P E M B U A T A N D A N K A R A K T E R I S A S I P L A S T I K BIODE GRADABEL BERB AHAN DAS AR POL Y
LACTID ACID (PLA) DAN PATI BIJI DURIAN
Oleh:
Gretta Anasthasia S NIM 409240013 Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan berkat dan karuniaNya yang telah memberikan kesehatan dan hikmat kepada penulis sehingga penelitian skripsi yang berjudul “ PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLASTIK BIODEGRADABEL BERBAHAN DASAR POLY LACTID ACID ( PLA ) DAN PATI BIJI DURIAN” ini dapat diselesaikan dengan baik sesuai dengan waktu yang direncanakan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini mulai dari pengajuan proposal penelitian, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi antara lain Bapak Mukti H Harahap S.Si., M.Si. selaku dosen pembimbing skripsi serta Bapak Prof. Dr. Mara Bangun H, M.S selaku dosen penguji I, Bapak Drs. Nurdin Siregar, M.Si selaku dosen penguji II dan Bapak Drs. Abd Hakim S, M.Si selaku dosen penguji III. Disamping itu penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Bapak Drs. Sehat Simatupang M.Si selaku dosen Pembimbing Akademik yang selama ini telah memberikan bimbingan dan saran dalam perkuliahan. Kepada Ibu Dr. Derlina, M.Si selaku Ketua Jurusan Fisika dan Bapak Drs. Pintor Simamora, M.Si selaku Ketua Program Studi Fisika FMIPA UNIMED serta seluruh staf pegawai jurusan Fisika FMIPA UNIMED. Ucapan terimakasih kepada Bapak Dr. Yugia Muis, M.Si yang telah memberikan izin penelitian di Laboratorium Kimia Polimer dalam pembuatan sampel dan kepada Bapak Edi Suratno yang telah memberikan bimbingan maupun saran kepada peneliti sehingga penelitian skripsi ini dapat berjalan dengan baik dan lancar selama melakukan penelitian di Laboratorium Kimia Polimer USU.
Penulis juga mengucapkan terimakasih buat adik penulis Grace Agrivina Simanjuntak, tante–tante saya tante Ida, tante Lina, tante Yosephine, beserta bou saya dan keluarga besar saya yang lainnya yang telah memberikan semangat dan doa kepada penulis dalam penyusunan skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada kekasih saya Donny F Siregar S.Pd Ak yang telah bersedia membantu, memotivasi saya dan memberi dukungan kepada penulis dalam kuliah sampai penyelesaian skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada sahabat Evriyani Purba S.Si, Itha Simbolon S.Si, dan Remi Napitupulu S.Si yang selalu mendukung dan mendoakan penulis. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada teman seperjuangan Fisika non dik 2009, Yohana D. Ompusunggu, Andreas Purba, Berkat Waruwuh, Vikar D Mendrofa serta teman-teman Fisika Nondik ’10 yang telah memberikan semangat kepada penulis dan
teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis juga tidak lupa mengucapkan terimakasih kepada adik – adik dari bahasa Jerman Ica, Julianita (exo), Evi, Noverry, Argha, Zanetta, dan Venny dan adik kos yaitu Rasi, Iin, Winry dan Winda. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada abang – abang saya Boy Panjaitan, Raja Hutasoit, dan Hotlan Manurung buat doa dan dukungannya kepada penulis. Penulis menyadari masih banyak kekurangan baik dari segi tata bahasa maupun isi, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran. (juntakthasia@gmail.com), yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca semua. Akhir kata penulis ucapkan terima kasih.
