i
KARAKTERISTIK BIOPLASTIK DARI ALGINAT Padina sp.
DENGAN PEMLASTIS GLISEROL
SABRINA FARAH
PROGRAM STUDI BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
2021 M / 1442 H
KARAKTERISTIK BIOPLASTIK DARI ALGINAT Padina sp.
DENGAN PEMLASTIS GLISEROL
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Pada Program Studi Biologi Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
SABRINA FARAH 11160950000030
PROGRAM STUDI BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2021 M / 1442 H
ii
iii
KARAKTERISTIK BIOPLASTIK DARI ALGINAT Padina sp.
DENGAN PEMLASTIS GLISEROL
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Pada Program Studi Biologi Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
SABRINA FARAH 11160950000030
Menyetujui:
Pembimbing I, Pembimbing II,
Prof. Dr. Lily Surayya Eka Putri, M.Env.Stud. Nanda Saridewi, M. Si NIP. 19690404 200501 2 005 NIP. 19841021 200912 2 004
Mengetahui,
Ketua Program Studi Biologi Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Dr. Priyanti, M.Si NIP. 19750526 200012 2 001
iii
PENGESAHAN UJIAN
Skripsi berjudul “Karakte ristik Bioplastik dari Alginat Padina sp. dengan Pemlastis Gliserol” yang ditulis oleh Sabrina Farah, NIM 11160950000030 telah diuji dan dinyatakan LULUS dalam sidang Munaqosyah Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada tanggal 2 Juni 2021. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Biologi.
Menyetujui:
Penguji I, Penguji II,
Narti Fitriana, M. Si. Etyn Yunita, M. Si.
NIDN. 0331107403 NIP. 19700628 201411 2 002
Pembimbing I, Pembimbing II,
Prof. Dr. Lily Surayya E.P, M.Env.Stud. Nanda Saridewi, M. Si.
NIP. 19690404 2005012 005 NIP. 19841021 200912 2 004
Mengetahui,
Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Ketua Program Studi Biologi
Nashrul Hakiem, S. Si., M. T., Ph.D Dr. Priyanti, M.Si.
NIP. 19710608 2005011 005 NIP. 197505262000122001 iv
v
PERNYATAAN
DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI ADALAH BENAR HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU LEMBAGA MANAPUN.
Jakarta, Juni 2021
Sabrina Farah 11160950000030
v
ABSTRAK
Sabrina Farah. Karakteristik Bioplastik dari Alginat Padina sp. dengan Pemlastis Gliserol. Skripsi. Program Studi Biologi. Fakultas Sains dan Teknologi. Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta. 2021.
Dibimbing oleh Lily Surayya Eka Putri dan Nanda Saridewi
Plastik sintetis merupakan penyumbang sampah di lingkungan dan perlu ditanggulangi dengan bioplastik. Bioplastik dapat terbuat dari alginat alga coklat Padina sp dengan gliserol. Tujuan penelitian ini adalah memperoleh kuat tarik, ketahanan air, dan persentase penurunan berat dari bioplastik dengan formulasi alginat Padina sp. 1% dan 2% dengan pemlastis gliserol 15% dan 25%.
Pembuatan bioplastik dilakukan dengan konsentrasi alginat 1% dan 2%, serta konsentrasi gliserol 15% dan 25%. Bioplastik dikarakterisasi kuat tarik, ketahanan air, dan biodegradabilitasnya. Kuat tarik bioplastik formulasi alginat:gliserol (1:15); (1:25); (2:15); dan (2:25) berturut-turut sebesar 3,65 MPa, 4,60 MPa, 3,24 MPa, dan 7,33 MPa. Ketahanan air bioplastik formulasi alginat:gliserol ((1:15);
(1:25); (2:15); dan (2:25) berturut-turut sebesar 3,65 MPa, 4,60 MPa, 3,24 MPa, dan 7,33 MPa berturut-turut sebesar 35,71±1,94%; 34,81±1,36%; 48,21±0,42%;
dan 36,55±1,79%. Persentase penurunan berat pada hari ke-12 sebesar 8,16 – 28,26% dan laju biodegradabilitas 0,03 – 0,11 mg/hari. Bioplastik alginat Padina sp. dengan pemlastis gliserol memiliki persentase penurunan berat yang hampir sama dengan bioplastik komersial dengan persentase penurunan berat sebesar 14,58%.
Kata Kunci: Alginat, Bioplastik, Gliserol
vi
vii
ABSTRACT
Sabrina Farah. Characteristics of bioplastic alginate from Padina sp. with glycerol plasticizer. Undergraduate Thesis. Departement of Biology. Faculty of Science and Technology. State Islamic University Syarif Hidayatullah Jakarta. 2021. Advised by Lily Surayya Eka Putri dan Nanda Saridewi
Synthetic plastic is a contributor to waste in the environment and needs to be addressed with bioplastics. Bioplastics can be made from Padina sp brown algae alginate with glycerol. The purpose of this study was to obtain the tensile strength, water resistance, and percentage of weight loss of bioplastic with the alginate formulation of Padina sp. 1% and 2% with 15% and 25% glycerol as plasticizer.
The production of bioplastics was carried out with 1% and 2% alginate concentrations, and 15% and 25% glycerol concentrations. Bioplastics are characterized by their tensile strength, water resistance, and biodegradability.
Tensile strength of bioplastic formulation alginate:glycerol (1:15); (1:25); (2:15);
and (2:25) of 3.65 MPa, 4.60 MPa, 3.24 MPa, and 7.33 MPa, respectively. The water resistance of bioplastic formulations of alginate:glycerol ((1:15); (1:25);
(2:15); and (2:25) were 3.65 MPa, 4.60 MPa, 3.24 MPa, respectively. , and 7.33 MPa 35.71±1.94%, 34.81±1.36%, 48.21±0.42%, and 36.55±1.79%, respectively.
on day 12 of 8.16 – 28.26% and the rate of biodegradability is 0.03 – 0.11 mg/day.Padina sp.alginate bioplastic with glycerol as plasticizer has a weight loss percentage that is almost the same as commercial biop lastic with a weight loss percentage by 14.58%.
Keywords: Alginate, bioplastic, glycerol
vii
KATA PENGANTAR
Bismillahirrohmanirrohim
Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh
Alhamdulillah segala puji dan syukur kepada Allah SWT atas segala nikmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat serta salam semoga selalu tercurahkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad Saw, keluarganya, para sahabatnya, dan para pengikutnya. Atas kehendak dan izin Allah Swt, skripsi yang berjudul “Karakteristik Bioplastik dari alginat Padina sp. dengan Pemlastis Gliserol” dapat tersusun dengan baik. Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan dalam menempuh pendidikan Strata Satu (S1). Skripsi ini tidak akan mungkin selesai tanpa pihak-pihak yang terus memberikan bimbingan, saran, dan dukungan. Oleh karena itu, pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Nashrul Hakiem, S. Si., M. T., Ph. D. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta;
2. Dr. Priyanti, M. Si. selaku Ketua Program Studi Biologi Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta;
3. Narti Fitriana, M. Si. selaku Sekretaris Program Studi Biologi Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta;
4. Dr. Dasumiati, M. Si. dan Dr. Megga Ratnasari Pikoli, M. Si. selaku dosen penguji yang telah memberi masukan dan saran bagi penulis;
5. Narti Fitriana, M. Si dan Ir. Etyn Yunita, M. Si. selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan dan saran bagi penulis;
6. Prof. Dr. Lily Surayya Eka Putri, M. Env. Stud. selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan ilmu pengetahuan, bimbingan, dan arahan dalam penyunan skripsi ini;
7. Nanda Saridewi, M. Si. selaku Pembimbing II yang telah memberikan ilmu pengetahuan, bimbingan, dan arahan dalam penyusunan skripsi ini;
8. Dr. Nani Radiastuti, M. Si. selaku Dosen Pembimbing Akademik serta seluruh dosen Program Studi Biologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta yang telah memberikan ilmu pengetahuan serta bimbingan kepada penulis selama mengikuti perkuliahan;
9. Puji Astuti, S. Si., Festy Auliyaur Rahmah, S. Si., Nur Amaliah Solihat, S.
Si., dan Dinda Hari Wibowo, S. Si. yang telah memberikan kemudahan perizinan selama Penulis melakukan penelitian di Pusat Laboratorium Terpadu (PLT) UIN Syarif Hidayatullah Jakarta;
10. Rafika Nur Hapsari yang telah menjadi teman diskusi selama penelitian, keluarga, dan pihak yang terlibat membantu penulis dalam penyusunan skripsi.
viii
ix
Semoga Allah SWT memberikan balasan kebaikan atas bantuan semua pihak. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan menjadi salah satu sumbangan pengetahuan dalam pengembangan ilmu pengetahuan di Indonesia.
