Karakterisasi Komposit Terbiodegradasikan Dari Polipropilena, Polipropilena Tergrafting Maleat Anhidrida Dan Tepung Biji Durian

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Lampiran 6Persyaratan Kemasan Biodegradabel menurut SNI 7188.7:2011

No Aspek Lingkungan Persyaratan Metode Uji/Verifikasi

(6)

Al Malaika,S and K.Artus. 1997. Chemical Modification Of Polymer Blends by Reactive with Biopolymers. Jurnal of Applied Polymer Science,10,118-129.

Clemons. 2003. Biodegradable Composite.

Cowd, M.A. 1991. Kimia Polimer. Bandung: Penerbit ITB.

Direktorat Gizi Departemen Kesehatan RI. 1996.

Evrianni, S. 2009. Reaksi grafting Maleat Anhidrida Pada Polipropilena dengan Insiator Benzoil Peroksida. Skripsi, Medan: USU.

Flieger, MM. Kantorova A. Prell T. 2003. Biodegradable Plastic Renewable Sources, J.Folia Microbiol 48 (1) : 22-44.

Gatcher, M. 1990. Plastic Additives Handbook. Third Edition.Hanser Publisher : Munich

Gracia-Martinez, JM, O Laguna, EP Collar. 1997. Role of Reaction in batch Process Modification of Attatic Polypropilena by Maleic Anhydride in Melt. Madrid Spain : John Wiley & Son, Inc.

Hartomo, A.J. 1995. Politeknik Pemrosesan Polimer Praktis. Andi Off Set. Yogyakarta.

Jones, RM. 2005. Mechanics of Composite Materials. Washington DC: Scripta Book Company

Mc. Hugh, T.H and Krochta, J.M. 1994. Sorbitol us Glycerol-Plasticized Whey Protein Edible Films: Integrated Oxygen Permeability and Tensile Property Evaluation, J Agric. Food Chem : 42:841_5.

Nasution. R. S., 2009. Pengaruh Konsentrasi Maleat Anhidrida Terhadap Derajat Grafting Maleat Anhidrida pada Polipropilena Terdegradasi Inisiator Benzoil Peroksida. Skripsi Universitas Sumatera Utara.

Nolan-ITU. 2002. Biodegradables Plastics Developments and Environmental Impacts.Prepared in association with ExcelPlas Australia. Ref:3111-(01) : 29

(7)

Rachmi, T. 2012. Penentuan Derajat Grafting Dan Fraksi Gel Dari Polipropilena Terdegradasi Yang Difungsionalkan Dengan Maleat Anhidrida. Skripsi, Medan : USU.

Rukmana. 1996. Klasifikasi BotaniTanaman Durian.

Rusdi Rafli. 2008. Karakteristik Matriks Termoplastik Polietilena Terplastisasi Poligliserol Asetat. Tesis Program Pascasarjana USU. Medan.

Satrohamidjoojo. 2005. Struktur Amilosa dan Amilopektin.

Seal, K.J and Grifin, G.J.L.1994. Test Methods and Standards for Biodegradable Plastic. In: Chemistry and Technology of Biodegradable Polymer, Blackie Academic and Proffesional , Chapman and Hall.

Severini, F. 1999. Free Radical Grafting of Maleic Anhydride In Vapour Phase on Polypropilena Film. Elsevier Science : Milan

Siregar, Afriando. 2009. Pengaruh Konsentrasi Benzoil Peroksida Pada Degradasi Thermal Polypropilena. Skripsi, Medan: USU.

SNI 7188.7 : 2011

Stevent, MP. 2001. Kimia Polimer. Cetakan Pertama. Jakarta : Pradya Paramitha.

Sudarma, Harta, J. 2012. Pembibitan Tanaman Buah. Klaten : Bola Bintang Publishing.

Syafriana. 2008. Komposit dari Serat Karbon.

Syamsir. E. 2008. Plastik Dari Senyawa Limonen.

Syarief, R, Santausa, S, dan Isyana. 1989. Teknologi Pengemasan Pangan. Bogor: IPB.

Thitithammawong, A., Nakason.C.,Sahakaro,K.Noordermeer,J. 2007. Effect of Different Types of Peroxides on Rheological,mechanical and Morphological Properties of Thermoplastic Vulcanizates Based on Natural Rubber/Polypropylene Blends.Polymer testing 26 :537-546

Wahyono. 2009. Karakteristik Edible Film Berbahan Dasar Kulit dan Pati Biji Durian Untuk Pengemasan Buah Strawberry. Skripsi, Surakarta : UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH.

Warman. 2012. Differential Thermal Analysis. Medan : PTKI.

Widyasari,R. 2010. Kajian Penambahan Onggok Termoplastis Terhadap Karakteristik Komposit Polietilen. Tesis Institut Pertanian Bogor

Winarno, F.G.1992. Kimia Pangan dan Gizi. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta

Winarno, F.G.1998. Kimia Pangan. PT. Gramedia, Jakarta

(8)

METODE PENELITIAN

3.1. Bahan

Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

Nama Bahan Asal/merek

Biji durian Beberapa tempat di kota Medan jenis biasa

Polipropilena Isotaktik Sigma Aldrich

Maleat Anhidrida 97% p.a Merck

Dikumil peroksida 98% Aldrich

Methanol 99% p.a Merck

Xilen 99,8% p.a Merck

Aseton 99,8% p.a Merck

3.2. Alat

Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

Nama Alat Merek

Pendingin Liebig

Hot plate stirer Favorit HS 0707V2

Magnetic Stirer

Labu Alas 250 ml Pyrex

Termometer Pyrex

Blender Miyako

Ayakan Tantalum 3N8 Purity

Beaker glass Pyrex

Neraca Analitis Mettler Toledo

Gelas Ukur Pyrex

(9)

Spatula

Alat pencetak tekan Type HPTS 0001.08

Internal mixer Heles CR-52

Kertas saring Whatman no.42

Pompa Vakum Welch Duo Seal

Seperangkat alat SEM JEOL type JSM-6510LA

Universal Testing Machine Type SC-2DE, CAP 2000 kgf

Seperangkat alat DTA Thermal Analizer DT-30

shimadzu

Fourier Transform Infrared Spectroscopy shimadzu

(FTIR)

3.3. Prosedur Penelitian

3.3.1. Pembuatan Tepung Biji Durian

Biji durian yang telah dipisahkan dengan daging buahnya dicuci sampai bersih, dijemur

untuk menghilangkan airnya kemudian dikupas kulit arinya, diiris tipis-tipis lalu dikeringkan,

diblender sampai halus dan dijemur untuk mengurangi kadar air yang terkandung dalam

tepung.

3.3.2. Pembuatan Grafting Polipropilena dengan Maleat Anhidrida

Ditimbang polipropilena dengan maleat anhidrat dan juga dikumil peroksida dengan

menggunakan alat internal mixer dengan perbandingan polipropilena, dikumil peroksida,

maleat anhidrat 95% : 3% : 2% ( berat/berat) pada suhu 1650C dan akan dihasilkan polipropilena yang telah tergrafting dengan maleat anhidrida (PP-g-MA).

3.3.3. Proses Pemurnian PP-g-MA

Ditimbang PP-g-MA sebanyak 30 gram kemudian dimasukkan kedalam labu alas.

Ditambahkan 200 ml xilena dan direflux sampai larut. Selanjutnya diendapkan dengan 150

ml aseton. Disaring dengan kertas saring yang terhubung dengan pompa vakum. Endapan

dicuci dengan methanol berulang-ulang. Endapannya dikeringkan dalam oven pada suhu

(10)

3.3.4. Proses Pengepresan dengan memvariasikan berat Tepung Biji Durian

Timbang tepung biji durian dan PP-g-MA masing-masing sesuai dengan variasi sebagai

berikut: 0,2 gram; 0,3 gram; 0,4 gram; 0,5 gram; dan 0,6 gram dan pada proses ini juga

dilakukan variasi berat PP-g-MA dengan berat variasi PP-g-MA adalah: 7 gram.

Dicampur sampel 1 kedalam beaker glass, diblender kering sampai rata kemudian

dituang kedalam cetakan, dan di press pada alat hidroulik press pada suhu 1600C selama 30 menit. Hasilnya didinginkan pada suhu kamar dan dikeluarkan dari dalam cetakan.

Selanjutnya dilakukan prosedur yang sama untuk sampel yang lain.

3.3.5. Karakterisasi

3.3.5.1 Pengukuran KekuatanTarik dan Kemuluran

Dihidupkan alat Torsee’s Electronic System. Dibiarkan selama 1 jam. Sampel dijepit dengan

menggunakan griff. Diatur tegangan, regangan, dan satuannya. Dihidupkan recorder (ON).