Medan, September 2014 Penulis
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLASTIK BIODEGRADABEL BERBAHAN DASAR POLY LACTID ACID (PLA) DAN PATI BIJI
DURIAN
Gretta Anasthasia S (409240013) ABSTRAK
Pengembangan teknologi kemasan plastik biodegradable adalah salah satu upaya alternatif yang dilakukan untuk keluar dari permasalahan ketergantungan penggunaan kemasan plastik yang non degradable (plastik konvensional). Penelitian ini mengkaji pemanfaatan PLA dan pati biji durian sebagai bahan dasar pembuatan plastik biodegradable. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui proses pembuatan plastik biodegradable, untuk mengetahui bagaimana sifat mekanik, termal, dan biodegrabilitas dari Plastik Biodegradabel dari limbah biji durian. Sedangkan karakteristik yang dilakukan meliputi pengujian tarik, pengujian DTA (Differensial Thermal Analysis), dan pengujian Biodegrabilitas. Dengan variasi sampel PLA 100% + Pati 0%,PLA 90% + Pati 10%, PLA 80% + Pati 20%, PLA 70% + pati 30%, PLA 60% + pati 40%, PLA 50% + pati 50%. Hasil yang diperoleh dengan pengujian tarik, yaitu tegangan maksimum sebesar 3,87 x 106 N/m2 pada PLA 100% dan regangan maksimum 0,23%, pada variasi sampel PLA 50% + pati 50%. Sedangkan pada uji DTA terbaik yaitu pada sampel PLA 50% + Pati 50% dengan suhu Tg = 97,350C dan Td = 463,300C. Pada uji biodegradasi yang paling baik yaitu pada sampel PLA 50% + Pati 50% yang dilakukan selama 10 hari. Sehingga dengan adanya Pati Biji durian, dapat menaikkan sifat termal dan sifat biodegradasinya, menjadikan plastik ini menjadi plastik yang ramah lingkungan.
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar pengesahan... i
Daftar Riwayat Hidup ... ii
Abstrak ... iii
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Batasan Masalah... 5
1.3. Rumusan Masalah ... 5
1.4. Tujuan Penelitian ... 5
1.5. Manfaat Penelitian ... 6
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 7
2.1. Polimer ... 7
2.1.1. Pengertian Polimer ... 7
2.1.2. Polimer ... 7
2.1.3. Klasifikasi Polimer... 8
2.1.4. Polimer Alami ... 12
2.2. Plastik Konvensional (non biodegradabel) ... 13
2.2.1. Pembuatan Plastik ... 14
2.3. Poly Lactid Acid ... 15
2.3.1. Pengertian ... 15
2.3.2. Sifat-sifat PLA ... 18
2.3.3. Prospek Perkembangan PLA di Indonesia ... 20
2.4. Gliserol ... 24
vii
2.4.2. Pemanfaatan Gliserol dan Turunannya ... 26
2.5. Durian ... 27
2.5.1. Kandungan Gizi Biji Durian ... 28
2.6. Pati ... 30
2.7. Biodegradabel ... 34
2.7.1. Pengertian Biodegradabel ... 34
2.7.2. Bioplastik (Plastik Biodegradabel) ... 37
2.7.3. Standar untuk plastik Biodegradabel... 40
2.8. Pengujian Differential Thermal Analysis (DTA) ... 41
2.9. Pengujian Kuat Tarik (Tensile Strength ) ... 45
2.10. Uji Biodegrabilitas ... 47
2.11. Kerangka konseptual ... 51
BAB III. METODE PENELITIAN ... 52
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian... 52
3.2. Alat dan Bahan ... 52
3.2.1. Alat ... 52
3.2.2. Bahan... 53
3.3. Variabel dan Parameter ... 53
3.4. Prosedur Penelitian ... 53
3.4.1. Isolasi Pati Biji Durian ... 53
3.4.2. Penyiapan Bahan Pati Termoplastis ... 54
3.4.3. Penyiapan PLA... 54
3.4.4. Pembuatan Plastik Biodegradabel ... 54
3.4.5. Pencetakan Sampel... 55
3.4.6. Prosedur Pengujian Tarik ... 55
3.4.7. Prosedur Pengujian DTA ... 56
3.4.8. Prosedur Pengujian Biodegrabilitas ... 57
3.5. Isolasi Pati Biji Durian ... 54
