PEMBUATAN DAN PENCIRIAN PLASTIK BIODEGRADABEL
TEPUNG SINGKONG-UMBI PORANG
NAADHILAH RAMADHAN
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pembuatan dan Pencirian Plastik Biodegradabel Tepung Singkong-Umbi Porang 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 yang dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, September 2013
Naadhilah Ramadhan
ABSTRAK
NAADHILAH RAMADHAN. Pembuatan dan Pencirian Plastik Biodegradabel Tepung Singkong-Umbi Porang. Dibimbing oleh TETTY KEMALA dan AHMAD SJAHRIZA.
Tepung singkong dan umbi porang merupakan material polimer yang bersumber dari biomassa pertanian yang berupa polisakarida yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan plastik biodegradabel. Plastik dibuat dengan cara mengombinasikan tepung singkong dengan tepung porang dengan pemlastis gliserol dan sorbitol. Plastik dihasilkan dengan komposisi tepung singkong:umbi porang:pemlastis 95:0:5, 70:25:5, 65:25:10, dan 60:25:15. Analisis dilakukan dengan mengukur bobot jenis, kuat tarik, permeabilitas uap air, morfologi, termal, dan gugus fungsi. Polisakarida glukomanan pada umbi porang meningkatkan bobot jenis, dan kekuatan tarik pada plastik biodegradabel yang dihasilkan. Permeabilitas uap air plastik menurun dengan penambahan tepung umbi porang. Analisis morfologi menunjukkan homogenitas yang kurang baik. Pemlastis sorbitol menghasilkan plastik dengan persen elongasi yang lebih besar jika dibandingkan dengan pemlastis gliserol. Analisis gugus fungsi menunjukkan interaksi terjadi secara fisik.
Kata kunci: plastik biodegradabel, porang, singkong.
ABSTRACT
NAADHILAH RAMADHAN. Synthesis and Characterization on Biodegradable Plastic of Cassava-Porang Flour. Supervised by TETTY KEMALA and AHMAD SJAHRIZA.
Cassava and porang tubers are polymeric material from agricultural biomass in the form of polysaccharide that can be used as raw material in the manufacture of biodegradable plastics. Plastic was made of cassava flour and combined with porang flour with glycerol and sorbitol as plasticizer. The plastics were prepared from cassava flour:porang:plasticizer with compositions 95:0:5, 70:25:5, 65:25:10, and 60:25:15. The analyses were on density, tensile strength, water vapor permeability, morphological, thermal, and functional groups. Glucomannans on porang flour increased the density and tensile strength of the biodegradable plastic produced. Water vapor permeability decreased with the addition of porang in the composition. The morphological observation showed that there was insufficient homogeneity properties. Sorbitol as plasticizer produced plastic with higher elongation than glycerol. Functional group analysis showed physical interaction.
PEMBUATAN DAN PENCIRIAN PLASTIK BIODEGRADABEL
TEPUNG SINGKONG-UMBI PORANG
NAADHILAH RAMADHAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Skripsi : Pembuatan dan Pencirian Plastik Biodegradabel Tepung Singkong-Umbi Porang
Nama : Naadhilah Ramadhan NIM : G44090049
Disetujui oleh
Dr Tetty Kemala, SSi MSi Drs Ahmad Sjahriza Pembimbing I Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS Ketua Departemen
PRAKATA
Segala puji dan syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan nikmat, rahmat, serta karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2013 sampai Juli 2013 ini ialah pembuatan plastik biodegradabel, dengan judul Pembuatan dan Pencirian Plastik Biodegradabel Tepung Singkong-Umbi Porang.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Ibu Tetty Kemala dan Bapak Ahmad Sjahriza selaku pembimbing atas bimbingan, saran, dan pengarahannya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada semua dosen pengajar, staf laboratorium anorganik ( Pak Caca, Pak Mul, dan Pak Syawal) serta staf laboratorium lainnya dan pegawai departemen kimia yang telah memberikan kesempatan, fasilitas serta arahan selama kegiatan penelitian berlangsung.
