SKRIPSI KAJIAN PEMANFAATAN KULIT SINGKONG (Manihot utilisima) DALAM SINTESA PLASTIK BIODEGREDABLE POLYLACTID ACID (PLA) DENGAN VARIASI PLASTICIZER

(1)

SKRIPSI

KAJIAN PEMANFAATAN KULIT SINGKONG

(

Manihot utilisima

) DALAM SINTESA PLASTIK

BIODEGREDABLE

POLYLACTID ACID (PLA)

DENGAN

VARIASI

PLASTICIZER

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Guna Menyelesaikan Pendidikan Strata Satu

Program Studi Teknik Kimia

LISTIANINGRUM 0803020016

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(2)

PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini saya :

Nama : LISTIANINGRUM

NIM : 0803020016

Fakultas : TEKNIK

Universitas : Universitas Muhammadiyah Purwokerto

Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa Skripsi ini adalah hasil karya saya dan bukan hasil penjiplakan dari hasil karya orang lain.

Demikian pernyataan ini dan apabila kelak kemudian hari terbukti ada unsur penjiplakan, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sesuai dengan ketentuan yang berlaku.

Purwokerto, 25 Februari 2013 Yang menyatakan,

(3)

Tugas akhir ini kupersembahkan untuk :

Kedua orang tuaku, Bapak Turyanto Turin dan Ibu Rumiyati, semoga

Alloh mengganti setiap tetes keringat, air mata dan lelah penat dalam

mendidik serta membesarkanku, dengan lautan cinta, ampunan, dan

keridhon-Nya, semoga khusnul khotimah Alloh takdirkan atas keluarga

kita.

Adikku Arif Ginanjar, semoga Alloh terus manambahkan ilmu-Nya,

menjagamu dalam kebaikan, dan menghendakimu hidup dalam

kebarokahan dan akhlak mulia.

Keluarga besarku, terima kasih atas do’a, dukungan, dan sambutan

hangat di rumah, semoga barokah Alloh selalu membersamai kita.

Saudaraku di jalan dakwah, hemm...nikmatnya berukhuwah. Do’anya

masih sama, semoga kita bertetangga di SyurgaNya. Indahnya

membayangkan ngantri minum bareng di tepi Al Kautsar, berharap

mendapat uluran langsung dari tangan Rosulullah saw.

(4)

MOTTO

...in ahsantum, ahsantum li

anfunsikum...

...sesungguhnya jika engkau berbuat baik, maka engkau berbuat baik

kepada dirimu sendiri...

(5)

ABSTRAK

Kulit singkong merupakan limbah industri yang memiliki kandungan karbon cukup tinggi, sehingga potensial sebagai bahan plastik biodegradabel, salah satunya adalah pemanfaatan kandungan karbon tersebut dalam fermentasi asam laktat untuk memproduksi poli asam laktat (PLA). PLA merupakan poliester alifatik serbaguna yang tersusun dari monomer asam laktat. PLA merupakan poliester termoplastik linear yang mengandung ikatan ester yang menyebabkan PLA dapat terdegradasi secara hidrolisis baik melalui reaksi kimia maupun secara enzimatik. Proses pembuatan PLA akan mempengaruhi karakteristik fisik PLA termasuk penambahan plasticizer.

Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh lamanya waktu fermentasi dalam menghasilkan asam laktat dan pengaruh plasticizer dalam menghasilkan plastik biodegradable PLA. Dilakukan analisa berupa penentuan kadar asam laktat hasil fermentasi, melting point, dan tingkat degredabilitas PLA. Waktu fermentasi untuk memperoleh asam laktat divariasi antara 24, 48, 72, dan 96 jam. Asam laktat yang diperoleh kemudian dipolimerisasi pada suhu 100 oC. PLA kemudian dicampur dengan polimer pertanian (maizena) untuk menghasilkan plastik. Digunakan variasi plasticizer berupa glukosa, sorbitol, dan gliserol masing-masing 1,5 gr; 1,5 gr; dan 2 ml untuk dikaji pengaruhnya.

