.), InTech. <http://www.intechopen.com/books/scanning- electron-microscopy/biodegradation-of-pre-aged-modified-polyethylene-films>
Nwogu, N.A., Atuanya, E.I. and Akpaja, E.O. 2012. Capability of Selected Mushrooms to Biodegrade Polyethylene. Mycosphere. 3(4): 455–462. Obire, O., Nwaubeta, O., and Adue, S.B.N. 2002. Microbial Comunity of a
Waste-Dump Site. J.Appl.Sci.Environt.Mgt. 6(1): 78-83.
Oxtoby, Gillis, Nachtrieb, dan Suminar. 2003. Prinsip-Prinsip Kimia Modern. Edisi Keempat. Erlangga. Jakarta.
Pavoni, J.L., Heer Jr., J. E. and Hagerty, D. L. 1975. Handbook of Solid Waster Disposal, Materials and Energy Recovery.Van Nostrand Reinhold Company. New York.
Prabhat, S., Bhattacharyya, S., Vishal, V., Kalyan, R.K., Vijai, K., Pandey, K.N.and Singh, M. 2013. Studies on Isolation and Identification of Active Microorganisms during Degradation of Polyethylene/Starch Film. International Research Journal of Environment Sciences. 2(9): 83-85.
Pramila, R. and Ramesh, K.V. 2011. Biodegradation of Low Density Polyethylene (LDPE) by Fungi Isolated from Municipal Landfill Area. Journal of Microbiology and Biotechnology Research. 1(4): 131-132.
Pratomo, R. 2006. Pengaruh Macam, pH, dan Penggoyangan Media terhadap Pertumbuhan Cendawan Rhizoctonia sp. [Skripsi]. Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Priyanka, N. and Archana, T. 2011. Biodegrability of Polythene and Plastic by The Help of Microorganism: A Way for Brighter Future. J Environment Analytic Toxicol. 1(4): 1.
Sangale, M.K., Shahnawaz, M. and Ade, A.B. 2012. A Review on Biodegradation of Polythene: The Microbial Approach. J Bioremed Biodeg. 3(10):1-7. Sarengat, N. 2011. Plastik Ramah Lingkungan (photodegradasi) dari
Kopolimerisasi Tempel LDPE/Tapioka dengan Maleat Anhidrat. Majalah Kulit, Karet dan Plastik. 27(1): 31-37.
Sen, S. K., and Raut, S. 2015. Microbial Degradation of Low Density Polyethylene (LDPE): A Review. Journal of Environmental Chemical Engineering. 3: 462-473.
Seneviratne, G., Tennkoon, N. S., Weerasekara, M. L. M. A. W., and Nandasena, K. A. 2006. Polyethylene Biodegradation by a Developed Penicillium-Bacillus Biofilm. Curr Sci. 90: 20-21
Shah, A.A. 2007. Role of Microorganisms in Biodegradation of Platics. [Thesis]. Quaid-i-Azam University. Islamabad.
Shah, A.A., Hasan, F., Hameed, A., Ahmed, S. 2008. Biological Degradation of Plastic: A Comprehensive Review. Biotechnology Advances. 26: 246-265. Sharma, A. and Sharma, A. 2004. Degradation Assessment of Low Density
Polyethylene (LDP) and Polythene (PP) by an Indigenous Isolate of Pseudomonas stutzeri. Journal of Scientific & Industrial Research. 63: 293.
Singh, J and Gupta, K.C. 2014.Screening and Identification of Low Density Polyethylene (LDPE) Degrading Soil Fungi Isolated from Polythene Polluted Sites around Gwalior City (M.P.). International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 3(6): 443-448.
Stainer, R. J., Ingraham, J. L., Wheelis, and Painter, P. R. 1989. General Microbiology. MacMillan Education Limited.
Swift, G. 1997. Non-medical Biodegradable Polymers: Environmentally Degradable Polymers Degradable Polymers, Handbook of Biodegradable Polymers. Harwood Academic. Amsterdam.
Tokiwa, Y. and Calabia, B.P. 2004. Degradation of Microbial Polyesters. Biotechnology Letters. 26: 1181-1189.
Tokiwa, Y., Calabia, B.P., Ugwu, C.U. and Aiba, S. 2009. Biodegrability of Plastics. International Journal of Molecular Sciences. 10: 3724.
Usha, R., Sangeetha, T., and Palaniswamy, M. 2011. Screening of Polyethylene Degrading Microorganisms from Garbage Soil. Libyan Agric.Res.Cen.J.Intl. 2(4): 200-204.
Vasile, C. 1993. Handbook of Polyolefins Synthesis and Properties. Marcel Dekker Inc. New York.
Vijaya, C. and Reddy, R. M. 2008. Impact of Soil Composting Using Municipal Solid Waste on Biodegradation of Plastic. Indian J Biotechnol. 7: 235-239. Vlack, V.L. 2004. Elemen-elemen Ilmu dan Rekayasa Material. Penerjemah:
Sriati Djaprie. Edisi Keenam. Penerbit Erlangga. Jakarta.
Williams, J. O. and Hakam, K. 2016. Microorganisms Associated with Dump Sites in Port Harcourt Metropolis, Nigeria. J. Ecol. Nat. Environ. 8 (2): 9-12. Yoon, M.G., Jeon, H.J. and Kim, M.N. 2012. Biodegradation of Polyethylene by a
Soil Bacterium and AlkB Cloned Recombinant Cell. J Bioremed Biodegrad. 3(4): 1.
Zahra, S., Abbas, S. S., Mahsa, M. T., and Mohsen, N. 2010. Biodegradation of Low-Density Polyethylene (LDPE) by Isolated Fungi in Solid Waste Medium. Waste Management. 30: 396-401.
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan April 2015 sampai Juni 2016 di Laboratorium Mikrobiologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, dan Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara, Medan.
3.2 Prosedur Penelitian
3.2.1 Isolasi Jamur dari Tempat Pembuangan Akhir (TPA)
Sampel tanah serta remah-remah plastik dari Tempat Pembuangan Akhir (TPA) Namo Bintang Medan Tuntungan diambil menggunakan sekop pada kedalaman 3-5 cm, pada tiga titik berbeda, masing-masing sebanyak 1 kg dan dimasukkan ke dalam plastik. Sampel tanah dari tiga titik berbeda tersebut dicampur hingga merata. Jamur diisolasi dengan teknik pengenceran berseri pada konsentrasi 10-3 sampai 10-5 CFU/mL dengan larutan fisiologis (NaCl 0,9%). Isolasi dilakukan dengan metode cawan tuang pada media Sabouraud Dextrose Agar (SDA) (Prabhat et al. 2013; Usha et al. 2011). Untuk setiap seri pengenceran,
ulangan dibuat sebanyak dua kali. Isolat diinkubasi pada suhu ruang (26 ± 2ºC) selama 2-7 hari. Koloni yang tumbuh diisolasi dan disubkultur untuk mendapatkan biakan murni dan disimpan di media miring pada suhu 4°C.
3.2.2 Penyiapan Serbuk Low Density Polyethylene ( LDPE)
3.2.3 Skrining Jamur Pendegradasi Low Density Polyethylene (LDPE) dengan Parameter Kemampuan Tumbuh pada Media Cair
Miselia muda yang seragam dari ujung koloni jamur yang dibiakkan di media Sabouraud Dextrose Agar (SDA) berumur 7 hari diambil menggunakan cork borer steril. Miselia jamur pada media yang berbentuk cakram berukuran 5 mm
(4 cakram) diinokulasikan ke dalam erlenmeyer berisi media Mineral Salt Medium Broth (MSMB). Untuk perlakuan, Mineral Salt Medium Broth (MSMB) dibuat
dengan komposisi (per liter): 3 g serbuk LDPE, antibiotik kloramfenikol 0,05 g, 1 g (NH4)H2PO4, 1 g KH2PO4, 0,2 g NaH2PO4, 0,5 g MgSO4.7H2O, 0,5 g glukosa dan sedikit ZnSO4, CuSO4, dan MnSO4, sedangkan untuk kontrol, media Mineral Salt Medium Broth (MSMB) tidak mengandung serbuk LDPE (dimodifikasi dari
Nwogu et al. 2012). Erlenmeyer digoyang menggunakan shaker (100 rpm) pada suhu ruang (26 ± 2ºC) selama 45 hari. Pengamatan secara kualitatif dilakukan untuk mengetahui isolat jamur yang potensial tumbuh di media cair dengan memanfaatkan serbuk LDPE sebagai sumber karbon.