Wassalamualaikum warahmatullahi wabarokatuh
Jakarta, 11 Juni 2021
Penulis
ix
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK.. ... vi
KATA PENGANTAR...viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ...1
1.2. Rumusan Masalah...2
1.3. Hipotesis ...2
1.4. Tujuan ...2
1.5. Manfaat ...3
1.6. Kerangka Berpikir ...3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Bioplastik ...4
2.2. Alginat ...6
2.3. Padina sp. ...8
2.4. Gliserol ...9
2.5. Uji Kuat Tarik ...10
2.6. Uji Ketahanan Air ...10
2.7. Uji Biodegradabilitas ...11
BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat...12
3.2. Alat dan Bahan ...12
3.3. Rancangan Penelitian...12
3.4. Cara Kerja ...13
3.5. Parameter Pengamatan...13
3.6. Analisis Data...15
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Kuat Tarik Bioplastik ...16
4.2. Ketahanan Air Bioplastik ...17
4.3. Biodegradabilitas Bioplastik...19
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ...24
5.2. Saran ...24
DAFTAR PUSTAKA ...25
LAMPIRAN ...30 x
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Ekstraksi Alginat dari Padina sp ...32
Lampiran 2. Pembuatan Bioplastik Alginat Padina sp dengan Gliserol...33
Lampiran 3. Uji Ketahanan Air ...34
Lampiran 4. Uji Biodegradabilitas ...35
Lampiran 5. Perubahan Fisik Bioplastik Alginat dari Padina sp. dengan Pemlastis Gliserol Setelah Uji Biodegrabilitas ...36
Lampiran 6. Data dan Penghitungan Uji Ketahanan Air ...37
Lampiran 7. Analysis of Varians (ANOVA) Konsentrasi Alginat dan Gliserol Terhadap Ketahanan Air ...38
Lampiran 8. Data dan Penghitungan Uji Biodegradabilitas...39
Lampiran 9. Korelasi Pearson antara Persentase Penurunan Berat dengan Laju Biodegradabilitas...43
xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Plastik sintetis merupakan penyumbang sampah di lingkungan. Penggunaan plastik sintetis mampu menghasilkan sampah sebanyak 3,6 juta ton per tahun atau 9% dari total produksi sampah yang mengakibatkan penggunaannya secara terus menerus (Purnavita et al., 2020). Penumpukan plastik sintetis disebabkan pada sifatnya yang sulit terurai dan berbahan dasar minyak bumi yang tidak dapat diperbarui (Fibriyani et al., 201). Solusi penanggulangannya adalah menggunakan plastik yang mudah terurai dan dapat diperbarui, yaitu bioplastik. Pembuatan bioplastik dapat menggunakan beberapa polimer, seperti pati, selulosa, kitin/kitosan, protein, dan alginat dari alga coklat (Lim et al., 2019; Rahman et al., 2019).
Kandungan alginat pada alga coklat Sargassum siliquosum mengandung 49,9% alginat (Chee et al., 2011). Penggunaan alginat S. siliquosum sebagai bioplastik menghasilkan kuat tarik 33,90 MPa dan persentase penyerapan air 33,73% (Lim et al., 2019). Selain S. siliquosum, terdapat pula Padina sp. yang mengandung 20 – 30% alginat (Salosso & Jasmanindar, 2018). Pemanfaatan Padina sp. yang belum terlalu masif digunakan dalam kebutuhan manusia (Srimariana et al., 2020), sehingga dapat dijadikan sebagai sumber alginat pada pembuatan bioplastik. Karakteristik bioplastik perlu diketahui untuk memperoleh bioplastik yang menyerupai plastik sintetis. Karakteristik bioplastuk antara lain kuat tarik, ketahanan air, serta biodegradabilitas. Penggunaan alginat saja sebagai bioplastik memiliki sifat rapuh, sehingga diperlukan penambahan pemlastis yang sesuai untuk meningkatkan sifat kuat tariknya.
Salah satu pemlastis yang umum digunakan adalah gliserol. Keuntungan penggunaan gliserol adalah mudah diperoleh karena melimpah dan biayanya murah (Santana & Kieckbusch, 2013). Pemlastis juga memiliki sifat tidak mudah menguap dan larut dalam polimer (Parreidt et al., 2018). Penelitian penggunaan gliserol sebagai pemlastis pada bioplastik telah dilakukan oleh Yudistriani et al.
(2013) dengan menggunakan gliserol 20% menghasilkan kuat tarik 6,5 MPa dan 1
2
ketahanan air sebesar 72,9%. Penelitian lainnya dengan menggunakan alginat dari Sargassum sp. dengan gliserol telah dilakukan oleh Langit et al. (2020) dengan menggunakan alginat 1% dan gliserol 3 mL menghasilkan kuat tarik 0,25 MPa dan ketahanan air sebesar 48,75%. Penelitian lainnya oleh Marismandani & Husni (2020) dengan menggunakan alginat 2% dan gliserol 10% menghasilkan kuat tarik sebesar 3,76 MPa. Penggunaan alginat Padina sp. 1% dan 2% dengan penambahan gliserol 15% dan 25% diharapkan mampu menghasilkan kuat tarik dan ketahanan air yang lebih tinggi dibandingkan penelitian sebelumnya. Selain kuat tarik dan ketahanan air, diperlukan pengujian biodegradabilitas untuk mengukur berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk terurainya bioplastik.
Penelitian mengenai biodegradab ilitas alginat dengan gliserol telah dilakukan oleh Solak dan Dyankova (2014) yang menghasilkan bioplastik terdegradasi 30 – 75% selama 7 hari. Penelitian lainnya yang telah dilakukan adalah biodegradasi alginat dari Ulva lactuca dengan gliserol oleh Dewi et al.
(2017), menghasilkan bioplastik yang terdegradasi 37 – 64% selama 10 hari.
Penelitian bioplastik diperlukan dalam menggunakan alginat dari Padina sp.
dengan pemlastis gliserol yang nantinya dapat digunakan sebagai pengganti plastik sintesis.
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana kuat tarik dan ketahanan air dari bioplastik dengan formulasi alginat Padina sp. 1% dan 2% dengan pemlastis gliserol 15% dan 25%?
2. Berapa persentase penurunan berat dari bioplastik pada formulasi alginat dari Padina sp. 1% dan 2% dengan pemlastis gliserol 15% dan 25%?
1.3. Hipotesis
Hipotesis dalam penelitian ini adalah:
1. Kuat tarik bioplastik alginat 2% dan gliserol 10% sebesar 3,76 MPa sedangkan ketahanan air bioplastik alginat 1% dan 3 mL gliserol sebesar 48,75%.
2. Bioplastik alginat dengan pemlastis gliserol memiliki persentase penurunan berat sebesar 30 – 75% dalam waktu 7 – 10 hari.
1.4.Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah:
1. Memperoleh kuat tarik dan ketahanan air dari bioplastik dengan formulasi alginat Padina sp. 1% dan 2% dengan pemlastis gliserol 15% dan 25%.
2. Memperoleh persentase penurunan berat dari bioplastik pada formulasi alginat dari Padina sp. 1% dan 2% dengan pemlastis gliserol 15% dan 25%.
1.5. Manfaat
Manfaat dari penelitian ini adalah dapat menjadi solusi dari sampah p lastik yang tidak dapat terurai dengan alternatif bahan baku ramah lingkungan.
Memanfaatkan Padina sp. yang masih masif digunakan masyarakat sebagai sumber alginat yang berpotensi menjadi bahan dasar dari pembuatan bioplastik.
1.6. Kerangka Berpikir
Kerangka berpikir pada penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Kerangka berpikir penelitian bioplastik dari alginat Padina sp.
dengan pemlastis gliserol
Tingginya sampah plastik sintetis di lingkungan
Pembuatan plastik yang ramah lingkungan
Penggunaan alginat Padina sp. dan gliserol
Bahan baku mudah terdegradasi dan ramah lingkungan
Bioplastik alginat dari Padina sp. gliserol
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Bioplastik
Plastik adalah polimer yang biasanya dimanfaatkan sebagai pembungkus makanan ataupun barang lainnya karena memiliki sifat yang stabil, tahan air, ringan, fleksibel, transparan, dan kuat, tetapi tidak mudah diuraikan oleh mikroorganisme (Nafiyanto, 2019). Penggunaan plastik sintetis semakin meningkat seiring bertambahnya kebutuhan manusia sehingga penumpukan plastik terjadi akibat lamanya penguraiannya secara sempurna hingga bertahun- tahun. Penggunaan plastik sintetis mampu menghasilkan sampah terbanyak dengan jumlah 3,6 juta ton per tahun atau 9% dari total produksi sampah akibat penggunaannya secara terus menerus (Purnavita et al., 2020).
