PENGARUH PENAMBAHAN SERAT LIMBAH DAUN
NANAS TERHADAP SIFAT MEKANIK PLASTIK
MUDAH TERURAI (BIODEGRADABLE)
O l e h :
M.NASHRUS TSANI
0652010022
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN” JATIM
SURAB AYA
SKRIPSI
PENGARUH PENAMBAHAN SERAT LIMBAH DAUN NANAS
TERHADAP SIFAT MEKANIK PLASTIK MUDAH TERURAI
(BIODEGRADABLE)
untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam memperoleh Gelar Sarjana Teknik ( S-1)
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
O l e h :
M.NASHRUS TSANI
0652010022FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN” JATIM
SURAB AYA
TERHADAP SIFAT MEKANIK PLASTIK MUDAH TERURAI
(BIODEGRADABLE)
oleh :
M.NASHRUS TSANI
NPM :0652010022
Telah dipertahankan dan diterima oleh Tim Penguji Skripsi
Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil & Perencanaan Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
Pada hari : ………. Tanggal : ……… 20...
Menyetujui Pembimbing
Ir. Novirina Hendrasarie., MT_ NIP:19681126 199403 2001
Penguji I
Dr. Ir. Rudy Laksmono., MS NIP:19580812 198503 1002
Mengetahui
Penguji II
Okik Hendriyanto C., ST, MT NPT:37507 99 01721
Ketua Program Studi
Dr. Ir. Munawar Ali., MT_ NIP:19600401 198803 1001
Penguji III
Dr. Ir. Munawar Ali., MT NIP:19600401 198803 1001
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan Untuk memperoleh gelar sarjana (S1), tanggal :
Dekan Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan
Stempel
CURRICULUM VITAE
(huruf arial Bold 14)Penelit i Nama Lengkap NPM Tempat/ TanggalLahir Alamat Telp. Rumah Nomor Hp. Email M.Nashrus Tsani 065210022
Gresik / 01 Maret 1988
JL. P.Diponegoro RW.01/ RW.02, No.17 Sungenlegowo Bungah Gresik 031 – 70433361
085731177000
I yusiyus45@yahoo.com
Pendi dik an
No. Nama Univ / Sekolah Jurusan Mulai Keterangan
Dari sampai
1 FTSP UPN” Veteran” Jatim T.Lingkungan 2006 - 2010 Lulus
2 SMA Assa’adah Gresik I PA 2003 - 2006 Lulus
3 MTS Al-asyhar Gresik - 2000 - 2003 Lulus
4 MI Al-asyhar Gresik - 1994 - 2000 Lulus
Tugas Ak adem ik
No. Kegiatan Tempat/ Judul Selesai tahun
1 Kuliah Lapangan Water Treatment Megumi, Bali & Balai Pengelolaan Hutan Mangrove Bali.
2008
2 Kunj. Pabrik PT. Kertas Leces dan PT. PJB Paiton 2008
3 KKN Medokan Ayu, Surabaya 2008
4 Kerja Praktek Studi Proses Penjernihan Air Minum di I nstalasi Penjernihan Air Kedunguling PDAM Delta Tirta Kabupaten Sidoarjo
2009
5 PBPAM Bangunan Pengeloaan Air Buangan I ndustri
Tekstil
2010
6 SKRI PSI Pengaruh Penambahan Serat Limbah Daun
Nanas Terhadap Sifat Mekanik Plastik Mudah Terurai (Biodegradable)
2012
Orang Tua
Nama : Mushia
Alamat : Sungenlegowo Rt01/ Rw01,no17. Bungah Gresik
Telp : 031-70433361
Puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penusunan skripsi ini dengan judul PENGARUH PENAMBAHAN LIMBAH SERAT NANAS TERHADAP SIFAT MEKANIK PLASTIK MUDAH TERURAI (BIODEGRADABLE) sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana teknik pada Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Program Studi Teknik Lingkungan Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
Penulisan skripsi ini tidak dapat terwujud tanpa adanya lepas dari bantuan berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung, untuk itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada :
1. Ir. Naniek Ratni JAR., M.kes, selaku Dekan dan dosen wali Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan UPN “ Veteran “ Jawa Timur.
2. Dr. Ir. Munawar Ali, MT, selaku Ketua Program Studi Teknik Lingkungan UPN “ Veteran “ Jawa Timur.
3. Ir. Novirina Hendrasarie, MT, selaku dosen pembimbing skripsi.
4. Ayah dan Ibu serta kakak saya yang telah memberikan semangat dan doa serta dukungan moril dan material yang sangat berarti.
5. Neni Risanti Zuliani yang telah banyak memberikan semangat dan doa serta dukungan baik berupa material dan moril.
6. Drs. Siswanto, M. Si, selaku dosen UNAIR yang telah memberikan kesempatan untuk ikut brgabung di laboratorium UNAIR Departemen Fisika.
8. Semua rekan di Teknik Lingkungan, dan khususnya angkatan 2006 terima kasih buat doa dan dukungannya.
Semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis dan bagi pembaca, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penting demi penulisan skripsi ini.