Dipasang tinta pencatat. Diatur sumbu x (regangan) dan sumbu y (tegangan) serta diatur

satuannya. Dipasang sampel. Ditekan tombol start. Dinolkan nilai Load dan stroke. Dilihat

angka di Load (tegangan) dan stroke (regangan), bila sampel sudah putus. Dicatat nilai Load

dan stroke sampel.

Perhitungan Uji Kuat Tarik :

Kekuatan tarik = =

Keterangan : Load = tegangan

A0 = Luas spesimen

3.3.5.2. Analisa Differential Thermal Analysis (DTA)

Sebelum alat digunakan, alat harus ON ½ jam sebelum dipakai (Main Switch ON) kemudian

alirkan alat pendingin. Lalu set Detektor DTG dan Thermo Couple PR, amplifair DTA ON.

(11)

30mg bahan pembanding (Al2O3) dalam mangkok platina, dan timbang 30mg bahan sampel pada mangkok platina yang lain. Bahan pembanding dan bahan sampel ditempatkan diatas

Thermo Couple PR (Bahan pembanding disebelah kiri dan sampel sebelah kanan). Set

recorder, kertas recorder. Swicht “ST By” ON dan Swicht “START” ON. Amati hasil yang

diperoleh dari Rekorder.

3.3.5.3. Analisa SEM (Scanning Electron Microscopy)

Proses pengamatan mikroskopik menggunakan SEM diawali dengan merekatkan sampel

dengan stab yang terbuat dari logam spesimen older. Kemudian setelah sampel dibersihkan

dengan alat peniup, sampel diisi dengan emas dan palladium dengan mesin diospater yang

bertekanan 1492 x 10-2 atm. Sampel selanjutnya dimasukkan kedalam ruangan yang khusus dan kemudian disinari dengan pancaran elektron terpental yang dapat dideteksi dengan

detektor scienter yang kemudian diperkuat dengan suatu rangkaian listrik yang menyebabkan

timbulnya gambar CRT (Chatode Ray Tube). Pemotretan dilakukan setelah memilih bagian

tertentu dari objek (sampel) dan pembesaran yang diinginkan sehingga diperoleh foto yang

baik dan jelas.

3.3.5.4. Uji Biodegradabilitas Komposit

Uji biodegradabilitas dilakukan dengan penanaman pada lingkungan tanah dimulai dengan

menanamkan setiap spesimen dalam wadah yang masing-masing berisi 3 jenis tanah yaitu

tanah pasir, tanah sampah, tanah kebun. Hal ini dilakukan dengan tujuan untuk melihat pada

jenis tanah yang mana tingkat biodegradasinya yang lebih baik. Laju biodegradasi penanaman

dalam tanah diamati selama 1 bulan dengan pengamatan setiap 10 hari, dengan dihitung

persentase perubahan berat spesimen dilakukan dengan penimbangan spesimen dan dengan

hasil SEM. Dan dihitung berat awal sebelum penanaman dan berat setelah penanaman, dicatat

(12)

3.4. Bagan Penelitian

3.4.1. Proses Penyiapan Tepung Biji Durian

Dicuci bersih

Dijemur

Diiris-iris tipis-tipis

Dikeringkan

Dihaluskan

Dijemur sampai kering

3.4.2. Proses Grafting Maleat Anhidrida (MA) kedalam PP

Dimasukkan kedalam internal mixer pada suhu 1650C dan diputar sampai melebur

Ditambahkan DKP Sebanyak 1g dan

diputar kembali selama 5 menit

Dikeluarkan dan didinginkan pada

suhu kamar

Biji Durian

Tepung Biji Durian

PP sebanyak 47,5 g + MA sebanyak 1,5 g

Leburan PP + MA

(13)

3.4.3. Pemurnian PP-g-MA

Direfluks dengan 200 ml xilena sampai larut

Ditambahkan 150 ml aseton

Disaring dengan kertas saring yang terhubungdengan

pompa vakum

Dicuci kembali dengan metanol berulang-ulang

Dikeringkan dalam oven pada suhu 1200C selama 6 jam PP-g-MA sebanyak 30 g

Larutan PP-g-MA

Endapan basah Filtrat

(14)

3.4.4. Proses Pengepresan dengan memvariasikan berat Pati Biji Durian

Dicampurkan dalam gelas beaker dan diaduk dengan blender kering

Dipress pada alat hidraulik press pada suhu 160oC selama 30 menit

Didinginkan pada suhu kamar

Dikeluarkan dari dalam cetakan

Dikarakterisasi dengan beberapa uji

Uji SEM

PP PP-g-MA Tepung Biji Durian

Spesimen Komposit Polimer

Uji KekuatanTarik dan Kemuluran Uji

Biodegradabel Uji SEM

(15)

3.4.5. Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran Bahan Komposit

Diukur panjang, lebar, dan tebalnya

Sampel diletakkan secara mendatar pada penyangga

Diatur kecepatan mesin uji 10 mm/menit

Dihidupkan tombol pembebanan

Dicatat defleksi dan beban sampai beban maksimum

3.4.6. Uji SEM

Direkatkan dengan stub dari logam

Sampel dibersihkan dengan alat peniup

Sampel dilapisi dengan emas atau palladium dalam ruangan bertekanan 1492 x 10-2 Dimasukkan kedalam ruangan khusus dan disinari dengan pancaran electron sehingga mengeluarkan electron sekunder

Electron yang terpental dideteksi dengan detector

Pemotretan dilakukan setelah gambar

CRT muncul

Sampel

(16)

3.4.7 Uji Biodegradabilitas Bahan Komposit

Dipotong dengan ukuran 2x2 cm

s

Ditimbang, difoto permukaannya sebelum

penguburan dalam tanah

Dikubur dalam tiga jenis tanah (tanah berpasir, tanah perkebunan, tanah sampah)

Diamati perubahan berat, serta perubahan permukaan dengan difoto setiap selama 1 bulan

Lembaran Komposit Terbiodegradasikan

Spesimen

Hasil penimbangan berat, serta permukaan sebelum penguburan dalam tanah

(17)

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Karakterisasi Berdasarkan Analisa Sifat Mekanik Dengan Uji Tarik dan Kemuluran

Analisa kekuatan tarik dan kemuluran dari komposit terbiodegradasikan dari tepung biji

durian dengan menggunakan polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrida dengan

berbagai variasi komposisi dan massa yaitu:

1. PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7 : 0,5 : 0,2)g

Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik dan Kemuluran Komposit

Terbiodegradasikan

No Perbandingan (komposisi dan massa) Kuat Tarik ( t)

(N/m2)

PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,2)

(18)

10,296 %

Gambar 4.1 Grafik Kekuatan Tarik ( t)(N/m2

) dari Komposit Terbiodegradsikan

Berdasarkan hasil perhitungan kekuatan tarik dan kemuluran komposit terbiodegradasikan,

(19)

mekanis paling maksimum yaitu 12,556 N/m2, kemudian diikuti dengan PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,4)g yaitu 8,878 N/m2, lalu PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,6)g yaitu 7,377 N/m2 dan PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,2)g yaitu 3,855 N/m2 lalu PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,3)g yaitu 3,846 N/m2.

Sedangkan nilai kemuluran paling maksimum pada perbandingan PP:PP-g-MA: tepung biji

durian (7:0,5:0,5)g yaitu 8,600% kemudian diikuti dengan PP:PP-g-MA: tepung biji durian

(7:0,5:0,4)g yaitu 7,800%, lalu PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,6)g yaitu 7,160%

dan PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,2)g yaitu 3,820% lalu PP:PP-g-MA: tepung biji

durian (7:0,5:0,3)g yaitu 3,200%. Dari hasil perhitungan kekuatan tarik dan kemuluran diatas

dapat disimpulkan bahwa kekuatan tarik tidak tergantung dengan kenaikan bahan pengisi biji

durian yang ditambahkan. Dispersi pengisi yang baik dan interaksi matriks pengisi mungkin

menjadi dua faktor utama yang bertanggung jawab untuk penurunan kekuatan tarik, kekuatan

tarik berbanding lurus dengan kemuluran.

4.2. Analisa Differential Thermal Analysis (DTA)

Gambar 4.3 Grafik Analisa DTA Tepung Biji Durian

Gambar 4.3 adalah hasil grafik analisa DTA tepung biji durian yang menunjukkan adanya 3

peak temperatur kritis yaitu pada temperatur kritis pertama, tepung biji durian mengalami

(20)

Gambar 4.4 Grafik Analisa DTA PP

Gambar 4.4 adalah hasil grafik analisa DTA PP yang menunjukkan adanya 3 peak temperatur

kritis yaitu pada temperatur kritis pertama, PP mengalami perubahan sifat thermal pada suhu

1700C, pada temperatur kritis kedua juga terjadi perubahan thermal yaitu pada suhu 3400C, pada temperatur kritis ketiga, pp telah terbakar pada suhu 3800C.