3.2.4 Identifikasi Jamur
Isolat jamur potensial yang mampu tumbuh di media Mineral Salt Medium Broth (MSMB) dengan memanfaatkan LDPE sebagai sumber karbon selanjutnya
diidentifikasi secara makroskopis dan mikroskopis. Identifikasi makroskopis dilakukan dengan melihat warna, tekstur permukaan, dan tepi koloni jamur pada media, sedangkan identifikasi mikroskopis meliputi konidia/spora dan hifa dengan menggunakan buku identifikasi Fungi and Food Spoilage (Pitt and Hocking, 2009) dan Pictorial Atlas of Soil and Seed Fungi (Wanatabe, 2002).
3.2.5 Uji Biodegradasi Lembaran Plastik (Low Density Polyethylene) Menggunakan Jamur Pendegradasi
lembaran LDPE steril (1×4 cm) yang telah diketahui beratnya diletakkan di atas miselia jamur dan diinkubasi di suhu ambien (26 ± 2ºC) selama 45 hari. Setelah 45 hari inkubasi, lembaran LDPE diambil dengan menggunakan pinset, dibilas dengan etanol 70% dan aquadest steril. Lembaran LDPE dibiarkan stabil pada suhu ambien selama 24 jam sebelum dianalisis (Nwogu et al. 2012).
3.2.5.1 Sifat Mekanis
3.2.5.1.1 Persentase Kehilangan Bobot
Bobot setiap lembaran LDPE diukur sebelum dan sesudah masa degradasi dengan menggunakan neraca analitik. Persentase kehilangan bobot ditentukan dengan berdasarkan rumus oleh Kyaw et al (2012). Hasil yang diperoleh dibandingkan dengan bobot LDPE kontrol.
Persentase kehilangan bobot (%) = �� � � − �� � �
�� � � ×
3.2.5.1.2 Daya Tarik (Tensile Strength)
Daya Tarik (tensile strength) diukur dengan menggunakan Universal Testing Machine (UTM). Hasil yang diperoleh selanjutnya dibandingkan dengan
LDPE kontrol.
3.2.5.2 Sifat Fisika (Permukaan)
Bentuk morfologi lembaran LDPE dianalisis dengan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM). Lembaran LDPE diletakkan di atas sample
holder dan di scan dengan perbesaran 500×, 3.500×, 5.000× dan 10.000×. Hasil
yang didapat kemudian dibandingkan dengan kondisi awal dan kontrol.
3.2.5.3 Sifat Kimia
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Isolasi Jamur
Hasil isolasi jamur dari Tempat Pembuangan Akhir (TPA) Namo Bintang, Medan Tuntungan diperoleh 9 isolat. Masing-masing isolat memiliki karakteristik morfologi koloni yang bervariasi, meliputi warna, tekstur, dan tepi koloni, seperti yang disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Karakteristik Morfologi Koloni Jamur dari TPA Namo Bintang
Gambar
Karakteristik Kultur
Warna (Surface and Reverse)
Tekstur Permukaan
Koloni
Tepi Koloni
S : tengah hijau, sekeliling putih
R : putih kekuningan
kapas irregular
S : tengah hijau muda, sekeliling putih
R : putih kekuningan
kapas irregular
S : tengah hijau tua, sekeliling putih
R : putih kekuningan
kapas irregular
RH 02
Gambar
Karakteristik Kultur
Warna (Surface and Reverse)
Tekstur Permukaan
Koloni
Tepi Koloni
S : putih susu
R : putih susu
kapas halus
S : tengah hijau tua, sekeliling putih
R : putih kekuningan
kapas irregular
S : tengah kuning tua, sekeliling putih
R : putih kekuningan
beludru halus
S : tengah hijau, sekeliling R : putih kekuningan
kapas irregular
S : tengah hijau, sekeliling putih
R : putih kekuningan
kapas irregular
RH 04
RH 06
RH 07 RH 05
Gambar
Karakteristik Kultur
Warna (Surface and Reverse)
Tekstur Permukaan
Koloni
Tepi Koloni
S : putih susu
R : putih kekuningan
kapas irregular
Dari hasil pengamatan di atas diketahui bahwa setelah 7 hari masa inkubasi 9 isolat jamur yang diisolasi dari tanah TPA yang tercemar oleh remah-remah plastik, didapatkan 6 isolat, yaitu RH01, RH02, RH03, RH05, RH07, RH08 memiliki tepi koloni berwarna putih dan tengah koloni berwarna hijau, 2 isolat lainnya, yaitu RH06 dan RH09 berwarna putih susu, sedangkan isolat RH06 tepi koloni berwarna putih dan tengah koloni berwarna kuning tua. Tekstur permukaan ke-8 koloni jamur adalah kapas, kecuali isolat RH06 adalah beludru. Tepi koloni umumnya irregular, kecuali isolat RH04 dan RH06 memiliki tepi koloni yang halus. Kesembilan isolat ini belum diidentifikasi sampai pada tingkat genus.
Dineshraj dan Ganesh (2016) mengisolasi jamur dari sampah plastik di berbagai tempat pembuangan sampah kota Cuddalore dan mendapatkan sembilan
isolat jamur, yaitu Aspergillus niger, A. flavus, A. nidulans, A. fumigatus, A. glaucus, Penicillium sp., Fusarium sp., Mucor sp., dan Alternaria sp. Obire et al. (2002) juga mendapatkan enam isolat jamur dari tempat pembuangan akhir,
diantaranya Aspergillus flavus, A. fumigatus, A. niger, Fusarium sp., Mucor sp., dan Penicillium sp. Williams dan Hakam (2016) melaporkan bahwa dari empat tempat pembuangan akhir yang berbeda di Nigeria didapatkan 5 isolat jamur Aspergillus sp., Fusarium sp., Mucor sp., Penicillium sp. dan Saccharomyces sp.
Ketika sampah terkubur di dalam tanah, mikroorganisme tanah termasuk jamur dan bakteri, siap untuk mengolonisasi sampah tersebut, hal ini selanjutnya mengarah kepada proses degradasi dan transformasi material organik (Stainer et al. 1989). Proses biodegradasi lembaran plastik berlangsung ketika remah-remah plastik tertanam di permukaan tanah. Mikroorganisme yang ada di tanah
memanfaatkan material plastik sebagai sumber karbon bagi pertumbuhan mereka dan dengan demikian mendegradasi material plastik (Vijaya dan Reddy, 2008)
4.2 Skrining Jamur Pendegradasi Low Density Polyethylene (LDPE)
Setelah masa inkubasi selama 45 hari diperoleh 2 isolat jamur yang secara kualitatif dinilai paling potensial tumbuh pada Mineral Salt Medium Brooth (MSMB) yang mengandung serbuk LDPE dan 0,5% glukosa berdasarkan respon pertumbuhan secara visual, yaitu RH03 dan RH06 (Gambar 3).
Gambar 3. Isolat Jamur Potensial Pendegradasi LDPE. (a) Isolat RH03. (b) Isolat RH06.
Pengamatan pada kultur cair menunjukkan bahwa kedua isolat jamur menunjukkan ciri pertumbuhan dengan bertambahnya ukuran koloni jamur. Serbuk LDPE melekat dan terperangkap di dalam koloni jamur (masa miselium). Hal ini menjadi pertanda bahwa isolat jamur memanfaatkan LDPE sebagai sumber karbon setelah glukosa yang terkandung di dalam media MSMB habis.
Dalam banyak penelitian, fungi dipandang baik dalam proses biodegradasi LDPE oleh karena kemampuannya untuk membentuk protein hidrofobik yang dapat melekat pada permukaan polimer (Seneviratne et al. 2006), pertumbuhannya yang cepat di tanah jika dibandingkan dengan bakteri (Kim dan Rhee, 2003), perluasan tumbuh dan penetrasi ke dalam berbagai tempat oleh distribusi hifa dan kemampuannya untuk hidup di lingkungan dengan kadar air dan nutrisi, serta pH yang rendah (Zahra et al. 2010).
