Pembuatan dan Karakterisasi Biokomposit Klobot Jagung dan LLDPE dengan Metode Hot Press

(1)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI

BIOKOMPOSIT KLOBOT JAGUNG DAN LLDPE

DENGAN METODE

HOT PRESS

MADE DIRGANTARA

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

(3)

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pembuatan dan Karakterisasi Biokomposit Klobot Jagung dan LLDPE dengan Metode Hot Press adalah benar 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 skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

(4)

ABSTRAK

MADE DIRGANTARA. Pembuatan dan Karakkterisasi Biokomposit Klobot Jagung dan LLDPE dengan Metode Hot Press. Dibimbing oleh MERSI KURNIATI.

Pada penelitian ini telah dibuat biokomposit klobot jagung dan Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) dengan metode hot press. Biokomposit dibuat dengan variasi klobot jagung:LLDPE adalah 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30, dan dikarakterisasi sifat mekanik (tarik dan sobek) dengan Universal Testing Machine (UTM), biodegradasi secara kualitatif dan morfologi dengan Scanning Electron Microscopy (SEM). Klobot jagung juga dianalisa sifat termal dengan Differential Scanning Calorimetry (DSC), gugus fungsi dengan Fourier Transform Infra Red (FTIR) dan morfologi dengan SEM. Analisa mekanik menunjukan sifat mekanik menurun dengan penambahan konsentrasi klobot jagung pada biokomposit, dengan konsentrasi 30:70 memiliki sifat mekanik paling tinggi yang memiliki kekuatan tarik 24.77 MPa, elongasi 19.10% dan kekuatan sobek 53.94 N/mm. Hasil ini berkebalikan dengan analisa biodegradable di mana semakin besar konsentrasi klobot jagung maka tingkat biodegradabilitasnya semakin tinggi. Hasil analisa mekanik juga didukung oleh hasil analisa morfologi biokomposit dan LLDPE. Analisa gugus fungsi dan morfologi klobot jagung menunjukan bahwa klobot jagung memiliki serat yang tinggi, dengan transisi gelas klobot jagung sebesar 196.21oC.

Kata kunci: biodegradable, biokomposit, klobot jagung, sifat mekanik

ABSTRACT

MADE DIRGANTARA. Preparation and Characterization of Cornhusk and LLDPE Biocomposites with Hot Press Method. Supervised by MERSI KURNIATI.

The research has been made biocomposites cornhusk and Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) with hot press method. Biocomposites made with the variation of cornhusk:LLDPE are 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30, and it is characterized of the mechanical characteristics (tensile and tear) with Universal Testing Machine (UTM), biodegradation in a qualitative manner and morphology by Scanning Electron Microscopy (SEM). Cornhusk are also analyzed the thermal characteristics with Differential Scanning Calorimetry (DSC), a functional groups by Fourier Transform Infrared (FTIR) and morphological analyzed by SEM. Mechanical analysis showed the mechanical characteristics decrease with the addition of cornhusk concentration on biocomposites, and concentration 30:70 has the highest mechanical characteristics with tensile strength 24.77 MPa, elongation 19.10% and tear strength 53.94 N/mm. The result is contrast with the biodegradable analysis in which the bigger concentration cornhusk then the level of biodegradability is higher. The result of mechanical analysis also supported by the analysis of morphology biocomposites and LLDPE. Analysis of a functional groups and morphology cornhusk showed that cornhusk had the high fibers with transition glass cornhusk at 196.21 oC.

(5)

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

pada

Departemen Fisika

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI

BIOKOMPOSIT KLOBOT JAGUNG DAN LLDPE

DENGAN METODE

HOT PRESS

MADE DIRGANTARA

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMETIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(6)

(7)

Judul Skripsi : Pembuatan dan Karakterisasi Biokomposit Klobot Jagung dan LLDPE dengan Metode Hot Press

Nama : Made Dirgantara NIM : G74090061

Disetujui oleh

Mersi Kurniati, M.Si Pembimbing

Diketahui oleh

Dr. Akhiruddin Maddu Ketua Departemen

(8)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Januari 2012 ini ialah biokomposit, dengan judul Pembuatan dan Karakterisasi Biokomposit Klobot Jagung dan LLDPE dengan Metode Hot Press.

Skripsi ini disusun sebagai laporan penelitian yang merupakan salah satu syarat kelulusan program sarjana di Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Mersi Kurniati, M.Si selaku pembimbing yang telah banyak memberikan motivasi, kritik dan saranya selama penelitian. Dosen-dosen fisika IPB dan rekan-rekan mahasiswa fisika IPB angkatan 46 atas segala saran dan ilmu yang diberikan. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya.

Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat dalam kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi.