Gambar 4.5 Grafik Analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7 : 0,5 : 0,2)g

Gambar 4.5 adalah grafik analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7: 0,5 : 0,2)g yang

(21)

PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,2)g mengalami perubahan sifat thermal pada suhu 1600C, pada temperatur kritis ketiga PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,2)g terbakar pada suhu

3750C. sedangkan PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,2)g pada temperatur kritis kedua tidak ada muncul temperatur kritisnya karena jika PP dan tepung biji durian dicampur

yang ditambahkan dengan PP-g-MA maka ketiga bahan ini terjadi interaksi, ini dibuktikan

dengan munculnya 2 peak pada PP : PP-g-MA : tepung biji durian ((7:0,5:0,2)g ini sehingga

pada suhu 3750C, PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,2)g langsung terbakar.

Gambar 4.6 adalah grafik analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5: 0,3)g yang

menunjukkan hanya ada 2 peak temperatur kritis yaitu pada temperatur kritis pertama,

PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,3)g mengalami perubahan sifat thermal pada suhu 1600C, pada temperatur kritis ketiga PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,3)g terbakar pada suhu

3700C. sedangkan PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,3)g pada temperatur kritis kedua tidak ada muncul temperatur kritisnya karena jika PP dan tepung biji durian dicampur yang

ditambahkan dengan PP-g-MA maka ketiga bahan ini terjadi interaksi, ini dibuktikan dengan

munculnya 2 peak pada PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,3)g ini sehingga pada suhu

(22)

Gambar 4.7 Grafik Analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,4)g

Gambar 4.7 adalah grafik analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,4)g yang

PP:PP-g-MA:tepung biji durian (7:0,5:0,4)g mengalami perubahan sifat thermal pada suhu 1600C, pada temperatur kritis ketiga PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,4)g terbakar pada

suhu 3750C. sedangkan PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,4)g, pada temperatur kritis kedua tidak ada muncul temperatur kritisnya karena jika PP dan tepung biji durian dicampur

(23)

PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,5)g mengalami perubahan sifat thermal pada suhu 1600C, pada temperatur kritis ketiga PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,5)g terbakar pada

suhu 3700C. sedangkan PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,5)g pada temperatur kritis kedua tidak ada muncul temperatur kritisnya karena jika PP dan tepung biji durian dicampur

PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,6)g mengalami perubahan sifat thermal pada suhu 1600C, pada temperatur kritis ketiga PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,6)g terbakar pada

suhu 3750C. sedangkan PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,6)g pada temperatur kritis kedua tidak ada muncul temperatur kritisnya karena jika PP dan tepung biji durian dicampur

(24)

Tabel 4.2 Data Hasil DTA Spesimen Komposit Terbiodegradasikan

NO Sampel Temperatur Kritis (oC)

I II III

(Terbakar)

1 Tepung Biji Durian 80 275 380

2 PP 170 340 380

3 PP:PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,2) 160 - 375

Temperatur : 0 s/d 5500C Thermocouple/mv : PR/15 mv

DTA Range : ± 500 μv

Heating Speed : 100C/menit Chart Speed : 2,5 mm/menit

Pada tabel 4.2 menunjukkan bahwa PP & tepung biji durian saling mempengaruhi sifat

thermalnya. Ini dibuktikan adanya interaksi pada temperatur kritis kedua, jika PP telah

dicampur dengan PP-g-MA dan tepung biji durian sehingga pada temperatur kritis ketiga, PP:

PP-g-MA: tepung biji durian sudah terbakar. PP dan tepung biji durian tidak terjadi reaksi

(25)

4.3. Analisa Sifat Morfologi dengan Uji SEM (Scanning Electron Microscopy)

Gambar 4.10 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP:PP-g-

MA:Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g sebelum dikubur dalam tanah sampah

dengan pembesaran 2000 x

Gambar 4.10 adalah hasil foto SEM permukaan komposit terbiodegradasikan

PP:PP-g-MA:Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g sebelum dikubur dalam tanah sampah dengan

pembesaran 2000 kali menunjukkan bahwa permukaannya tidak rata dan adanya

butiran-butiran kecil yang mengindikasikan bahwa butiran-butiran tersebut adalah tepung biji durian yang

(26)

Gambar 4.11 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP:PP-g-MA:Tepung

Biji Durian (7:0,5:0,5)g setelah dikubur dalam tanah sampah dengan

pembesaran 2000 x

Gambar 4.11 adalah hasil foto SEM permukaan komposit terbiodegradasikan

PP:PP-g-MA:Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g setelah dikubur dalam tanah sampah selama 30 hari

menunjukkan bahwa permukaan yang sedikit rata dan sedikit adanya butiran kecil, hal ini

disebabkan komposit sudah dikubur pada tanah sampah dan dapat berinteraksi dengan baik.

4.4. Analisa Kemampuannya Terurai di Alam dengan uji Biodegradasi

Penanaman spesimen komposit terbiodegradasikan pada berbagai jenis tanah (tanah sampah,

tanah kebun, dan tanah berpasir) bertujuan untuk melihat tingkat biodegradasinya di alam.

Hal ini karena salah satu tempat akhir kemasan plastik adalah kembali ke tanah. Oleh sebab

itu, sangat perlu dilakukan pengujian sifat degradasi spesimen komposit terbiodegradasikan

secara in vivo (pengomposan). Data penurunan berat hasil pengomposan spesimen uji dapat

(27)

Tabel 4.3. Data Hasil Penurunan Massa (%) Spesimen Komposit Terbiodegradasikan Setelah

Penguburan Dalam Tanah

Penanaman spesimen dilakukan di beberapa jenis tanah selama 30 hari dengan pengamatan

setiap 10 hari. Dilakukan pengamatan setiap 10 hari karena spesimen mulai berinteraksi pada

hari ke 10. Berdasarkan tabel diatas memperlihatkan laju pengurangan massa yang tidak

begitu besar. Besarnya penurunan massa spesimen matriks polimer komposit sejalan dengan

lamanya waktu penanaman. Harga penurunan massa komposit terbiodegradasikan yang

terbesar adalah pada tanah sampah lalu tanah kebun kemudian tanah pasir. Hal ini mungkin

disebabakan karena jumlah nutrisi dalam tanah sampah lebih banyak dibandingkan tanah

lainnya sehingga jumlah dan jenis mikrobanya juga lebih banyak. Oleh karena itu, terjadi

kinerja yang sinergis antara kegiatan beberapa mikroba (Basuki Wirjosentono, 1998).

Tahap utama degradasi adalah pemutusan rantai utama memebentuk fragmen-fragmen

dengan berat molekul rendah (oligomer) yang dapat diasimilasi oleh mikroba. Berdasarkan

uraian tersebut, dapat dilihat degradasi secara penanaman lebih cepat karena semua faktor

yang memicu terjadinya degradasi terdapat dilingkungan luar.

No Jenis Sampel Tanah Sampah (hari) Tanah Kebun(hari) Tanah Pasir (hari)

(28)

4.5. Analisa Gugus Fungsi dengan FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)

Analisa dengan menggunakan spektrum infra merah ini dilakukan untuk mengetahui

perubahan gugus fungsi yang mengidentifikasikan adanya interaksi kimia antara komponen

satu dengan komponen lainnya. Analisa dengan spektrum infra merah ini dilakukan dengan

cara mengamati frekuensi-frekuensi yang khas dari gugus fungsi spektra FTIR

masing-masing sampel. Hasil spektra FTIR yang dihasilkan dapat dilihat pada Lampiran.

4.5.1. Komposit Terbiodegradasikan PP:PP-g-MA:Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g

Tabel 4.4. Bilangan Gelombang PP:PP-g-MA:Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g sebelum

ditanam dalam tanah

(29)

Tabel 4.5. Bilangan Gelombang PP:PP-g-MA:Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g setelah

ditanam dalam tanah

Sampel Bilangan Gelombang (cm-1) Gugus Fungsi PP : PP-g-MA : tepung diduga berasal dari maleat anhidrida. Pada bilangan 2722,16 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus fungsi C-H-O yang berarti menunjukkan adanya aldehid.