Surabaya, 17 November 2011
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan serat daun nanas terhadap sifat mekanik plastik mudah terurai (biodegradable), Pembuatan edibble plastik dilakukan pencampuran pati ubi jalar dan asam asetat dengan takaran 50grm pati ubi jalar dan 50grm asam asetat. Kemudian ditambahlan 100ml aquades, 45ml ethanol96% dan gliserol 1,2ml. penambahan serat daun nanas sebagai variabel sebesar 0,2grm. 0,4grm, 0,6grm, 0,8grm, 0,1grm. Kemudian dilakukan uji kelayakan plastik biodegradable dari hasil uji mekanik diperoleh nilai kuat tarik dan elongasi tanpa penambahan serat daun nanas sebesar 66,31 kgf/cm2 dengan elongasi 37,8%, sedangkan hasil yang paling tinggi diperoleh pada sampel D yaitu 80,86 kgf/cm2 dengan elongasi 50,4%, dari hasil tersebut serat daun nanas berpengaruh terhadap sifat mekanik plastik mudah terurai. Dari hasil uji FT-IR di identifikasi gugus – gugus senyawa organik dalam plastik
biodegradable ini . Uji biodegradasi menunjukkan pada hari ke – 10 dan ke -
ABSTRACT
KATA PENGANTAR……….………i
INTISARI………iii
ABSTRACT………iv
DAFTAR ISI...v
DAFTAR TABEL...vii
DAFTAR GAMBAR...viii
BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang...1
1.2.Rumusan Masalah...2
1.3.Manfaat dan Tujuan...3
1.4.Ruang Lingkup...3
BAB II TINJ AUAN PUSTAKA 2.1 Plastik...4
2.1.1. Plastik Konvensional...5
2.1.2. Plastik Mudah Terurai (Biodegradable)... ...5
2.2. Plastik dari Tumbuhan...6
2.3. Ubi Jalar...10
2.4. Nanas………...14
2.5. Gliserol………...18
2.8. Penelitian yang Sudah Dilakukan Sebelumnya…...26
2.9. Landasan Teori………...27
BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Alat dan Bahan...30
3.2. Variabel...31
3.3. Tempat dan Waktu Penelitian...31
3.4. Analisa Data...32
3.5. Prosedur Penelitian...32
3.6. Kerangka Perencanaan...36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pembuatan Plastik Mudah Terurai (Biodegradable)………..37
4.2. Mekanisme Reaksi Plastik Mudah Terurai (Biodegradable)………...41
4.3. Hasil Uji Mekanik………42
4.4. Hasil Uji FT-IR……….44
4.5. Uji Biodegradasi………...46
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan……….……..49
5.2. Saran……….50
Tabel 2.2. Kandungan serat dan sifat mekanik daun nanas (Ananas comosus)...16
Tabel 2.3. Frekuensi gelombang inframerah…………...……….22
Tabel 2.4. Gugus Fungsi ntuk Pati………...………24
Tabel 2.5. Range Frekuensi FT-IR………...24
Tabel 3.1. Alat Penelitian dan Fungsi Alat...………...………30
Tabel 3.2. Takaran dan Bahan Penelitian…...………..30
Tabel 3.3. Variabel Penelitian………..31
Tabel 4.1. Data Hasil Uji Kuat Tarik Elongasi Sampel Plastik………...42
Tabel 4.2. Hasil Analisis Uji FT-IR………44
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Ubi Jalar...10
Gambar 2.2. Struktur Kimia Amilopektin...11
Gambar 2.3. Struktur Kimia Amilosa...11
Gambar 2.4. Buah Nanas...14
Gambar 2.5. Selulosa...17
Gambar 2.6. Rumus Molekul Gliserol...18
Gambar 2.7. Daerah Gugus Fungsi...24
Gambar 3.1. Diagram Kerangka Perencanaan...36
Gambar 4.1. Sampel A Tanpa Penambahan Serat limbah Daun Nanas...37
Gambar 4.2. Sampel B Penambahan Serat Daun Nanas 0,2g...38
Gambar 4.3. Sampel C Penambahan Serat Daun Nanas 0,4g...38
Gambar 4.4. Sampel D Penambahan Serat Daun Nanas 0,6g...39
Gambar 4.5. Sampel E Penambahan Serat Daun Nanas 0,8g...39
Gambar 4.6. Sampel F Penambahan Serat Daun Nanas 1grm...40
Gambar 4.7 Rumus Kimia Poli Propilena...41
Gambar 4.8. Grafik Uji Traik dan Elongasi……….42
1.1.Latar belakang
Plastik mudah terurai (biodegradable) adalah plastik yang tergradasi di alam dalam waktu yang singkat. Bahan itu lebih murah dibanding bahan plastik lainnya. Waktu hancurnya lebih singkat. Bahan ini juga tidak beracun dan sangat aman untuk membungkus makanan. Plastik berbahan dasar tepung aman bagi lingkungan. Sebagai perbandingan, plastik tradisional membutuhkan waktu sekira 50 tahun agar dapat terdekomposisi alam, sementara plastik biodegradable dapat terdekomposisi 10 hingga 20 kali lebih cepat.
Hasil degradasi plastik ini dapat digunakan sebagai makanan hewan ternak atau sebagai pupuk kompos. Plastik biodegradable yang terbakar tidak menghasilkan senyawa kimia berbahaya. Kualitas tanah akan meningkat dengan adanya plastik biodegradable, karena hasil penguraian mikroorganisme meningkatkan unsur hara dalam tanah. Namun plastik mudah terurai memiliki kelemahan terhadap sifat mekaniknya, kebanyakan plastik mudah terurai kurang bagus dalam sifat mekaniknya, (Malcom, 2007).
Untuk itu dibutuhkan tambahan bahan lagi dengan menggunakan serat sebagai penguat sehingga nanti diproleh hasil yang lebih bagus, Serat daun nanas (pineapple–leaf fibres)adalah salah satu jenis serat yang berasal dari tumbuhan (vegetable fibre) yang diperoleh dari daun-daun tanaman nanas. Tanaman nanas
family Bromeliaceae), Daun nanas mempunyai lapisan luar yang terdiri dari
lapisan atas dan bawah. Diantara lapisan tersebut terdapat banyak ikatan atau helai-helai serat (bundles of fibre) yang terikat satu dengan yang lain oleh sejenis zat perekat (gummy substances) yang terdapat dalam daun. Karena daun nanas tidak mempunyai tulang daun, adanya serat-serat dalam daun nanas tersebut akan memperkuat daun nanas saat pertumbuhannya. Dari berat daun nanas hijau yang masih segar akan dihasilkan kurang lebih sebanyak 2,5 sampai 3,5% serat serat daun nanas. Pengambilan serat daun nanas pada umumnya dilakukan pada usia tanaman berkisar antara 1 sampai 1,5 tahun. Serat yang berasal dari daun nanas yang masih muda pada umumnya tidak panjang dan kurang kuat. Sedang serat yang dihasilkan dari tanaman nanas yang terlalu tua, terutama tanaman yang pertumbuhannya di alam terbuka dengan intensitas matahari cukup tinggi tanpa pelindung, akan menghasilkan serat yang pendek kasar dan getas atau rapuh (short, coarse and brittle fibre). Oleh sebab, itu untuk mendapatkan serat yang kuat, halus dan lembut perlu dilakukan pemilihan pada daun-daun nanas yang cukup dewasa yang pertumbuhannya sebagian terlindung dari sinar matahari (Dwi. P, 2010).
1.2.Rumusan Masalah
1.3.Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk:
- Mengetahui pengaruh penambahan serat daun nanas terhadap sifat mekanik plastik mudah terurai (biodegradable).
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk :
- Memperoleh Plastik mudah terurai (biodegradable) yang lebih elastis dan kuat.
1.4.Ruang Lingkup
TINJ AUAN PUSTAKA
2.1. Plastik
Plastik dibuat dengan cara polimerisasi yaitu menyusun dan membentuk secara sambung menyambung bahan-bahan dasar plastik yang disebut monomer. Misalnya, plastik jenis PVC (Polivinil Chlorida), sesungguhnya adalah monomer dari vinil klorida. Disamping bahan dasar berupa monomer, di dalam plastik juga terdapat bahan non plastik yang disebut aditif yang diperlukan untuk memperbaiki sifat-sifat plastik itu sendiri. Bahan aditif tersebut berupa zat-zat dengan berat molekul rendah, yang dapat berfungsi sebagai pewarna, antioksidan, penyerap sinar ultraviolet, anti lekat, dan masih banyak lagi.