Bogor, Mei 2013

(9)

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL ix

DAFTAR GAMBAR ix

DAFTAR LAMPIRAN ix

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Perumusan Masalah 2

Tujuan Penelitian 2

Manfaat Penelitian 2

Ruang Lingkup Penelitian 2

TINJAUAN PUSTAKA 3

Klobot Jagung 3

Polietilen 4

Komposit 4

METODE 5

Bahan 5

Alat 5

Prosedur Penelitian 5

Preparasi Klobot Jagung 5

Analisia Termal 5

Analisa FTIR 6

Analisa SEM 6

Pembuatan Biokomposit Klobot Jagung 6

Karakterisasi Mekanik 6

Uji Biodegradable 7

Diagram Alir Penelitian 8

HASIL DAN PEMBAHASAN 9

Analisa Sifat Termal 9

Analisa FTIR 9

Analisa Sifat Mekanik 11

(10)

Analisa Uji Biodegradable 16

SIMPULAN DAN SARAN 18

Simpulan 18

Saran 18

DAFTAR PUSTAKA 19

LAMPIRAN 21

(11)

DAFTAR TABEL

1 Analisa kimia klobot jagung 4

2 Ranking biodegradabilitas sampel 7

3 Analisa gugus fungsi klobot jagung 10

4 Hasil uji tarik biokomposit klobot jagung 11

5 Hasil uji sobek biokomposit klobot jagung 13

DAFTAR GAMBAR

1 Klobot jagung manis lapisan luar, tengah dan dalam 3

2 Diagram alir penelitian 8

3 Hasil uji DSC klobot jagung 9

4 Spektra FTIR klobot jagung 11

5 (a) Perbandingan kekuatan tarik biokomposit klobot jagung dengan LLDPE (0%klobot jagung) (b) Untuk persentase klobot jagung mulai

dari 30-70% 12

6 (a) Perbandingan elongation at break biokomposit klobot jagung dengan LLDPE (b) Untuk persentase klobot jagung mulai dari 30-70% 12 7 Perbandingan modulus elastisitas biokomposit klobot jagung 12 8 (a) Perbandingan kekuatan sobek biokomposit klobot jagung dengan

LLDPE (b) Untuk persentase klobot jagung mulai dari 30-70% 13 9 Biokomposit dengan 30% klobot jagung dan 70% LLDPE 14 10 Morfologi sampel (a) Klobot jagung (b) Hasil ekstrusi 30% klobot

jagung (c) Biokomposit 30% klobot jagung (d) LLDPE yang telah di

hot press 15

11 Pengujian biodegradable secara kualitatif biokomposit klobot jagung dengan kapang Aspergilus niger (a) LLDPE (b) 30% (c) 40% (d) 50%

(e) 60% (f) 70% klobot jagung 16

12 Pengujian biodegradable secara kualitatif biokomposit klobot jagung dengan kapang Penicillium sp (a) LLDPE (b) 30% (c) 40% (d) 50% (e)

6 Hasil uji tarik untuk biokomposit 100% LLDPE 22

(12)

8 Hasil uji sobek untuk biokomposit 70% LLDPE ditambah 30 % klobot

jagung 23

jagung 24

(13)

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Jagung merupakan salah satu komoditas tanaman pangan yang digemari masyarakat Indonesia. Komoditas ini juga mudah didapatkan di setiap daerah di Indonesia. Produksi jagung di Indonesia berfluktuasi setiap tahunnya. Menurut data Badan Pusat Statistik (BPS), produksi jagung di Indonesia pada tahun 2006 sebesar 11.6 juta ton dan meningkat menjadi 18.3 juta ton pada tahun 2010 sedangkan pada tahun 2011 menurun menjadi 17.6 juta ton.

Produksi jagung dalam jumlah besar membawa dampak pada jumlah limbah jagung. Dari hasil panen buah jagun, bobot klobot jagung berkisar antara 38.38%. Selama ini klobot jagung di Indonesia banyak digunakan sebagai pakan ternak, pembungkus makanan tradisional, dan kerajinan tradisional. Kegunaan klobot jagung seperti yang disebutkan di atas belum efektif memaksimalkan potensi limbah klobot jagung, sehingga diperlukan penelitian lebih lanjut untuk memaksimalkan limbah klobot jagung.

Pengembangan klobot jagung sebagai bioplastik biasa menjadi salah satu solusi untuk memaksimalkan kegunaan dari klobot jagung. Hal ini berdasarkan klobot jagung memiliki kandungan serat yang tinggi berkisar antara 38%-50% dan kadar karbohidrat berkisar antara 38%-55%.1 Pengembangan bioplastik sendiri telah banyak dilakukan, salah satu manfaatnya adalah kemampuan bioplastik untuk terdegradasi lebih cepat dibandingkan plastik sintetis. Hal lain yang mendasari pengembangan bioplastik adalah plastik sintetis yang dibuat dari hasil sampingan minyak bumi seperti polietilen. Dengan bahan dasarnya minyak bumi, plastik sintetis memiliki bahan baku yang terbatas dan tidak dapat diperbaharui. Plastik biodegradabel atau bioplastik merupakan salah satu inovasi yang diciptakan untuk mengurangi jumlah pencemaran yang disebabkan sampah plastik. Plastik biodegradabel terbuat dari campuran polimer sintetis dengan bahan alami seperti pati atau selulosa.2

Penggunaan tapioka atau pati terbukti dapat membuat plastik yang biodegradable, seperti bioplastik dengan polimer polietilen jenis Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) ditambahkan tapioka dapat terdegradasi di dalam tanah3. Akan tetapi pati tersebut diperoleh dari umbi-umbian yang biasa digunakan sebagai bahan pangan, sehingga diperlukan penelitian lebih lanjut untuk mencari bahan alami untuk pembuatan bioplastik, yang tidak digunakan sebagai bahan primer manusia.