Dari hasil analisa gugus fungsi dengan FTIR, diketahui bahwa spektrum yang

dihasilkan tidak memiliki perubahan gugus fungsi yang mencolok. Hal ini dapat

dibandingkan dengan tabel 4.5 setelah ditanam dalam tanah hanya terjadi pergeseran

gelombang dan terlihat bahwa tidak ada terbentuknya gugus fungsi yang baru. Hanya pada

tabel 4.5 diperoleh panjang gelombang 2838,0 cm-1 menunjukkan –CH Alifatis yang diduga dari polipropilena dan panjang gelombang 1713,52 menunjukkan C=O yang diperkirakan

dari ester yang dihasilkan meskipun hanya kecil. Telah terjadi reaksi esterifikasi antara

Maleat Anhidrida dengan gugus OH dari bahan baku tepung yaitu tepung biji durian

meskipun reaksi itu hanya kecil.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa analisa dengan FTIR juga dapat

(30)

Durian berdasarkan adanya perubahan bilangan gelombang pada masing-masing material

(31)

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, didapatkan kesimpulan bahwa komposit

terbiodegradasikan dengan perbandingan PP:PP-g-MA:tepung biji durian (7:0,5:0,5)g

memiliki sifat fisik dan sifat kimia yang paling baik dibandingkan dengan komposit

terbiodegradasikan dengan variasi komposisi dan massa yang lain. Hal ini dibuktikan dengan:

1. Dari analisa sifat mekaniknya diperoleh nilai tegangan kekuatan tarik yang tinggi yaitu

12,556 N/m2.

2. Dari analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel menunjukkan laju

persentase biodegradasi dari komposit biodegradabel ini adalah paling tinggi yakni 5%

penurunan massa dalam tanah sampah.

3. Dari analisa morfologinya diperoleh hasil uji SEM yang menunjukkan bentuk campuran

yang sedikit rata sehingga komposit dapat berinteraksi dengan baik.

4. Dari analisa DTA, jika ditinjau dari sifat thermal PP dan pati biji durian saling

mempengaruhi atau saling memperbaiki sifat thermalnya, ini dibuktikan adanya interaksi

antara PP dan pati biji durian..

5. Dari analisa hasil FTIR menunjukkan interaksi kimia yang baik setelah ditanam dalam

tanah sampah dimana ditemukan gugus C-H-O pada bilangan gelombang 2722,33 cm-1, ikatan C=O pada bilangan gelombang 1713,52 cm-1 dan ikatan C-O pada bilangan gelombang 1219,45; 1102,41 dan 1044,43 cm-1.

(32)

5.2 Saran

1. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dan hasil yang diperoleh, maka disarankan

agar peneliti selanjutnya pengujian biodegradasi dengan metode yang lain agar diperoleh

tingkat biodegradasikan yang tinggi.

2. Untuk peneliti selanjutnya agar menggunakan zat pengisi yang lain untuk meningkatkan

(33)

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Polimer

Kata polimer pertama kali digunakan oleh kimiawan Swedia Berzelius pada tahun 1833.

Sepanjang abad 19 para kimiawan bekerja dengan makromolekul tanpa memiliki suatu

pengertian yang jelas mengenai strukturnya. Sebenarnya, beberapa polimer alam yang

termodifikasi telah dikomersialkan. Sebagai contoh, selulosa nitrat yang dikenal lewat

misnomer nitro selulosa, dipasarkan di bawah nama-nama “Celluloid” dan “guncotton”

(Stevens, 2001).

Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang sederhana. Nama ini diturunkan dari bahasa yunani poly, yang berarti “banyak” dan mer, yang berarti “bagian”. Makromolekul merupakan istilah yang sinonim dengan polimer.

Secara tradisional polimer-polimer telah diklasifikasikan menjadi dua kelompok

utama, polimer adisi dan polimer kondensasi. Penggolongan ini pertama kali diusulkan oleh

Carothers, yang didasarkan pada apakah unit ulang dari suatu polimer mengandung

atom-atom yang sama seperti monomer dalam unit ulangnya.

Polimer adisi memiliki atom yang sama seperti monomer dalam unit ulangnya dan

melibatkan reaksi rantai. Penyebab reaksi rantai dapat berupa radikal bebas (partikel reaktif

yang mengandung elektron tak berpasangan) atau ion. Polimer adisi terjadi khusus pada

senyawa yang mempunyai ikatan rangkap.

Sedangkan polimer kondensasi mengandung atom-atom yang lebih sedikit karena

terbentuknya produk sampingan selama berlangsungnya proses polimerisasi(Steven, 2001).

Polimer kondensasi juga dapat mempunyai kesamaan dengan reaksi kondensasi yang terjadi

pada zat bermassa molekul rendah. Pada polimer ini terjadi reaksi antara dua molekul

bergugus fungsi banyak (molekul yang mengandung dua gugus fungsi atau lebih yang dapat

bereaksi) dan memberikan satu molekul besar bergugus fungsi banyak pula, dan diikuti oleh

(34)

Dewasa ini, polimer merupakan salah satu bahan teknik yang penting untuk keperluan

kosntruksi atau suku cadang, disamping bahan konvensional lainnya seperti logam dan keramik. Sebagai „polimer komoditas‟, yaitu bahan polimer yang digunakan pada pembuatan barang keperluan konsumen, misalnya untuk peralatan rumah tangga, mainan, alat kantor,

dan sebagainya, volume kebutuhannya semakin meningkat. Sampai tahun 1980-an industri

tersebut telah memperkenalkan berbagai bahan polimer teknik, yang pada berbagai

penggunaannya, bahan polimer tersebut telah menggantikan peranan bahan-bahan lain.

Sebagai salah satu contoh, dalam dunia industri pipa distribusi air dan gas, bahan baja, besi,

tembaga dan keramik telah digantikan oleh polipropilena dan polivinil klorida yang kebih

murah dan mudah diperoleh (Wirjosentono, 1998).

2.2. Komposit

Kemasan adalah satu benda yang digunakan untuk wadah atau tempat yang akan dikemas dan

dapat memberikan perlindungan sesuai dengan tujuannya.Beberapa tujuan dari penggunaan

kemasan adalah mencegahatau mengurangi kerusakan, melindungi bahan yang ada di

dalamnya dari pencemaran serta gangguan fisik seperti gesekan, benturan dan getaran. Dari

segi promosi kemasan berfungsi sebagai perangsang atau daya tarik pembeli (Rachmi, 2012).

Intensitas penggunaan plastik sebagai kemasan pangan semakin meningkat. Hal ini

disebabkan oleh banyaknya keunggulan plastik dibandingkan dengan bahan kemasan yang

lain. Plastik merupakan bahan kemasan yang sangat digemari dan banyak digunakan selain

karena sifatnya yang ringan, kuat dan mudah dibentuk, anti karat, dan tahan terhadap bahan

kimia. Plastik juga mempunyai sifat sebagai isolator listrik yang tinggi. Plastik dapat

berwarna ataupun transparan dan biaya proses yang lebih murah, karenanya plastik banyak

digunakan (Widyasari, 2010).

Komposit adalah penggabungan dua atau lebih material yang berbeda sebagai suatu

kombinasi yang menyatu. Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat

(fiber) sebagai pengisi dan bahan pengikat serat yang disebut matrik. Di dalam komposit

unsur utamanya serat, sedangkan bahan pengikatnya polimer yang mudah dibentuk.

Penggunaan serat sendiri yang utama adalah menentukan karakteristik bahan komposit, serta

kekakuan, kekuatan serta sifat mekanik lainnya. Sebagai bahan pengisi, serat digunakan

untuk menahan gaya yang bekerja pada bahan komposit, matrik berfungsi melindungi dan

(35)

itu, untuk bahan serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan matrik

dipilih bahan-bahan yang liat, lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia (Rachmi, 2012)

Teknologi komposit saat ini telah banyak menggunakan karbon murni sebagai serat.

Serat karbon memiliki kekuatan yang jauh lebih baik dibandingkan serat kaca tetapi biaya

produksinya juga lebih mahal. Komposit dari serat karbon juga memiliki sifat ringan dan juga

kuat. Komposit juga banyak digunakan untuk struktur pesawat terbang, alat-alat olahraga,

dan terus meningkat digunakan sebagai pengganti tulang rusak (Syafriana, 2008).

2.2.1.Biokomposit

Biokomposit adalah suatu material yang terdiri dari satu asa atau lebih bahan yang berasal

dari alam. Bahan ini bertindak sebagai penguat seperti contohnya sumber yang berasal dari

serat tanaman seperti kapas, rami atau sejenisnya atau dapat pulsa dari serat kayu ataupun

kertas daur ulang atau dari bahan tanaman yang menjadi limbah. Regenerasi serat selulosa

juga termasuk dalam bahan biokomposit, karena pada dasarnya regenerasi selulosa adalah

merupakan bahan yang dapat diperbaharui oleh alam sebagai matriks dalam biokomposit

tersebut dapat berupa bahan polimer yang secara idealnya dapat diperbaharui pula seperti

misalnya dari minyak sayur. Namun pada saat ini, matriks yang lebih umum digunakan

adalah matriks sintetis yang bersumber dari minyak bumi. Matriks sintetis yang sering

digunakan adalah berupa bahan termoplastik yang dapat didaur ulang seperti polietilen,

polipropilena, polistirena, dan polivinil klorida. Dapat pula digunakan bahan dari termoset

seperti polyester tak jenuh, fenol formaldehida, isosianat dan epoksida (Rachmi, 2012).