Penumpukan sampah plastik sintetis memiliki kerugian sehingga dibuat upaya- upaya dalam menanggulanginya. Program 3R (reduce, reuse, recycle) sudah banyak dilakukan oleh masyarakat Indonesia seperti pemanfaatan kembali botol-botol plastik, bungkus-bungkus makanan, dan bungkus-bungkus minuman untuk dijadikan kerajinan tangan yang dapat diperjualbelikan. Penanggulangan sampah plastik sintetis telah dikembangkan yaitu bioplastik atau biodegradable yang ramah lingkungan (Kamsiati et al., 2017).
Biodegradable berasal dari kata bio dan degradable. Bio berarti hidup dan degradable berarti kemampuan degradasi. Degradasi (degradation) merupakan proses satu arah (irreversible) dari suatu struktur material dengan cara kehilangan komponen, misalnya berat molekul atau berat struktur yang disertai dengan pemecahan (fragmentation). Degradasi dapat disebabkan oleh kondisi lingkungan dan terjadi dalam satu tahap atau lebih. Bioplastik adalah plastik yang terdegradasi dari hasil aktivitas alam yang melibatkan mikroorganisme seperti bakteri, jamur, dan alga (Anggarini, 2013). Istilah biodegradable juga dapat diartikan sebagai kemampuan komponen molekul dari suatu material untuk dipecah menjadi molekul- molekul yang lebih kecil oleh mikroorganisme hidup.
4
Komponen utama penyusun biodegradable terbagi menjadi tiga kelompok, yaitu hidrokoloid, lipida, dan komposit. Hidrokoloid yang cocok digunakan antara lain adalah senyawa protein, polisakarida, alginat, pektin, dan pati. Lipida yang dapat digunakan adalah minyak kelapa dan gliserol sebagai pemlastis (Marismandani & Husni, 2020). Komposit yang biasa digunakan adalah gabungan lipida dengan hidrokoloid. Sifat film hidrokoloid umumnya mudah larut dalam air sehingga menguntungkan dalam pemakaiannya. Penggunaan lipid sebagai bahan pembuat film secara sendiri sangat terbatas karena sifat lipid yang tidak larut.
Bioplastik sudah menjadi fokus para peneliti dan industri desain produk sebagai pengganti plastik berbahan dasar minyak bumi untuk mengurangi penggunaan bahan baku fosil serta emisi karbon (Özdamar & Ateş, 2018).
Keuntungan dari bioplastik adalah juga dapat mencegah beberapa masalah lingkungan, seperti tidak terkendalinya penimbunan sampah dan pembuangan ke lautan yang akan menimbulkan emisi racun di lingkungan (Selvamurungan &
Sivakumar, 2019).
Pengganti bahan dasar minyak bumi adalah dengan menggunakan polimer yang diklasifikasikan menjadi 2 kelompok. Kelompok pertama adalah agropolimer (polisakarida, protein, dll). Kelompok kedua adalah biopoliester (polylactic acid (PLA), polyhidroxy alkanoate (PHA), serta kopoliester aromatik dan alifatik. Agropolimer adalah produk biomassa yang diperoleh dari bahan- bahan pertanian, seperti polisakarida, protein, lemak, dan alginat. Biopoliester dibagi lagi berdasarkan sumbernya, yaitu PHA yang didapatkan dari aktivitas mikrooganisme yang diperoleh dengan cara ekstraksi. PLA didapatkan dari aplikasi bioteknologi dengan mensintesis secara konvensional monomer- monomer yang diperoleh secara biologi. Kopoliester aromatik dan alifatik diperoleh dari produk petrokimia yang disintesis secara konvensional dari monomer- monomer sintesis. Agropolimer sudah banyak dikembangkan karena mudah diekstraksi polimernya, serta ketersediaan bahannya cukup banyak dan mudah didapatkan.
Namun, perlu penambahan bahan lain, seperti pemlastis untuk meningkatkan sifat mekanisnya, contohnya adalah kitosan, gelatin, dan selulosa. Namun, penguraian plastik sintetis dapat mencapai 500 – 1000 tahun (Sinaga et al., 2014) sehingga perlu dilakukan pembuatan plastik yang mudah terdegradasi.
6
2.2. Alginat
Alginat adalah komponen utama alga coklat (Phaeophyceae) pada bagian dinding selnya, seperti selulosa dan pektin (Poetri, 2019). Alginat merupakan komponen utama penyusun dinding sel alga coklat sebesar 45% dari berat keringnya (Ahmed, 2019). Contoh alga coklat yang banyak mengandung alginat dan terdapat di Kepulauan Seribu, Indonesia adalah Sargassum, Turbinaria, dan Padina (Rositasari et al., 2017).
Alginat adalah polimer lain untuk pembuatan bioplastik. Alginat memiliki struktur polisakarida linier dan tidak bercabang yang mengandung β-d-asam manuronik dan -l-asam guluronik. Alginat memiliki berat molekul yang tinggi sehingga mudah menyerap air. Secara umum alginat memiliki viskos itas 1% berat dalam larutannya antara 10 – 5000 cP; pH 3,5; kadar air 5 – 20%; dan ukuran partikel 10 – 200 standar mesh (Kautsari, 2013). Alginat memiliki tiga sifat utama, yaitu kemampuan untuk larut dalam air dan meningkatkan viskositas larutan, kemampuan untuk membentuk gel, serta kemampuan untuk membentuk film (Poetri, 2019).
Produk alginat pada bidang industri terdapat dua jenis, yaitu asam alginat yang merupakan getah dalam membran sel dan natrium alginat adalah bentuk garam dari asam alginat. Asam alginat merupakan senyawa karbohidrat kompleks berupa koloid hidrofilik dan polimer yang tersusun dari asam D- manuronat dan asam L- guluronat yang memuliki rumus kimia (C6H8O6)n dengan nilai n 80 – 83.
Sifat asam alginat adalah tidak larut dalam air dingin maupun air panas, tetapi mudah larut dengan larutan hidroksida dan akan mengendap pada pH < 3,5.
Namun sifat tersebut bergantung pada tingkat polimerisasi dan perbandingan komposisi guluronat dan manuronat dalam molekulnya. Asam alginat juga memiliki bobot molekul 240 ribu dalton (Basmal et al., 2014).
Natrium alginat atau garam alginat merupakan produk akhir dari proses ekstraksi alginat. Garam alginat umumnya dapat larut dalam air dingin atau air panas dan mampu membentuk larutan yang stabil (Basmal et al., 2014). Kadar abu natrium alginat lebih tinggi dibandingkan dengan asam alginat karena adanya unsur natrium. Kandungan air yang leb ih tinggi dalam natrium alginat disebabkan adanya pengaruh garam yang bersifat higroskopis. Kandungan air dalam alginat
bervariasi tergantung pada kelembapan lingkungannya. Semakin tinggi kelembapan lingkungan, maka semakin tinggi pula kand ungan air dalam natrium alginat. Asam alginat akan membentuk larutan garam alginat yang berviskositas tinggi. Viskositas dipengaruhi oleh konsentrasi pH, berat molekul, suhu, dan adanya kation logam. Proses pembentukan natirum alginat dapat dilakukan melalui dua metode, yaitu metode asam alginat dan kalsium alginat (Poetri, 2019).
Proses utama ekstraksi alga coklat menjadi natrium alginat dibagi menjadi empat tahap. Tahap pertama merupakan tahap praekstraksi, yaitu tahap perendaman. Tahap ini dilakukan dengan dua perlakuan, yaitu perendaman dalam larutan alkali dan larutan asam. Tahap kedua merupakan tahap ekstraksi dalam suasana basa dengan cara perebusan menggunakan larutan pengekstrak. Tahap ketiga adalah tahap pemucatan. Tahap keempat adalah tahap pemurnian dengan pembentukan asam alginat, pembentukan natrium alginat, dan pengambilan natrium alginat murni.
Faktor yang dapat memengaruhi ekstraksi alginat adalah pelarut, waktu, dan suhu ekstraksi. Ekstraksi alginat yang dilakukan menggunakan pelarut natrium karbonat (Na2CO3) bertujuan untuk menghasilkan ekstrak alginat murni. Alginat yang terdapat dalam rumput laut coklat berbentuk asam alginat yang sulit dilarutkan di dalam air sehingga penggunaan Na2CO3 yang bersifat larut dalam air dapat meningkatkan alginat yang akan diperoleh. Ekstraksi alginat pada suasana asam dan suhu terlalu tinggi akan menyebabkan mudah terhidrolisis pada pembentukan asam alginat dan dapat menurunkan alginat yang didapatkan.