(14)

2

Perumusan Masalah

1. Bagaimana sifat termal, gugus fungsi dan morfologi klobot jagung?

2. Bagaimanakah sifat mekanis dari biokomposit klobot jagung? Apa pengaruh penambahan konsentrasi klobot jagung terhadap sifat meknik biokomposit klobot jagung? Bagaimana sifat mekaniknya dibandingkan dengan sifat mekanik LLDPE murni?

3. Bagaimanakah sifat biodegradabilitas dan morfologi biokomposit klobot jagung? Bagaimana perbandingan tingkat biodegradabilitas biokomposit klobot jagung dengan LLDPE? Bagaimana pengaruh penambahan konsentrasi klobot jagung terhadap tingkat biodegradabilitas biokomposit klobot jagung?

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis sifat termal, gugus fungsi dan morfologi klobot jagung. Membuat dan menganalisis sifat mekanik biokomposit dari klobot jagung dan Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) berdasarkan variasi komposisi klobot jagung dan LLDPE. Menganalisis morfologi biokomposit klobot jagung dan kemampuan biokomposit untuk terdegradasi.

Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah memberikan informasi analisis awal klobot jagung dengan karakterisasi termal, Fourier Transform Infra Red (FTIR), dan Scanning Electron Microscopy (SEM). Memberikan informasi analisis mekanik biokomposit dari campuran klobot jagung dan LLDPE, kemampuan degradasi dan morfologi dari bioplastik tersebut.

Ruang Lingkup Penelitian

(15)

3

TINJAUAN PUSTAKA

Klobot Jagung

Kulit buah jagung/klobot jagung adalah kulit luar buah jagung yang biasanya dibuang. Klobot jagung mempunyai permukaan yang kasar dan berwarna hijau muda sampai hijau tua. Semakin kedalam warna klobot semakin muda dan akhirnya berwarna putih. Jumlah rata-rata klobot dalam satu tongkol adalah 12-15 lembar.

Gambar 1 Klobot jagung manis lapisan luar, tengah dan dalam1 Kadar serat klobot jagung segar lebih rendah daripada klobot jagung kering. Ini dikarenakan klobot jagung segar memiliki kadar air yang tinggi, sehingga ikatan antar serat yang terbentuk tidak banyak dan membuat nilai kadar serat kasarnya rendah. Pada klobot jagung kering, lapisan luar memiliki kadar serat kasar basis kering yang lebih tinggi dibandingkan klobot jagung lapisan tengah dan dalam.

(16)

4

Polietilen

Polietilen adalah bahan termoplastik yang transparan, berwarna putih yang mempunyai titik leleh bervariasi antara 110-137oC. Umumnya polietilen bersifat resisten terhadap zat kimia dan pada suhu kamar, tidak larut dalam pelarut organik dan anorganik.4

Sifat-sifat dari polietilena sangat dipengaruhi oleh struktur rantai dan kerapatannya. LLDPE merupakan suatu jenis polietilena yang paling prospektif, karena kemudahannya dalam proses produksi yaitu dengan polimerisasi menggunakan berbagai jenis katalis Zigler Natta.5

Polietilena dengan densitas rendah biasanya digunakan untuk lembaran tipis pembungkus makanan, kantung-kantung plastik, jas hujan. Polietilena yang memiliki densitas tinggi, polimernya lebih keras, namun mudah dibentuk sehingga banyak dipakai sebagai alat dapur misalnya ember, panci, juga untuk pelapis kawat dan kabel.

Komposit

Komposit adalah suatu bahan yang merupakan gabungan atau campuran dari dua material atau lebih pada skala makroskopis untuk membentuk material ketiga yang lebih bermanfaat. 6 Sumber lain menyatakan bahwa komposit adalah material hasil kombinasi makroskopis dari dua atau lebih komponen yang berbeda,

Tabel 1 Analisa kimia klobot jagung1

Sifat Kimia

Kelobot super sweet Kelobot pioneer

Jenis Lapisan Jenis Lapisan

Luar Tengah Dalam Luar Tengah Dalam

Kadar air (% bb)a 8,66 7,83 7,34 9,10 8,23 7,65

Kadar karbohidrat(% bk) (% bb)

(17)

5 dengan tujuan untuk mendapatkan sifat-sifat fisik dan mekanik tertentu yang lebih baik daripada sifat masing-masing komponen penyusunnya. Komponen penyusun komposit, berupa filler sebagai penguat dan matriks sebagai medium pengikat.7 Salah satu keuntungan material komposit adalah kemampuan material tersebut untuk diarahkan sehingga kekuatannya dapat diatur hanya pada arah tertentu yang kita kehendaki, hal ini dinamakan "tailoring properties" dan ini adalah sifat istimewa komposit yaitu ringan, kuat, tidak terpengaruh korosi, dan mampu bersaing dengan logam, dengan tidak kehilangan karakteristik dan kekuatan mekanisnya. 8

METODE

Bahan

Bahan yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah klobot jagung lapisan ke 5 sampai lapisan ke 13 yang didapat dari pasar bogor, polietilen jenis Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) kualitas teknis dan asam oleat (AO) kualitas teknis, Aspergilus niger dan Penicillium sp dari IPB Culture Collection.