Terima kasih kepada kedua orang tua terutama mama, saudara kembar, keluarga, sahabat, Yusni, Didin, Asep, Kak Doni, Noviyanti, Pebry, teman-teman satu kos, dan teman-teman kimia 46 IPB atas segala bantuan, dukungan dan doa yang diberikan. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca.
Bogor, September 2013
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vii
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR LAMPIRAN vii
PENDAHULUAN 1
METODE 2
Bahan dan Alat 2
Lingkup Kerja 2
HASIL DAN PEMBAHASAN 5
Plastik Tepung Singkong-Umbi Porang 5
Bobot Jenis Plastik 6
Uji Tarik 8
Sifat Permeabilitas Uap Air 9
Morfologi 10
Sifat Termal 11
Gugus Fungsi 13
SIMPULAN DAN SARAN 14
Simpulan 14
Saran 14
DAFTAR PUSTAKA 14
LAMPIRAN 16
DAFTAR TABEL
1 Komposisi plastik biodegradabel 3 2 Permeabilitas uap air plastik 10 3 Analisis gugus fungsi 13
DAFTAR GAMBAR
1 Pengamatan visual plastik tepung singkong-umbi porang-pemlastis 6 2 Pengaruh komposisi plastik terhadap ketebalan 6 3 Pengaruh komposisi plastik terhadap bobot jenis 7 4 Pengaruh komposisi plastik terhadap kekuatan tarik 8 5 Pengaruh komposisi plastik terhadap elongasi 9 6 Foto permukaan plastik paduan tepung singkong-porang 65:25
dengan pemlastis gliserol perbesaran 5000⨯ 11 7 Termogram plastik tepung singkong dengan pemlastis gliserol 12
DAFTAR LAMPIRAN
1 Diagram alir penelitian 16 2 Perhitungan ketebalan plastik 17 3 Perhitungan bobot jenis plastik 18 4 Perhitungan kekuatan tarik dan elongasi 20 5 Perhitungan permeabilitas uap air 21
PENDAHULUAN
Bahan plastik yang paling banyak beredar di pasaran saat ini berasal dari polimer sintetik nonbiodegradabel. Plastik tersebut sulit teruraikan oleh mikroorganisme yang ada di lingkungannya (Fanani et al. 2003). Limbah plastik tersebut terus bertambah setiap saat dan merusak lingkungan. Permasalahan ini mendorong banyaknya penelitian tentang bahan plastik yang dapat terdegradasi atau biasa disebut dengan plastik biodegradabel. Salah satu penelitian tentang plastik biodegradabel telah dilakukan oleh Kemala et al. (2011) yaitu membuat polipaduan pati dan polistirena menggunakan zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar.
Salah satu material yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan plastik biodegradabel adalah material polimer yang bersumber dari biomassa pertanian berupa polisakarida. Polisakarida yang ada dalam hasil pertanian terdapat dalam berbagai bentuk, yaitu dalam bentuk pati dan glukomanan (Pradipta dan Mawarani 2012).
Singkong atau ubi kayu merupakan salah satu sumber pati yang potensial di Indonesia. Singkong dapat diolah menjadi tiga bentuk tepung antara lain tepung tapioka, tepung gaplek, dan tepung singkong. Pembuatan plastik biodegradabel dengan bahan baku tepung singkong telah dilakukan oleh Suppakul et al. (2013) menghasilkan plastik dengan kekuatan tarik yang cukup tinggi. Tepung singkong memiliki kelebihan dibandingkan dengan tepung tapioka, antara lain proses pengolahan yang lebih sederhana dan nilai ekonomis yang lebih tinggi dibandingkan dengan tepung tapioka. Penggunaan tepung singkong diharapkan lebih efisien dibandingkan dengan tepung tapioka.
Plastik berbahan dasar pati memiliki elastisitas yang kurang baik. Sifat elastis dari plastik biodegradabel dengan pati dapat ditingkatkan dengan penambahan pemlastis. Plastisasi tepung singkong dengan penambahan gliserol maupun sorbitol diharapkan akan membentuk ikatan hidrogen dengan pati, sehingga terjadi interaksi antara gugus hidroksi dan molekul pati yang membuat pati menjadi lebih plastis.