Polimer-polimer yang mampu terdegradasi harus memenuhi beberapa kriteria, yaitu

mengandung salah satu dari jenis ikatan asetal amida, atau ester, memiliki berat molekul dan

kristalinitas rendah, serta memiliki hidrofilitas yang tinggi. Persyaratan ini tidak sesuai

dengan spesifikasi teknis plastik yang diinginkan dan dibutuhkan pasar sehingga perlu

adanya pengoptimalan pengaruh berat molekul, kristalinitas dan hidrofilitas terhadap

biodegradibiltas dan sifat mekanik (Steven M.P., 2007).

Menurut Krochta, J.M, (1997), biodegradabel artinya harus sepenuhnya terdegradasi

oleh mikroba yang ada dalam tanah dan hanya menghasilkan senyawa berupa

(36)

Menurut Seal (1994), biodegradabel adalah suatu material polimer yang dapat

berubah kedalam senyawa dengan berat molekul rendah dimana paling sedikit satu tahap

pada proses degradasinya melalui metabolisme organisme secara alami.

Biodegradabeldidefenisikan sebagai kemampuan mendekomposisi bahan menjadi

karbondioksida, metana, air, komponen anorganik atau biomassa melalui mekanisme

enzimatis mikroorganisme, yang bisa diuji dengan pengujian standar dalam periode waktu

tertentu. Biodegradabel merupakan salah satu mekanisme degradasi material,

selaincompostable, hydrobiodegradable, photobiodegradable, biodegradable (Nolan ITU,

2002).

Persyaratan yang dimuat dalam kriteria dan nilai ambang batas merupakan

persyaratan khusus terkait dengan kategori produk sedangkan persyaratan yang dimuat dalam

persyaratan umum merupakan persyaratan umum yang berlaku untuk berbagai kategori

produk manufaktur. Berikut adalah beberapa kriteria yang harus dipenuhi dalam produksi

plastik ekolabel:

1. Bahan baku plastik yang digunakan harus mengandung prodegradant (zat

pendegradasi

2. Campuran bahan baku harus menggunakan pati atau bahan yang bersumber dari alam

serta bahan termoplastik (Flieger, 2003).

Selama ini, biodegradable plastik yang dikembangkan adalah berbasis tepung, baik

tepung alami maupun telah dimodofikasi, proses pembuatan biodegradable plastik berbasis

tepung ini pun sudah banyak dikembangkan, diantaranya:

1. Mencampur tepung dengan plastik konvensional (PE atau PP) dalam jumlah kecil

(10-20%)

2. Mencampur tepung dengan turunan hasil samping minyak bumi seperti PCL, dalam

komposisi yang sama (50%)

3. Menggunakan proses ekstruksi kutuk mencampur tepung dengan bahan-bahan seperti

protein kedelai, gliserol, alginat, lignin, dan sebagainya seperti plasticizer (Flieger Te

la, 2003).

(37)

Polipropilena merupakan polimer hidrokarbon yang termasuk ke dalam polimer

termoplastik yang dapat diolah pada suhu tinggi. Polipropilena atau polipropena (PP) adalah

sebuah polimer termoplastik yang dibuat oleh industri kimia dan digunakan dalam berbagai

aplikasi, diantaranya pengemasan, tekstil (contohnya tali, pakaian dalam termal, dan karpet),

alat tulis, berbagai tipe wadah terpakaikan ulang serta bagian plastik, perlengkapan

laboratorium, pengeras suara, komponen otomotif, dan uang kertas polimer.Struktur molekul

propilena dapat dilihat pada Gambar 2.1 berikut:

H CH3

C = C

H H

Gambar 2.1. Struktur Propilena

Polipropilena merupakan suatu polimer ideal yang sering digunakan sebagai lembar

kemasan. Polipropilena memiliki sifat kelembaban yang baik kecuali terjadi inhibisi dengan

oksigen. Untuk pemanfaatan penggunaan dari polipropilena tersebut, dapat dilakukan

modifikasi terhadap polipropilena (Severini, 1999). Polipropilena merupakan suatu

komoditas yang menarik dari polimer termoplastik. Ketertarikan terhadap polipropilena ini

ditimbulkan karena aplikasinya dibidang komposit, bioteknologi, teknologi serbuk, bidang

elektronik, dan pendukung katalisasi untuk bioreaktor dan pada pengeringan air (Paik,2007).

Pada polipropilena, rantai polimer yang terbentuk dapat tersusun membentuk daerah

kristalin (molekul tersususn teratur) dan bagian lain membentuk daerah amorf (molekul

tersusun secara tidak teratur) (Cowd, M.A, 1991).

Propilena merupakan polimer termoplastik yang transparan berwarna putih.

Polipropilena memiliki titik lebur 0C. Poliropilena memiliki densitas 0,90 - 0,92 dan titik leleh 165 – 1700C, memiliki kekerasan dan kerapuhan yang paling tinggi dan bersifat kurang stabil terhadap panas dikarenakan adanya hidorgen tersier. Penggunaan bahan pengisi

dan penguat memungkinkan polipropilena memiliki mutu kimia yang baik sebagai bahan

polimer dan tahan terhadap pemecahan karena tekanan walaupun pada temperatur tinggi.

Kerapuhan polipropilen dibawah 00C dapat dihilangkan dengan penggunaan bahan pengisi (Gachter, 1990).

Propilena memiliki tegangan (tensile) yang rendah, kekuatan benturan (impact

(38)

Polipropilena juga dapat bersifat sebagai isolator yang baik, mudah diproses dan sangat tahan

terhadap air karena sedikit sekali menyerap air dan sifat kekakuan yang tinggi.

Polipropilena merupakan suatu polimer yang bersifat non polar. Polipropilena ini

dapatdiubah sifat non polarnya menjadi polar dengan cara menggrafting gugus fungsi polar

kedalam rantainya dengan adanya suatu inisiator. Grafting maleat anhidrida kedalam

polipropilena bertujuan untuk meningkatkan kompatibilitas dan kereaktifan polipropilena.

Reaksi grafting polipropilena telah banyak dilakukan tetapi dengan metode lelehan lebih baik

bila dibandingkan dengan metode pencampuran dalam larutan (Gracia-Martinez, 1997).

Untuk meningkatkan kesesuaian sifat polimer (compability) seperti hidrofilitas agar

dapat berikatan dengan tepung dari biji durian, polipropilena harus dimodifikasi terlebih

dahulu untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Salah satu modifikasi yang efektif untuk

memasukkan sifat-sifat yang diinginkan adalah dengan teknik grafting (tempel/cangkok)

yang difungsionalisasikan dengan maleat anhidrida.

2.3.1. Grafting Polipropilena

Grafting kopolimer adalah suatu polimer yang terdiri dari molekul-molekul dengan satu atau

lebih jenis dari monomer yang terhubung pada sisi rantai utama. Grafting kopolimer dapat

juga disiapkan oleh proses kopolimerisasi cabang dengan monomer yang akan membentuk

rantai utama. Grafting maleat anhidrida kedalam polipropilena bertujuan untuk meningkatkan

kompatilibitas dan kereaktifan dari polipropilena.

Secara laporan fungsionalisasi yang diterima, proses dilakukan dengan cara grafting

maleat anhidrida (MA) kepada polipropilena yang dalam kondisi cair dengan keberadaan

suatu peroksida organik. Reaksi tersebut dapat dijabarkan suatu mekanisme reaksi radikal.

Inisiator peroksida membentuk suatu radikal yaitu yang akanmenyerang satu atom hidrogen

yang berasal dari karbon tersier polipropilena yang akan membentuk polipropilena makro

radikal.

Fungsionalisasi terhadap polipropilena oleh monomer-monomer polar merupakan

suatu cara yang efektif untuk meningkatkan kepolaran dari polipropilena tersebut dengan cara

grafting maleat anhidrida pada polipropilena. Dan kenyataannya berbagai jenis dari

polimer-polimer yang tergrafting telah digunakan secara luas untuk memperbaiki adhesi permukaan

antara komponen pada campuran polimer. Modifikasi dari polipropilena juga digunakan

(39)

berbahan dasarpolipropilena dan juga meningkatkan kekuatan dari komposit tersebut

(Rachmi, 2012).