Dari hasil penelitian diperoleh bahwa lamanya waktu fermentasi mempengaruhi asam laktat yang dihasilkan. Fementasi terbaik dilakukan selama 72 jam. Jenis plasticizer menghasilkan PLA dengan melting point yang beragam. PLA dengan plasticizer gliserol menunjukkan melting point yang relatif lebih tinggi dibandingkan sorbitol dan glukosa yaitu 209 oC dengan fermentasi asam laktat selama 24 jam. Penggunaan plasticizer yang berbeda menghasilkan PLA dengan degradabilitas bervariasi. Pada konsentrasi sama, gliserol menunjukkan hasil % w/w terdegradasi yang lebih baik yaitu 61,61 % w/w dengan fermentasi asam laktat selama 96 jam.

(6)

ABSTRACT

Cassava’s peel is a waste of industrial process in which has high carbon contain, means it can be used as raw material of biodegradable plastic. Poly (lactic acid) PLA is useful aliphatic polyester composed by lactic acids monomer. PLA is a linear thermoplastic polyester contains ester bonds, in case make PLA easier to be degradated, both of chemical reaction and enzymatic process.

The aims of this research are to know the effect of fermentation time to produce lactic acid and the effect of plasticizer to produce PLA biodegradable plastic. Analyzed of lactic acid concentration, melting point, and biodegradability is used in this research. Time of fermentation is variated for 24, 48, 72, and 96 hours. Lactic acid is polymerized at 100 oC syntheses PLA before it is blended with agricultural polymer (maizena) to produce plastic. Plasticizer used in the research is glucose, sorbitol, and glycerol in certain composition.

Research shows time of fermentation influence lactic acid production. The higest lactic acid is produced by 72 hours fermentation. Glycerol exhibits a higher melting point PLA compared to sorbitol and glucose, it is 209 oC by 24 hour lactic acid fermentation. Using plasticizer infuences the rate of PLA’s degradation. Glycerol gives the highest % w/w degredation, it is 61,61% w/w by 96 hour lactic acid fermentation.

(7)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas berkah rahmat dan hidayah-Nya laporan tugas akhir dengan judul “Kajian Pemanfaatan Kulit Singkong (Manihot utilisima) dalam Sintesa Plastik Biodegredable Polylactic Acid (PLA) dengan Variasi Plasticizer” ini dapat terselesaikan.

Penyusunan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan program studi Strata Satu (S1) dan memperoleh gelar Sarjana Teknik Kimia di Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto.

Tugas akhir ini tidak akan selesai tepat waktu tanpa bantuan berbagai pihak, oleh sebab itu penulis sampaikan ucapan terima kasih yang setulus-tulusnya kepada :

1. Ibu Endar Puspawiningtiyas, ST., MT., selaku Kaprodi Teknik Kimia.

2. Ibu Neni Damajanti, ST., MT., selaku Pembimbing I, atas kesabaran dan perhatian yang dicurahkan.

3. Bapak A. Haris Mulyadi, ST, MT selaku Pembimbing II dan Pembimbing Akademik angkatan 2008

4. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto. Pak Anwar, pak Regowo, pak Al, pak Teguh, pak Har, karena Bapak dan Ibu-lah Teknik Kimia menjadi hangat seperti rumahku sendiri.

5. Laboran Teknik Kimia, mas Rohmat, atas bantuan dan kebaikannya.

(8)

7. Adik-adik angkatan di prodi Teknik Kimia, Vivi, Haryo, Heru, Betty, Ghina, Amira, dan angkatan 2011 & 2012, dukungan dan persaudaraan yang kalian berikan sangatlah berarti. I love You, and more. Sedih rasanya harus berpisah. 8. As-Syifa family: Mba Felis, Linda, Mba Rusti, Musri, Anisa, Mba Eni, Mba

Inayah, terimakasih telah mengajariku banyak kebaikan, sungguh persaudaraan yang luar biasa. Lintang, Balqis, Asri, Via, kalian warna yang indah.

9. Saudariku di Ar Ruhul Jadid, Al Husna, dan pasukan akhwat yang bidadaripun cempuru padamu, cinta kita adalah karena, dengan dan untuk Alloh.

10.Ikhwahfillah di LDK Al Kahfi, tempatku terlahir kembali, kita bukan pemula, bukan pula penutup, tapi kita adalah penyambung sementara jalan ini masih panjang.