Singh dan Gupta (2014) melakukan skrining dengan metode zona bening terhadap jamur yang diisolasi dari tanah yang tercemar polietilena menggunakan media Czapek Dox Agar dengan penambahan serbuk LDPE (0,1 % w/v). Setelah
masa inkubasi 7 hari pada suhu 28ºC diperoleh Aspergillus flavus, A. niger,
A. japonicus, Mucor sp., Penicillium sp. dan Fusarium sp. sebagai isolat jamur potensial yang mampu memanfaatkan LDPE sebagai sumber karbon. Nwogu et al. (2012) mendapatkan 2 isolat jamur potensial, yaitu Pleurotus tuber-regium dan Pleurotus pulmonarius dari 4 isolat jamur yang diperoleh dari Mushroom Science
Unit of Department of Plant Biology and Biotechnology University of Benin setelah
melakukan uji skrining dengan metode pengukuran diameter dan pertambahan biomassa miselia menggunakan Mineral Salt Medium Agar (MSMA) yang ditambahkan serbuk LDPE 3g/L dan inkubasi selama 10 hari pada suhu ambien (26 ± 2ºC).
4.3 Identifikasi Jamur Potensial Pendegradasi Low Density Polyethylene (LDPE) 4.3.1 Isolat RH03
Secara makroskopis, isolat jamur dapat tumbuh di beberapa media standar, dengan warna permukaan atas (surface) hijau tua hingga putih, sedangkan permukaan balik (reverse) berwarna putih kekuningan, tekstur koloni seperti kapas, tepi koloni irregular, merupakan fungi berfilamen dengan diameter mencapai 8 mm dalam 7 hari
inkubasi. Secara mikroskopis, hifa jamur memiliki septa, konidiofor, dan konidia ±10 µm. Berdasarkan data pengamatan yang dicocokkan dengan buku identifikasi Pitt dan Hocking (2009), isolat ini diduga sebagai Aspergillus sp (Gambar 4).
a. b.
c. d. d.
4.3.2 Isolat RH06
Secara makroskopis, isolat jamur dapat tumbuh di beberapa media standar, dengan warna permukaan atas (surface) kuning tua hingga putih, sedangkan permukaan balik (reverse) berwarna putih kekuningan, tekstur koloni seperti beludru, tepi koloni halus, merupakan fungi berfilamen dengan diameter mencapai 5 mm dalam 7 hari inkubasi. Secara mikroskopis, hifa jamur memiliki banyak septa, konidiofor, dan konidia ±18 µm. Berdasarkan data pengamatan yang dicocokkan dengan buku identifikasi Pitt and Hocking (2009), isolat ini diduga sebagai Aspergillus sp (Gambar 5).
a. b.
c. d.
Gambar 5. Morfologi makro dan mikroskopis isolat jamur RH06. (a) Koloni jamur pada media SDA pada masa inkubasi 7 hari. (b) konidiofor. (c) hifa berseptat. (d) konidia, ±18 µm.
4.4 Uji Biodegradasi Lembaran Plastik (Low Density Polyethylene)
a. Isolat Jamur RH03
b. Isolat Jamur RH06
Gambar 6. Visualisasi koloni jamur yang tumbuh dan melekat di lembaran LDPE pada uji biodegradasi hari ke-1 dan hari ke-45
Pertumbuhan isolat jamur RH03 dan RH06 pada Mineral Salt Medium Agar (MSMA) dengan sumber karbon ialah lembaran LDPE (Gambar 6) tergolong lambat jika dibandingkan dengan pertumbuhannya pada media kultur Saboraud Dextrose Agar (SDA) (Tabel 3, hlm.18-20). Jamur memanfaatkan polimer organik kompleks
dan mengubahnya menjadi molekul yang lebih sederhana dengan mensekresikan enzim pendegradasi sehingga akan memutuskan rantai polimer dan menghasilkan rantai-rantai pendek, seperti oligomer, dimer dan monomer (Bhardwaj et al. 2012), namun berat molekul LDPE yang besar, struktur 3 dimensi, sifat hidrofobik dan minimnya gugus-gugus fungsional sangat mempengaruhi upaya pelekatan mikroba (microbial attack) pada polimer LDPE (Esmaeli et al. 2013). Hal ini menyebabkan pertumbuhan jamur pun menjadi sangat lambat.
Hari ke-45 Hari ke-1
Setelah masa uji biodegradasi isolat jamur RH03 dan RH06 terhadap lembar LDPE selama 45 hari berakhir, lembaran LDPE selanjutnya diuji sifat mekanis, sifat fisika dan sifat kimianya.
4.4.1 Sifat Mekanis
4.4.1.1 Persentase Kehilangan Bobot
Menentukan persentase kehilangan bobot merupakan cara yang sederhana dan mudah dilakukan untuk mengukur biodegradasi polimer LDPE. Jamur yang mengolonisasi permukaan plastik dan memanfaatkan polimernya akan menunjukkan ciri pertumbuhan yang dapat dilihat dengan mata telanjang, sementara itu integritas dari polimer akan menurun dan mengarah kepada kehilangan bobot lembaran LDPE (Gajendiran et al. 2016).
Setelah masa uji biodegradasi 45 hari, LDPE kontrol tidak menunjukkan adanya perubahan bobot, sementara itu bobot lembaran LDPE perlakuan direduksi oleh isolat jamur RH03 sebesar 2,12% hingga 10,85 % dengan persentase rata-rata sebesar 5,13% dan RH06 sebesar 1,78 % hingga 9,30 % dengan persentase rata-rata sebesar 6,63% (Gambar 7).
Gambar 7. Persentase Kehilangan Bobot LDPE Setelah 45 Hari Uji Biodegradasi
Das dan Kumar (2014) menumbuhkan isolat jamur potensial pada Mineral Salt Medium yang diinkubasi pada suhu 33,3ºC dan digoyang pada rotary shaker
pada 130 rpm selama 60 hari. Lembaran LDPE merupakan satu-satunya sumber karbon. Setelah 60 hari inkubasi didapatkan bahwa Aspergillus sp. mampu
0 5,13 6,63 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Kontrol RH03 RH06
mereduksi sekitar 5% - 8 %, sedangkan Fusarium sp. mampu mereduksi 9% bobot lembaran LDPE. Singh dan Gupta (2014) dalam penelitiannya melaporkan bahwa terjadi perubahan bobot LDPE yang telah terdegradasi oleh Aspergillus flavus (30%), Aspergillus niger (20%), Aspergillus japonicus (36%), Mucor sp. (16%), Penicilium sp (24%), dan Fusarium sp (32%) setelah masa inkubasi 30 hari pada
Synthetic Medium (tanpa ektrak yeast) dan lembaran LDPE sebagai satu-satunya
sumber karbon. Jika hasil penelitian dibandingkan dengan kedua penelitian sebelumnya, maka persentase kehilangan bobot LDPE perlakuan oleh isolat jamur potensial RH03 dan RH06 lebih tinggi dibandingkan dengan persentase kehilangan bobot yang diperoleh Das dan Kumar (2014), namun lebih rendah jika dibandingkan dengan persentase kehilangan bobot yang diperoleh oleh Singh dan Gupta (2014).
Berkurangnya bobot diakibatkan oleh terjadinya degradasi secara random sehingga berat molekul menurun. Pada degradasi random, terjadi penghancuran atau pemotongan rantai pada titik-titik secara acak di sepanjang rantai, meninggalkan fragmen yang biasanya lebih besar dibanding unit monomernya. Molekul akan direduksi menjadi monomer yang lepas dan berakibat pada penurunan bobot sampel (Sarengat, 2011).