3.6. Diagram Alir Penelitian ... 59
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 61
4.1.Hasil Penelitian ... 61
4.1.1. Hasil Pengujian tarik ... 61
4.1.2. Hasil Pengujian DTA ( Differensial Thermal Analysis ) ... 65
4.2.Hasil Pengujian Biodegradasi ... 68
Hubungan Antara Sifat Mekanik dan Sifat Termal... 73
4.3. Hubungan Antara Sifat Mekanik dan Sifat Biodegradasi ... 73
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 74
5.1.Kesimpulan ... 74
5.2. Saran ... 75
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Contoh Polimer Termoset ... 10
Tabel 2.2. Contoh Plastik Komoditi dan Penggunaannya ... 11
Tabel 2.3. Volume Rata-Rata Timbunan Sampah Harian Kota Besar Di Indonesia Tahun 2010 ... 14
Tabel 2.4. Karakteristik PLA berdasarkan standar Dupon ... 18
Tabel 2.5. Komposisi biji durian... 29
Tabel 2.6. Sifat Beberapa Jenis Pati... 34
Tabel 3.1. Daftar dan spesifikasi alat penelitian ... 48
Tabel 3.2. Daftar dan Spesifikasi Bahan Penelitian ... 49
Halaman
Gambar 2.1. Rumus Struktur Poli Asam Laktat ... 16
Gambar 2.2. Struktur Molekul asam Laktat... 16
Gambar 2.3. Gambar Botol Minuman Starbucks Coffee... 23
Gambar 2.4. Gambar Botol Minuman Coca cola ... 24
Gambar 2.5. Polimer Biodegradabel sebagai Bahan Biokemasan .... 36
Gambar 2.6. Klafikasi polimer Biodegrdabel ... 38
Gambar 2.7. Gambar Alat uji DTA ... 41
Gambar 2.8. Temperatur Sampel dan sampel Referensi... 42
Gambar 2.9. Kurva Pemanasan DTA pada Mineral Limonate ... 43
Gambar 2.10. Hubungan Antara Gaya Tarikan dengan Perubahan Panjang 44 Gambar 3.1. bentuk sampel pengujian kekuatan tarik dengan standar ASTM D-638 ...52
Gambar 3.2. Diagram Alir Isolasi Pati Biji Durian ... 54
Gambar 3.3. Diagram Alir Penelitian ... 55
Gambar 4.1 Grafik Kekuatan Tarik ... 60
Gambar 4.2 Grafik Kekuatan Stroke ... 60
Gambar 4.3 Hasil Pengujian DTA pada plastik biodegradabel dengan PLA dan Pati Biji Durian 50%... 62
Gambar 4.4. Hasil Pengujian DTA pada plastik biodegradabel dengan PLA murni ...62
Gambar 4.5. Uji biodegradibilitas plastik dalam tanah... 65
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1.Perhitungan Uji Tarik ... 79
Lampiran 2. Hasil DTA ( Differential Thermal Analysis )... 82
Lampiran 3. Dokumentasi Alat Penelitian ... 84
Lampiran 4. Dokumentasi Bahan Penelitian ... 89
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari analisa data sampel yang divariasikan pada pembuatan plastik biodegrdabel dengan variasi PLA 100% ; PLA + Pati 10% ; PLA + Pati 20% ; PLA + Pati 30% ; PLA + Pati 40% dan PLA + Pati 50% dari hasil penelitian dapat disimpulkan yaitu :
ε , serta Modulus Elastisitas maksimumnya yaitu sebesar
MPa
maks 24,19
.
2. Pengujian DTA dilakukan pada sampel yang menggunakan PLA + pati 50% yaitu denganTg = 97,350C, Tm = 328,160C dan Td = 463,300C. Sedangkan pada PLA 100% Tg = 48,980C , Tm = 111,670C dan Td = 497,160C
3. Pada pengujian biodegradasi sampel yang lebih baik terdegradasi adalah pada sampel yang menggunakan pati biji durian, karena adanya pengaruh dari pati yang menyebabkan sampel lebih mudah membusuk. Pada hari ke –5 sampel sudah mengalami proses biodegrdasi, dan pada hari ke–10 pada sampel yang menggunakan PLA + pati 50% ditandai dengan terkoyaknya sampel dan banyak terdapat lubang – lubang, karena sebagian sampel sudah mulai terdegradasi oleh tanah dengan dibantu bakteri – bakteri dan mikroba yang di dalam tanah.