Kemasan plastik mulai diperkenalkan pada tahun 1900-an. Sejak itu perkembangan nya berlangsung sangat cepat. Sesudah Perang Dunia II, diperkenalkan berbagai jenis kemasan plastik dalam bentuk kemasan lemas (fleksibel) maupun kaku. Beberapa jenis kemasan plastik yang dikenal antara lain polietilen, polipropilen, poliester, nilon, serta vinil film. Bahkan selama dua dasawarsa terakhir, pangsa pasar dunia untuk kemasan pangan telah direbut oleh kemasan plastik.
Plastik memang mempunyai beberapa keunggulan sifat antara lain : kuat tetapi ringan, tidak berkarat, bersifat termoplastis, yaitu dapat direkat menggunakan panas, serta dapat diberi label atau cetakan dengan berbagai kreasi. Selain itu plastik juga mudah untuk diubah bentuk.
tunggal, komposit atau berupa lapisan multilapis dengan bahan lain, (apakah itu antara plastik dengan plastik yang beda jenis, plastik dengan kertas atau lainnya). Kombinasi tersebut dinamakan aminasi. Dengan demikian, kombinasi dari berbagai janis plastik dapat menghasilkan ratusan jenis kemasan (Siwi, 2007).
2.1.1. Plastik Konvensional
Plastik yang biasa digunakan saat ini adalah plastik sintetis berbasis petrokimia yang sangat sulit diuraikan secara hayati ketika dibuang ke lingkungan. Limbah plastik tergolong sampah yang tidak mudah didegradasi dihancurkan oleh mikroorganisme sehingga berpeluang “abadi” mengendap di tanah. Limbah sampah plastik menjadi masalah serius yang dihadapi dunia, tidak hanya pada negara-negara maju tetapi juga negara berkembang seperti Indonesia
Pada awalnya plastik dibuat dari minyak bumi (nonrenewable resources). Plastik dari minyak bumi sering dijumpai sebagai kemasan karena plastik sintetis mempunyai kestabilan fisikokimia yang sangat kuat sehingga plastik sangat sukar terdegradasi secara alami (Suyatma, 2006 dalam siwi, 2007). Oleh karena itu, plastik ini dianggap tidak ramah lingkungan karena tidak mengalami biodegradasi di tanah. Jika plastik ini dihancurkan dengan cara insenerasi (pembakaran) maka akan menghasilkan gas CO2 yang akan semakin meningkatkan pemanasan global.
2.1.2. Plastik Mudah Ter ur ai (Biodegradable)
habis terpakai dan dibuang ke lingkungan, karena sifatnya yang dapat kembali ke alam, plastik biodegradable merupakan bahan plastik yang ramah terhadap lingkungan.
Berdasarkan bahan baku yang dipakai, plastik biodegradable dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu kelompok dengan bahan baku petrokimia dan kelompok dengan bahan baku produk tanaman seperti pati dan selulosa, yang pertama adalah penggunaan sumberdaya alam yang tidak terbarui (non-renewable resources), sedangkan yang kedua adalah sumberdaya alam terbarui (renewable resources), saat ini polimer plastik biodegradble yang telah diproduksi adalah kebanyakan dari polimer jenis poliester alifatik (Siwi, 2007).
Edible film adalah lapisan tipis yang dibuat dari bahan yang bias dimakan, dibentuk diatas komponen makanan yang berfungsi sebagai penghambat transfer massa seperti kelembaban, oksigen, lemak dan zat terlarut dan atau sebagai bahan makanan. Keuntungan penggunaan edible film untuk kemasan bahan pangan adalah untuk memperpanjang umur simpan produk serta tidak mencemari lingkungan karena edible film ini dapat dimakan bersama produk yag dikemasnya(Pradita, 2011).
2.2. Plastik dar i Tumbuhan
tersebut, yaitu polylactide (PLA), menggabungkan sifat terbaik dari bahan alami dan bahan buatan, karena bahan ini dibuat dari gula tumbuhan, maka bahan ini menggunkan sumber yang dapat diperbaharui dan dapat diuraikan kembali sepenuhnya, selain itu bahan ini juga mempunyai sifat-sifat yang sama dengan plastik biasa yang terbuat dari hidrokarbon, yaitu kuat, lentur dan murah harganya .
Teknologi Nature works mengambil zat tepung dari tumbuhan dan memecahkanya menjadi gula-gula yang lebih sederhana, yang selanjutnya diubah menjadi PLA, proses pembuatanya adalah zat tepung dipisahkan dari bahan mentahnya seperti jagung, dan diproses menjadi dekstrosa mentah, dekstrosa ini mengalami fermentasi, menghasilkan asam laktat, sebuah proses pengentalan khusus menghasilkan produk sementara yang disebut lactide, kemudian lactide ini dimurnikan dan dicairkan sehingga dapat menjalani polimerisasi dan membentuk polylactide, hasil akhir dari proses ini terdiri dari butiran-butiran kecil yang bisa berbeda-beda beratnya dan kekristalanya tergantung bagaimana hasil akhir ini akan digunakan. Sifat-sifat fisik PLA membuatnya sangat sesuai khususnya untuk kemasan film seperti membungkus makanan, kantung sampah dan plastik tembus pandang pada amplop surat, dengan kemampuanya untuk memisahkan isolator dan keefektifanya dalam menjaga rasa dan aroma, bahan ini juga dapat digunakan untuk wadah makanan cepat saji dan kemasan makanan lainya.
potensi besar untuk dikembangkan menjadi plastik mudah terurai adalah pati ubi jalar (Siwi, 2007).
1. Padi
Bagian yang berharga dari tanaman padi adalah gabah. Bila gabah kering paling (dikelupaskan kulit bijinya), diperoleh sekam yang berwarna kuning sampai ungu kotor dengan jumlah sampai 20 % dari gabah kering dan isi biji yang disebut dengan beras pecah kulit. Untuk perdagangan beras pecah kulit disosoh untuk membuang kulit arinya. Beras yang sudah disosoh yang mengandung pati sekitar 78 %, protein 8 % dan lemak 2 %. 2. Jagung
Kandungan utama jagung adalah karbohidrat (60 %). Dibandingkan dengan beras, kandungan proteinnya lebih tinggi (8 %). Di antara biji-bijian kandungan vitamin A jagung paling tinggi (440 SI). Biji jagung terdiri dari kulit ari, lembaga, tip cap dan endosperma. Sebagian besar pati (85 %) terdapat pada endosperma. Pati terdiri dari raksi amilopektin (73 %) dan amilosa (27 %). Serat kasar terutama terdapat pada kulit ari. Komponen utama serat kasar adalah hemiselulosa (41,16 %). Gula terdapat pada lembaga (57 %) dan endosperma (15 %). Protein sebagian besar terdapat pada endosperma.