4.4.1.2 Persentase Penurunan Daya Tarik (Tensile Strength)
Gambar 8. Persentase Penurunan Daya Tarik (Tensile Strength) LDPE Setelah 45 Hari Uji Biodegradasi
Hasil uji daya tarik LDPE kontrol yang diperoleh ini sejalan dengan Vlack (2004) yang menyatakan bahwa kekuatan tarik LDPE adalah 5-15 MPa. Sen dan Raut (2015) menyatakan bahwa kekuatan tarik LDPE adalah berkisar 4-16 MPa. Vijaya dan Ramesh (2008) melakukan penelitian tentang biodegradasi lembaran polietilena dalam kondisi alami. Mikroorganisme (bakteri dan jamur) berasosiasi dalam proses degradasi material plastik di tanah. Kantongan plastik dipendam di dalam tanah kompos bersama-sama dengan sampah padat. Pengomposan dalam 4 bulan pertama masih belum menunjukkan adanya degradasi, namun setelahnya hingga 12 bulan pengomposan, persentase daya tarik lembar LDPE turun menjadi 10,5-11,6 %.
Nowak et al. (2012) melaporkan bahwa setelah masa biodegrasi LDPE selama 84 hari dengan isolat jamur Penicillium feniculosum, kekuatan tarik lembaran yang terdiri dari 70% LDPE dan 30% Bionolle® menurun sekitar 20%. Sarengat et al. (2011) mendapatkan bahwa terjadi penurunan kuat tarik campuran LDPE/tapioka 80/20 sesudah 40 hari fotodegradasi dengan sinar ultra violet 20 watt, yaitu sebesar 44,57%. Jika hasil penelitian dibandingkan dengan kedua penelitian sebelumnya, maka persentase penurunan daya tarik bobot LDPE perlakuan oleh isolat jamur potensial RH03 dan RH06 lebih tinggi dibandingkan dengan persentase penurunan daya tarik yang diperoleh Vijaya dan Ramesh (2008) dan Nowak et al. (2012).
0 58 40 0 10 20 30 40 50 60 70
Kontrol RH03 RH06
4.4.2 Sifat Fisika
Foto mikrograf Scanning Electron Microscopy (SEM) menunjukkan pelekatan fungi di atas permukaan LDPE, pembentukan rongga-rongga, ketidakrataan permukaan, sedangkan permukaan lembaran kontrol terlihat halus, tidak memiliki lubang, keretakan, ataupun partikel-partikel yang melekat pada permukaannya (Das dan Kumar, 2014).
Gambar 9. Fotomikrograf Scanning Electron Microscopy (SEM) dengan perbesaran 5000× setelah 45 hari uji biodegradasi. (a) LDPE Kontrol tanpa inkubasi. (b) LDPE Kontrol inkubasi 45 hari. (c) Permukaan LDPE menjadi kasar (oleh isolat jamur RH03). (d) Spora jamur RH03 di permukaan LDPE. (e) Spora jamur RH06 di permukaan LDPE ; terlihat permukaan LDPE mulai menjadi kasar.
a b
c d
Fotomikrograf SEM (Gambar 9) menunjukkan bahwa permukaan LDPE kontrol tanpa ikubasi dan setelah biodegradasi 45 hari adalah rata, tanpa retak dan lobang, serta tidak ada partikel yang melekat pada permukaannya. LDPE perlakuan dengan isolat jamur RH03 yang sudah dibilas menunjukkan bahwa permukaan LDPE menjadi lebih kasar, terbentuk lekukan-lekukan, menuju pada terjadinya keretakan pada material LDPE. Spora jamur RH03 dan RH06 terlihat melekat pada permukaan LDPE yang tidak dibilas.
Bonhomme et al. (2003) menyatakan bahwa setelah pembersihkan mikroorganisme yang tumbuh melekat pada permukaan polimer, hasil SEM menujukkan bahwa permukaan polimer secara fisik menjadi berlobang dan terkikis. Permukaan polimer setelah terjadinya serangan biologis (biological attack) secara fisik menjadi lemah dan mudah hancur dengan tekanan ringan. Namun, perubahan yang terjadi pada permukaan LDPE tidak menjadi bukti dari proses biodegradasi yang berhubungan dengan metabolisme, namun parameter perubahan secara visual ini dapat digunakan sebagai indikasi awal adanya upaya pelekatan dari mikroorganisme (microbial attack) pada polimer (Mahalakshmi, 2014).
4.4.3 Sifat Kimia
Hasil uji Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) lembaran LDPE setelah biodegradasi 45 hari pada suhu ambien (26 ± 2ºC) oleh isolat jamur RH03 dan RH06.
Gambar 10. Spektrum Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) setelah 45 hari uji biodegradasi. (a) LDPE Kontrol dan Perlakuan (RH03). (b) LDPE Kontrol dan Perlakuan (RH06).
a
Spektrum IR menampilkan respon dari detector sebagai persen transmisi (%T) pada sumbu Y dan fekuensi IR dalam istilah bilangan gelombang (cm-1) pada sumbu X. Radiasi yang melewati suatu sampel diukur sebagai persen transmisi, sedangkan frekuensi radiasi diukur dalam panjang gelombang per sentimeter, yang disebut sebagai bilangan gelombang (Derrick et al. 1999). Perubahan sifat kimia lembaran LDPE dapat diketahui dengan terbentuknya atau hilangnya gugus fungsi yang dianalisis menggunakan FTIR (Baral, 2014). Putusnya rantai polimer polietilena dan terbentuknya produk-produk hasil oksidasi polietilena selama masa pengujian dievaluasi oleh perubahan dalam membran FTIR (Nwogu, 2012). Spektrum FTIR menunjukkan jika biodegradasi polietilena secara oksidatif telah terjadi oleh terbentuknya gugus-gugus fungsional (Subramanian and Shanmugasundaram, 2013).
Posisi ikatan, atau frekuensi, mengindikasikan hadirnya gugus-gugus fungsional tertentu dalam suatu material. Posisi ikatan dalam daerah gugus fungsional (4000-1500 cm-1) umumnya mudah diinterpretasikan, sementara itu menentukan ikatan menjadi gugus fungsional yang spesifik di daerah fingerprint (1500-500 cm-1) mungkin lebih sulit karena banyak tipe gugus-gugus fungsional yang mengabsorpsi bilangan gelombang (wavenumbers) yang sama dalam daerah ini (Derrick et al. 1999).
menunjukkan terjadinya perubahan morfologi permukaan dan spora jamur yang menempel pada lembaran LDPE.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan sebagai berikut:
a. Dua isolat jamur yang mampu mendegradasi plastik Low Density Polyethylene (LDPE), yaitu RH03 dan RH06 yang diduga sebagai Aspergillus sp.
b. Isolat RH03 dan RH06 mampu menurunkan bobot LDPE masing-masing sebesar 5,13% dan 6,63% setelah 45 hari uji biodegradasi.
c. Isolat RH03 dan RH06 mampu menurunkan daya tarik (tensile strength) LDPE masing-masing 58% dan 40% setelah 45 hari uji biodegrasi.
d. Fotomikrograf Scanning Electron Microscopy (SEM) lembaran LDPE menunjukkan telah terjadi erosi pada permukaan plastik yang disebabkan oleh isolat jamur RH03 dan RH06.
5.2 Saran
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Plastik
Plastik secara sederhana didefinisikan sebagai material polimer yang dapat dicetak atau diekstrusi menjadi bentuk yang diinginkan dan yang mengeras setelah didinginkan atau pelarutnya diuapkan. Plastik tidak dipintal menjadi benang yang molekulnya berjajar, sepeti dalam serat, tetapi dicetak menjadi bentuk berdimensi tiga atau dibentang menjadi film untuk digunakan sebagai pengemas (Oxtoby et al. 2003).
Plastik sintetis pertama dibuat tahun 1860-an. Sebelum itu, bahan-bahan alami seperti gading dan ambar banyak digunakan. Banyak bahan-bahan alam ini yang polimer – dari bahasa Yunani poly, berarti banyak, dan mer, berarti sebagian. Polimer terdiri atas molekul-molekul raksasa, terdiri atas sejumlah besar molekul kecil yang terikat dalam rantai panjang. Molekul kecil ini dinamakan monomer (mono artinya satu). Penemuan bahan-bahan sintetis telah dimulai lebih dari seratus tahun yang lalu untuk menggantikan bahan-bahan seperti gading, yang semakin langka dan untuk membuat bahan-bahan yang dapat dicetak atau terbentuk seperti serat. Plastik pertama adalah polimer semisintetis yang tergantung pada selulosa yang berubah, polimer alam pada katun. Kemudian plastik yang sepenuhnya sintetis dibuat, seperti bakelit. Politena atau polietilena, pertama kali ditemukan pada tahun 1933. Sebagaimana plastik yang lain, plastik ini pernah sukses diproduksi untuk dijual pada akhir tahun 1930-an, yaitu ketika sifat-sifat isolasi yang dimiliki plastik ini terpaksa langsung digunakan untuk perlengkapan radar saat perang. Polietilena tidak diproduksi sampai diperkenalkannya katalisator pada tahun 1950-an (Newmark, 1993).
monomer dan molekul kecil lain dari plastik yang melakukan migrasi ke dalam bahan makanan yang dikemas. Di lapangan sering dijumpai pembungkus yang
umum disebut “tas kresek”. Pembungkus ini sering dibuat dari bahan dasar yang
berasal dari daur ulang berbagai jenis plastik. Selama ini telah diketahui bahwa monomer mempunyai efek karsinogenik (Sulchan dan Nur, 2007).