Namun, peningkatan suhu ekstraksi hingga kondisi optimum akan menghasilkan tingginya natrium alginat akibat peningkatan dari asam alginat yang terbentuk.
Penggunaan waktu yang optimum saat ekstraksi dapat mengurangi garam mineral yang terkandung di dalam alga coklat dan menghambat terjadinya peningkatan kadar air dalam alginat yang diperoleh (Subagan et al., 2020). Difusi ion menjadi larutan alginat akan memicu proses pertukaran anion, sehingga alginat yang larut dalam air bersamaan dengan ion logam, seperti Ca menghasilkan produk gel (Khalil et al., 2017).
Alginat biasanya dimanfaatkan oleh industri pangan sebagai pengental, pembentuk gel, penstabil, dan bahan pengemulsi (Maharani et al., 2018). Bidang
8
farmasi juga memanfaatkan alginat sebagai pembuatan salep, kapsul, tablet, plester, dan penyaring. Alginat dapat dikembangkan juga menjadi bioplastik.
Namun, bioplastik yang dihasilkan dari penggunaan bahan dasar alginat memiliki kekuatan mekanis yang lemah. Gugus hidroksil pada a lginat hanya bermuatan negatif sehingga ikatan antar molekulnya rendah (Anward et al., 2013) dan diperlukannya pemlastis untuk meningkatkan kekuatan mekanisnya.
2.3. Padina sp.
Rumput laut coklat (Phaeophyta) merupakan jenis-jenis makroalga yang hidup di perairan laut dangkal dan banyak terdapat di perairan pasifik selatan, terutama di wilayah Australia dan Samudera Hindia termasuk Indonesia.
Taksonomi dari Padina adalah sebagai berikut: Kingdom: Plantae; Divisi:
Phaeophyta; Kelas: Phaeophyceae; Ordo: Dictyotales; Famili: Dictyotaceae;
Genus: Padina (Subagio & Kasim, 2019). Secara morfologi, Padina sp. memiliki talus yang melebar dan memiliki sel parenkim dengan diameter 3 – 4 cm yang membentuk segmen-segmen lembaran tipis (lobus) dengan garis- garis yang cenderung melingkar (radial). Warnanya coklat kekuning-kuningan atau memutih karena pengapuran. Morfologi Padina sp. dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Morfologi Padina sp.
Padina merupakan organisme yang melakukan isomorphic generation yang melibatkan saprofit diploid dan gametofit haploid. Saprofit Padina menghasilkan aplanospora haploid (tetraspora), melalui proses meiosis dari tetrasporangia yang berkembang pada sel epidermal. Sporangia, oogonia, dan antheridia terbentuk pada baris konsentrik pada permukaan daun blade. Padina tumbuh pada substrat
yang keras dan pada sebagian atau sepenuh periode tumbuh pada substrat berpasir. Tanaman tumbuh di wilayah yang lebih dalam sublitoral (1 – 10 m), melekat pada pasir atau batu dan karang, dan kadang kadang terlihat epifit pada alga lainnya (Kautsari, 2013).
Penyebaran Padina sp. sangat luas di antaranya Pantai Gading, Kamerun, Ambon, Angola, Jepang, Cina, Taiwan, Korea Selatan, Vietnam, Indonesia, Filipina, Kepulauan Hawaii, Fiji, Afrika Timur, Thailand, Bangladesh, India, Kuwait, Australia, dan Selandia Baru. Pada bidang pangan dimanfaatkan sebagai sayuran karena tidak mengandung bahan yang berbahaya untuk dimakan. Pada bidang industri farmasi dimanfaatkan sebagai pembungkus kapsul. Pada bidang lainnya adalah kosmetik dan tekstil (Bijang et al., 2018; Kemenangan et al., 2017). Pemanfaatan alga coklat, seperti Padina sp. dapat digunakan sebagai sumber alginat dalam pembuatan bioplastik.
2.4.Gliserol
Pemlastis adalah substansi non volatile, memiliki titik didih yang tinggi, dan jika ditambahkan ke dalam suatu materi dapat mengubah sifat fisik atau sifat makenik materi tersebut. Gliserol (C3H8O3) atau gliserin adalah senyawa alkohol polihidrat dengan gugus hidroksil berjumlah tiga cabang yang bersifat polar, kental, memiliki rasa manis, tidak berwarna, tidak berbau, mudah larut dalam air, meningkatkan viskositas larutan, dan menurunkan aktivitas air (Prasetyo et al., 2012; Wahyuni et al., 2016).
Menurut Huri dan Fitri (2014) mengatakan bahwa meningkatkan sifat plastik yang efektif adalah dengan menggunakan gliserol karena memiliki berat molekul yang kecil. Gliserol efektif sebagai pemlastis karena kemampuannya mengurangi ikatan hidrogen internal pada ikatan intermolekuler sehingga dapat melunakkan struktur film, meningkatkan mobilitas rantai biopolimer, dan memperbaiki sifat mekanik film. Gliserol terdapat dalam bentuk trigliserida atau gabungan asam-asam lemak seperti asam stearat, asam palmitat, asam laurat, serta sebagian lemak. Gliserol yang banyak ditemukan pada lemak hewani dan lemak nabati adalah ester gliseril pada asam palmitat dan oleat.
10
Gliserol dapat dimanfaatkan dalam bidang farmasi, kosmetik, pangan, dan tekstil. Pengaplikasiannya adalah sebagai pelumas, agen pengemulsi, bahan aditif, dan moisturizer (Wahyuni, 2017). Gliserol merupakan pemlastis yang berfungsi untuk meningkatkan sifat mekanik, seperti keelastisan, fleksibilitas, dan ekstensibilitas dalam bioplastik (Sanyang et al., 2015). Penambahan gliserol sebagai pemlastis bioplastik dapat meningkatkan mobilitas molekul rantai polimer karena adanya ikatan percabangan sehingga bioplastik yang dihasilkan akan meningkatkan keelastisan dan perpanjangan saat putus (Purnavita et al., 2020).
2.5. Uji Kuat Tarik
Uji kuat tarik merupakan salah satu pengujian untuk mengetahui sifat-sifat suatu bahan. Kuat tarik merupakan gaya ketahanan maksimum plastik dalam suatu pengukuran. Kekuatan (strength) didefinisikan sebagai kemampuan suatu struktur untuk menahan beban tanpa mengalami kerusakan. Kerusakan dapat terjadi karena tekanan yang berlebihan atau dapat pula disebabkan oleh deformasi struktur. Tensile termasuk juga ketahanan material terhadap kuat tekan atau tegangan (Anggarini, 2013).
Pengujian dilakukan dengan menarik suatu bahan untuk mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang. Pengukuran kuat tarik dilakukan untuk mengetahui besarnya gaya yang dicapai untuk mencapai tarikan maksimum pada setiap satuan luas area plastik untuk meregang atau memanjang. Kuat tarik dalam pengujian plastik perlu dilakukan untuk mengetahui seberapa kuat plastik dapat menahan tegangan dari suatu benda yang nantinya akan diaplikasikan dalam skala industri. Faktor yang memengaruhi kuat tarik bioplastik adalah penambahan pemlastis yang sesuai sehingga bioplastik yang berbahan dasar polimer, seperti alginat yang mudah pecah akan dapat ditingkatkan ketahanan maksimumnya.
2.6. Uji Ketahanan Air
Uji ketahanan air dilakukan untuk mengetahui terjadinya ikatan antar polimer dengan menghitung persentase penambahan berat polimer setelah mengalami penggembungan (Yudistriani et al., 2019). Ketahanan air ini
diperlukan untuk menghasilkan bioplastik yang mirip dengan plastik sintetik berbahan dasar minyak bumi sehingga dapat diaplikasikan secara industri dan komersial.
Menurut Nafiyanto (2019) menyatakan bahwa penambahan pemlastis gliserol bertujuan untuk memperbaiki sifat fisik dan mekanik, seperti kuat tarik dan tahan air. Penelitian Yudistriani et al. (2019) menyatakan bahwa peningkatan konsentrasi pemlastis gliserol berbanding lurus dengan ketahanan bioplastik terhadap air.
2.7. Uji Biodegradabilitas
Biodegradasi adalah hilangnya suatu bahan oleh mikroorganisme dengan proses hidrolisis disertai dengan oksidasi. Kemampuan biodegradasi tergantung dari suhu 50 – 70º C, kelembapan, serta jenis dan jumlah dari mikroorganisme.