Mekanisme penempelan gugus fungsi pada polipropilena diawali dengan hilangnya

satu atom H dari atamom C tersier dengan adanya inisiator dikumil peroksida menghasilkan

radikal polipropilena selanjutnya akan berinteraksi dengan gugus maleat anhidrida.Tahapan

reaksinya adalah sebagai berikut:

Dekomposisi peroksida

Inisiasi

(40)

(41)

Terminasi

2.4.Maleat Anhidrida

Maleat anhidrida larut dalam aseton dan air, meleleh pada temperatur 57-600C, mendidih pada 2020C, tidak berwarna atau berwarna putih padat dalam keadaan murni dengan bau yang sangat tajam. Maleat anhidrida adalah senyawa vinil tidak jenuh yang merupakan bahan

mentah dalam sintesa resin polyester, pelapisan permukaan karet deterjen, bahan aditif dan

minyak pelumas, plastisizer, dan kopolimer. Maleat anhidrida mempunyai sifat kimia khas

yaitu adanya ikatan etilenik dengan gugus karbonil didalamnya. Ikatan ini berperan dalam

reaksi adisi.maleat anhidrida juga dikenal sebagai 2,5-furandione (Parker,P. 1984).

O O O

Gambar 2.3 Struktur Maleat Anhidrida

2.5. Dikumil Peroksida

Sekarang sudah banyak tersedia inisiator-inisiator radikal bebas; mereka biasa

dikelompokkan ke dalam 4 tipe utama: peroksida dan hidroperoksida, senyawa azo, inisiator

(42)

Radiasi berenergi tinggi bisa juga menimbulkan polimerisasi radikal bebas meskipun radiasi

seperti ini jarang digunakan.

2.5.1. Penggunaan Dikumil Peroksida (DKP) Sebagai Inisiator

Diantara berbagai tipe inisiator, peroksida (ROOR) dan hidroperoksida (ROOH) merupakan

jenis yang paling banyak digunakan. Mereka tidak stabil dengan panas dan terurai menjadi

radikal-radikal pada suatu suhu dan laju yang tergantung pada strukturnya. Yang ideal suatu

inisiator peroksida mestilah relatif stabil pada suhu pemrosesan polimer untuk menjamin laju

reaksi yang layak (Steven, 2011).

Dikumil peroksida adalah sumber radikal sumber yang kuat, dan digunakan sebagai

inisiator polimerisasi, katalis, dan zat penvulkanisasi. Sifat fisik dikumil peroksida:

1. Ttitk lebur 39-410C 2. pH 5.7

3. Kelarutan larut dalam alkohol, keton, ester dan aromatik hidrokarbon

4. Berupa bubuk putih kristal

5. Titik didih 1300C

Teknik crosslinking (ikat silang) karet dengan peroksida telah dikenal sejak lama.

Keuntungan umum menggunakan peroksida sebagaizat ikat silang adalah ketahanannya baik

pada suhu tinggi dalam waktu yang lama, keelastisannya yang baik, dan tidak ada

penghilangan warna pada produk akhir (Thitithammawong dik, 2007).

Gambar 2.4. Struktur Dikumil Peroksida

DKP terdekomposisi dengan cepat, menyebabkan kebakaran dan ledakan, pada pemanasan

dan dibawah pengaruh cahaya. DKP juga bereaksi keras dengan senyawa yang bertentangan (asam,

basa, zat pereduksi, dan logam berat). Sebaiknya DKP disimpan dalam kondisi temperatur kamar

(43)

2.6. Durian

Klasifikasi botani tanaman durian adalah sebagai berikut:

Kingdom : Plantae (Tumbuhan)

Divisi : Spermatophyta (Tumbuhan berbiji)

Sub Divisi : Angiospermae (Berbiji tertutup)

Kelas : Dicotyledonae (Berkeping Dua)

Ordo : Malvaceae

Famili : Bombacaceae

Genus : Durio

Spesies : Durio zibethinus Murr

(Rukmana, 1996)

Tanaman durian adalah nama tumbuhan tropis dari Asia Tenggara, sekaligus nama

buahnya yang bisa dimakan. Nama ini diambil dari ciri khas kulit buahnya yang keras dan

berlekuk-lekuk tajam sehingga menyerupai duri. Durian termasuk dalam keluarga

Bombaceae, genus Durio yang kerabat dekat dengan kapuk randu.

Terdapat banyak nama lokal bagi durian. Nama terbanyak ditemukan di kalimantan,

yang mengacu pada berbagai varietas dan spesies yang berbeda. Durian di Jawa dikenal

sebagai duren dan kadu, Di Sumatera dikenal sebagai duriandan duren.

2.6.1. Morfologi

Durian merupakan pohon tahunan, pengguguran daun tidak tergantung musim tetapi ada saat

tertentu untuk menumbuhkan daun-daun baru yang terjadi setelah masa berbuah selesai.

Durian dapat tumbuh tinggi yang dapat mencapai ketinggian 25-50 m tergantung spesiesnya,

pohon durian sering memiliki banir (akar papan). Kulit batang berwarna cokelat kemerahan,

mengelupas tak beraturan. Tajuknya rindang dan renggang.

Daun berbentuk jorong hingga lanset 10-15 cm x 3, 4-5 cm, terletak berseling,

bertangkai, berpangkal lancip atau tumpul dan berujung lancip melandai, sisi atas berwarna

hijau terang, sisi bawah tertutup sisik-sisik berwarna perak atau keemasan.

Bunga (juga buahnya) muncul langsung dari batang (cauliflorous) atau

(44)

kuntum berbentuk tukal atau malai rata. Pada siang hari bunga menutup. Bunga ini

menyebarkan aroma wangi yang berasal dari kelenjar nektar di bagian pangkalnya.

Buah durian bertipe kapsul berbentuk bulat, bulat telur sehingga lonjong dengan

panjang 25 cm dan diameter hingga 20 cm. Kulit buahnya tebal, permukaannya bersudut

tajam berwarna hijau kekuning-kuningan, kecokelatan hingga keabu-abuan. Buah

berkembang setelah pembuahan memerlukan 4-6 bulan untuk pemasakan. Pada masa

pemasakan terjadi persaingan antarbuah pada satu kelompok sehingga hanya satu atau

beberapa buah yang akanmencapai kemasakan dan sisanya gugur. Pada umumnya berat buah

durian mencapai 1,5 hingga 5 kilogram.

Setiap buah memiliki lima ruang (awam menyebutnya “kamar”), yang menunjukkan

banyaknya daun buah yang dimiliki. Biji terbungkus oleh arilus (salut biji), yang biasa disebut sebagai „daging buah” durian) berwarna putih hingga kuning terang dengan ketebalan yang bervariasi namun pada kultivar unggul ketebalan arilus ini dapat mencapai 3m. Biji

dengan salut biji dalam perdagangan disebut pongge. Biji durian memiliki kandungan pati

cukup tinggi dan berpotensi sebagai pengganti makanan, bahan pengisi atau bahan pengikat.

2.6.2. Keanekaragaman

Durian sangat beranekaragam,di Indonesia tercatat ada 20 spesies anggota durian (Durio

zibethinus). Terdapat lebih dari 55 varietas/jenis durian budidaya dan ada 38 kultivar unggul

diperbanyak secara vegetatif.

Beberapa diantaranya:

a. „Gapu‟ dari Pancu, Kediri, Jawa Timur

b. „Hepe‟, bijinya kempis dengan daging tebal

c. „Ligit‟, dari kutai

d. „Selat‟, dari Jaluko, Muaro Jambi

(45)

2.6.3. Kandungan Biji Durian

Potensi dan kandungan nutrisi biji durian selain sebagai makanan buah segar dan olahan

lainnya, terdapat manfaat dari bagian lainnya, yaitu: tanamannya sebagai pencegah erosi

dilahan-lahan yang miring, batangnya untuk bahan bangunan/perkakas rumah tangga, kayu

durian setaraf dengan kayu sengon sebab kayunya cenderung lurus.