3. Sagu
berupa hutan sagu alami, dan hanya 0,2 juta Ha berareal budidaya. Batang sagu mengandung pati yang dapat diekstrak secara mudah dengan cara tradisional. Dibanding pati tanaman pati sagu relatif mudah dicerna. Tanaman sagu dapat dipanen untuk diambil patinya pada umur 12 tahun pada saat mulai mengeluarkan bakal buah. Jika panen dilakukan pada saat tanaman telah membentuk buah, tanaman akan kurang mengandung pati sehingga hasil ekstraksi pati lebih sedikit.
4. Ubi Kayu
Ubi kayu menghasilkan umbi yang mengandung pati. Pada umbi ubi kayu terdapat racun asam sianida. Pada ubi kayu manis kandungan asam sianida pada umbi sangat rendah sehingga tidak dapat menimbulkan efek keracunan bagi yang mengkonsuminya. Sedangkan ubi kayu pahit kandungan asam sianida sangat tinggi sehingga dapat meimbulkan keracunan bagi yang mengkonsumsinya. Panjang ubi berkisar antara 30 sampai 50 cm dengan garis tengah 5-10 buah umbi.
5. Ubi Jalar
2.3. Ubi J alar
Ubijalar adalah tanaman yang tumbuh baik di daerah beriklim panas dan lembab, dengan suhu optimum 27°C dan lama penyinaran 11-12 jam per hari. Tanaman ini dapat tumbuh sampai ketinggian 1.000 meter dari permukaan laut. Ubijalar tidak membutuhkan tanah subur untuk media tumbuhnya. Di Jepang, ubijalar adalah salah satu sumber karbohidrat yang cukup populer. Beberapa varietas ubi Jepang cukup dikenal hingga ke Indonesia. Selanjutnya beberapa varietas yang diusahakan tersebar secara luas di Indonesia, diantaranya varietas ibaraki, beniazuma, dan naruto (Rukmana, 2009).
Gambar 2.1 Ubi Jalar
Sistematika (taksonomi) tumbuhan, tanaman ubijalar diklasifikasikan sebagai berikut (Rukmana, 2009):
Kingdom : Plantae
Ordo : Convolvulales Famili : Convolvulaceae Genus : Ipomoea
Spesies : Ipomoea batatas
Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan glikosidik, pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas, fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak terlarut disebut amilopektin (winarno, 1984. dalam wahyu, 2008). Struktur amilosa merupakan struktur lurus dengan ikatan – (1,4)-D-glukosa. Amilopektin terdiri dari struktur bercabang dengan ikatan – (1,4)-D-glukosa dan titik percabangan amilopektin merupakan ikatan -(1,6). Berat molekul amilosa dari beberapa ribu hingga 500.000, begitupula dengan amilopektin
Gambar 2.2. Struktur kimia amilopektin
Pati dapat diekstrak dengan berbagai cara, berdasarkan bahan baku dan penggunaan dari pati itu sendiri. Untuk pati dari ubi-ubian, proses utama dari ektraksi terdiri dari perendaman, disintregasi, dan sentrifugasi. Perendaman dilakukan dalam larutan natrium bisulfit pada pH yang diatur untuk menghambat reaksi biokimia seperti perubahan warna dari ubi, disintregasi dan sentrifugasi dilakukan untuk memisahkan pati dari komponen lainya. (liu, 2005. dalam cui, oleh wahyu 2008).
Tabel 2.1. Kandungan Pati pada Beberapa Bahan Pangan Bahan Pangan Pati (% dalam basis ker ing)
Biji Gandum 67
Beras 89
Jagung 57
Biji sorghum 72
Kentang 75
Ubi jalar 90
Singkong 90
Sumber :(Liu 2005 dalam Cui 2005oleh wahyu 2008 )
a. Ekologi Tanaman
Ubi jalar adalah tanaman tropis dan subtropis yang dapat beradaptasi dengan daerah beriklim lebih memberikan suhu rata-rata tidak turun di bawah 20 ° C dan suhu minimum tinggal di atas 15 ° C. Dengan kata lain dapat dibudidayakan pada garis lintang antara 30 dan 40°.
b. Suhu
perkembangan umbi-umbian hanya terjadi dalam kisaran suhu 20 hingga 30 ° C, optimum 25 ° C dan umumnya berhenti di bawah 10 ° C).
c. Cahaya
Ubi jalar adalah tanaman hari pendek, yang memerlukan cahaya untuk pembangunan maksimum. Namun, pertumbuhan umbi tampaknya tidak hanya dipengaruhi oleh photoperiode sendirian. Adalah mungkin bahwa temperatur dan fluktuasi suhu, bersamasama dengan hari-hari pendek mendukung pertumbuhan umbi-umbian dan membatasi pertumbuhan dedaunan.
d. Ketinggian
Di daerah tropis adalah mungkin untuk membudidayakan ubi jalar 2500 m dari permukaan laut. Di Bolivia, Peru dan Kolombia itu diusahakan 2300 m dari permukaan laut.
e. Kelembaban
Kelembaban memiliki pengaruh yang menentukan pertumbuhan ubi dan produksi. Kadar air daun adalah (86%), batang (88,4%) dan umbi (70,6%). Kelembaban penting untuk mencapai perkecambahan yang baik. Tanah juga harus tetap basah selama masa pertumbuhan (60-120 hari), meskipun pada panen kelembaban harus rendah untuk mencegah busuk umbi.(Carballo,1979 dalam Dwi. P. 2010) Kondisi yang mendukung perkembangan bagian vegetatif tanaman meliputi kelembaban relatif 80% dan tanah lembab.
f. Tanah
tanah harus gembur, mempunyai kedalaman lebih dari 25 cm dan mempunyai drainase dangkal dan internal. Dalam memperoleh hasil yang baik, sifat-sifat kimia tanah kurang membatasi daripada sifat struktural. Sebagai contoh, di tanah berpasir miskin sangat baik dalam menghasilkan umbi sedangkan pada tanah yang kaya tumbuh-tumbuhan subur dan sering menjadi akar besar dan tidak teratur (dalam tanah berpasir dari Manacas Villa Clara, Kuba, hasil dari 28 t / ha. Telah diperoleh). Masalah lain termasuk kesulitan menggunakan mesin di tanah berbukit dan drainase di tanah datar. Ubi jalar juga yang lebih suka tanah sedikit asam atau netral, dengan PH yang optimal antara 5,5 dan 6,5. Tanah yang terlalu asam atau alkali sering mendorong infeksi bakteri dan menghasilkan pengaruh negatif .
2.4. Nanas
Gambar 2.4. Buah Nanas
disana sebelum masa Colombus. Pada abad ke-16 orang Spanyol membawa nanas ini ke Filipina dan Semenanjung Malaysia, masuk ke Indonesia pada abad ke-15, (1599). Di Indonesia pada mulanya hanya sebagai tanaman pekarangan, dan meluas dikebunkan di lahan kering (tegalan) di seluruh wilayah nusantara. Tanaman ini kini dipelihara di daerah tropik dan sub tropik (Dwi. P, 2010).