Mikroorganisme yang telah ditemukan mampu merombak polimer plastik adalah Paecilomyces sp. dan Aspergillus fischeri. Mikroorganisme yang mampu menggunakan pemlastis sebagai sumber karbon adalah Aspergillus niger, Zygosaccharomyces drosophilae, Saccharomyces cerevisiae, Pseudomonas aeruginosa, Brevibacterium sp., dan Streptomyces rubruretticuli (Yunar, 2011).
Proses degradasi dapat dilakukan secara aerobik atau anaerobik di alam. (Rahman et al., 2019).
Uji biodegradabilitas adalah kemampuan degradasi plastik dari aktivitas mikroorganisme yang berakibat perubahan struktur senyawa. Pengujian sifat biodegradabilitas terdapat tiga cara, yaitu menggunakan enzim, mikroorganisme, dan penguburan. Metode uji standar dan protokol diperlukan untuk menetapkan atau menguantifikasi degradabilitas dan biodegradasi polimer serta konfirmasi dengan alam dari breakdown produk. Penguburan atau soil burial test dilakukan dengan mengubur bioplastik di dalam tanah dalam waktu tertentu. Pengujian biodegradabilitas bertujuan untuk mengetahui waktu terdegradasinya bioplastik di lingkungan atau tanah yang terdapat berbagai mikroorganisme (Nurdini et al., 2018). Plastik sintesis berbahan dasar minyak bumi sulit terurai di dalam tanah sehingga uji biodegradabilitas diperlukan untuk mengurangi penumpukan limbah sampah plastik yang sulit terurai.
12
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan pada Januari 2020 – Februari 2021. Penelitian dilakukan di Laboratorium Fisiologi Pusat Laboratorium Terpadu (PLT) UIN Syarif Hidayatullah Jakarta. Uji Kuat Tarik dilakukan di Balai Besar Kimia dan Kemasan (BBKK), Pasar Rebo, Jakarta Timur.
3.2. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah universal testing machine, kaca 15 x 20 cm, timbangan analitik, timbangan presisi, pemanas, gelas piala, gelas ukur, labu ukur, pipet serologi, botol jar, pinset, batang pengaduk, dan spatula.
Bahan yang digunakan adalah Padina sp. diperoleh dari Kepulauan Seribu, tanah, gliserol, larutan kalsium klorida (CaCl2) 1%, dan 4%, larutan asam klorida (HCl) 5%, larutan natrium karbonat (Na2CO3) 3%, akuades, dan etanol 96%.
3.3. Rancangan Penelitian
Penelitian dilakukan menggunakan metode eksperimental. Rancangan percobaan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial dengan dua faktor, konsentrasi alginat dan konsentrasi gliserol. Konsentrasi alginat yang digunakan adalah 1% dan 2%, sedangkan konsentrasi gliserol yang digunakan adalah 15% dan 25% sehingga diperoleh 4 formulasi bioplastik alginat:gliserol yaitu (1:15; 1:25; 2:15; 2:25). Setiap formulasi bioplastik dibuat sebanyak 4 lembar (3 lembar untuk uji kuat tarik dan 1 lembar untuk uji ketahanan air serta uji biodegradabilitas).
12
3.4. Cara Kerja
3.4.1. Ekstraksi Alginat dari Padina sp. (Modifikasi Chee et al., 2011)
Padina sp. sebanyak 20 g dipotong dan direndam dalam 300 mL larutan CaCl2 1% selama 18 jam, lalu dibilas dengan akuades. Padina sp. direndam kembali dalam 300 mL larutan HCl 5% selama 1 jam, lalu dibilas dengan akuades. Direndam kembali dalam 300 mL larutan Na2CO3 3% selama 1 jam pada suhu 60 – 70º C hingga berbentuk pasta. Larutan disaring dan dipisahkan filtratnya. Filtrat yang diperoleh ditambahkan etanol 96% dengan perbandingan 1:1. Larutan didiamkan 24 jam hingga terbentuk gumpalan natrium alginat.
Natrium alginat yang diperoleh disaring dan dikeringkan untuk mengurangi kadar airnya. Proses cara kerja terdapat pada (Lampiran 1).
3.4.2. Pembuatan Bioplastik (Modifikasi Anward et al., 2013)
Bioplastik dibuat dengan melarutkan alginat dengan konsentrasi 1% dan 2% dalam 100 mL akuades lalu diaduk hingga homogen. Gliserol ditambahkan tiap masing- masing konsentrasi alginat sebesar 15% dan 25% lalu diaduk hingga homogen. Larutan campuran dituang ke dalam cetakan kaca berukuran 15 x 20 cm dan dikeringkan selama 4 – 5 hari. Bioplastik yang telah kering direndam dalam larutan CaCl2 4% selama 3 jam. Bioplastik dilepas dari cetakan dan dikeringkan.
Proses cara kerja terdapat pada (Lampiran 2).
3.5. Parameter Pengamatan
3.5.1. Uji Kuat Tarik (Universal Testing Machine) (Ame rican Sociaty for Testing and Materials [ASTM] D882, 2005)
Sampel bioplastik dipotong sesuai standar. Kedua ujung sampel dijepit pada mesin penguji tensile. Selanjutnya, panjang awal dicatat dan ujung tinta pencatat diletakkan pada posisi 0 dalam grafik. Tombol start ditekan dan alat akan menarik sampel sampai putus dan dicatat gaya kuat tarik (Fmax). Rumus penghitungan kuat tarik adalah:
= 0,098
14
Keterangan:
= Kuat tarik (MPa)
Fmax = Tegangan maksimum (Kgf) A = Luas penampang melintang (cm2)
3.5.2. Uji Ketahanan Air (Anggarini et al,. 2013)
Uji ketahanan air dilakukan dengan memotong plastik berukuran 10 x 10 mm, kemudian ditimbang berat sampel bioplastik awal (W0). Sampel bioplastik direndam 10 mL akuades selama 1 menit. Setelah 1 menit bioplastik diangkat dan dikeringkan, lalu ditimbang berat akhirnya (W). Perendaman diulang kembali hingga didapatkan berat akhir konstan. Proses cara kerja terdapat pada (Lampiran 3). Hasil pengukuran berat tersebut dilakukan perhitungan sebagai berikut:
Air yang diserap (%) = x 100%
Kemudian, persentase air yang diserap dikalkulasi lagi dalam perhitungan berikut untuk mendapatkan persen ketahanan air.
Ketahanan air (%) = 100% - air yang diserap
3.5.3. Uji Biodegradabilitas (Wahyuningtiyas & Suryanto, 2017)
Uji biodegradabilitas menggunakan metode soil burial test atau metode penguburan. Bioplastik yang dikubur adalah bioplastik alginat Padina sp. dengan gliserol serta bioplastik komersial berupa bioplastik pembungkus sosis. Sampel bioplastik dipotong dengan ukuran 10 x 10 mm. Sampel ditimbang berat awalnya sebelum penguburan (W1). Sampel dikubur selama 12 hari di dalam tanah yang mengandung kompos dan kotoran sapi sebagai sumber mikroorganisme untuk mendegradasi bioplastik. Sampel diamati tiap 3 hari dengan cara mengambil sampel dan dibersihkan tanahnya dengan tisu, lalu ditimbang berat akhirnya (W2).
Sampel bioplastik tiap pengamatan merupakan lembaran bioplastik yang berbeda dan dibuat 2 kali pengulangan (duplo). Proses cara kerja terdapat pada (Lampiran 4). Selanjutnya dihitung persen penurunan berat dan laju biodegradabilitas dengan perhitungan sebagai berikut:
Persentase penurunan berat = x 100%
Laju biodegradabilitas =
3.6. Analisis data
Analisis data yang digunakan adalah ANOVA (Analysis of Variance) dua arah dan korelasi Pearson. ANOVA dua arah dilakukan untuk melihat pengaruh konsentrasi alginat dan gliserol terhadap ketahanan air dengan taraf kepercayaan 95% ( = 0,05). Jika berpengaruh nyata maka dilakukan uji lanjut BNT (Beda Nyata Terkecil) dengan taraf kepercayaan 95% ( = 0,05).. Korelasi Pearson dilakukan untuk melihat hubungan antara persentase penurunan berat dengan laju biodegradabilitas.
16
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Kuat Tarik Bioplastik
Pengujian kuat tarik dilakukan dengan menarik suatu bahan untuk mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang. Bioplastik alginat Padina sp. dengan pemlastik gliserol (Lampiran 2) perlu dilakukan pengujian kuat tarik untuk mengetahui seberapa kuat bioplastik tersebut. Hasil kuat tarik dari bioplastik alginat Padina sp. dan pemlastis gliserol dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil kuat tarik bioplastik alginat Padina sp. dan pemlastis gliserol Formulasi (%)
Kuat Tarik (MPa)
Alginat Gliserol
1 15 3,65
25 4,60
2 15 3,24
25 7,33
Berdasarkan hasil kuat tarik bioplastik menghasilkan nilai kuat tarik tertinggi pada formulasi alginat:gliserol (2:25) sebesar 7,33 MPa dan nilai kuat tarik terendah pada formulasi alginat:gliserol (2:15) sebesar 3,24 MPa. Hal ini disebabkan alginat memiliki lebih banyak ikatan hidrogen dibandingkan dengan gliserol sehingga akan meningkatkan nilai kuat tarik (Langit et al., 2019).