Alat

Alat yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah oven , ayakan, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Spekstroskopi Fourier Transform Infra Red (FTIR), Single Screw Extruder, timbangan, cawan, hot press (Collin tipe P300P), disk milling, alat uji tarik dan uji sobek Universal Testing Machine (UTM) Shimadzu tipe AGS-10kNG dan Scanning Electron Microscopy (SEM).

Prosedur Penelitian

Preparasi Klobot Jagung

Klobot jagung yang diperoleh dari Pasar Bogor dipilah dan dibersikan. bagian klobot jagung yang diambil adalah bagian tengah dan dalam , sekitar ruas ke 5 sampai dengan ruas ke 13. Klobot jagung kemudian dikeringkan di dalam oven pada suhu 60oC selama 8 jam. Setelah dikeringkan klobot jagung di milling sampai ukuran 60 mesh.

Analisia Termal

(18)

6

Analisa FTIR

Analisa FTIR bertujuan untuk mengetahui gugus fungsi suatu sampel. Sampel yang diuji adalah klobot jagung yang telah berukuran 60 mesh. Pengujian ini dilakukan untuk memperoleh gugus fungsi yang terdapat dalam klobot jagung.

Analisa SEM

Analisa SEM bertujuan untuk melihat morfologi dari suatu sampel. Sampel yang dianalisa adalah klobot jagung ukuran 60 mesh, hasil ekstrusi 30% klobot jagung 70% LLDPE, biokomposit klobot jagung dengan 70% LLDPE ditambah 30% klobot jagung dan 100% LLDPE yang berbentuk lembaran. Analisa ini bertujuan untuk membandingkan morfologi dari masing-masing sampel yang di uji.

Pembuatan Biokomposit Klobot Jagung

Ekstrusi merupakan proses pengolahan, yang merupakan kombinasi dari pelelehan, pencampuran, pencetakan dan pendinginan. Didalalam ekstruder, bahan diputar oleh screw dan juga diberikan pengaruh temperatur, yang mengakibatkan bahan dapat bersifat plastis.9

Polimer sintetik yang digunakan adalah LLDPE, ini dikarenakan LLDPE merupakan polietilen densitas rendah yang biasa digunakan untuk lembaran tipis. Penggunaan LLDPE bertujuan untuk meningkatkan sifat mekanik dari biokomposit klobot jagung. Jagung dan polimer sintetik (LLDPE+ asam oleat 1% berat total komposit) ditimbang dengan 30%, 40%, 50%, 60%, 70% klobot jagung kering, kemudian diekstrusi dengan suhu T1=165oC, T2=170oC, T3=170oC,

T4=175oC, T5=175oC, T6=180oC, kecepatan putar 30 rpm. Hasil ekstruksi

sebanyak 14 gram diletakkan di dalam alat cetak film dengan diameter 14 cm, kemudian dimasukkan ke dalam mesin hot press, tanpa tekanan dengan suhu 175oC selama 3 menit dan dengan tekanan 5 bar pada suhu 180oC selama 4 menit. Kemudian dilanjutkan dengan pendinginan pada suhu 40oC dengant tekanan 1 bar selama 12 menit. Setelah biokomposit dicetak maka dilanjutkan dengan pengkondisian sampel pada suhu 23oC selama 2 hari. Hal ini bertujuan untuk menghilangkan pengaruh panas dan tekanan pada biokomposit selama proses pembuatan. Sampel kemudian dipotong dengan gergaji sesuai dengan uji yang akan dilakukan.

Karakterisasi Mekanik

(19)

7 perbedaan terdapat pada penyipan cuplikan kecepatan tarik mesin. Pada uji tarik cuplikan dipotong membentuk persegi panjang sendangkan pada uji sobek cuplikan dipotong membentuk huruf V dengan kecepatan 0 sampai 51 mm/menit.

Uji Biodegradable

Uji Biodegradable dilakukan secara kualitatif dengan standar ASTM G-21-70, dimana standar ini merupakan standar untuk analisa biodegradable plastik. Sampel biokomposit di potong dengan ukuran 2 x 2 cm2, ditempatkan pada media PDA (Potato Dextrose Agar) dan di inokulasi dengan kapang Penicillium sp. dan Aspergilus niger. Kapang Penicillium sp. dan Aspergilus niger merupakan miroorganisme yang umum terletak didalam tanah dan berpengaruh terhadapa degradasi suatu material. Sampel diinkubasi pada suhu 28±1oC selama satu minggu. Pengamatan dilakukan dengan melihat pertumbuhan kapang pada sampel, pertumbuhan kapang pada sampel plastik mengikuti ranking pada Tabel 2

Tabel 2 Ranking biodegradabilitas sampel

Ranking Permukaan sampel yang tertutup koloni (%)

0 0

1 10

2 10-30

3 30-60

(20)

8

Diagram Alir Penelitian

Penelitian ini terdiri dari beberapa tahap yakni (i) preparasi klobot jagung, (ii) analisis termal, FTIR dan SEM (iii) pembuatan biokomposit, (iv) analisis mekanik (v) analisis biodegradable, (vi) analisis SEM biokomposit. Diagram alir penelitian selengkapnya disajikan pada Gambar 2 dibawah

Gambar 2 Diagram alir penelitian Persiapan alat dan bahan

Preparasi klobot jagung Mulai

Analisia Termal , FTIR dan SEM

Pembuatan Biokomposit

Uji Biodegradable Karakterisasi Mekanik

Analisa SEM

(21)

9

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisa Sifat Termal

Analisia termal dilakukan untuk mengetahui suhu Tg (Transition glass) klobot jagung dengan menggunakan alat Differential Scanning Calorimetry (DSC). Tg terjadi ketika material berubah dari keadaan padat menjadi lebih elastis. Tg klobot jagung dapat dilihat pada Gambar 3 dibawah. Nilai Tg terletak pada endoterm ke dua,10 didapat nilai Tg 196.21 oC dengan onsetnya 165.90 oC.