Klasifikasi tanaman nanas adalah:
Kingdom : Plantae (tumbuh-tumbuhan)
Divisi : Spermatophyta (tumbuhan berbiji)
Kelas : Angiospermae (berbiji tertutup)
Ordo : Farinosae (Bromeliales)
Famili : Bromiliaceae
Genus : Ananas
Species : Ananas comosus (L) Merr
Kerabat dekat spesies nanas cukup banyak, terutama nanas liar yang biasa dijadikan tanaman hias, misalnya A. braceteatus (Lindl) Schultes, A. Fritzmuelleri, A. erectifolius L.B. Smith, dan A. ananassoides (Bak) L.B. Smith.
Puerte Rico, Mexico dan Malaysia. Golongan Abacaxi banyak ditanam di Brazilia. Dewasa ini ragam varietas/cultivar nanas yang dikategorikan unggul adalah nanas Bogor, Subang dan Palembang. Tumbuhan nanas memiliki kandungan serat yang tinggi pada bagian daun (Dwi. P, 2010).
Kandungan serat dan sifat mekanik daun nanas dapat di tunjukkan pada tabel 2.2
Tabel 2.2. Kandungan serat dan sifat mekanik daun nanas (Ananas comosus) Kandungan serat dan sifat fisik Jumlah
1) Berat jenis 1,44
2) Selulosa (%) 81
3) Lignin (%) 12
4) Elastik Modulus (GN/m2) 34 – 82
5) Pemanjangan (%) 0,8 – 1,6
Sumber : http://www.tifac.org.in/news/jute.htm
Gambar 2.5 Selulosa
Pada rantai selulosa gugus hidroksi (-OH) dapat membentuk suatu ikatan hidrogen intramolekuler maupun intermolekuler yaitu ikatan yang berbentuk antara suatu atom dengan dua atom yang lebih elektronegatif. Ikatan hidrogen intramolekuler hidrogen terjadi antara gugus-gugus –OH dari unit unit glukosa dalam satu rangkai selulosa yang menyebabkan kekakuan pada selulosa. Ikatan hidrogen intermolekuler terjadi antara gugus-gugus –OH dari molekul selulosa yang berdampingan yang menyebabkan pembentukan supramolekul (Arya, M, L, 2001).
Morfologi selulosa mempunyai pengaruh yang besar terhadap reaktifitasnya. Gugus hidroksi yang terdapat dalam daerah amorf sangat mudah bereaksi karena strukturnya acak sehingga mudah bereaksi dan dicapai oleh pelarut. Gugus hidroksi yang terdapat pada daerah kristalin memiliki berkas rapat dan ikatan antar rantai yang kuat, sehingga sangat kecil untuk bereaksi dan dicapai oleh pelarut. Daerah kristalin adalah daerah yang terbentuk dengan susunan rantai yang sangat teratur. Sedangkan daerah yang kurang teratur disebut daerah amorf .
tidak mudah dilelehkan dan tidak larut dalam air. Selulosa hanya dapat larut dengan pelarut yang mampu membentuk ikatan hidrogen selulosa. Adanya ikatan hidrogen dengan pelarut tersebut menyebabkan molekul selulosa mengalami pengembungan. Kemampuan menggembung akan semakin meningkat jika ikatan hidrogen yang terbentuk antara selulosa dengan pelarut semakin kuat (Aria, M, L, 2001).
2.5. Gliser ol
Gliserol ialah suatu trihidroksi alkohol yang terdiri atas tiga atom karbon jadi tiap atom yang empunyai gugus –OH. Satu molekul gliserol dapat mengikat stau, dua, tiga molekul asam lemak dalam bentuk ester, yang disebut monogliserida, digliserida dan trigliserida.
Adapun rumus molekul gliserol dapat ditunjukan pada gambar 2.5. :
CH2OH
|
CHOH
|
CH2OH
Gambar 2.6. Rumus molekul Gliserol Sifat fisik dari gliserol :
- Merupakan cairan tidak berwarna - Tidak berbau
- Titik lebur 18,2°C - Titik didih 290 °C
Gliserol juga digunakan sebagai penghalus pada krim cukur, sabun, dalam obat batuk dan syrup atau untuk pelembab (Hart, 1983 dalam Hasibuan, 2009 ).
2.6. Pr insip Pembuatan Film Plastik
Kemampuan suatu bahan dasar dalam pembentukan film dapat diterangkan melalui fenomena fase transisi gelas. Pada fase tertentu diantara fase cair dengan padat, massa dapat dicetak atau dibentuk menjadi suatu bentuk tertentu pada suhu dan kondisi lingkungan yang tertentu. Fase transisi gelas biasanya terjadi pada bahan berupa polimer. Sedangkan suhu dimana fase transisi gelas terjadi disebut sebagai titik fase gelas (glassy point). Pada suhu tersebut bahan padat dapat dicetak menjadi suatu bentuk yang dikehendaki, misalnya bentuk lembaran tipis (film) kemasan.
Secara kimia kemampuan membentuk film dijelaskan oleh Argos, et al., 1982 dalam Darni 2006, sebagai akibat terjadinya interaksi glutamin pada batang-batang (planes) molekul zein yang bertumpuk. Selanjutnya Gennadios, et. al., 1994 dalam Darni 2006, bahwa film terbentuk melalui ikatan hidrofobik, hidrogen dan sedikit ikatan disulfid diantara cabang-cabang molekul zein.
2.7. Kar akter istik Kemasan Plastik
Keberhasilan suatu proses pembuatan film kemasan plastik biodegradable dapat dilihat dari karakteristik film yang dihasilkan. Karakteristik film yang dapat diuji adalah karakteristik mekanik, Gugus fungsi, permeabilitas dan nilai biodegradabilitasnya. (Darni, 2006).