Plastik merupakan polimer sintetik dari karbon, hidrogen dan oksigen berasal dari bahan petrokimia. Plastik merupakan bahan serba guna yang cocok digunakan dalam aplikasi yang luas. Plastik merupakan senyawa xenobiotik, resisten untuk didegradasi, sekitar 5-8% berat kering dari sampah kota. Efek dari polimer ini di lingkungan mencakup penipisan lapisan ozon hingga bersifat toksik bagi pertanian dan ekosistem akuatik (Sharma dan Sharma, 2004). Pramila dan Ramesh (2011) menyatakan bahwa kantongan plastik memberikan kemudahan bagi manusia dalam kehidupan namun dalam waktu yang bersamaan juga menyebabkan kerugian dalam jangka waktu yang lama. Segala jenis plastik apabila dibakar maka akan menghasilkan gas-gas yang bersifat toksik yang membahayakan kesehatan. Menghirup gas-gas yang semacam ini akan menyebabkan penyakit paru-paru dan kanker. Selain itu, proses dekomposisi kantongan plastik memakan waktu yang lama, yaitu sekitar 1000 tahun.
2.2 Jenis dan Sifat Fisika Kimia Plastik
Sulchan dan Nur (2007), menggolongkan plastik berdasarkan sifat fisikanya a. Plastik Termoset
Jenis plastik ini mengalami perubahan yang bersifat irreversible. Pada suhu tinggi jenis plastik termoset berubah menjadi arang. Hal ini disebabkan struktur kimianya bersifat 3 dimensi dan cukup kompleks. Pemakaian termoset dalam industri pangan terutama untuk membuat tutup botol. Plastik tidak akan kontrak langsung dengan produk karena tutup selalu diberi lapisan perapat yang sekaligus berfungsi sebagai pelindung.
b. Jenis termoplastik
berulang-ulang tanpa terjadi perubahan khusus. Termoplastik termasuk turunan etilena (CH2 = CH2). Dinamakan plastik vynil karena mengandung gugus vynil (CH2 = CH2) atau poliolefin.
Tabel 1. Sifat Fisika dan Mekanik Polietilena Sifat Fisika Low Density
Polyethylene (LDPE)
High Density
Polyethylene (HDPE)
Kekuatan Tarik, MPa Modulus Young, Mpa Berat Jenis, g cm-3 Titik Leleh, °C Muai Termal, °C Perpanjangan, % 5-15 100-250 0,91-0,93 124 180.16-6 100 20-40 400-1200 0.94-0.96 105 120.10-6 500 Sumber: Vlack, 2004
Menurut Kusmiyati (2013), jenis-jenis plastik (poliolefin), yaitu: a. Polyethylene Terephthalate (PET)
Jenis plastik ini pada kemasan kerap dituliskan dengan tanda segitiga bernomor 1, biasanya pada botol kecap, saus sambal dan air mineral. PET memiliki ciri jernih, kuat, tahan pelarut, kedap gas dan air, serta mudah lunak (berubah bentuk) jika terpapar suhu 80ºC.
b. High Density Polyethylene (HDPE)
Jenis ini berlogo segitiga bernomor 2 biasanya ada dalam botol kemasan produk-produk olahan susu. Ciri HDPE yakni keras hingga semi fleksibel, tahan bahan kimia dan kelembapan, permeabel terhadap gas, permukaan berlilin (waxy), buram (opaque), mudah diwarnai, diproses dan dibentuk serta melunak pada suhu 75ºC.
c. Polyvinyl Chloride (PVC)
d. Low Density Polyethylene (LDPE)
Jenis ini biasanya digunakan pada plastik pembungkus dan kantong buah atau sayur di supermarket. LDPE bergambar segitiga bernomor 4 dengan ciri mudah diproses, kuat, fleksibel, kedap air, permukaan berlilin, tidak jernih tapi tembus cahaya dan melunak pada suhu 70ºC.
e. Polypropylene (PP)
Digambarkan dengan logo segitiga bernomor 5. Biasanya untuk mengemas minuman gelas dan toples-toples dengan ciri keras tapi fleksibel, kuat, permukaan berlilin, tidak jernih tapi tembus cahaya, tahan terhadap bahan kimia, panas dan minyak, melunak pada suhu 140 ºC.
f. Polystyrene (PS)
Jenis ini berlogo segitiga bernomor 6, memiliki ciri kaku, getas, buram, terpengaruh lemak dan pelarut, mudah dibentuk dan melunak pada suhu 95ºC. Migran yang diwaspadai, yakni residu monomer stiren dengan bahaya karsinogen kelas 2B biasanya pada sterofoam dan mudah bermigrasi terhadap makanan.
g. Plastik lainnya
Ditandai dengan logo segitiga bernomor 7 pada kemasan yang biasaya berjenis polikarbonat (PC) dengan ciri tidak mudah pecah, ringan, jernih,secara termal sangat stabil, migran yang diwaspadai yaitui residu bisfenol A (BPA) dengan bahaya Endocrine Disrupter. PC biasanya digunakan untuk galon air mineral 19 liter, botol air minum, dan botol susu bayi.
h. Peralatan Makan Melamin
2.3 Polietilena Kerapatan Rendah (Low Density Polyethylene)
Polietilena disebut juga polietena atau politena merupakan etena homopolimer memiliki berat molekul 1500 – 100.000 dengan perbandingan C (85,7%) dan H (14,3%), dapat dibuat melalui proses polimerisasi etilena cair pada suhu dan tekanan tinggi atau rendah. Polietilena adalah bahan termoplastik yang transparan berwana putih mempunyai titik leleh bervariasi antara 110 –137ºC. Umumnya polietilena bersifat resisten terhadap zat kimia. Pada suhu kamar, polietilena tidak larut dalam pelarut organik dan anorganik (Bilmeyer, 1994).
Etilena (CH2=CH2) ialah monomer yang paling sederhana yang akan berpolimerisasi. Melalui polimerisasi adisi yang diinisiasi radikal bebas pada tekanan tinggi (1000-3000 atm) dan suhu tinggi (300-500ºC), senyawa ini membentuk polietilena:
Polietilena yang terbentuk dengan cara ini bukanlah rantai linear yang sempurna sebagaimana tersirat dari persamaannya yang sederhana. Radikal bebas sering mencabut hidrogen dari bagian tengah rantai dalam sintesis ini, sehingga polietilenanya sangat bercabang dengan rantai samping hidrokarbon yang bervariasi panjangnya. Jenis polietilena ini dinamakan polietilena kerapatan- rendah (low-density polyethylene, LDPE) sebab kesulitan dalam mengemas rantai sampingnya yang tak beraturan ini menyebabkan kerapannya lebih rendah (<0,94 g cm-3) daripada polietilena linear sempurna. Ketidakberaturan ini juga membuatnya relatif lembut, sehingga kegunaan utamanya ialah dalam pembungkusan, plastik pengemas, kantung sampah, dan botol semprot, yang kelembutannya memang diinginkan, dan bukan suatu kelemahan (Oxtoby et al. 2003).
Jenis polietilena yang banyak digunakan adalah polietilena kerapatan rendah (LDPE) yang mempunyai rantai cabang dan polietilena kerapatan tinggi (HDPE) yang tidak mempunyai rantai cabang namun merupakan rantai utama yang lurus. LDPE bersifat lentur, ketahanan listriknya baik, kedap air, lebih lunak dari HDPE, bersifat absorbsi dan tembus cahaya (Crowd, 1991).