Bioplastik alginat dari Padina sp. dengan pemlastis gliserol memiliki nilai kuat tarik lebih tinggi dibandingkan dengan penelitian Langit et al. (2019) menggunakan alginat Sargassum sp. dengan gliserol. Bioplastik dengan konsentrasi alginat 1% dengan 3 mL gliserol menghasilkan nilai kuat tarik sebesar 0,25 MPa. Perbedaan nilai kuat tarik yang diperoleh juga terdapat pada penelitian Marismandani & Husni (2020) dengan bioplastik alginat dan gliserol. Nilai kuat tarik tertinggi sebesar 3,756 MPa pada konsentrasi alginat 2% dan gliserol 10%.
Nilai kuat tarik tersebut lebih rendah dibandingkan bioplastik formulasi alginat:gliserol (2:25).
16
Bioplastik alginat Padina sp. dengan pemlastis gliserol menghasilkan formulasi gliserol 25% memiliki nilai kuat tarik lebih besar dibandingkan dengan formulasi gliserol 15%. Hal ini sesuai dengan pendapat Nurfajrin et al. (2015) bahwa penambahan gliserol mengatasi sifat rapuh film yang disebabkan oleh kekuatan intermolekuler ekstensif. Namun, apabila telah melewati titik jenuhnya akan menyebabkan film menjadi mudah sobek dan akan menurunkan nilai kuat tariknya.
Penggunaan pemlastis gliserol pada bioplastik terdapat pada penelitian Yudistriani et al. (2019) menggunakan kulit ari kacang kedelai dan gliserol.
Konsentrasi gliserol 20% menghasilkan nilai kuat tarik sebesar 6,5 MPa. Kuat tarik yang diperoleh lebih rendah dibandingkan formulasi alginat:gliserol (2:25).
Penelitian lainnya Nurfajrin et al. (2015) menggunakan pati kulit pisang dengan gliserol. Penggunaan 5 mL gliserol menghasilkan nilai kuat tarik sebesar 43,40 kgf/cm2 atau 4,26 MPa. Hal tersebut menunjukkan bahwa k uat tarik bioplastik alginat dari Padina sp. dengan pemlastis gliserol lebih baik dibandingkan dengan kuat tarik bioplastik pati kulit pisang dengan gliserol karena memiliki nilai kuat tarik yang lebih besar.
4.2. Ketahanan Air Bioplastik
Uji Ketahanan air dilakukan untuk mengetahui persentase kemampuan bioplastik dalam menahan penyerapan air. Ketahanan air dihitung dengan cara menimbang berat bioplastik saat terjadinya penggembungan akibat terdifusinya air ke dalam bioplastik. Ketahanan air diperlukan dalam pembuatan bioplastik untuk dapat diaplikasikan secara industri dan komersial sebagai alternatif plastik sintetis. Hasil rata-rata ketahanan air bioplastik dari alginat Padina sp. dengan pemlastis gliserol dapat dilihat pada Tabel 2.
18
Tabel 2. Nilai rata-rata ketahanan air bioplastik alginat Padina sp. dan pemlastis gliserol
Formulasi (%)
Air yang diserap (%) Ketahanan air (%) Alginat Gliserol
1
15 64,29 ± 1,94a 35,71 ± 1,94a
25 65,19 ± 1,36b 34,81 ± 1,36b
2
15 51,79 ± 0,42c 48,21 ± 0,42c
25 63,45 ± 1,79d 36,55 ± 1,79d
Berdasarkan data penghitungan ketahanan air (Lampiran 6) dan hasil uji statistik bahwa terdapat interaksi yang berpengaruh nyata antara alginat Padina sp. dengan pemlastis gliserol terhadap ketahanan air juga dilakukan analisis statistik ANOVA dua arah (Lampiran 7) dengan nilai Fhitung lebih besar dibandingkan nilai Ftabel 4,54 (51,345 > 4,54) dan nilai signifikansi 0,000 (p<0,05). Berdasarkan uji Beda Nyata Terkecil diperoleh hasil bahwa interaksi alginat dan gliserol berbeda nyata satu dengan yang lainnya terhadap ketahanan air. Interaksi antara alginat dan gliserol dapat menghasilkan ketahanan air mencapai 48,21% pada bioplastik formulasi alginat:gliserol (2:15). Interaksi alginat dan gliserol pada bioplastik formulasi alginat:gliserol (2:15) menyebabkan mengecilkan ukuran pori bioplastik dan menurunkan kelarutan air pada bioplastik (Anandito et al., 2012; Anward et al., 2013) sehingga nilai ketahanan airnya lebih besar dibandingkan bioplastik formulasi alginat:gliserol lainnya pada penelitian ini.
Interaksi alginat dan gliserol terhadap ketahanan air bioplastik terdapat pada penelitian Anward et al. (2013) menghasilkan persentase penyerapan air sebesar 80% dengan alginat 2% dan gliserol 10%. Penelitian lainnya Solak &
Dyankova (2014) menghasilkan persentase penyerapan air sebesar 47,88% dengan alginat 2,5% dan gliserol 2,5g. Hasil ini menunjukkan bahwa bioplastik Padina sp. dengan gliserol memiliki ketahanan air yang lebih besar atau hampir sama dibanding dengan penelitian lainnya.
4.3. Biodegradabilitas Bioplastik
Uji Biodegradabilitas dilakukan untuk memperkirakan waktu terurainya bioplastik di lingkungan. Pengujian bioplastik dilakukan dengan mengubur sampel di tanah dalam waktu tertentu. Pengujian dilakukan selama waktu 12 hari dan tiap 3 hari diamati perubahan berat dari bioplastik tersebut. Sampel tiap perlakuan dibuat pengulangan sebanyak 2 kali (duplo).
Pengujian biodegradabilitas dilakukan dengan menghitung persentase penurunan berat bioplastik dan laju biodegradabilitas. Penurunan berat bioplastik merupakan representasi degradasi yang terjadi, dan laju biodegradabilitas merupakan seberapa penurunan berat bioplastik dalam tiap harinya. Biodegradasi pada bioplastik ditandai dengan semakin meningkatnya persentase penurunan berat, dan semakin meningkatnya laju biodegradabilitas maka semakin cepat bioplastik akan terdegradasi. Persentase penurunan berat dari bioplastik alginat Padina sp. dengan pemlastis gliserol selama 12 hari dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil persentase rata-rata penurunan berat
Formulasi (%) Persentase Penurunan Berat (%)
Alginat Gliserol Hari ke-3 Hari ke-6 Hari ke-9 Hari ke-12
1 15 -1,89 ± 0,00 15,62 ± 0,07 16,33 ± 0,00 16,48 ± 1,90
25 24,32 ± 0,68 24,60 ± 2,86 24,60 ± 2,86 28,26 ± 0,00 2 15 3,71 ± 1,96 5,66 ± 0,00 7,55 ± 0,00 8,16 ± 0,00
25 11,11 ± 0,00 13,89 ± 0,00 14,63 ± 0,00 21,05 ± 0,00 Bioplastik komersial 12,06 ± 0,44 13,95 ± 0,00 14,58 ± 0,00 14,58 ± 0,00
Berdasarkan hasil penghitungan persentase penurunan berat bioplastik formulasi alginat:gliserol (Lampiran 8) menunjukkan bahwa terdapat perbedaan persentase penurunan berat tiap formulasi alginat:gliserol. Bioplastik formulasi alginat:gliserol (1:25) menghasilkan persentase penurunan berat tertinggi pada hari ke-12 sebesar 28,26% dan mengalami perubahan fisik bioplastik (Lampiran 5) berupa penyusutan lebih besar dibandingkan dengan formulasi lainnya maupun bioplastik komersial. Hal ini terdapat pula pada penelitian Wahyuningtiyas &
20
Suryanto (2017) mengenai biodegradasi pada bioplastik pati singkong dengan gliserol. Bioplastik dengan konsentrasi gliserol 3% mengalami penyusutan yang lebih besar dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Hal ini disebabkan bioplastik tersebut memiliki persentase penurunan berat yang dipe roleh tinggi sebesar 43,75%.