1. Uji Mekanik (Kuat Tarik dan Elongasi)
Kebanyakan material mengalami tegangan beserta deformasinya selama pemrosesan dan penggunaan. Suatu uji mekanis penting dilakukan untuk mengetahui sejauh mana ketangguhan bahan material yang dibuat dapat dialikasikan . kuat tarik (tensile strength) dan kemuluran (elongation) merupakan parameter sifat-sifat mekanis suatu material. Prinsip kuat tarik (tensile strength) adalah menghitung besarnya beban tarik maksimum persatuan luas sedangkan kemuluran ( elongation) adalah besarnya pertambahan panjang yang diakibatkan oleh beban tarikan pada saat putus. Kekuatan tarik merupakan kekuatan tegangan maksimum bahan untuk menahan tegangan yang diberikan (Van Vlack 1991 dalam Pradita. 2011) . yaitu :
= ... ………... (1) F
adalah kuat tarik (transile strength), F adalah beban (Nm-2), dan A adalah luas
penampang (m2). Kecepatan penarikan yang digunakan pada semua sampel adalah sama, sehingga tidak mempengaruhi nilai kuat tarik yang dihasilkan. Sedangkan elongasi adalah regangan plastis linier yang menyertai perpatahan,(Van Vlack, 1991, dalam Pradita, 2011) yaitu :
= ...(2)
Dengan adalah kemuluran (%) adalah panjang awal (cm) dan L1 adalah panjang
akhir (cm). Besarnya elongasi menentukan keelastisan atau keuletan (ductility) suatu material. Bila nilainya mendekati nol maka material tersebut merupakan material yang rapuh (Van Vlack, 1991 dalam Pradita, 2011)
Pengujian tarik adalah pengujian untuk menentukan sifat bahan. Pengujian tarik biasanya dilakukan pada sepesimen atau batang uji dengan bentuk sesuai dengan standart. Pengujian tarik bersifat merusak. Hal ini terjadi karena setelah bahan dibentuk menjadi bahan uji kemudian pengujian tarik dilakukan akan menimbulkan kerusakan atau patah dalam proses. Bila batang uji telah dipilih dan disiapkan maka hasil pengujian mewakili sifat keseluruhan bahan (Paul A. T, 1991). Secara umum perpatahan digolongkan menjadi dua macam yaitu perpatahan rapuh dan perpatahan ulet. Perpatahan rapuh melibatkan sedikit atau tanpa deformasi plastis sehingga memerlukan sedikit energi untuk mematahkan material tersebut misalnya gelas, polistirena dan beberapa besi tuang (Van Vlack, 1991 dalam Pradita, 2011). Besarnya energi yang dibutuhkan sama dengan luasan
L1 - Lo
di bawah kurva s – e sebaliknya material yang tangguh seperti karet atau baja memerlukan energi yang besar dalam proses perpatahan karena membutuhkan banyak energi tambahan untuk mendeformasi material secara plastis di sekitar garis patahan.
2. Spektrometer FT-IR (Fourier Transform Infra Red)
Spektrometer Infra Red merupakan salah satu teknik analisis yang handal untuk mengidentifikasi senyawa-senyawa organik maupun anorganik antara suatu pita dan gugus fungsional spesifik tak dapat ditarik dengan cermat, daerah spektum ini disebut daerah sidik jari (Fingerprint region) (Fessenden & Fessenden, 1968) Spektrum senyawa sifatnya karakteristik sehingga meskipun perbedaan struktur dan konstituen molekul kecil dapat memberikan spektrum sidik jari yang cukup besar perbedaanya sdikit dalam struktur dan gugus fungsional akan memberikan perubahan yang mencolok pada distribusi puncak-puncak serapan. Bila dua spektrum mempunyai persesuaian yang tepat merupakan bukti bahwa senyawa tersebut identik cara yang sering dilakukan yaitu membandingkan spektrum beberapa senyawa yang kemungkinan telah dikenal.
Frekuensi gelombang inframerah berada di daaerah antara 13000 cm-1 sampai 10 cm-1, atau pada panjang gelombang 0,78 sampai 1000 μ m, di mana daerahnya dikelompokkan seperti pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3. Frekuensi gelombang inframerah Daer ahIR
dekat
Daerah IR tengah
Daer ah IR jauh Bilangan
gelombang (cm-1)
13000–4000 4000-200 200–10
Panjang
(μ m)
Untuk identifikasi gugus fungsi, dapat dilakukan pengamatan frekuensi vibrasi di daerah bilangan gelombang antara 4000 sampai 1300 cm-1. Atom hidrogen dan atom-atom yang memiliki berat 19 amu atau kurang mengalami vibrasi pada daerah bilangan gelombang 4000 sampai 2500 cm-1, sedangkan frekuensi regangan O-H dan N-H berada pada daerah 3700 sampai 2500 cm-1.
Vibrasi regangan C-H terlihat pada daerah bilangan gelombang 3300-2800 cm-1. Sebagai contoh, regangan alkena dan C-H aromatik terlihat di daerah bilangan gelombang 3100 sampai 3000 cm-1, sedangkan regangan C-H alifatik jenuh berada pada daerah 3000 sampai 2850 cm-1. C-H aldehida terlihat pada bilangan gelombang 2900 sampai 2700 cm-1.
Gambar 2.7. Daerah Gugus Fungsi (Pradita, 2011) Tabel 2.4. Gugus Fungsi Untuk Pati
No Range Frekuensi Ragam Vibrasi
1 3492,86 O – H
2 2980 – 2850 C – H
3 1650 – 1540 Asimetris CO2
4 1445 – 1465 C – CH2 Scissors 5 1160 – 1030 C – OH
6 1020 – 850 C – H bending
Planar dalam ring 1,2,4 7 690 – 500 Deformasi ring aromatik Sumber : (Pradita, 2011)
Tabel 2.5. Range Frekuensi FT-IR
Gugus fungsi Fr ekuensi (cm-1) Intensitas Alkil
C-H (stretching) Isopropil-CH (CH3)2 Tert-Butil-C(CH3)3 -CH3 (Bending) -CH2 (Bending)
[image:36.612.161.441.256.486.2]Alkenil
C-H (Stretching) C=C (Stretching) R-CH=CH2
(C-H bending keluar bidang)
R2C=CH2 Cis-RCH=CHR Trans-RCH-CHR 3010-3095 1600-1680 985-1000 905-920 880-900 675-730 960-975 Sedang Sedang-lemah Tajam Tajam Tajam Tajam Tajam Alkunil =C-H (stretching) C=C (stretching) 3300 2100-2250 Tajam Lemah-tajam Aromatik
C=C Ar-H (stretching) Substitusi aromatikkk (C-H bending keluar bidang)
Mono Orto Meta Para
1475 dan 1600 3030 690-710 730-770 735-770 680-725 750-810 790-840 Sedang-lemah Tajam Sangat tajam Sangat tajam Tajam Tajam Sangat tajam Sangat tajam Alkohol, Fenol, Asam
Karboksilat
OH (alkohol, fenol) alkohol, fenol, ikatan hidrogen) asam karboksilat, ikatan
hidrogen) 3590-3650 3300-3600 2400-3400 Sedang Sedang Sedang
Aldehida, Keton, Ester, dan Asam Karboksilat C=O (stretching) Aldehida Keton Ester Asam karboksilat Amida Anhidrida 1600-1820 1690-1740 1650-1730 1735-1750 1735-1750 1710-1780 1760 dan 1810
Tajam Tajam Tajam Tajam Tajam Tajam Tajam Amida
N-H 3100-3500 Sedang
Nitril
Alkohol, Eter, Ester, Asam Karboksilat, Anhidrida C-O Aldehida (C-H) Nitro (N=O) 1000-1300 2700-2800 dan 2800-2900 1300-1390 dan 1500-1600 Tajam Lemah Lemah Tajam Tajam Sumber : Mudhakir, A., dkk, 2008
3. Uji Biodegradasi
Uji biodegradasi dilakukan untuk mengetahui tingkat degradasi plastik. Pengujian dilakukan dengan cara membuat lembaran sampel dengan ukuran 3cmx5cm. selanjutnya di masukkan ke dalam air, tanah atau mikroorganisme yang di tempatkan dalam wadah, kemudian ditimbang berat yang hilang oleh dari setiap sampel.