Gambar 3 Hasil uji DSC klobot jagung

Nilai Tg sangat diperlukan dalam pengembangan klobot jagung, baik sebagai pembungkus atau pengembangan dalam biokomposit. Nilai Tg berpengaruh terhadap proses dan hasil dari biokomposit yang dihasilkan. Sebagai contoh, dalam pengadukan dan pencetakan komposit. Pada saat pengadukan dan pencetakan kedua material harus berada pada keadaan elastis (kondisi pada titik Tg), sehingga kita harus mempertimbangkan nilai Tg dari kedua material tersebut. Bila kita tidak mempertimbangkan nilai Tg kedua material yang kita gunakan kemudian salah dalam menentukan suhu pada saat pengadukan dan pencetakan, kemungkinan komposit yang dihasilkan tidak tercampur dengan sempurna, karena salah satu bisa jadi belum berada pada keadaan elastis.

Analisa FTIR

Analisa FTIR bertujuan untuk mengetahui gugus fungsi suatu sampel. Sampel yang diuji adalah klobot jagung yang telah berukuran 60 mesh. Klobot Jagung sendiri memiliki kandungan serat (selulosa, hemiselulosa dan lignin), protein, dan karbohidrat. Selulosa memiliki ikatan β1,4-glycosidic dengan rumus kimia (C6H10O5)n dengan n adalah derajat polimerisasinya. Secara struktural,

hemiselulosa mirip dengan selulosa yang merupakan polimer gula, perbedaannya

(22)

10

selulosa tersusun atas glukosa, hemiselulosa tersusun atas bermacam-macam gula. Lignin merupakan polimer tiga dimensi yang terdiri dari unit fenil propana melalui ikatan eter (C-O-C) dan ikatan karbon (C-C).11 Karbohidrat yang disusun dalam tanaman merupakan satuan-satuan glukosa, untuk molekul yang berantai panjang. Protein adalah senyawa organic kompleks yang tersusun atas monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu samalain dengan ikatan peptide. Ikatan amida terdiri dari C=O dan N-H.12 Hasil analisa gugus fungsinya dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3 Analisa gugus fungsi klobot jagung

Bilangan Gelombang

2291, 2014 C-H regang Methyne, Alifatik Jenuh

1728 C=O regang Aldehida, Alifatik Jenuh

1643 C=C regang Alkenil, Olefinik (Alkana)

1512 N-O regang asimetrik Senyawa nitro

1466, 1373 C-H tekuk Alkana

1304 C-H tekuk Olefinik (Alkana)

1257,1065 Kerangka C-C vibrasi Alkil, Alifatik Jenuh

1173 C-H tekuk, didalam bidang Aromatik

671 C-H tekuk, diluar bidang

C-H tekuk

Aromatik

Acetylenic (alkuna)

(23)

11

Gambar 4 Spektra FTIR klobot jagung

Analisa Sifat Mekanik

Pengujian mekanik yang dilakukan adalah pengujian tarik dan sobek, menggunakan Universal Testing Machine (UTM) dengan merk Shimadzu tipe AGS-10kNG. Uji tarik disesuaikan dengan standar ASTM D882, Proses penarikan sampel dilakukan dengan dengan kecepatan 0 sampai 5 mm/menit hingga sampel mengalami perpatahan. Uji sobek disesuaikan dengan standar ASTM D1004 dengan kecepatan 0 sampai 51 mm/menit. Hasil uji tarik biokomposit klobot jagung dapat dilihat pada Tabel 4 dibawah.

Tabel 4 Hasil Uji Tarik Biokomposit Klobot Jagung Konsentrasi

(24)

12

(a) (b)

Gambar 5 (a) Perbandingan kekuatan tarik biokomposit klobot jagung dengan LLDPE (0% klobot jagung) (b) Untuk persentase klobot jagung mulai dari 30-70%

(a) (b)

Gambar 6 (a) Perbandingan elongation at break biokomposit klobot jagung dengan LLDPE (b) Untuk persentase klobot jagung mulai dari 30-70%

(25)

13 Perbedaan kuat tarik dan elongation at break antara LLDPE murni dan yang telah ditambahkan klobot jagung cukup besar, tetapi bila dibandingkan antara bikomposit klobot jagung dengan perbedaan konsentrasi 10% tidak terlalu menurunkan sifat mekaniknya secara signifikan. Modulus Elastisitas adalah kemampuan bahan melawan perubahan bentuk/deformasi permanen akibat pembebanan.17 Bila batas elastis ini dilewati maka bahan akan mengalami perubahan/deformasi permanen, walaupun beban dihilangkan. Gambar 7 menunjukan perbandingan modulus elastisitas biokomposit klobot jagung, dimana nilai tertinggi modulus elastisitas terletak pada konsentrasi 50% klobot jagung.