2.4 Biodegradasi Plastik
secara biologi mengubahnya menjadi bentuk yang lebih sederhana. Sebagaimana mikroorganisme memiliki karakter yang berbeda-beda, maka proses degradasi pun bervariasi dari satu mikroorganisme ke mikroorganisme lainya. Degradasi oleh mikroba umumnya banyak diterima karena efisiensinya dalam mendegradasi polimer (Das dan Kumar, 2014).
[image:36.595.112.513.416.705.2]Suatu gambaran umum biodegradasi polimer selama suatu jangka waktu secara skematis disajikan dalam Gambar 1. Bahan-bahan polimer yang dilepaskan ke lingkungan akan mengalami degradasi secara fisika, kimia, dan biologi atau kombinasinya yang tergantung pada adanya kelembapan, udara, temperatur, cahaya (photo-degradation), radiasi energi tinggi (UV, γ-radiation) atau oleh hadirnya mikroorganisme (bakteri atau jamur). Kecepatan degradasi secara fisika dan kimia adalah lebih tinggi jika dibandingkan dengan biodegradasi. Selain itu, degradasi secara fisika dan kimia akan mempermudah degradasi oleh mikroba dan mineralisasi sempurna dari polimer terjadi melalui proses biodegradasi, yang umumnya merupakan tahap akhir (Arutchelvi et al. 2008).
Gambar 1. Degradasi Polimer (Arutchelvi et al. 2008) (Hidrolisis dan oksidasi
merupakan degradasi primer polimer) Degradasi polimer
di lingkungan
Degradasi secara kimiawi
Degradasi secara
Fisika/Kimia-Fisika
Biodegradasi
Oksidasi
Hidrolisis
Degradasi Termal
Biodegradasi melibatkan agen-agen mikroba dan tidak membutuhkan perlakuan panas. Bahan-bahan organik dapat didegradasi dengan dua cara baik secara aerobik maupun anaerobik. Pada tempat pembuangan sampah dan sedimen, plastik didegradasi secara anaerob sementara di komposit dan tanah, biodegrasi secara aerobik berlangsung. Biodegradasi aerobik menghasilkan air dan CO2, sedangkan biodegradasi anaerobik menghasilkan air, CO2, dan metan sebagai hasil akhir. Secara umum, perubahan rantai panjang polimer menjadi CO2 dan air adalah suatu proses yang kompleks. Dalam proses ini, berbagai jenis mikroorganisme dibutuhkan, yang mana satu jenis akan mendegradasi polimer menjadi komponen-komponen yang lebih kecil, yang lain memanfaatkan monomer dan mensekresikan senyawa sampah sederhana sebagai hasil samping dan yang lain menggunakan sampah yang disekresikan tersebut. Efisiensi metode ini adalah sedang namun bersifat ramah lingkungan. Metode ini cukup murah dan sebagian besar diterima (Sangale et al. 2012). Gambaran umum mengenai mekanisme biodegradasi plastik disajikan dalam Gambar 2.
Mikroorgnisme
Sekresi enzim ekstraseluler
Pelekatan enzim pada permukaan plastik
Putusnya rantai-rantai polimer
Erosi permukaan plastik (biodegradasi)
[image:37.595.202.435.397.616.2]Produk akhir, seperti CO2, H2O, dan CH4 dihasilkan
Gambar 2. Mekanisme Biodegradasi Plastik (Shah et al. 2008).
Menurut Arutchelvi et al. (2008), biodegradasi polimer meliputi tahapan berikut a. Melekatnya mikroorganisme di permukaan polimer, b. Pertumbuhan
permukaan, jika permukaan polimer adalah hidrofilik. Karena PP dan PE hanya memiliki grup CH2, maka permukaannya adalah hidrofobik. Permulaan degradasi secara fisika dan kimia menyebabkan penyisipan grup hidrofilik pada permukaan polimer yang membuatnya menjadi semakin hidrofilik (penyisipan grup hidrofilik juga menurunkan energi permukaan). Suatu kali ketika organisme melekat di permukaan, ia akan mulai bertumbuh dengan menggunakan polimer tersebut sebagai sumber karbon. Pada degradasi primer, rantai utama terputus, menyebabkan pembentukan fragmen dengan berat molekul rendah (oligomer), dimer, dan monomer. Degradasi tergantung pada enzim ekstraseluler yang disekresikan oleh mikroorganisme. Senyawa dengan berat molekul rendah ini lebih lanjut akan digunakan oleh mikroba sebagai sumber energi dan karbon.
2.5 Mikroba Pendegradasi Plastik
Keanekaragaman mikroorganisme pendegradasi polimer sangat tergantung pada lingkungan, seperti tanah, laut, kompos, lumpur teraktivasi, dan lain sebagainya. Menginvestigasi distribusi dan penebaran populasi mikroba pendegradsi polimer di berbagai ekosistem adalah hal yang menarik. Secara umum, pelekatan mikroorganisme di permukaan plastik diikuti oleh kolonisasi pada bagian permukaan tersebut adalah mekanisme utama yang melibatkan mikroorganisme dalam mendegradasi plastik. Degradasi enzimatik dengan hidrolisis memiliki dua tahap, yang pertama enzim berikatan dengan substrat polimer yang kemudian akan mengatalisis pembelahan hidrolitik. Polimer akan terdegradasi menjadi oligomer yang memiliki massa molekuler yang rendah, dimer, monomer dan akhirnya termineralisasi menjadi CO2 dan H2O (Tokiwa et al. 2009).
Proses degradasi politena dimulai dengan pelekatan mikroba di permukaannya. Berbagai bakteri (Streptomyces viridosporus T7A, Streptomyces badius 252, dan Streptomyces setonii 75Vi2) dan jamur pendegradasi kayu
sistem enzim ini bisa bervariasi. Belum ada laporan mengenai degaradasi polietilena berkaitan dengan hal tersebut, namun kecenderungan yang sama diprediksikan (Sangale et al. 2012).
Berbagai penelitian tentang biodegradasi polietilena yang telah dilakukan mendapatkan atau melibatkan jamur, bakteri dan aktinomisetes, seperti Aspergillus niger, A. Glaucus, Pseudomonas spp, Streptococcus spp, Staphylococcus spp,
Micrococcus spp dan Moraxella spp dalam mendegradasi polietilena/lembaran pati
(Prabhat et al. 2013), Aspergillus nidulans, A. flavus, Pseudomonas sp, Bacillus sp, Staphylococcus sp dan Streptomyces sp untuk mendegradasi polietilena (Usha et al.
2011), biodegradasi low density polyethylene (LDPE) oleh kultur campuran antara Lysinibacillus xylanilyticus dan Aspergillus niger (Esmaeili et al. 2013), Bacillus
subtilis, Aspergillus niger, Aspergillus nidulance, Aspergillus flavus, Aspergillus
glaucus, Penicillum sp, Pseudomonas sp, Staphylococcus aureus., Streptococcus
lactis, Proteus vulgaris, Micrococcus dalam mendegradasi politena dan plastik
(Priyanka dan Archana, 2011), biodegradasi Low Density Polyethylene (LDPE) oleh Fusarium sp AF4, Aspergillus terreus AF5 dan Penicillium sp AF6 (Shah, 2007).