2.8. Penelitian yang Sudah Dilakukan Sebelumnya
selama 12 hari, menjaga pengurangan kadar air jeruk hingga 13,27% dan juga mampu mempertahankan senyawa hexadexanoic acid. Sedangkan pengemas plastik sintetik HDPE memilki kemampuan menjaga penyusutan bobot hingga 0,7194 gram selama 12 hari, menjaga pengurangan kadar air jeruk hingga 13,79%, akan tetapi tidak dapat mempertahankan senyawa asli dari buah jeruk. LDPE mampu menjaga susut bobot hingga 0,2049 gram selama 12 hari, menjaga pengurangan kadar air jeruk 12,15% serta mampu mampu mempertahankan senyawa naphthalene hingga jangka waktu 12 hari (Anjar. A, H, 2010) .
Telah dilakukan penelitian tentang penelitian layak makan dari pati jagung dengan penambahan LDPE.. Nilai kekuatan tarik film tersebut adalah 71 kgf/cm2, dan kemuluran 23,6%. Kemudian LDPE asli nilai kuat tarik 149 kgf/cm2 dengan kemuluran 424%. (wiwik, S, 2008)
2.9. Landasan Teor i
sumber daya alam yang cukup berpotensi. Tanaman nanas akan dibongkar setelah dua atau tiga kali panen untuk diganti tanaman baru, oleh karena itu limbah daun nanas terus berkesinambungan sehingga cukup potensial untuk imanfaatkan sebagai produk tekstil yang dapat memberikan nilai tambah. Bentuk aun nanas menyerupai pedang yang meruncing diujungnya dengan warna hijau kehitaman dan pada tepi daun terdapat duri yang tajam. Tergantung dari species atau varietas tanaman, panjang daun nanas berkisar antara 55 sampai 75 cm dengan lebar 3,1 sampai 5,3 cm dan tebal daun antara 0,18 sampai 0,27 cm. Di samping species atau varietas nanas, jarak tanam dan intensitas sinar matahari akan mempengaruhi terhadap pertumbuhan panjang daun dan sifat atau characteristic dari serat yang dihasilkan. Intensitas sinar matahari yang tidak terlalu banyak (sebagian terlindung) pada umumnya akan menghasilkan serat yang kuat, halus, dan mirip sutera (strong, fine and silky fibre). Terdapat lebih dari 50 varietas tanaman nanas didunia, beberapa varietas tanaman nanas yang telah dibudidayakan di Indonesia antara lain Cayenne, Spanish/Spanyol, Abacaxi dan Queen.
BAB III
METODE PENELITIAN
Penelitian yang dilakukan adalah penelitian eksperimental yaitu penelitian
yang dilakukan dalam skala laboratorium.
3.1. Alat dan Bahan
[image:42.612.135.531.556.689.2]Alat yang digunakan dalam penelitian ini dijelaskan pada table 3.1:
Tabel 3.1. Alat Penelitian dan Fungsi Alat
No
Alat Penelitian
Fungsi Alat
1
Neraca Digital
Untuk menimbang bahan sesuai dengan
kebutuhan dengan ketelitian 0,1 grm
2
Heater dengan Stirerr
Untuk memanaskan dan mengaduk bahan
3
Plexiglass
Untuk media mencetak bahan dengan ukuran
15 x 30
4
Uji mekanis
Untuk menguji kekuatan dan elongasi dari
bahan yang akan diuji
5
FT-IR
Untuk mengetahui gugus yang terbentuk pada
bahan uji
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini dijelasakan pada table 3.2:
Tabel 3.2. Takaran dan Bahan Penelitian
No Bahan Penelitian Takaran Bahan
1 Pati Ubi Jalar 50 grm
2 Selulosa diastat dari serat limbah daun nanas
0,2grm, 0,4grm, 0,6grm, 0,8grm, dan 1grm
3 Asam asetat 50 ml
No Bahan Penelitian Takaran dan Bahan
5 Etanol 96% 45 grm
6 Gliserol 1,5 ml
3.2. Var iabel
[image:43.612.132.529.112.184.2]Variabel yang digunakan dalam penelitian ini di jelaskan pada table 3.3:
Tabel 3.3. Variabel Penelitian
3.3.
Tempat dan Waktu Penelitian
Kegiatan penelitian ini dilakukan pada bulan februari sampai dengan oktober
2011 yang dilaksanakan di :
1.
Laboratorium Riset Program studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik
Sipil dan perencanaan, Universitas Pembangunan Nasional ” Veteran”
Jawa Timur.
2.
Proses penelitian pembuatan plastik mudah terurai (Biodegradable)
dilakukan di Laboratorium Fisika Unair.
No
Variabel
keterangan
I
II
Variabel tetap
- Suhu pemanasan
- Pengadukan
- Ubi jalar
- Gliserol
- Asam asetat
- Etanol 96%
- Aquades
Variabel Peubah
- Selulosa diasetat dari serat limbah
daun nanas
60-70
0C
60 rpm
50 grm
1,2 ml
50 ml
45 ml
100 ml
32
3.
Uji karakteristik plastik mudah terurai (Biodegradable) dilakukan di
Laboratorium Kimia dan Fisika Unair.
3.4.
Analisis Data
1. Dari data yang diperoleh,dilakukan analisis terhadap keterkaitan antara
penambahan sampel dengan penambahan selulosa diasetat dari serat limbah
daun nanas dengan kuat tarik dan elongasi sehingga diketahui dari grafik
apakah penambahan itu mengalami penurunan apa kenaikan.
2. Untuk analisa data uji FT-IR dilakukan analisa untuk mengidentifikasi
material plastik dan menentukan komposisi campuran memberikan informasi
dalam memperkirakan struktur molekul sehingga dapat diketahui adanya
penambahan atau berkurangnya gugus di dalam plastik mudah terurai
(biodegradable)
3. Untuk analisa uji biodegradabilitas dilakukan dengan merendam sampel
plastic mudah terurai kedalam media EM-4 kemudian diamati berat sampel
awal dan akhir kemudian dalam proses uji biodegradasi dilakukan selama 15
hari.
3.5.
Pr osedur Penelitian
Daun nanas 20grm direndam dengan 200ml Aquades selama 2 minggu,
kemudian direndam dengan larutan kapur selama 3 hari setelah itu
dikeringkan dan dikasih 15ml NaOH selama 4 jam kemudian di blender
dibuat pulp dan disintesis larutan asam asetat10ml, asam sulfat pekat H2SO4
10 ml kemudian dishaker selama 15 jam dan ditetesi air kurang lebih 15menit
kemudian disaring dikeringkan dan diayak hingga menjadi serbuk.