Hasil uji sobek biokomposit klobot jagung dapat dilihat pada Tabel 5 dibawah. Hasil uji Sobek biokomposit klobot jagung tidak berbeda jauh dengan yang ditunjukan oleh hasil uji tarik, dimana semakin besar konsentrasi klobot jagung maka kekuatan sobeknya akan semakin kecil. Ini juga dapat kita lihat pada Gamabar 8. LLDPE jauh lebih besar nilai kekuatan sobeknya dibandingkan dengan LLDPE yang telah ditamabah klobot jagung.

Tabel 5 Hasil uji sobek biokomposit klobot jagung Konsentrasi

Gambar 8 (a) Perbandingan kekuatan sobek biokomposit klobot jagung dengan LLDPE (b) Untuk persentase klobot jagung mulai dari 30-70%

(26)

14

sifat mekanik secara signifikan. Berdasarkan analisa FTIR klobot jagung memiliki kandungan serat yang tinggi. Fungsi serat adalah sebagai penguat bahan untuk memperkuat komposit menjadi lebih kaku dan kuat.18 Penurunan pada sifat kekuatan tarik, elongasi dan kekuatan sobek mengindikasikan bahwa penambahan klobot jagung pada LLDPE akan menurunkan sifat elastisitasnya dan membuat bikomposit menjadi lebih kaku dibandingkan dengan bahan LLDPE. Hal ini dapat dilihat dari modulus elastisitas yang meningkat ketika klobot jagung ditambahkan hingga konsentrasi 50%. Selain itu, kemungkinan saat pengadukan (ekstrusi) LLDPE dan kulit jagung tidak terikat merata secara kimia, hanya tercampur secara mekanik. Ini juga terlihat dari hasil pencetakan, dimana ada bulatan-bulatan putih (Gambar 9) pada biokomposit, yang mengindikasikan LLDPE belum tercampur secara merata secara kimia saat ekstrusi. Tidak tercampur secara kimiawi membuat material lebih rapuh/mudah rusak secara mekanik, ini mungkin menjadi penyebab modulus elastisitas menurun saat klobot jagung lebih dominan dibandingkan LLDPE.

Gambar 9 Biokomposit klobot jagung

Hasil analisa mekanik diatas menunjukan bahwa biokomposit klobot jagung dan LLDPE tidak cocok untuk diaplikasikan pada benda yang memerlukan elastisitas yang tinggi seperti kantung plastik. Biokomposit diatas dapat diarahkan ke wadah makanan dan minuman dari plastik, serta tempat penampungan air, karena tidak memerlukan nilai elastisitas yang tinggi. Untuk mencapai aplikasi-aplikasi tersebut masih diperlukan pengujian-pengujian lebih lanjut yang sesuai dengan standar yang berlaku.

Analisa SEM

(27)

15

Hasil SEM pada gambar 10 memperlihatkan serat klobot jagung (a) dimana serat terlihat dominan dalam klobot jagung, ini sesuai dengan analisa FTIR dimana klobot jagung memiliki kandungan serat yang tinggi. Gambar 10 (b) memperlihatkan morfologi setelah klobot jagung dan LLDPE diekstrusi dengan komposisi 30% klobot jagung dan 70% LLDPE, terlihat klobot jagung dan LLDPE telah menyatu secara mekanik. Tanda panah pada gambar 10 (b) menunjukan serat klobot jagung, ini bisa mengindikasikan klobot jagung belum menyatu secara kimia dengan LLDPE. Gambar 10 (c) memperlihatkan biokomposit dengan komposisi 30% klobot jagung dan 70% LLDPE, terlihat permukaan kasar dan terlihat juga serat-serat klobot jagung. Gambar 10 (d) memperlihatkan LLDPE yang telah di hot press sehingga berbentuk lembaran, pada gambar tersebut terlihat permukaan lebih halus dibandingkan dengan biokomposit pada gambar 8 (c). Analisa morfologi pada gambar 9 (c) dan (d) memperlihatkan LLDPE lebih elastis dibandingkan biokomposit klobot jagung. Ini berdasarkan permukaan LLDPE yang lebih halus dibandingkan biokomposit klobot jagung, selain itu karena sifat serat yang telah dijelaskan sebelumnya.

(a) (b)

(c) (d)

(28)

16

Analisa Uji Biodegradable

Uji Biodegradable dilakukan secara kualitatif dengan standar ASTM G-21-70, dimana standar ini merupakan standar untuka analisa biodegradable plastik. Sampel biokomposit di potong dengan ukuran 2 x 2 cm2, ditempatkan pada media PDA (Potato Dextrose Agar) dan di inokulasi dengan kapang Penicillium sp. dan Aspergilus niger. Sampel diinkubasi pada suhu 28±1oC selama satu minggu. Pertumbuhan koloni kapang diterjemahkan dalam bentuk ranking 0 sampai 4, dimana ranking 1 menunjukan pertumbuhan kapang terendah, artinya tingkat biodegradabilitasnya juga rendah. Ranking 4 menunjukan pertumbuhan koloni kapang tertinggi, yang menunjukan tingkat biodegradabilitasnya tinggi juga. Hasil pengujian dapat kita lihat pada Gambar 11 dan 12 dibawah.