Biji durian memiliki kandungan karbohidratyang cukup tinggi sekitar 42,1% sehingga

berpotensi sebagai alternatif pengganti bahan makanan,sebagai bahan pengisi atau bahan

pengikat. Komposisi kimia biji durian per 100 gram dapat dilihat pada Tabel 2.2

Tabel 2.2 Data Komposisi kimia biji durian per 100 gram:

Komposisi biji Biji durian

Sumber: Direktorat Gizi Departemen Kesehatan RI (1996)

2.7. Karbohidrat

Karbohidrat adalah senyawa polihidroksi yang biasa terdapat di alam, baik sebagai

molekul-molekul yang relatif kecil (gula) maupun sebagai kesatuan yang besar sampai makromolekul-molekul

(polisakarida). Nama karbohidrat semula berasal dari rumus umum Cx(H2O)y, denganhidrat dari karbon, tetapi bentuk definisi sederhana ini tidak mencakup kelas karbohidrat yang luas

(46)

Karbohidrat banyak terdapat dalam bahan nabati, baik berupa gula sederhana,

heksosa, pentosa, maupun karbohidrat dalam berat molekul tinggi seperti pati, pektin,

selulosa, dan lignin. Polisakarida seperti pati banyak terdapat dalam serealia dan

umbi-umbian; selulosa dan pektin banyak terdapat dalam buah-buahan. Sumber karbohidrat utama

dalam bahan makanan kita adalah serealia dan umbi-umbian. Misalnya kandungan pati dalam

beras 78,3%, jagung 72,4%, singkong 34,6%, dan talas 40% (Winarno, 1992).

Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam dan mereka dibedakan satu dengan yang lain

berdasarkan susunan atom-atomnya, panjang/pendeknya rantai serta jenis ikatan akan

membedakan karbohidrat yang satu dengan yang lainnya.Dari

kompleksitasstrukturnyadikenal kelompok karbohidrat sederhana(seperti monosakarida dan

disakarida) dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks atau polisakarida(seperti pati,

glikogen, selulosa dan hemiselulosa).

2.7.1. Pati

Pati merupakan karbohidrat, kandungan utama pada tanaman tingkat tinggi yang diproduksi

melalui fotosintesis dalam tanaman hijau. Pati diperoleh dalam seluruh organ tanaman tingkat

tinggi yang disimpan dalam biji, umbi, akar, dan jaringan batang tanaman sebagai cadangan

energi untuk masa pertumbuhan dan pertunasan. Selain sebagai bahan makanan pati juga

digunakan dalam non food, diantaranya perekat, detergen, dalam industri tekstil dan polimer.

Pati merupakan polisakarida yang dapat diperbaharui (renewable), mudah rusak (degradable)

dan harga murah. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya tergantung pada panjang rantai

atom C nya, apakah lurus atau bercabang rantai molekulnya, untuk menganalisa adanya pati

menggunakan iodin, karena pati yang berikatan dengan iodin akan menghasilkan warna biru

(Winarno, 1998).

Pati digunakan dalam industri makanan baik sebagai komponen bahan makanan atau

dihidrolisis lebih lanjut dengan menggunakan glukosa. Pati juga digunakan untuk

menghasilkan kanji untuk kertas dan tekstil dan untuk diragikan menjadi alkohol (Cowd,

1991). Pati merupakan granula berwarna putih dengan diameter 2 – 100 μm, merupakan

polimer karbohidrat dari unit anhidroglukosa. Pati terdiri dari 2 fraksi yang dapat dipisahkan

(47)

Gambar 2.5Struktur Amilosa

Sifat-sifat dari amilosa:

1. Ikatannya linear (lurus)

2. Larut dalam air dingin dalam batas tertentu

3. Ikatan antar molekul α.D. glukosa dihubungkan pada ikatan 1,4.

Gambar 2.6 Struktur Amilopektin (Satrohamidjojo, 2005)

Sifat-sifat dari amilopektin:

1. Ikatannya bercabang

2. Tidak larut dalam air dingin

3. Mempunyai berat molekul 60000 – 100000 (603– 104)

4. Ikatan antar molekul α.D. glukosa dihubungkan oleh ikatan 1,4 dan ikatan 1,6 pada

percabangan

2.8. Karakterisasi dan pengujian bahan polimer

Teknik karakterisasi bahan polimer mencakup teknik spektroskop, analisis termal, pengujian

(48)

mengkarakterisasi senyawa-senyawa dengan berat molekul rendah. Karakterisasi yang

dilakukan untuk menganalisa campuran polimer yang dilakukan dalam penelitian ini adalah

menggunakan analisa sifat mekanik meliputi kekuatan tarik dan kemuluran, sifat termal

(DTA), SEM (Scanning Electron Microscopy), uji FTIR, uji biodegradable.

2.8.1. Analisa Sifat Mekanik dengan Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran

Sifat mekanis biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekuatan tarik ( t) menggunakan

alat pengukuran tensometer atau dinamometer, bila terhadap bahan diberikan tegangan.

Secara praktis kekuatan tarik diartikan sebagai besarnya beban maksimum (Fmaks) yang dibutuhkan untuk memutuskan spesimen bahan. Karena selama dibawah pengaruh tegangan,

spesimen mengalami perubahan bentuk (deformasi) maka definisi kekuatan tarik dinyatakan

dengan luas penampang semula (A0)

t = Fmaks /A0 ... (2.2)

selama deformasi, dapat diasumsikan bahwa volume spesimen tidak berubah, sehingga

perbandingan luas penampang semula dengan penampang setiap saat , A0 / A = l / l0, dengan l dan l0 masing-masing adalah panjang spesimen setiap saat dan semula. Bila didefinisikan besaran kemuluran ( ) sebagai nisbah pertambahan panjang terhadap panjang spesimen semula ( = Δl / l0) maka diperoleh hubungan:

A = A0 / (l + ) ... (2.3)

Hasil pengamatan sifat kekuatan tarik ini dinyatakan dalam bentuk kurva tegangan,

yakni nisbah beban dengan luas penampang, terhadap perpanjangan bahan (regangan), yang

disebut dengan kurva tegangan-regangan. Bentuk kurva tegangan-regangan ini merupakan

karakteristik yang menunjukkan indikasi sifat mekanis bahan yang lunak, keras, kuat, lemah,

rapuh, atau liat (Basuki wirjosentono, 1995). Film hasil spesimen dengan ketebalan 0,2 mm

(49)

64 mm

33mm

19 mm 6 mm

25.5 mm

115 mm

Gambar 2.7 Spesimen Uji Kekuatan Tarik Berdasarkan

ASTM D – 638 – 72 – Type IV

Kedua ujung spesimen dijepit pada alat kemuluran kemudian dicatat perubahan panjang

(mm) berdasarkan besar kecepatan 50 mm/menit.

2.8.2. Analisa Differential Thermal Analysis (DTA)

Termal analisis merupakan teknik untuk mengkarakterisasi sifat material yang dipelajari

berdasarkan respon material tersebut terhadap temperatur.Untuk menentukan sifat

termofisiknya metode yang biasa digunakan salah satunya adalah differential thermal

analysis (DTA).

Differential thermal analysis (DTA) adalah analisis termal yang menggunakan

referensi sebagai acuan perbandingan hasilnya, material referensi ini biasanya material inert.

Sampel dan material referensi dipanaskan secara bersamaan dalam satu tempat. Perbedaan

temperatur sampel dengan temperatur material referensi direkam selama siklus pemanasan

dan pendinginan.

DTA juga dapat didefinisikan sebagai teknik untuk merekap perbedaan temperatur

antara sampel material dengan material referensi terhadap waktu atau temperatur dimana

kedua spesimen diperlakukan dibawah temperatur yang identik didalam lingkungan

pemanasan atau pendinginan pada laju yang dikontrol. DTA sangat berguna untuk material

dengan dekomposisi yang cukup intensif seperti elastomer, material eksotermik.

Karakterisasi dengan menggunakan DTA banyak dilakukan oleh banyak peneliti

(50)

penelitian yang dilakukan oleh Grega Klancnik dkk, differential thermal analysis (DTA)

digunakan untuk mengetahui sifat thermodinamika dimana sifat tersebut akan dapat

memberitahukan mengenai perilaku material pada proses pemanasan yang berbeda serta pada

tekanan gas yang berbeda.

Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil pengujian DTA adalah:

1. Berat sampel

2. Ukuran partikel

3. Laju pemanasan

4. Kondisi atmosfir

5. Kondisi material itu sendiri

2.8.3. Analisa Sifat Permukaan dengan pengujian Scanning Electron Microscopy (SEM)

SEM adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen secara makroskopik.

Berkas elektron dengan diameter 5-10 mm diarahkan pada spesimen. Interaksi berkas

elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu hamburan balik berkas

elektron, sinar X, elektron sekunder dan absorpsi elektron.

Teknik SEM pada hakekatnya merupakan pemeriksaan dan analisa permukaan. Data

atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 μm dari permukaan. Gambar permukaan yang diperoleh merupakan topografi dengan segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan. Gambar topografi diperoleh

dari penangkapan elektron sekunder yang dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron

sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh detektor yang diteruskan ke monitor. Pada monitor

akan diperoleh gambar yang khas menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya

gambar di monitor dapat dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau dapat pula

direkam ke dalam suatu disket.