75
5.2. Saran
Untuk mengetahui lebih jauh pembuatan plastik biodegradabel dengan menggunakan PLA dan pati biji durian, disarankan :
1. Mengganti PLA dengan bahan yang lebih mudah untuk di dapat dan dengan harga yang terjangkau. Karena PLA sangat susah di dapat dan harga nya yang mahal.
2. Pati biji durian yang gampang membusuk, dan hanya bertahan selama dua hari. Membuat kita harus lebih cepat dalam pengerjaan nya.
3. Sebaiknya dilakukan pengujian uji ketahanan terhadap air, FTIR dan pengujian SEM (Scanning electron Microscope ) bagi peneliti selanjutnya.
4. Perlu adanya penelitian lebih lanjut, untuk mendapatkan kualitas plastik Biodegradabel yang lebih baik lagi.
5. Perlu dilakukannya pengujian Biodegradasi dalam waktu yang relatif lebih lama, agar bisa lebih mengetahui apakah plastik biodegradabel nya terdegradasi dengan baik bersama tanah.
6. Mengembangkan pengaplikasian plastik biodegradabel dalam kehidupan sehari–hari, seperti pada botol minuman, perlengkapan rumah tangga, dll. 7. Pada sampel pengujian biodegrdasi ada baiknya dilakukan pengukuran
Daftar Pustaka
Anonim. 2008. Sampah Plastik yang Bermanfaat. http://www.digilib.ampl.or.id (26 Maret 2013).
AOAC, 1989. Official Methodes of Analysis of the Association of Analytical Chemist. 14th ed. AOAC Inc. Arlington. Virginia.
Ariani, Erista.2012. Pemanfaatan Pati Dari Limbah Biji Durian (Durio zibethinus L) Sebagai Alternatif Bahan Bioplastik. Fakultas farmasi Universitas Padjajaran. Skripsi.
Austin. 1985. Shereve’s Chemical Process Industries, Mc. Graw : Hill Book Co.
Tokyo.
Averous, Luc (2008) Biodegradable multiphase systems based on plasticized starch: A review, Journal of Macromolecular Science, 12, 123-130. Bhat, S.G. 1990. Oleic acid A Value Added Product From alm Oil. Kuala Lumpur
: The Conference Chemistry Thecnology PORIM.
BPS, Indonesia. 2010. http://www.bps.go.id/tab_sub/view.php?tabel=1&daftar=1 &id_subyek=55¬ab=1. [Diakses tanggal 15 Januari 2013].
Brown, Michael J. 1997. Durio–A bibliographic Review.hal 157).
Buckle KA, Edward RA, Fleet GH, dan Wooton M. 1985. Ilmu Pangan. Diterjemahkan oleh Purnomo H dan Adiono. Jakarta: UI Press.
Dian dkk, 2008. Mengatasi Masalah Sampah Plastik Melalui Pemanfaatan Limbah Topioka, Program Kreativitas Mahasiswa Fakultas teknologi Pertanian Universitas Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Farida. 2012. Pemanfaatan Serat Enceng Gondok Dan Kitosan Sebagai Bahan Baku Untuk Pembuatan Poly Lactic Acid Sebagai Kemasan Ramah Lingkungan. Skripsi, Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara. Medan.
Firdaus, F. dan Anwar, C., Juli 2004, Potensi Limbah Padat-cair Industri Tepung Tapioka sebagai Bahan Baku Film Plastik Biodegradabel, LOGIKA, Vol. 1, No. 2, Hal 38-44, Yogyakarta.
77
Ginting, P. 2006. Mengelola Sampah, Mengelola Gaya Hidup. http://www.walhi.or.id(26 Maret 2013).