Gambar 11 memperlihatkan pengujian biodegradable dengan kapang Aspergilus niger. Pada plastik LLDPE (Gambar 11 a) terlihat tidak terjadi pertumbuhan kapang sedangkan kapang dapat terlihat tumbuh di biokomposit klobot jagung. Konsentrasi 30,40 dan 50% klobot jagung kapang tumbuh lebih dari 10% dan kurang dari 30% luas biokomposit, ini artinya biokomposit ini berada pada ranking 2. Konsentrasi 60 dan 70% klobot jagung kapang dapat tumbuh lebih dari 30% dan kurang dari 60%, ini artinya biokomposit ini masuk dalam ranking 3.

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

(29)

17

Gambar 12 memperlihatkan pengujian biodegradable dengan kapang Penicillium sp. Pada pengujian ini spesimen terkontaminasi oleh kapang Aspergilus niger, ini terlihat dari warna hitam diatas kapang Penicillium sp. Plastik LLDPE terlihat ada pertumbuhan kapang dibagian pinggir plastik tersebut, ini dikarenakan ada PDA dibagian pinggir plastik LLDPE tersebut. Pada dasarnya kapang tidak dapat tumbuh pada LLDPE ini terlihat bagian tengah yang tidak ditumbuhi oleh kapang. Gambar 12 b,c,d,e,f menunjukan kapang dapat tumbuh pada biokomposit klobot jagung. Konsentrasi 30, 40 dan 50% klobot jagung (Gambar 12 b,c dan d), kapang terlihat tumbuh kurang dari 10 % luas biokomposit, dengan kata lain komposit ini masuk dalam ranking 1. Konsentrasi 60% klobot jagung (Gambar 12 e) kapang terlihat tumbuh diatas 10% dan dibawah 30% luas biokomposit, sehingga komposit ini masuk dalam ranking 2. Konsentrasi 70% klobot jagung (Gambar 12 f) kapang tumbuh diatas 30% dan dibawah 60% luas biokomposit, sehingga kapang komposit ini masuk dalam ranking 3.

Hasil pengamatan biodegradabilitas menggunkan kapang Aspergilus niger dan Penicillium sp. Memperlihatkan hasil yang serupa, dimana kapang tersebut dapat tumbuh di biokomposit klobot jagung. Tumbuhnya kapang mengindikasikan biokomposit klobot jagung dapat terdegradasi dalam tanah. Kapang sendiri merupakan salah satu mikroba yang penting dalam degradasi, karena kapang dapat memproduksi enzim yang dapat memecah senyawa yang

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

(30)

18

kompleks menjadi lebih sederhana.19

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Analisis termal menunjukan Tg klobot jagung pada suhu 196.21 oC. Klobot jagung memiliki kandungan serat yang tinggi, terlihat pada puncak O-H yang landai pada bilangan gelombang 3340 cm-1. Pernyataan ini didukung oleh analisis morfologi klobot jagung menggunakan SEM, dimana serat terlihat dominan. Klobot jagung bias menjadi salah satu bahan subtitusi biokomposit. Serat dapat berperan sebagai penguat dan pengisi pada biokomposit. Hasil analisa mekanik menunjukan bahwa semakin besar konsentrasi klobot jagung maka sifat mekaniknya semakin kecil. Konsentrasi 30% klobot jagung memiliki sifat mekanik paling tinggi dengan kekuatan tarik 24.77 Mpa, elongasi 19.10% dan kekuatan sobek 53.94 N/mm. Penambahan 10% klobot jagung pada biokomposit tidak terlalu menurunkan sifat mekanik secara signifikan. Analisa sifat mekanik ini didukung oleh hasil morfologi LLDPE dan biokomposit klobot jagung, dimana permukaan LLDPE lebih halus dibandingkan biokomposit dan terlihat klobot jagung tercampur merata secara mekanik, tapi tidak merata secara kimia yang menjadi salah satu penyebab penurunan sifat mekanik. Uji biodegradable menunjukan kapang Aspergilus niger dan Penicillium sp. dapat tumbuh pada biokomposit klobot jagung, sedangkan kapang tersebut tidak dapat tumbuh pada LLDPE. Ini menandakan biokomposit klobot jagung dapat terdegradasi lebih cepat dibandingkan LLDPE. Hasil ranking menunjukan, semakin besar konsentrasi klobot jagung pada biokomposit maka semakin bersar tingkat biodegradabilitasnya.

Saran

(31)

19

DAFTAR PUSTAKA

1. Adnan, Anis A. [Skripsi]. Karakteristik Fisiko Kimia dan Mekanis Kelobot Jagung sebagai Bahan Kemasan. Departemen Teknologi Industri Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. 2006.