Polisakarida yang juga digunakan sebagai bahan baku pembuatan plastik biodegradabel adalah dalam bentuk glukomanan. Umbi porang atau biasa dikenal dengan iles-iles, banyak mengandung polisakarida glukomanan tersedia melimpah di daerah perkebunan karena sukar dimanfaatkan sebagai bahan pangan (Pradipta dan Mawarani 2012). Pradipta dan Mawarani (2012) telah melaporkan pembuatan plastik berbahan baku tepung porang dengan pemlastis gliserol. Penggunaan tepung porang dalam pembuatan plastik biodegradabel diharapkan mampu memperbaiki sifat plastik berbahan dasar pati karena polimer glukomanan memiliki sifat antara selulosa dan galaktomanan, sehingga zat tersebut mampu mengkristal serta dapat pula membentuk struktur serat-serat halus (Nugroho 2000).
METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain tepung singkong, tepung umbi porang, gliserol, sorbitol, dan akuades. Analisis dalam penelitian ini dilakukan menggunakan alat pengukur ketebalan, piknometer pirex 5 mL, alat uji tarik INSTRON 3369, alat termal diferensial-analisis termogravimetri (DTA-TGA) Shimadzu, spektrofotometer inframerah transformasi fourier (FTIR) IRPrestige-21 Shimadzu, dan mikroskop elektron payaran (SEM) JEOL T330A.
Lingkup Kerja
Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap (Lampiran 1). Tahap pertama adalah pembuatan plastik biodegradabel tepung singkong-umbi porang dengan penambahan gliserol dan sorbitol dengan berbagai komposisi. Tahap terakhir adalah karakterisasi plastik yang dihasilkan yang terdiri dari penentuan bobot jenis, uji tarik, uji permeabilitas uap air, analisis morfologi plastik dengan SEM, analisis termal dengan DTA-TGA, dan analisis gugus fungsi dengan FTIR.
Pembuatan Plastik Tepung Singkong-Umbi Porang (Modifikasi Pradipta dan Mawarani 2012)
3
Tabel 1 Komposisi plastik biodegradabel
Tepung
Piknometer kosong ditimbang bobotnya, kemudian piknometer tersebut diisi akuades dan ditimbang kembali bobotnya. Setelah itu ke dalam piknometer kosong dimasukkan contoh, kemudian ditimbang bobotnya. Akuades ditambahkan ke dalam piknometer yang telah berisi contoh dan ditimbang kembali bobotnya. Setiap hasil penimbangan dicatat bobotnya. Bobot jenis contoh ditentukan menggunakan persamaan 1.
4
τ
=
FmaksA (2)
%E= ΔL
L0⨯100% (3)
Keterangan :
τ = kekuatan tarik (N/mm2) Fmaks = tegangan maksimum (N) A = luas penampang lintang (mm2) %E = elongasi (%)
ΔL = pertambahan panjang spesimen (mm) L0 = panjang spesimen mula-mula (mm)
Analisis Permeabilitas Uap Air
Teknik yang digunakan adalah dengan mengukur laju transmisi uap air menggunakan metode wet cup yang telah dimodifikasi berdasarkan ASTM E 96-95. Cawan petri disiapkan kemudian ditutup menggunakan aluminium foil yang direkatkan pada cawan petri tersebut. Lubang dibuat pada aluminium foil dengan luas lubang 10% dari luas permukaan cawan petri. Akuades dimasukkan ke dalam cawan petri sebanyak 30 mL kemudian lubang ditutup menggunakan plastik yang akan diuji dan direkatkan menggunakan lem epoksi pada aluminium foil. Cawan petri yang telah ditutup menggunakan plastik ditimbang bobot awalnya dan dimasukkan ke dalam oven pada suhu 37 °C. Sampel diambil dan ditimbang setiap 1 jam selama 5 jam. Besarnya laju transmisi uap air dan nilai permeabilitas uap air dapat dihitung menggunakan persamaan 4 dan persamaan 5.