Persentase penurunan berat terendah adalah bioplastik formulasi alginat:gliserol (2:15) pada hari ke-12 sebesar 8,16%. Bioplastik formulasi alginat:gliserol (1:15) pada hari ke-3 diperoleh hasil negatif yang menunjukkan terdapatnya penambahan berat. Penambahan berat pada bioplastik alginat:gliserol (1:15) kemungkinan lembabnya tanah penguburan dibandingkan dengan tanah pada bioplastik alginat:gliserol (1:25) yang menyebabkan terjadinya penyerapan air pada bioplastik. Hal ini dapat disebabkan adanya penyerapan air dari tanah sehingga berat bioplastik bertambah. Menurut Debora (2020) mengatakan bahwa penambahan berat bioplastik dapat disebabkan oleh bioplastik yang menyerap molekul air.
Bioplastik formulasi alginat 2% memiliki penurunan berat yang lebih lambat dibandingkan dengan formulasi alginat 1%. Hal ini dapat disebabkan viskositas larutan pada alginat 2% lebih tinggi dibandingkan alginat 1%. Menurut Langit et al. (2019) bahwa semakin tinggi konsentrasi alginat akan menurunkan waktu biodegradasinya akibat terhambatnya penyerapan air akibat viskositas dari larutan. Adapun menurut Utomo et al. (2013) bahwa bioplastik yang homogen dan strukturnya rapat akibat perbedaan fisikokimia menyebabkan partikel-partikel yang terdapat pada bioplastik sulit diuraikan oleh mikroorganisme.
Bioplastik formulasi gliserol 25% memiliki persentase penurunan lebih cepat dibandingkan dengan gliserol 15%. Menurut Sofia et al. (2017) bahwa peningkatan jumlah gliserol yang ditambahkan akan berbanding lurus dengan persen degrabilitasnya. Biodegradabilitas juga dipengaruhi oleh komposisi dan sifat polimer, semakin hidrofilik suatu polimer akan mempercepat proses degradasinya (Safitri et al., 2019).
Bioplastik dengan bahan dasar alginat telah dilakukan oleh Solak &
Dyankova (2014) dengan menggunakan bioplastik alginat, metoksil pektin, dan gliserol. Persentase penurunan berat pada pada bioplastik alginat 2,5% dihasilkan
sebesar 40 – 60% pada hari ke-12 dan pada hari ke-84 dihasilkan sebesar 77,17 – 90,09%. Adapun penelitian oleh Dewi et al. (2017) menggunakan bioplastik dari alginat Ulva lactuca dan gliserol. Bioplastik yang dihasilkan dapat terdegradasi sebesar 37 – 64% dalam waktu 10 hari. Bioplastik dengan pemlastis gliserol terdapat pada penelitian Wahyuningtiyas & Suryanto (2017) dengan bioplastik pati singkong dan gliserol. Bioplastik dengan konsentrasi gliserol 3% pada hari ke-6 telah terdegradasi sebanyak 43,75%. Penelitian-penelitian tersebut memiliki persentase penurunan berat lebih besar dibandingkan dengan bioplastik alginat Padina sp. dengan pemlastis gliserol dan bioplastik komersial. Menurut Sisnayati et al. (2019) bahwa degradasi yang terlalu besar akan menurunkan daya tahan plastik sehingga bioplastik alginat dari Padina sp dengan pemlastis gliserol memiliki daya tahan yang lebih baik dibandingkan dengan bioplastik dari penelitian lainnya.
Persentase penurunan berat berkaitan dengan laju biodegradabilitas. Laju biodegradabilitas dihitung dari persentase penurunan berat dibagi dengan berapa lama waktu degradasinya. Laju biodegradabilitas dapat digunakan sebagai estimasi degradasi bioplastik hingga terdegradasi sempurna. Hubungan antara persentase penurunan berat dengan laju biodegradabilitas dibuktikan dengan uji statistik korelasi Pearson (Lampiran 9). Berdasarkan hasil signifikansi yang diperoleh adalah 0,003 (p<0,05) dan koefisien korelasi sebesar 0,634.
Kesimpulannya adalah bahwa terdapatnya korelasi yang kuat antara persentase penurunan berat dan laju biodegradabilitas.
Pengujian biodegradabilitas dilakukan dengan menghitung persentase penurunan berat bioplastik dan laju biodegradabilitas. Penghitungan laju biodegradabilitas untuk mengetahui penurunan berat tiap 3 harinya. Laju biodegradabilitas pada bioplastik alginat Padina sp. dengan pemlastis gliserol dapat dilihat pada Gambar 3.
22
Gambar 3. Laju biodegradabilitas bioplastik alginat dari Padina sp. dengan pemlastis gliserol
Berdasarkan hasil laju biodegradabilitas bioplastik alginat Padina sp. dan pemlastis gliserol didapatkan hasil semakin menurunnya laju biodegradabilitas seiring waktu degradasi. Laju biodegradabilitas tertinggi terdapat pada hari ke-3 dan laju biodegradabilitas terendah terdapat pada hari ke-12. Hal ini dapat disebabkan oleh tanah yang semakin hari semakin kering yang akan mengurangi aktivitas mikroorganisme dan menurunkan laju biodegrabilitasnya. Menurut Rohaeti et al. (2016) mengatakan bahwa tingginya laju biodegradabilitas dapat terjadi karena masih terkandungnya gugus fungsi pada bioplastik yang digunakan oleh mikroorganisme di dalam tanah sebagai sumber nutrisinya.
Berdasarkan laju biodegradabilitas bioplastik formulasi alginat:gliserol bahwa dalam 12 hari penguburan dihasilkan laju biodegrabilitas sebesar 0,03 – 0,11 mg/hari. Laju biodegrabilitas yang diperoleh lebih rendah dibandingkan dengan penelitian Nurlita et al. (2017) menggunakan bioplastik onggok, kitosan, dan gliserol. Laju biodegradabilitas tertinggi pada fromulasi onggok:kitosan (7:3) dan 4 mL gliserol sebesar 5,85 mg/hari. Hal ini dapat disebabkan oleh penggunaan gliserol yang lebih banyak dibandingkan dengan bioplastik alginat dari Padina sp. dengan formulasi gliserol 15% dan 25% dari berat alginat sehingga bioplastik onggok, kitosan, dan gliserol lebih hidrofilik.
Biodegradabilitas dipengaruhi oleh komposisi dan sifat polimer, semakin
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50
3 6 9 12
Lajubiodegrabilitas(mg)
Hari
Alginat:Gliserol (1:15)
Alginat:Gliserol (1:25)
Alginat:Gliserol (2:15)
Alginat:Gliserol (2:25)
Bioplastik komersial
hidrofilik suatu polimer akan mempercepat proses degradasinya (Safitri et al., 2019).
Laju biodegrabilitas bioplastik komersial dalam 12 hari menghasilkan sebesar 0,06 mg/hari. Laju biodegradabilitas tersebut lebih besar dibandingkan dengan bioplastik formulasi alginat:gliserol (2:15) sebesar 0,03 mg/hari, tetapi lebih rendah dibandingkan dengan bioplastik formulasi alginat:gliserol (1:15);
(1:25); dan (2:25) yang masing- masing sebesar 0,07 mg/hari; 0,11 mg/hari; dan 0,07 mg/hari. Hasil laju biodegrabilitas ini menunjukkan bahwa bioplastik formulasi alginat:gliserol akan lebih cepat terdegradasi sempurna dibandingkan dengan bioplastik komersial.
24
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
1. Kuat tarik bioplastik formulasi alginat:gliserol (1:15); (1:25); (2:15); dan (2:25) berturut-turut sebesar 3,65 MPa, 4,60 MPa, 3,24 MPa, dan 7,33 MPa.
Ketahanan air bioplastik formulasi alginat:gliserol ((1:15); (1:25); (2:15); dan (2:25) berturut-turut sebesar 3,65 MPa, 4,60 MPa, 3,24 MPa, dan 7,33 MPa berturut-turut sebesar 35,71±1,94%; 34,81±1,36%; 48,21±0,42%; dan 36,55±1,79%.
2. Bioplastik alginat Padina sp. dengan pemlastis gliserol pada hari ke-12 memiliki persentase penurunan berat sebesar 8,15 – 28,26% dengan laju biodegradabilitas sebesar 0,03 – 0,11 mg/hari. Bioplastik alginat Padina sp.
dengan pemlastis gliserol memiliki persentase penurunan berat yang hampir sama dengan bioplastik komersial dengan persentase penurunan berat sebesar 14,58%.
5.2. Saran
Perlu dilakukan penelitian selanjutnya mengenai pengaplikasian bioplastik untuk masyarakat agar dapat menjadi solusi dari sampah plastik.