Harahap, A.P, 2009, Pelapisan Melon Menggunakan Film Edibel dari Pati Ubi Kayu dengan Penambahan Sorbitol sebagai Zat Pemlastis, skripsi Departemen Teknologi
Hui, Y. H. 2006, Handbook of Food Science. Technology, and Engineering. Volume I, USA : CRC Press.
Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 7, No. 4, hal. 88-93, 2010 ISSN 1412-5064 Y.Darni, dkk. / Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 7 No. 4
Jogdand, S.N.,2000, Welcome to the World of Eco-Friendly Plastics : Bioplastics,C:\ProgramFiles\TeleportPro\Projects\Bioplastic_India\BP6.h tm
Koswara, S. 2006. Biodegradable Film Derived from Chitosan and Homogenized Cellulose. Ind. Eng : Chem.Res.
Kurniawan, T. 2002. Pengaruh Panjang Serat Terhadap Kekuatan Impak Komposit Enceng Gondok dengan Matriks Poliester. Surakarta : Universitas Muhammadiyah Press.
Maria Elvi Hutagalung. 2011. Pengaruh Penambahan Gula Jagung Terhadap Sifat Mekanik Dan Biodegradabilitas Plastik Campuran Polypropylene Bekas Dan Pati Sagu. Skripsi. Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Andalas. Padang.
Mawarwati, S, Widjanarko, S.B dan Susanto, T. 2001. Mempelajari Karakteristik Edible Film Berantioksidan dari Germ Gandum (Triticum Aestivum L.) Dan Pengaruhnya Dalam Pengendalian Pencoklatan Pada Irisan Apel (Malus Sylvestris). Jurnal Biosain Vol. 1, No.1. 2001.
Nasiri, Syah Johan A., 2008. Plastik Ramah Lingkungan, dalam Majalah Sentra POLIMER, Tahun VII nomor 27, Jakarta.
Santoso, B., D. Saputra, dan Pambayun, R. 2004. Kajian Teknologi Edible Coating dari Pati dan Aplikasinya Untuk Pengemas Primer Lempok Durian. Jurnal Teknol dan Industri Pangan XV (3).
Setiawan, Wawan Marwan. 2006. Produksi Hidrolisat Pati dan Serat Pangan dari
Singkong Melalui Hidrolisis dengan _-Amilase dan Asam Klorida. Skripsi.
Fateta IPB. Bogor
Spink, W. P dan W.F. Waychoff 1958/1959 Plasticizers, Frados, Joel (ed.), Modern Plastic Encyclopedia Issue. Hildrent Press, Inc. New York. Stevens, M.P, 2001, Kimia Polimer, PT Pradya Paramita, Jakarta.
Sukardjo,1985, Ikatan Kimia, Rineka Cipta,Yogyakarta.
Sulaiman, A. H., 1996, Kimia dasar Untuk Pertanian, USU-Press, Medan. Teknopangan & Agroindustri, 2008, Edibel film, http://www.teknopangan&agroindustri.com, 6 Maret 2013.
Sumarlin. Karakterisasi pati biji durian (durio zibethinus murr.,) dengan heat moisture treatment (hmt). Skripsi. Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Riau. Riau.
Tharanathan, R.N. 2003. Biodegradable films and composite coatings: past, present and future. Trends Food Sci. Tech., 14, 71-78.
Thorikul Huda, dkk. Karakteristik Fisikokimiawi Film Plastik Biodegradable dari Komposit Pati Singkong-Ubi Jalar. Jurnal Penelitian Sain dan Teknologi Volume 4, Nomor 2, Juli 2007
Tranggono dan Sutardi, 1990, Biokimia Dan Teknologi Pasca Panen, PAU Pangan Dan Gizi UGM, Yogyakarta.
Vilpoux O, Averous L. 2006. Starch-Based Plastic. Latin American Starchy Tubers.
Winarno FG dan Fardiaz S. 1974. Teknologi Pangan. Bogor: Biro Penataran, Institut Pertanian Bogor.
Winarno, F. G. 1984. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia, Jakarta. Winarno, F.G. 2002. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia, Jakarta.