WVTR= bobot air yang hilang
waktu ⨯ luas (4)
Keterangan:
WVTR = Laju transmisi uap air (g s-1 m-2)
Permeabilitas uap air = WVTR
S × (R1-R2)⨯
l (5)
Keterangan:
l = ketebalan plastik (m)
S = tekanan kelembaban uap air, mmHg (1.333 ⨯ 102 Pa) R1= kelembaban relatif di dalam petri
Analisis Morfologi Plastik
Analisis dilakukan menggunakan SEM. Sampel yang berupa film dimasukkan ke dalam tempat sampel dengan perekat ganda dan dilapisi dengan logam emas pada keadaan vakum. Sampel yang telah dilapisi diamati dengan tegangan 15 kV. Selanjutnya hasil analisis yang didapat dicetak.
Analisis Termal
Pengukuran sifat termal dilakukan dengan alat DTA-TGA. Contoh yang telah berbentuk film ditimbang antara 2.0-2.5 mg dan diletakkan pada tempat contoh. Kondisi alat diatur dan dioperasikan pada suhu 50-350 °C. Atmosfer wadah contoh dan wadah pembanding dikontrol menggunakan gas nitrogen dengan kecepatan pemanasan 20 °C per menit. Kurva yang dihasilkan dicetak di atas kertas.
Analisis Gugus Fungsi
Analisis dilakukan menggunakan FTIR. Sampel ditempatkan ke dalam tempat contoh, kemudian spektrum FTIR dari plastik direkam menggunakan spektrometer pada suhu ruang. Hasil didapatkan berupa spektogram hubungan antara bilangan gelombang dan intensitas.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Plastik Tepung Singkong-Umbi Porang
6
(a) (b)
Gambar 1 Pengamatan visual plastik tepung singkong-umbi porang-pemlastis (a) gliserol dan (b) sorbitol
Pembuatan plastik biodegradabel berbahan dasar tepung singkong dan tepung umbi porang dengan berbagai komposisi menghasilkan plastik dengan ketebalan yang berbeda. Ketebalan plastik tersebut ditentukan menggunakan alat pengukur ketebalan yang dilakukan pada sepuluh titik berbeda pada tiap plastik. Lampiran 2 menunjukkan data analisis ketebalan plastik yang dihasilkan. Berdasarkan Gambar 2, penambahan tepung umbi porang akan meningkatkan total padatan dalam larutan sehingga, plastik dengan penambahan tepung porang akan lebih tebal dibanding plastik tanpa penambahan tepung porang.
Gambar 2 Pengaruh komposisi plastik terhadap ketebalan. pemlastis: ( ) gliserol dan ( ) sorbitol
Bobot Jenis Plastik
Tingkat keteraturan suatu molekul dalam menempati ruang dapat diketahui dengan menganalisis bobot jenis dari molekul tersebut. Semakin besar bobot jenis molekul benda padat maka semakin tinggi tingkat keteraturan molekul tersebut dalam menempati ruang. Gambar 3 memperlihatkan penurunan bobot jenis plastik dengan bertambahnya konsentrasi pemlastis pada plastik dengan penambahan tepung porang.
0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100
95:0:5 70:25:5 65:25:10 60:25:15
Ke
teba
lan (
mm
)
Tepung singkong:porang:pemlastis
7
Gambar 3 Pengaruh komposisi plastik terhadap bobot jenis. pemlastis: ( ) gliserol dan ( ) sorbitol
Penurunan bobot jenis plastik tepung singkong-umbi porang akibat peningkatan konsentrasi pemlastis disebabkan oleh molekul pemlastis dapat meningkatkan mobilitas molekul polimer dan membuat polimer menjadi lebih amorf. Struktur molekul amorf memiliki keteraturan yang lebih rendah dibanding molekul kristalin. Penurunan tingkat keteraturan molekul menyebabkan bobot jenis dari molekul tersebut menjadi lebih rendah.
Bobot jenis plastik dengan persen pemlastis gliserol yang sama besar pada plastik tanpa penambahan tepung umbi porang sebesar 0.0763 g/mL, sedangkan pada plastik dengan penambahan tepung umbi porang sebesar 0.1056 g/mL. Peningkatan bobot jenis plastik dengan adanya penambahan tepung umbi porang juga dihasilkan pada plastik dengan pemlastis sorbitol. Bobot jenis plastik dengan persen pemlastis sorbitol yang sama besar tanpa dan dengan penambahan tepung umbi porang berturut-turut sebesar 0.0713 g/mL dan 0.0921 g/mL.