Tabel 2. Beberapa Jamur dan Bakteri yang Mampu Mendegradasi Plastik (Bhardwaj et al. 1994)
Sumber Enzim Mikroorganisme Plastik yang bertidak sebagai substrat Jamur Glukosidase Aspergillus flavus Polycaprolactone (PCL)
Tidak diketahui Penicillium funiculosum Polyhydroxybutyrate (PHB)
Kutinase Aspergillus oryzae Polybutylene Succinate (PBS)
Katalase, Protease Aspergillus niger PCL Tidak diketahui Streptomyces PHB, PCL Urease Thrichoderma sp. Polyurethane
Kutinase Fusarium PCL
Tidak diketahui Amycolaptosis Polylactic Acid (PLA)
Serin hidrolase Pestalotiopsis microspora Polyurethane
Manganese peroksidase
Phanerochaete chrysosporium
Polyethylene
Bakteri Lipase Rhizopus delemar PCL
Tidak diketahui Firmicutes PHB, PCL, dan PBS Tidak diketahui Protobacteria PHB, PCL, dan PBS Lipase Penicillium,
Rhizopus arrizus
Polyethylene Adipate (PEA),
PBS, PCL
[image:39.595.113.511.478.707.2]BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Lambatnya kecepatan degradasi atau sulitnya bahan-bahan organik tertentu terdegradasi pada kondisi alami menjadi salah satu ancaman lingkungan yang utama. Salah satu contoh bahan organik yang sulit terdegradasi di lingkungan adalah plastik. Plastik dalam berbagai bentuk, seperti nilon, polikarbonat, polietilen-tereftalat, polietilen, polipropilen, polistirena, politetrafluoroetilen, poliuretan, polivinil klorida digunakan secara terus menerus dalam kehidupan sehari-hari. Di antara plastik-plastik sintetik yang diproduksi, polietena mencapai sekitar 64% (Sangale et al. 2012).
Indonesia Solid Waste Association (InSWA) merilis data statistik sampah domestik Indonesia. Jenis sampah plastik menduduki peringkat kedua, yaitu sebesar 5.4 juta ton per tahun atau 14 persen dari total produksi sampah. Sampah plastik telah mampu menggeser sampah jenis kertas yang tadinya di peringkat kedua menjadi peringkat ketiga dengan jumlah 3.6 juta ton per tahun atau 9 persen dari jumlah total produksi sampah (Dinas Kominfo Prov. Jatim, 2014).
penanganan sampah plastik dengan cara dibakar akan menimbulkan dampak yang lain, yaitu tercemarnya udara oleh gas-gas hasil pembakaran, diantaranya CO2 dan CO.
Proses yang mengarah kepada perubahan sifat fisik dan kimia polimer yang diakibatkan oleh faktor-faktor lingkungan (seperti cahaya matahari, panas, kelembapan, dll.), kondisi kimia atau aktivitas biologi disebut sebagai degradasi polimer. Biodegradasi adalah suatu proses degradasi material secara alami oleh mikroba, seperti bakteri, jamur, dan alga yang mendegradasi polimer-polimer natural, seperti lignin dan selulosa maupun polimer-polimer sintetik, seperti polietilena dan polistirena. Mikroba ini akan memanfaatkan polimer sebagai substrat pertumbuhan mereka (Sangale et al. 2012; Bhardwaj et al. 2012).
Mikroorganisme memainkan peranan penting dalam dekomposisi material-material. Namun, besarnya berat molekul, struktur tiga dimensi, sifat hidrofobik dan tidak adanya gugus fungsional dalam Low Density Polyethylene (LDPE) menyebabkan polimer ini sukar didegradasi oleh mikroba. Dalam banyak penelitian, jamur telah banyak diteliti dalam hal biodegradasi plastik Low Density Polyethylene (LDPE) sebab organisme ini memproduksi enzim-enzim
pendegradasi dan polimer ekstraseluler, seperti polisakarida, yang dapat membantu untuk mengolonisasi permukaan polimer. Kemampuan distribusi dan penetrasi dari hifa jamur juga menjadi suatu keuntungan dalam biodegradasi plastik (Esmaeili et al. 2013). Sumber atau tempat yang dilaporkan kaya akan mikroba pendegradasi
polietena adalah tanah rizosfer mangrove, timbunan polietena di tanah, plastik dan tanah di tempat pembuangan sampah, dan air laut (Sangale et al. 2012).
(2012), menguji kemampuan jamur-jamur pilihan (Lentinus squarrosulus, Pleurotus tuber-regium, Pleurotus pulmonarius dan Rigidoporus lignosus) untuk
biodegradasi High Density Polyethylene (HDPE) dan menemukan bahwa Pleurotus tuber-regium dan Pleurotus pulmonarius mampu mendegradasi HDPE dengan
kehilangan bobot berturut-turut 13,26 % dan 9,67%. Hasil FTIR menunjukkan adanya pertambahan absorbasi, yaitu adanya gugus karbonil yang mengartikan bahwa polietilena telah didegradasi secara oksidatif. Hasil pengujian enzim menunjukkan adanya keterlibatan Manganese Peroxidase (MnP) dalam degradasi polietilena.
Sejauh ini, penelitian tentang jamur pendegrasi plastik LDPE belum banyak dilakukan di Indonesia. Oleh karena itu, peneliti tertarik untuk mengisolasi jamur dari Tempat Pembuangan Akhir (TPA) dan melihat kemampuannya dalam mendegradasi plastik LDPE.
1.2 Perumusan Masalah
Lambatnya proses degradasi sampah plastik berakibat pada peningkatan penimbunan sampah itu sendiri di lingkungan. Timbunan sampah plastik tersebut akan menimbulkan permasalahan dan pencemaran lingkungan yang serius. Biodegradasi plastik oleh mikroba merupakan salah satu cara yang paling aman dalam mendegradasi plastik di lingkungan. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian tentang kemampuan isolat jamur untuk mendegradasi polimer plastik (low density polyethylene) dalam kondisi laboratorium.
1.3 Tujuan Penelitian
a. Mendapatkan isolat jamur yang mampu mendegradasi plastik (low density polyethylene).
b. Mengetahui kemampuan isolat jamur untuk mendegradasi plastik (low density polyethylene) secara in vitro.
1.4 Manfaat Penelitian
ABSTRAK
Penggunaan plastik berjenis low density polyethylene (LDPE) terus meningkat setiap tahun. Plastik sangat sulit terdegradasi secara alami sehingga menyebabkan pencemaran lingkungan dan terancamnya ekosistem. Upaya untuk mendapatkan isolat jamur potensial dalam mendegradasi plastik telah dilakukan. Jamur diisolasi dari TPA Namo Bintang, Medan Tuntungan dan diperoleh dua isolat jamur, yaitu RH03 dan RH06 berdasarkan respon pertumbuhannya pada Mineral Salt Medium Brooth (MSMB) yang mengandung serbuk LDPE. Berdasarkan karakteristik morfologi, kedua isolat jamur diduga sebagai Aspergillus sp. Uji kemampuan mendegradasi lembaran LDPE selama 45 hari menunjukkan isolat RH03 dan RH06 mampu menurunkan bobot LDPE masing-masing sebesar 5,13% dan 6,63% dan daya tarik (tensile strength) menurun hingga 58% dan 40%. Fotomikrograf SEM setelah perlakuan menunjukkan perubahan pada permukaan lembaran LDPE yang menjadi kasar, terbentuknya lekukan-lekukan, dan adanya spora jamur pada permukaan LDPE.
ABSTRACT
The use of plastic low density polyethylene (LDPE) has been increasing every year. Plastic is naturally recalcitrant causing environmental pollution and endangers the ecosystems. An effort to get fungal isolate which are potential to degrade plastic has been conducted. Fungi were isolated from Namo Bintang dump site at Medan Tuntungan. It was obtained two fungal isolates RH03 and RH06 based on their ability to grow on Mineral Salt Medium Brooth (MSMB) containing of LDPE powder. Based on morphological characteristic, two fungal isolate were assumed as Aspergillus sp. The ability test to degrade LDPE sheets for 45 days showed RH03 and RH06 were able to reduce the weight of LDPE by 5,13% and 6,63% and tensile strength reduced up to 58% and 40%. SEM photomicrograph of LDPE showed surface changes into rough, groove, and some fungal spore were noticed.