24
DAFTAR PUSTAKA
Ahmed, S. (2019). Alginates: applications in the biomedical and food industries.
New Jersey: John Wiley & Sons.
American Sociaty for Testing and Materials D882. (2005). Standard test methods for tensile properties of thin plastic sheeting, D638. Phiadelphia (US):
ASTM.
Anandito, R. B. K., Nurhartadi, E., & Bukhori, A. (2012). Pengaruh gliserol terhadap karakteristik edible film berbahan dasar tepung jali (Coix lacryma- jobi L.). Jurnal Teknologi Hasil Pertanian, 5(2), 17–23.
Anggarini, F. (2013). Aplikasi plasticizer gliserol pada pembuatan plastik biodegradable dari biji nangka (Skripsi). Universitas Negeri Semarang.
Anward, G., Hidayat, Y., & Rokhati, N. (2013). Pengaruh konsentrasi serta penambahan gliserol terhadap karakteristik film alginat dan kitosan. Jurnal Teknologi Kimia dan Industri, 2(3), 51–56.
Basmal, J., Utomo, B. S. B., Tazwir, Murdinah, Wikanta, T., Marraskuranto, E.,
& Kusumawati, R. (2014). Membuat alginat dari rumput laut Sargassum.
Jakarta: Penebar Swadaya Grup.
Bijang, C., Tehubijuluw, H., & Kaihatu, T. G. (2018). Biosorpsi ion logam (Cd) pada biosorben rumput laut coklat (Padina australis) asal Pantai Liti Pulau Kisar. Indonesia Journal Chemistry, 6(1), 51–58.
Chee, S. Y., Wong, P. K., & Wong, C. L. (2011). Extraction and characterisation of alginate from brown seaweeds (Fucales, Phaeophyeae) collected from Port Dickson, Peninsular Malaysia. Journal of Applied Phycology, 23(2), 191–196. https://doi.org/10.1007/s10811-010-9533-7
Coniawati, P., Laila, L., & Alfira, M. R. (2014). Pembuatan film plastik biodegradable dari pati jagung dengan penambahan kitosan dan pemlastis gliserol. Jurnal Teknik Kimia, 4(20), 22–30.
Debora, C. (2020). Biodegradabilitas bioplastik berbahan dasar limbah cair tahu dengan penguat kitosan dan plasticizer gliserol (Skripsi). Universitas Brawijaya.
Dewi, N. L. G. S., Ahmadi, B., & Hartiati, A. (2017). Karakteristik bioplastik alginat dari rumput laut Ulva lactuca. Jurnal Rekayasa Dan Manajemen Agroindustri, 5(3), 66–73.
Fibriyani, D., Arinta, F., & Kusumaningtyas, R. D. (2017). Pengolahan onggok singkong sebagai plastik biodegradable menggunakan plasticizer gliserin dari
25
26
minyak jelantah. Jurnal Aplikasi Teknologi Pangan, 6(2), 74–77.
http://dx.doi.org/10.17728/jatp.195
Huri, D., & Nisa, F. C. (2014). Pengaruh konsentrasi gliserol dan ekstrak ampas kulit apel terhadap karakteristik fisik dan kimia edible film. Jurnal Pangan dan Agroindustri, 2(4), 29–40.
Kamsiati, E., Herawati, H., & Purwani, E. (2017). Potensi pengembangan plastik biodegradable berbasis pati sagu dan ubi kayu di Indonesia. Jurnal Litbang Pertanian, 36 (2), 67 – 76.
Kautsari, N. (2013). Potensi dan karakteristik natrium alginat Padina australis pada kondisi lingkungan perairan yang berbeda di Kabupaten Sumbawa (Skripsi). Institut Pertanian Bogor.
Kemenangan, F., Manu, G., & Manginsela, F. (2017). Pertumbuhan alga coklat Padina australis di Perairan Pesisir Desa Serei, Kecamatan Likupang Barat, Kabupaten Minahasa Utara. Jurnal Ilmiah Platax, 5(2), 243–253.
Khalil, H. P. S. A., Tye, Y. Y., Saurabh, C. K., Leh, C. P., Lai, T. K., Chong, E.
W. N., … Syakir, M. I. (2017). Biodegradable polymer films from seaweed polysaccharides : A review on cellulose as a reinforcement material.
eXPRESS Polymer Letters, 11(4), 244–265. https://doi.org/10.3144/
expresspolymlett.2017.26
Langit, N. T. P., Ridlo, A., & Subagiyo. (2019). Pengaruh konsentrasi alginat dengan gliserol sebagai plasticizer terhadap sifat fisik dan mekanik bioplastik. Journal of Marine Research, 8(3), 314–321.
Lim, J. Y., Hii, S. L., Chee, S. Y., & Wong, C. L. (2019). Sargassum siliquosum J. Agardh extract as potential material for synthesis of bioplastic film.
Journal of Applied Phycology, 30(6), 3285–3297. https://doi.org/
10.1007/s10811-018-1603-2
Maharani, A. A., Husni, A., & Ekantari, N. (2018). Karakteristik natrium alginat rumput laut coklat Sargassum fluitans dengan metode ekstraksi yang berbeda. Jurnal Pengolahan Hasil Perikanan Indonesia, 20(3), 478–487.
https://doi.org/10.17844/jphpi.v20i3.19768
Marismandani, A. D., & Husni, A. (2020). Development and characterization of biobased alginate/glycerol/virgin coconut oil as biodegradable packaging.
E3S Web of Confrences, 147, 1–7. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202014 703016
Nafiyanto, I. (2019). Pembuatan plastik biodegradable dari limbah bonggol pisang kepok dengan plasticizer gliserol dari minyak jelantah dan komposit kitosan dari limbah cangkang bekicot (Achatina fullica). Integrated Lab Journal, 7(1), 75–89. https://doi.org/http://10.5281/zenodo.2656812
Nurdini, L., Hendriyana, Fansyuri, H., & Wibowo, T. (2018). Pengaruh penambahan pati ubi kayu dalam pembuatan bioplastik dari pati sukun.
Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Pembangunan Nasional (UPN) Veteran Yogyakarta.
Nurfajrin, Z. D., Mahendrajaya, G. S., Sukadarti, S., & Sulistyowati, E. (2015).
Karakterisasi dan sifat biodegradasi edible film dari pati kulit pisang nangka (Musa paradisiaca L.) dengan penambahan kitosan dan plasticizer gliserol.
Prosiding Seminar Teknik Kimia Kejuangan, Program Studi Teknik Kimia, Universitas Pembangunan Nasional (UPN) Veteran Yogyakarta.
Nurlita, D., Hersoelistyorini, W., Yusuf, M. (2017). Karakteristik plastik biodegradable berbasis onggok dan kitosan dengan plasticizer glisero l.
Jurnal Pangan dan Gizi, 7(2), 131–139. https://doi.org/10.26714/
jpg.7.2.2017.131-139.
Özdamar, E. G., & Ateş, M. (2018). Rethinking sustainability: a research on starch based bioplastic. Journal of Sustainable Construction Materials and Technologies, 3(3), 249–260. https://doi.org/10.29187/jscmt.2018.28
Parreidt, T. S., Müller, K., & Schmid, M. (2018). Alginate-based edible films and coatings for food packaging applications. Journal Foods, 7(170), 1–38.
https://doi.org/10.3390/foods7100170
Poetri, T. A. E. (2019). Pengaruh penambahan alginat dan polietilen glikol terhadap karakteristik edible film kappa karagenan (Skripsi). Universitas Sahid Jakarta.
Prasetyo, A. E., Widhi, A., & Widayat. (2012). Potensi gliserol dalam pembuatan turunan gliserol melalui proses esterifikasi. Jurnal Ilmu Lingkungan, 10(1), 26–31.
Purnavita, S., Subandriyo, D. Y., & Anggraeni, A. (2020). Penambahan gliserol terhadap karakteristik bioplastik dari komposit pati aren dan glukoman.
Metana: Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna, 16(1), 19–25.doi : 10.14710/metana.v16i1.29977
Rahman, R., Sood, M., Gupta, N., Bandral, J. D., Hameed, F., & Ashraf, S.
(2019). Bioplastics for Food Packaging : A Review. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 8(3), 2311–2321.
https://doi.org/10.20546/ijcmas.2019.803.274
Rositasari, R., Puspitasari, R., Nurhati, I. S., Purbonegoro, T., & Yogaswara, D.
(2017). 5 Dekade LIPI di Teluk Jakarta. Jakarta: Pusat Penelitian Oseanografi - Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia.
Safitri, I., Riza, M., & Syaubari. (2019). Uji mekanik plastik biodegradable dari pati sagu dan grafting poly(nipam)-kitosan dengan penambahan minyak kayu