Plastik dengan penambahan tepung umbi porang memiliki tingkat keteraturan molekul yang lebih tinggi dibandingkan dengan plastik tanpa penambahan tepung umbi porang karena meningkatnya bobot jenis plastik. Hal ini karena karakter istimewa glukomanan yang ada pada tepung porang, antara lain dapat mengembang di dalam air lebih besar jika dibandingkan dengan pati (Sumarwoto 2006).
Lampiran 3 memperlihatkan data bobot jenis plastik tiap ulangan. Terdapat tiga kali ulangan untuk penentuan bobot jenis setiap plastik yang dihasilkan. Berdasarkan hasil percobaan, bobot jenis plastik dengan pemlastis sorbitol secara umum memiliki nilai lebih rendah dibandingkan dengan plastik dengan pemlastis gliserol. Menurut Raharjo et al. (2012), pemlastis sorbitol cenderung mampu mengurangi ikatan hidrogen internal lebih besar bila dibandingkan dengan gliserol. Hal tersebut menyebabkan tingkat keteraturan molekul dalam menempati ruang pada plastik dengan pemlastis sorbitol akan lebih rendah jika dibandingkan dengan plastik dengan pemlastis gliserol.
8
Uji Tarik
Uji tarik bertujuan melihat besarnya tegangan maksimum atau kekuatan tarik yang dapat ditahan polimer dan melihat besarnya persen elongasi bahan. Kekuatan tarik adalah kekuatan maksimum bahan untuk menahan tegangan yang diberikan. Elongasi adalah pertambahan panjang tertentu pada bahan akibat tegangan yang diberikan.
Lampiran 4 merupakan data dan hasil analisis kekuatan tarik dan elongasi. Data berdasarkan lampiran tersebut ditampilkan pada Gambar 4 dan 5. Berdasarkan Gambar 4, semakin besar konsentrasi zat pemlastis baik gliserol maupun sorbitol yang ditambahkan akan menurunkan kekuatan tarik. Nilai kekuatan tarik plastik tepung singkong dengan konsentrasi pemlastis gliserol yang sama besar tanpa dan dengan penambahan tepung umbi porang berturut-turut sebesar 6.4700 MPa dan 8.0609 MPa. Plastik tepung singkong dengan persen pemlastis sorbitol yang sama besar memiliki kekuatan tarik sebesar 6.1657 MPa, sedangkan plastik dengan penambahan tepung umbi porang menghasilkan kuat tarik sebesar 7.8500 MPa.
Gambar 4 Pengaruh komposisi plastik terhadap kekuatan tarik. pemlastis: ( ) gliserol dan ( ) sorbitol
9
Gambar 5 Pengaruh komposisi plastik terhadap elongasi. pemlastis: ( ) gliserol dan ( ) sorbitol
Komposisi bahan yang digunakan dalam pembuatan plastik tersebut mempengaruhi kekuatan tarik dan persen elongasi. Naiknya kekuatan tarik pada plastik diakibatkan total padatan porang yang ada dalam komposisi mengakibatkan tingkat keteraturan molekul dalam menempati ruang akan lebih tinggi. Keteraturan molekul plastik dengan penambahan tepung umbi porang lebih tinggi dibandingkan dengan plastik tanpa penambahan tepung porang dibuktikan dengan meningkatnya bobot jenis plastik.
Sifat Permeabilitas Uap Air
Laju transmisi uap air (rate of water vapor transmission, WVTR) plastik biodegradabel tepung singkong-umbi porang (Lampiran 5), memiliki nilai yang cenderung meningkat dengan meningkatnya jumlah pemlastis yang ditambahkan. Nilai transmisi uap air yang dihasilkan berkisar antara 0.0065 g/s/m2 sampai 0.0107 g/s/m2. Menurut Nugroho (2000), protein dan polisakarida mempunyai nilai WVTR yang tinggi karena merupakan polimer polar, mempunyai banyak ikatan hidrogen sehingga mampu menyerap air di udara.