Sampel yang dianalisa dengan teknik ini harus mempunyai permukaan dengan

konduktivitas tinggi. Karena polimer mempunyai konduktivitas rendah maka bahan perlu

(51)

adalah perak, tetapi juga dianalisa dalam waktu yang lama, lebih baik digunakan emas dan

paladium (Rusdi, 2008).

2.8.4. Analisa Spektrofotometer FTIR

Sistem analisa spektroskop infra merah (IR) telah memberikan keunggulan dalam

mengkarakterisasi senyawa organik dan formulasi material polimer. Analisa infra merah (IR)

akan menentukan gugus fungsi dari molekul yang memberikan regangan pada daerah serapan

infra merah. Tahap awal identifikasi bahan polimer, maka harus diketahui pita serapan yang

karakteristik untuk masing-masing polimer dengan membandingkan spektrum yang telah

dikenal. Pita serapan yang khas ditunjukkan oleh monomer penyusun material dan struktur

molekulnya (Hummel, 1985).

2.8.5. Analisa Kemampuannya Terurai di Alam dengan Uji Biodegradabel

Prosedur analitik untuk mengamati biodegradasi antara lain dengan : pengamatan visual,

perubahan sifat mekanik dan massa molar, pengukuran pengurangan berat (penentuan

polimer residu), konsumsi O2 dan perubahan CO2 penentuan biogas, pelabelan radio aktif, pembentukan daerah nyata (pada cawan agar), penurunan densitas optik, penurunan ukuran

partikel, dan penentuan asam bebas.

Standarisasi uji biodegradasi terbagi berdasarkan lingkungan uji yakni:

a. Pengujian kompos

b. Pengujian biodegradasi anaerobik

c. Pengujian biodegradasi di tanah (Müller, 2005)

Biodegradasi plastik dipengaruhi oleh karakteristik polimer, tipe organisme, dan

perlakuan awal. Karakteristik polimer tersebut meliputi mobilitas, kristalinitas, taksititas,

berat molekul, tipe gugus fungsi, bahan pemlastis, atau bahan tambahan yang ditambahkan

dalam polimer (Rachmi, 2012). Analisis pengujian sifat biodegradabilitas pada plastik

komposit dengan dua cara pendekatan yaitu secara kuantitatif dengan reaksi enzimatis

(penambahan enzim alfa amilase dan selulase) dan secara kualitatif penanaman pada cawan

agar yang diinokulasikan dengan kapang penicillium sp dan asperagillus niger (Widyasari,

(52)

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Saat ini, ada banyak jenis bahan yang digunakan untuk mengemas makanan diantaranya

adalah berbagai jenis plastik, kertas, gelas, fibreboard, aluminium (Syamsir, 2008). Secara

garis besar plastik dapat digolongkan menjadi dua golongan besar yakni plastik yang bersifat

termoplastik dan termoset. Termoplastik dapat dibentuk kembali dengan mudah dan diproses

menjadi bentuk lain sedangkan jenis termoset apabila telah mengeras maka tidak dapat

dilunakkan kembali. Plastik yang paling umum digunakan sehari-hari adalah bentuk

termoplastik, seiring dengan perkembangan teknologi kebutuhan plastik terus meningkat

(Amin, S, 2011).

Namun, penggunaan plastik sebagai bahan pengemas menghadapi berbagai persoalan

lingkungan, yaitu tidak dapat didaur ulang dan tidak dapat diuraikan secara alami oleh

mikroba di dalam tanah sehingga terjadi penumpukan sampah plastik yang menyebabkan

pencemaran dan kerusakan bagi lingkungan.

Dewasa ini, penggunaan material komposit sudah banyak dikembangkan dalam dunia

industri manufaktur. Material komposit yang ramah lingkungan dan bisa didaur ulang

kembali, merupakan tuntutan teknologi saat ini. Salah satu material komposit yang

diharapkan di dunia industri yaitu material komposit dengan material pengisi (filler) baik

yang berupa serat alami maupun serat buatan. Saat ini bahan komposit yang diperkuat dengan

serat merupakan bahan teknik yang banyak digunakan karena kekuatan dan sifat spesifik

yang jauh di atas bahan teknik pada umumnya, sehingga sifatnya dapat didesain mendekati

kebutuhan (Jones, 1975).

Telah dilakukan berbagai penelitian yang bertujuan untuk menghasilkan suatu

material komposit yang bersifat biodegradabel seperti yang dilakukan oleh (Clemons, 2003)

yang membuat suatu material komposit dengan menggabungkan material plastik

polipropilena dengan selulosa yang dicampurkan kemudian diproduksi dengan dua cara yaitu

dicetak tekan dengan sistem penyuntikan bahan matriks polipropilena (PP) untuk

menghasilkan suatu komposit biodegradabel. Selulosa dipilih sebagai bahan pengisi karena

(53)

cetak tekan dan metode penyuntikan didapatkan penurunan sifat elastisitas dengan kenaikan

persentase selulosa. Pada hasil metode penyuntikan matriks, didapatkan hasil yang lebih baik

pada uji permukaan yang dilakukan, karena susun selulosa lebih teratur dibanding pada

metode cetak tekan.

Biji durian merupakan sumber karbohidrat yang cukup tinggi (42,1%) sehingga

berpotensi sebagai alternatif pengganti bahan makanan, bahan pengisi atau bahan pengikat.

Rahmi (2012) meneliti tentang pembuatan papan komposit biodegradable dari α

-selulosa ampas tebu Bz 132 (Saccharum officinarum) dan polipropilena dengan

menggunakan polipropilena tergrafting maleat anhidrida dan divinil benzena sebagai agen

ikat silang, Dimana dapat disimpulkan memiliki sifat fisik dan sifat kimia yang baik. Dari

analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel menunjukkan laju

persentase biodegradasi dari komposit biodegradabel ini adalah paling tinggi yakni dalam

tanah sampah, yang didukung data spektra FTIR setelah biodegradasi yang menunjukkan

melemahnya ikatan kimia yang ada pada komposit biodegradabel ini.

Dari uraian tersebut diatas, untuk mengubah sifat non polar polipropilena menjadi

bersifat polar dan meningkatkan nilai tambah biji durian sebagai bahan pengisi serta cara

untuk mengatasi masalah akibat tumpukan sampah plastik yang tidak dapat terurai oleh

tanah, maka dari itu penulis berkeinginan membuat komposit terbiodegradasikan dengan

menggunakan polipropilena yang di-grafting dengan maleat anhidrida dan menggunakan

tepung biji durian sebagai bahan pengisi (filler) untuk meningkatkan sifat fisik dan mekanis

dari bahan komposit terbiodegradasikan.

1.2.Permasalahan

Bagaimanakah karakteristik dari komposit terbiodegradasikan dengan menggunakan

polipropilena yang digrafting dengan maleat anhidrida, dan berapakah variasi berat

optimumnya untuk menghasilkan bahan komposit terbiodegradasikan yang memiliki

karakteristik meliputi: sifat mekanik, sifat termal, degradabilitas, morfologi bentuk yang

(54)

1.3.Pembatasan Masalah

1. Bahan polimer yang digunakan adalah polipropilena isotaktik yang di-grafting dengan

maleat anhidrida.

2. Dalam penelitian ini pada proses grafting digunakan perbandingan PP : MA : DKP

yaitu : 95% : 3% : 2%.

3. Pembuatan komposit terbiodegradasikan dilakukan dengan metode kempa tekan (hot

press).

1.4.Tujuan Penelitian

1. Untuk mengetahui karakteristik Komposit Terbiodegradasikan dari Tepung Biji

Durian, Polipropilena dan Polipropilena tergrafting Maleat Anhidrida.

2. Menemukan cara untuk mengurangi limbah biji durian dan dapat meningkatkan nilai

tambah biji durian serta sebagai bahan alternatif yang dapat digunakan untuk

pembuatan komposit terbiodegradasikan.

1.5. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang diinginkan dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan

informasi mengenai karakterisasi komposit terbiodegradasikan dari polipropilena,

polipropilena tergrafting maleat anhidrida dan tepung biji durian dan dapat mendorong

munculnya pemikiran mengenai cara menyelamatkan lingkungan melalui pembuatan bahan

komposit terbiodegradasikan yang dapat terurai di alam sehingga dapat mengurangi dampak

polusi dari plastik konvensional.

1.6.Metodologi Penelitian

Penelitian ini berupa eksperimen laboratorium. Ada beberapa tahapan penelitian.

1. Dalam penelitian ini biji durian yang digunakan yaitu biji durian (Durio zibethinus