SKRIPSI
RASMIN SETIA MURNI HAREFA 110805066
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
RASMIN SETIA MURNI HAREFA 110805066
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Judul : Biodegradasi Plastik Low Density Polyethylene Menghunakan Jamur dari Tenpat Pembuangan Akhir (TPA)
Kategori : Skripsi
Nama : Rasmin Setia Murni Harefa
Nomor Induk Mahasiswa : 110805066
Program Studi : Sarjana (S1) Biologi
Departemen : Biologi
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universtas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, November 2016
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2 Pembimbing 1
Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc Dra. Nunuk Priyani, M.Sc NIP 19651101 199103 1 002 NIP 19640428 199603 2 001
Disetujui oleh
Departemen Biologi FMIPA USU Ketua,
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, November 2016
Penulis memanjatkan puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan karunia-Nyalah penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi yang berjudul “Biodegradasi Plastik (Low Density Polyethylene) Menggunakan Jamur Dari Tempat Pembuangan Akhir (TPA)”.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada yang terkasih Ayahanda Amin Otoni Harefa dan Ibunda Sitti Murni Zebua yang selalu mendoakan, memberikan semangat, kasih sayang, dan pengorbanan yang sangat besar bagi penulis, serta keluarga spiritual yang terkasih yang selalu mendukung dan mendoakan penulis agar mampu memberikan yang terbaik dalam penyusunan skripsi ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Ibu Dra. Nunuk Priyani, M.Sc selaku Pembimbing I dan Bapak Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc selaku Pembimbing II atas segala pengobanan yang besar bagi penulis, meluangkan waktu, tenaga, dan pemikirannya dalam memberikan bimbingan dan arahan selama pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr.It.Jamilah, M.Sc dan Bapak Drs.Arlen Hanel Jhon, M.Si selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan kepada penulis selama penyusunan skripsi ini, Bapak Prof. Dr. Ing. Ternala Alexander Barus, M.Sc sebagai Penasihat Akademik yang memberikan semangat dan nasihat selama masa perkuliahan, Ibu Dr. Nursahara Pasaribu, M.Sc. selaku Ketua Departmen Biologi S1 FMIPA USU yang juga telah mendukung dan memberi nasihat demi kemajuan penulis, dan seluruh Bapak Ibu dosen Biologi FMIPA yang telah selalu memberi semangat dalam segala keramahtamahannya, Ibu Nurhasni Muluk, Bang Endra Raswin, dan Ibu Rosalina Ginting selaku staf pegawai Departemen Biologi S1 FMIPA USU yang juga telah banyak membantu penulis dalam berbagai hal administrasi.
Penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada keluarga besar Biologi USU, semua kakak senior dan adik junior yang selalu membantu dan memberikan semangat, teristimewa bagi teman-teman stambuk 2011 (Khairiyah, Maya, Chandra, Famela, Neli, Rani Apriani, Steven, Grace Sonia, Siska Teresya, Imelda, Sahrina, Dedeck, Junaidi, Venitha, Sera, Friska, Friko, Ribka, Jordani, Natanael, Titis, Risky, Grace Lumbantoruan, Ria Yelvi, Virza, Rani Arta, Siska Dewi, Siska Renata, Romida, Harnisya, dan seterusnya).
Penulis sepenuhnya menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas semua kebaikan kita dengan melimpah. Amin.
ABSTRAK
Penggunaan plastik berjenis low density polyethylene (LDPE) terus meningkat setiap tahun. Plastik sangat sulit terdegradasi secara alami sehingga menyebabkan pencemaran lingkungan dan terancamnya ekosistem. Upaya untuk mendapatkan isolat jamur potensial dalam mendegradasi plastik telah dilakukan. Jamur diisolasi dari TPA Namo Bintang, Medan Tuntungan dan diperoleh dua isolat jamur, yaitu RH03 dan RH06 berdasarkan respon pertumbuhannya pada Mineral Salt Medium Brooth (MSMB) yang mengandung serbuk LDPE. Berdasarkan karakteristik morfologi, kedua isolat jamur diduga sebagai Aspergillus sp. Uji kemampuan mendegradasi lembaran LDPE selama 45 hari menunjukkan isolat RH03 dan RH06 mampu menurunkan bobot LDPE masing-masing sebesar 5,13% dan 6,63% dan daya tarik (tensile strength) menurun hingga 58% dan 40%. Fotomikrograf SEM setelah perlakuan menunjukkan perubahan pada permukaan lembaran LDPE yang menjadi kasar, terbentuknya lekukan-lekukan, dan adanya spora jamur pada permukaan LDPE.
ABSTRACT
The use of plastic low density polyethylene (LDPE) has been increasing every year. Plastic is naturally recalcitrant causing environmental pollution and endangers the ecosystems. An effort to get fungal isolate which are potential to degrade plastic has been conducted. Fungi were isolated from Namo Bintang dump site at Medan Tuntungan. It was obtained two fungal isolates RH03 and RH06 based on their ability to grow on Mineral Salt Medium Brooth (MSMB) containing of LDPE powder. Based on morphological characteristic, two fungal isolate were assumed as Aspergillus sp. The ability test to degrade LDPE sheets for 45 days showed RH03 and RH06 were able to reduce the weight of LDPE by 5,13% and 6,63% and tensile strength reduced up to 58% and 40%. SEM photomicrograph of LDPE showed surface changes into rough, groove, and some fungal spore were noticed.
Halaman
PERSETUJUAN i
PERNYATAAN ii
PENGHARGAAN iii
ABSTRAK iv
ABSTRACT v
DAFTAR ISI vi
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR LAMPIRAN x
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Perumusan Masalah 3
1.3 Tujuan Penelitian 3
1.4 Manfaat Penelitian 5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Plastik 5
2.2 Jenis dan Sifat Fisika Kimia Plastik 6 2.3 Polietilena Kerapatan Rendah (Low Density
Polyethylene)
9
2.4 Biodegradasi Plastik 9
2.5 Mikroba Pendegradasi Plastik 12
BAB 3 METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat 15
3.2 Prosedur Penelitian
3.2.1 Isolasi Jamur dari Tempat Pembuangan Akhir (TPA)
15 3.2.2 Penyiapan Serbuk Low Density Polyethylene
(LDPE)
15 3.2.3 Skrining Jamur Pendegradasi Plastik (Low
Density Polyethylene) dengan Parameter Kemampuan Tumbuh pada Media Cair
16
3.2.4 Identifikasi Jamur 16
3.2.5 Uji Biodegradasi Lembaran Plastik (Low Density Polyethylene) Menggunakan Jamur Pendegradasi
3.2.5.1 Sifat Mekanis
3.2.5.1.1 Persentase Kehilangan Bobot
17 3.2.5.1.2 Daya Tarik (Tensile
Strength)
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Isolasi Jamur 18
4.2 Skrining Jamur Pendegradasi Plastik (Low Density Polyethylene)
21 4.3 Idetifikasi Jamur Potensial Pendegradasi Low
Density Polyethylene
4.3.1 Isolat RH03 22
4.3.2 Isolat RH06 23
4.4 Uji Biodegradasi Lembaran Plastik (Low Density Polyethylene)
4.4.1 Sifat Mekanis
4.4.1.1 Persentase Kehilangan Bobot 25 4.4.1.2 Daya Tarik (Tensile Strength) 26
4.4.2 Sifat Fisika 28
4.4.3 Sifat Kimia 30
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 33
5.2 Saran 33
DAFTAR PUSTAKA 34
LAMPIRAN 38
Tabel Judul Halaman
1 Sifat Fisika dan Mekanik Polietilena 7
2 Beberapa Jamur dan Bakteri yang Mampu Mendegradasi Plastik
13 3 Karakteristik Morfologi Koloni Jamur dari TPA Namo
Bintang
Gambar Judul Halaman
1 Degradasi Polimer 10
2 Mekanisme Biodegradasi Plastik 11
3 Isolat Jamur Potensial Pendegradasi LDPE 21 4 Morfologi makro dan mikroskopis isolat jamur RH03 22 5 Morfologi makro dan mikroskopis isolat jamur RH06 23 6 Visualisasi koloni jamur yang tumbuh dan melekat di
lembaran LDPE pada uji biodegradasi hari ke-0 dan hari ke-45
24
7 Persentase Kehilangan Bobot setelah 45 Hari Uji Biodegradasi LDPE
25 8 Persentase Penurunan Daya Tarik (Tensile Strength)
LDPE setelah 45 hari uji biodegradasi
27 9 Fotomikrograf Scanning Electron Microscopy (SEM)
dengan perbesaran 5000× setelah inkubasi 45 hari uji biodegradasi
29
10 Spektrum Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) setelah 45 hari uji biodegradasi
Lampiran Judul Halaman 1 Alur Kerja Biodegradasi LDPE Menggunakan Jamur
dari TPA
38
2 Komposisi Media 39
3 Foto Bahan 40
4 Hasil Analisis Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR Spectroscopy)