Tabel 2 memperlihatkan permeabilitas uap air pada plastik cenderung menurun dengan meningkatnya konsentrasi pemlastis. Menurut Kristanoko (1996), secara umum penambahan pemlastis akan meningkatkan permeabilitas uap air yang dihasilkan suatu polimer. Pemlastis diduga berkompetisi dengan molekul air pada sisi aktif polimer, yang sekaligus menyebabkan terjadinya pengelompokkan air dan meningkatkan volume bebas dari polimer, sehingga meningkatkan mobilitas dan permeabilitas polimer (Kristanoko 1996).
10
Tabel 2 Permeabilitas uap air plastik
Tepung singkong:porang
Plastik dengan penambahan tepung umbi porang memiliki nilai permeabilitas uap air yang lebih kecil dibandingkan dengan plastik tanpa penambahan tepung umbi porang karena molekul polimer pada plastik dengan penambahan tepung umbi porang memiliki tingkat keteraturan yang lebih tinggi, dibuktikan dengan bobot jenis plastik dengan penambahan tepung umbi porang lebih tinggi dibandingkan dengan plastik tanpa penambahan umbi porang. Penambahan tepung umbi porang yang mengandung polisakarida glukomanan diduga sebagai penyebab menurunnya nilai permeabilitas uap air karena sifat glukomanan yang memiliki struktur dapat berinteraksi dengan kuat dan rapat sehingga membentuk lapisan plastik yang tidak permeabel.
Permeabilitas uap air menunjukkan seberapa besar uap air yang dapat tembus ke dalam plastik yang dianalisis. Semakin rendah nilai permeabilitas uap air, maka semakin baik plastik yang dihasilkan karena semakin sedikit uap air yang dapat tembus ke dalam plastik yang akan menyebabkan kadar air bahan yang dikemas tidak semakin meningkat. Plastik dengan komposisi tepung singkong-umbi porang (65:25) dengan pemlastis sorbitol menghasilkan nilai permeabilitas uap air terbaik yaitu sebesar 0.3823⨯10-9 g s-1 m-1 Pa-1.
Morfologi
Analisis morfologi dilakukan terhadap permukaan plastik untuk mengetahui keteraturan serta kehomogenan bahan yang terbentuk. Analisis dilakukan dengan menggunakan SEM pada plastik paduan tepung singkong:porang:gliserol (65:25:10) perbesaran 5000⨯. Prinsip kerja SEM adalah permukaan contoh dibombardir oleh elektron berenergi tinggi dengan energi kinetik 1-25 kV. Elektron yang berenergi rendah dilepaskan dari atom-atom yang ada pada permukaan contoh dan akan menentukan bentuk contoh.
11
Gambar 6 Foto permukaan plastik paduan tepung singkong-porang 65:25 dengan pemlastis gliserol perbesaran 5000⨯
Sifat Termal
Differential Thermal Analysis (DTA) merupakan teknik analisis termal dengan menganalisis perbedaan temperatur (�T) antara sampel dan bahan pembanding terhadap waktu atau temperatur sampel selama pemanasan.
Thermogravimetric analysis (TGA) merupakan suatu metode dinamik untuk merekam berat sampel dalam kondisi pemanasan atau pendinginan dengan laju yang terkontrol sebagai fungsi waktu atau temperatur (Rohaeti 2005).
Analisis termal dengan DTA-TGA dilakukan terhadap sampel plastik paduan tepung singkong-umbi porang yang dibandingkan dengan plastik tepung singkong tanpa penambahan tepung umbi porang. Analisis DTA-TGA dilakukan antara lain untuk mengetahui kehilangan massa terhadap panas yang diberikan dengan menganalisis penurunan bobot plastik akibat panas yang diterima oleh plastik tersebut.
12
(a)
(b)
Gambar 7 Termogram plastik tepung singkong dengan pemlastis gliserol. (a) tanpa penambahan tepung umbi porang dan (b) dengan penambahan tepung umbi porang
13
Berdasarkan hasil yang diperoleh, tingkat keteraturan molekul polimer dalam menempati ruang pada plastik dengan penambahan tepung umbi porang lebih tinggi dibandingkan pada plastik tanpa penambahan tepung umbi porang. Hal ini sesuai dengan hasil yang ditunjukkan dari pengukuran bobot jenis plastik yang dihasilkan. Semakin tinggi bobot jenis yang dihasilkan, maka tingkat keteraturan molekul dalam menempati ruang akan semakin tinggi. Kekuatan tarik pada plastik dengan penambahan tepung umbi porang juga lebih tinggi dibandingkan dengan plastik tanpa penambahan tepung umbi porang.