11.Semua pihak yang telah membantu penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih ada kekurangan, karenanya kritik dan saran dari berbagai pihak sangat kami harapkan. Semoga laporan tugas akhir ini dapat memberikan manfaat.

Purwokerto, Februari 2013

(9)

(10)

2.3.1 Polimerisasi PLA ... 16

2.8. Penelitian Terdahulu ... 28

BAB III METODE PENELITIAN ... 30

3.1.Bahan dan Alat ... 30

3.2.Rancangan Penelitian ... 30

3.3.Pelaksanaan Penelitian ... 31

3.4.Analisa ... 33

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 36

4.1Hasil Penelitian dan Pembahasan Percobaan I... 36

4.2Hasil Penelitian dan Pembahasan Percobaan II ... 41

4.2.1 Pengaruh Plasticizer terhadap Melting Point PLA . 41 4.2.2 Pengaruh Plasticizer terhadap Degredabilitas PLA .. 49

4.3 Pengaruh Plasticizer terhadap Morfologi PLA... 58

BAB V SIMPULAN DAN SARAN ... 63

(11)

(12)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Data peningkatan jumlah penggunaan plastik ... 4

Tabel 2.2 Data perbandingan waktu daur ulang sampah ... 5

Tabel 2.3 Perbandingan sifat beberapa jenis bioplastik ... 6

Tabel 2.4 Sifat Fisis dan Mekanis PLA ... 18

Tabel 2.5 Kandungan Nutrisi Singkong ... 23

Tabel 2.6 Potensi Kulit Singkong Indonesia ... 24

Tabel 3.1 Variabel percobaan pengaruh waktu fermentasi terhadap konsentrasi asam laktat ... 28

Tabel 3.2 Variabel percobaan pengaruh plasticizer terhadap degredabilitas dan melting point PLA ... 28

Tabel 4.1 Pengaruh waktu fermentasi terhadap konsentrasi asam laktat ... 36

Tabel 4.2 Melting point PLA untuk waktu fermentasi 24 jam... 42

Tabel 4.3 Melting point PLA untuk waktu fermentasi 48 jam ... 43

Tabel 4.6 Lama fermentasi dan plasticizer yang menghasilkan PLA dengan melting point tertinggi ... 47

Tabel 4.7 Degredabilitas PLA untuk waktu fermentasi 24 jam ... 49

(13)

Tabel 4.11 Lama fermentasi dan plasticizer yang menghasilkan PLA

(14)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Klasifikasi polimer biodegredable ... 7

Gambar 2.2 Diagram penggunaan komersial dan aplikasi asam laktat beserta garam-garamnya ... 10

Gambar 2.3 Isomer asam laktat ... 12

Gambar 2.4 Overview metoda sintesa asam laktat ... 13

Gambar 2.5 Teknologi dan produk komersial asam laktat ... 16

Gambar 2.6 Metode sintesa PLA dengan berat molekul tinggi ... 17

Gambar 2.7 Pathway BAL homofermentatif ... 21

Gambar 2.8 Pathway BAL heterofermentatif ... 21

Gambar 2.9 Pathway BAL mixed acid ... 22

Gambar 2.10 Rumus struktur gliserol ... 26

Gambar 2.11 Rumus struktur glukosa ... 26

Gambar 2.12 Rumus struktur sorbitol ... 27

Gambar 4.1 Grafik hubungan waktu fermentasi dengan konsentrasi asam laktat 37 Gambar 4.2 Grafik pengaruh plasticizer terhadap melting point PLA fermentasi 24 jam ... 42

Gambar 4.3 Grafik pengaruh plasticizer terhadap melting point PLA fermentasi 48 jam ... 43

(15)

fermentasi 96 jam ... 46

Gambar 4.6 Rumus struktur gliserol ... 47

Gambar 4.7 Grafik pengaruh plasticizer terhadap % terdegradasi PLA fermentasi 24 jam ... 49

Gambar 4.11 Pembuatan PLA... 57

Gambar 4.12 Mekanisme degradasi rantai polimer ... 57

Gambar 4.13 Tren BM dan massa PLA selama proses degradasi ... 57

Gambar 4.14 Foto mikro perbesaran 40x PLA fermentasi 24 jam ... 58

(16)

DAFTAR LAMPIRAN