2. Raynasari, Biantri. [Skripsi]. Pengaruh Suhu Penyimpanan terhadap Sifat Fisik dan Mekanik Kemasan Plastik Retail. Departemen Teknologi Industri Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. 2012. 3. Deswita, Aloma K. K., Sudirman, Indra G. Modifikasi Polietilen sebagai

Polimer Komposit Biodegradable untuk Bahan Kemasan. Sains Materi Indonesia. 2008. Edisi Khusus Desember 2008, Desember 2008 pp. 37 – 42. 4. Billmeyer, Fred W. Text Book of Polimer Science. Third Edition. New York:

Jhon Willey & Sons. 1984.

5. Mark, Herman F. Ecyclopedia of Polymer Science and Technology. New York : John Wiley & Sons. 1970.

6. Jones, Robert M. Mechanics of Composite Material. Philadelphia. Taylor & Francis, Inc.. 1999.

7. Matthews F. L., Rawlijns R. D. Composite Material: Engineering & Science. London: Chapman & Hall. 1994.

8. Rusmiyatno F. [Skripsi]. Pengaruh Fraksi Volume Serat terhadap Kekuatan Tarik dan Kekuatan Bending Komposit Nylon/Epoxy Resin Serat Pendek Random. Jurusan Teknik Mesin. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Semarang. 2007.

9. Giles HF, Wagner JE, Mount EM. Exstrusion: The Definitive Processing, Guide, and Handbook. New York: William Andrew Inc. 2005.

10. [Arlon] Arlon Technology Enabling Innovation. Measuring and Understanding Tg (Glass Transition Temperature). (terhubung berkala) http://www.arlon-med.com/Measuring%20and%20Understanding%20 Tg.pdf. 2013 (diakses pada tanggal 19 April 2013).

11. Putera, Rizky D. A. [Skripsi]. Ekstrasi Serat Selulosa Dari Tanaman Eceng Gondok (Eichornia crassipes) dengan Variasi Pelarut. Program Studi Teknik Kimia. Fakultas Teknik. Universitas Indonesia. 2012.

12. Gallagher M. FTIR Analysis of Protein Structure. (terhubung berkala) http://free-doc-lib.com/book/ftir-analysis-of-protein-structure-university-of-wisconsin-eau-1.pdf. 2011 (diakses pada tanggal 28 April 2013).

13. Hishikawa Y, Togawa E, Kataoka Y, Kondo T. Characterization of amorphous dmains in cellulosic material using a FTIR deuteration monitoring analysis. Elsevier Science Ltd. 1999. Vol. 40, 28 Januari: 7117-7124.

14. [CU] University of Colorado. Table of Characteristic IR Absorption. Denver (USA): CU. 2013.

15. Ibrahim M, Alaam M, El-Haes H, Jalboul AF, Leon A. Analysis of the structure and vibrational spectra of glucose and fructose. Ecletica. 2006; Vol. 31 No 3, Agustus 2006, pp. 15-21.

(32)

20

17. Tipler PA. Fisika Untuk Sains dan Teknik, Jilid 1 Edisi ke-3. Lea P, Rahmad WA, penerjemah; Joko S, editor. Jakarta (ID): Penerbit Erlangga. 1998. Terjemahan dari: Physics for Scientist and Engineers. Ed ke-3.

18. Oroh J, Sapupu FP, Lumitang R. Analisi Sifat Mekanik Material Komposit Dari Serat Sabut Kelapa. e-journal Universitas Sam Ratulangi. 2013. Vol. 1 No 1, pp. 1-10.

19. Trismilah, Sumaryanto. Kinetika Pertumbuhan Beberapa Mikroba Penghasil

(33)

21

Lampiran 1 Hasil Uji Tarik untuk Biokomposit 30% LLDPE ditambah 70% Klobot jagung

(34)

22

Std.dev 0.015 0.136 0.220 1.022 1.619 0.026

Lampiran 6 Hasil Uji Tarik untuk Biokomposit 100% LLDPE

(35)

23

Std.dev 0.790 5.890 24.79 1123 115.3 0.243

Lampiran 7 Hasil Uji Sobek untuk Biokomposit 100% LLDPE

No. Tebal

Lampiran 8 Hasil Uji Sobek untuk Biokomposit 70% LLDPE ditambah 30 % klobot jagung

(36)

24

(37)

25

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Kapuas pada tanggal 15 April 1991 dari Bapak Wayan Rajin dan Ibu Nengah Manis. Penulis anak kedua dari tiga bersaudara. Penulis menyelesaikan masa studi di TK Beringin V Palangkaraya selama satu tahun, SDN 2 Tangkiling selama enam tahun, SMPN 5 Palangkaraya selama tiga tahun, dan melanjutkan pendidikan ke SMAN 5 Palangkaraya selama tiga tahun serta pada tahun 2009 penulis melanjutkan pendidikan sarjana di Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA), Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Beasiswa Utusan Daerah (BUD). Selama mengikuti perkuliahan penulis menjadi asisten responsi Fisika Komputasi tahun 2012-2013. Penulis juga aktif mengajar mata kuliah Fisika di bimbel KATALIS dari tahun 2010. Penulis juga aktif sebagai wakil ketua Kesatuan Mahasiswa Hindu Dharma (KMHD) tahun 2010-2011, ditahun yang sama penulis juga aktif sebagai anggota divisi Sains dan Teknologi Himpunan Mahasiswa Fisika (HIMAFI) IPB. Penulis juga pernah aktif sebagai ketua divisi Keilmuan HIMAFI tahun 2011-2012.