Gugus Fungsi
Instrumen FTIR digunakan untuk mengetahui apakah terdapat reaksi fisik karena adanya proses pemanasan saat pembuatan plastik dikhawatirkan akan menghasilkan reaksi secara kimia. Spektrum bahan beserta plastik yang dihasilkan terdapat pada Lampiran 6, terlihat sebagai deretan puncak-puncak dengan bilangan gelombang sebagai hasil vibrasi ketika molekul mengabsorbsi energi yang sesuai.
Berdasarkan Tabel 3, terlihat gugus fungsi dari tepung singkong, pemlastis, dan umbi porang muncul kembali pada spektrum plastik paduan dengan puncak yang hampir sama dan tidak dihasilkan puncak baru sehingga, dapat dikatakan tidak terbentuknya gugus fungsi baru. Hal ini menunjukan komponen penyusun plastik yang terbentuk hanya berinteraksi secara fisik.
Tabel 3 Analisis gugus fungsi
Sampel
Bilangan gelombang
(cm-1)
Gugus fungsi
Tepung singkong 3263.56 Regang O-H
2931.80 Regang C-H 1415.75 Tekuk C-H Tepung umbi porang 3276.70 Regang O-H
2927.34 Regang C-H 1411.60 Tekuk C-H 1018.41 Regang C-O
Gliserol 3280.92 Regang O-H
2941.44 Regang C-H 1402.25 Tekuk C-H
Sorbitol 3282.84 Regang O-H
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Plastik biodegradabel tepung singkong-umbi porang menghasilkan ketebalan yang berbeda. Nilai bobot jenis dan kuat tarik plastik menurun dengan penambahan konsentrasi pemlastis. Persen elongasi semakin meningkat dengan meningkatnya konsentrasi pemlastis. Pemlastis sorbitol menghasilkan plastik dengan persen elongasi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan gliserol. Polisakarida glukomanan pada umbi porang meningkatkan ketebalan, bobot jenis, dan kekuatan tarik pada plastik biodegradabel yang dihasilkan.
Saran
Hasil yang didapatkan sudah memiliki nilai kekuatan tarik yang baik, namun perlu adanya optimasi penambahan porang yang digunakan agar menghasilkan plastik biodegradabel tepung singkong-umbi porang dengan sifat mekanik yang lebih baik. Pengadukan plastik menggunakan homogenizer perlu dilakukan agar mendapatkan plastik yang lebih homogen.
DAFTAR PUSTAKA
[ASTM] American Society for Testing and Materials. 1995. Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials, E96-95. Philadelphia (US): ASTM.
[ASTM] American Society for Testing and Materials. 2005. Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials, D638. Philadelphia (US): ASTM.
Christianty MU. 2009. Produksi biodegradable plastic melalui pencampuran pati sagu termoplastis dan compatibilized linear low density polyethylene [tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Fanani Z, Miksusanti, Desnelli. 2003. Biodegradasi poliblend polipropilen-minyak sawit-pati dengan bakteri Bacillus Subtilus dan Clostridium Botulinum. Indo J Chem. 3(3): 160-165.
Kemala T, Sjahriza A, Felani N. 2011. Sifat mekanis polipaduan polistirena-pati menggunakan zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar. Di dalam: Delfira N, Yanova S, editor. Prosiding Seminar Nasional Himpunan Kimia Indonesia; 2011 Jul 18-19; Pekanbaru, Indonesia. Pekanbaru (ID): Universitas Riau. hlm 468-479.
15
Mulyono E. 2010. Peningkatan mutu tepung iles-iles sebagai bahan pemlastis mi dan pengental melalui teknologi pencucian bertingkat dan enzimatis pada kapasitas produksi 250 kg umbi/hari. Bogor (ID): Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian.
Nugroho AD. 2000. Pembuatan dan karakterisasi edible film dari campuran tepung glukomannan iles-iles kuning (Amorphophallus onchophyllus) dan carboxymethyl cellulose [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Pradipta IMD, Mawarani LJ. 2012. Pembuatan dan karakterisasi polimer ramah
lingkungan berbahan dasar glukomanan umbi porang. Jurnal Sains dan Seni Pomits 1(1): 1-6.
Raharjo BA, Dewi NWS, Haryani K. 2012. Pemanfaatan tepung glukomannan dari umbi iles-iles (Amorphophallus oncophyllus) sebagai bahan baku pembuatan edible film. J Teknol Kim Indus. 1(1): 401-411.
Rohaeti E. 2005. Kajian tentang sintesis poliuretan dan karakterisasinya.
Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA; 2005 Peb 8; Yogyakarta, Indonesia. Yogyakarta (ID): Universitas Negeri Yogyakarta.
Sperling LH. 2006. Introduction to Physical Polymer Chemistry. Ed ke-4. New Jersey (US): Wiley.
Sumarwoto. 2006. Review: Kandungan mannan pada tanaman iles-iles (Amorphophallus muelleri Blume.). Jurnal Bioteknologi 4(1):28-32. Suppakul P, Chalernsook B, Ratisuthawat B, Prapasitthi S, Munchukangwan N.
dikarakterisasi
disaring + 50 mL akuades
LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
dihomogenkan sambil dipanaskan 70 °C
dihomogenkan
Larutan umbi porang -tepung singkong terplastisasi + 30 mL akuades
dipanaskan
17
Lampiran 2 Perhitungan ketebalan plastik
Data ketebalan plastik dengan pemlastis gliserol
Ulangan Ketebalan film tepung singkong:porang:gliserol (mm) 95:0:5 70:25:5 65:25:10 60:25:15
Data ketebalan plastik dengan pemlastis sorbitol
Ulangan Ketebalan film tepung singkong:porang:sorbitol (mm) 95:0:5 70:25:5 65:25:10 60:25:15
Rerata ketebalan = Σ ketebalan film
banyak ulangan
Rerata ketebalan =
(0.060+0.050+0.060+0.060+0.060+0.060+0.060+0.070+0.070+0.060)
10 mm
18
Lampiran 3 Perhitungan bobot jenis plastik
Data bobot jenis plastik (ulangan 1)
Tepung
Data bobot jenis plastik (ulangan 2)
19
Lanjutan Lampiran 3 Perhitungan bobot jenis plastik
Data bobot jenis plastik (ulangan 3)
Tepung
Suhu saat percobaan 28 °C W0 = 8.0539 g
14.6046-8.0539 - 14.6227-8.0552 0.99628-0.00125 +0.00125 g/mL
D= 0.0679 g/mL
Rerata bobot jenis plastik tepung singkong-umbi porang
20
Lampiran 4 Perhitungan kekuatan tarik dan elongasi
Data uji tarik plastik dengan pemlastis gliserol
Tepung
Data uji tarik plastik dengan pemlastis sorbitol
Tepung
Luas penampang lintang = 2 mm2 Panjang spesimen mula-mula = 80 mm
21
Lampiran 5 Perhitungan permeabilitas uap air
Data permeabilitas uap air plastik dengan pemlastis gliserol
22
Lanjutan Lampiran 5 Perhitungan permeabilitas uap air
Data permeabilitas uap air plastik dengan pemlastis sorbitol
Tepung
WVTR= bobot air yang hilang waktu ⨯ luas
WVTR= 0.0873 g 3600 s ⨯ 0.00064 m2
WVTR= 0.0379 g s-1 m-2
23
Lampiran 6 Spektrum FTIR film
Tepung singkong
24
Lanjutan Lampiran 6 Spektrum FTIR film
Gliserol
25
Lanjutan Lampiran 6 Spektrum FTIR film
Plastik tepung singkong-porang-gliserol
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 31 Maret 1992 dari ayah Syahrial Rustam dan ibu Siti Anda Minarni. Penulis adalah putri ke empat dari empat bersaudara. Tahun 2009 penulis lulus dari SMA Negeri 44 Jakarta Timur dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB dan diterima di Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