2. Pembuatan plastik mudah terurai (biodegradable)
1. Pati ubi jalar disaring terlebih dahulu dengan ukuran saringan 75 µ m
1. Dicampurkan pati ubi jalar dan asam asetat secara manual di dalam wadah
(gelas beaker) dengan komposisi 50 gram pati ubi jalar dan 50 ml asam
asetat.
2. Pencampuran menggunakan heater yang dilengkapi dengan stirrer untuk
menggerakkan magnetic stirrer dengan suhu 40
0C dan kecepatan putaran
31-60 rpm sampai campuran mengental
3. Kemudian dimasukkan kedalam wadah (piring) sampai campuran tersebut
mengering.
4. Diambil 7,5 gram hasil pencampuran pati ubi jalar dan asam asetat yang telah
dikeringkan dan dihaluskan
5. Ditambahkan 100 ml aquades, 45 ml etanol 96 %, 1,2 ml gliserol
6. Ditambahkan selulosa diasetat dari serat nanas yang sudah menjadi serbuk
yaitu sampel A tanpa penambahan, sampel B 0,2grm, sampel C 0,4grm,
34
7. Selanjutnya dilakukan pencampuran menggunakan heater dan magnetic stirrer
dengan suhu 60 - 700 C dan kecepatan putaran 60 rpm sampai campuran
mengental.
8. Campuran yang dihasilkan kemudian dicetak diatas plexiglass dengan ukuran
20cm x 30cm dan didinginkan pada suhu ruang.
3. Uji karakteristik plastik mudah terurai (biodegradable)
a. Uji Mekanis
Sampel plastik yang sudah dihasilkan akan diuji kuat tariknya dan
elongasinya, sampel akan di bentuk dengan ukuran 5cm x 1cm, kemudian
diuji dengan menggunakan alat uji tensile strainge hasil yang didapat dari
pengujian kuat tarik didapatkan nilai A kemudian di masukkan ke persamaan
1, sedangkan untuk uji elongasi didapatkan nilai L
okemudian dimasukkan ke
persamaan 2.
b. Uji FT-IR
c. Uji biodegradasi
Uji biodegradasi dilakukan untuk mengetahui tingkat degradibilitas
plastik mudah terurai (biodegradable) seberapa cepat atau lamanya terhadap
biodegrabilitas plastik tersebut dengan menggunakan mikroorganisme EM-4,
sampel akan diuji selama 15 hari kemudian tiap 5 hari sekali sampel akan
36
3.7.
Kerangka Perencanaan
JUDUL
Pengaruh penambahan serat limbah daun nanas terhadap sifat mekanik plastik mudah
terurai (biodegradable)
Studi Literatur
Persiapan Alat dan Bahan
Pembuatan Plastik
Uji plastik mudah terurai (biodegradable) :
- Uji tarik dan elongasi
- Uji FT-IR
- Uji biodegradasi
Analisa hasil :
- Diperoleh nilai uji kuat tarik dan elongasi
- Perubahan gugus fungsi setelah penambahan serat nanas
- Mengalami penurunan berat massa setelah dilakukan uji
biodegradasi
Kesimpulan dan Saran :
Penambahan limbah serat daun nanas mempengaruhi sifat mekanik plastik mudah
terurai (biodegradable) dan dibutuhkan penelitian lebih lanjut agar hasil dari plastik
[image:48.612.117.532.183.585.2]mudah terurai ini lebih baik
Sampel plastik mudah terurai (biodegradable) dibuat dari pencampuran pati
ubi jalar dan asam asetat dengan penambahan selulosa diasetat dari serat limbah daun
nanas sebagai panambah kuat mekanik plastik mudah terurai (biodegradable). Dari
pencampuran ini diperoleh 6 sampel plastik.
[image:49.612.184.428.360.554.2]4.1. Hasil Pembuatan Plastik Mudah Terurai (Biodegradable)
Gambar 4.1. Sampel A Tanpa Penambahan Serat limbah Daun Nanas
Pada gambar 4.1. hasil yang diperoleh pada sampel A sangat transparan itu di
38
Gambar 4.2. Sampel B Penambahan Serat Daun Nanas 0,2g
Pada gambar 4.2. hasil yang diperoleh pada sampel B mulai keruh karena
sudah mengalami penambahan serat limbah daun nanas sebanyak 0,2grm
Gambar 4.3. Sampel C Penambahan Serat Daun Nanas 0,4g
Pada gambar 4.3. hasil yang diperoleh pada sampel C mulai keruh karena
[image:50.612.186.437.410.579.2]Gambar 4.4. Sampel D Penambahan Serat Daun Nanas 0,6g
Pada gambar 4.4. hasil yang diperoleh pada sampel D keruh karena sudah
mengalami penambahan serat limbah daun nanas sebanyak 0,6grm
Gambar 4.5. Sampel E Penambahan Serat Daun Nanas 0,8g
Pada gambar 4.5. hasil yang dipeoleh pada sampel E sangat keruh karena
[image:51.612.185.426.393.564.2]40
Gambar 4.6. Sampel F Penambahan Serat Daun Nanas 1grm
Pada gambar 4.6. hasil yang diperoleh pada sampel F sangat keruh karena
sudah mengalami penambahan serat limbah daun nanas sebanyak 1grm. Plastik
mudah terurai (Biodegradable) ini berbahan dasar pati ubi jalar dengan penambahan
serat limbah daun nanas sebagai penguat sifat mekaniknya, pembuatan sampel dibuat
sebanyak 6 sampel dengan sampel pertama tanpa penambahan serat limbah daun
nanas karena sebagai kontrol dan sampel berikutnya sudah ditambahkan serat limbah
daun nanas. Dari hasil pembuatan plastik mudah terurai (biodegradable) dilakukan
uji – uji kelayakan plastik biodegradable sehingga nantinya plastik mudah terurai ini
bisa diaplikasikan langsung sebagai pebungkus buah, uji yang akan dilakukan adalah
uji mekanik (kuat tarik dan elongasi), uji FT-IR untuk mengetahui gugus – gugus apa
saja yang muncul dan yang hilang kemudian yang terakhir uji biodegradasi dengan
menggunakan bakteri EM-4 untuk mengetahui tingkat degradasi plastik tersebut
4.2.
Mekanisme Reaksi Plastik Mudah Terurai (Biodegradable)
Pada tahap pertama pati ubi jalar ditambahkan dengan asam asetat
(C
6H
10O
5)
8+ CH3COOH + 10H
2O
(C
6H
12O
6)
10+ 2H
2O
Setelah proses pertama hasil dari percampuran pati ubi jalar dan asam asetat menjadi
glukosa kemudian ditambahkan dengan gliserol, etanol 96%, aquades
(C
6H
12O
6)
10+ C
3H
8O
3+ C
2H
6O + H
2O
(CH
3CHOHCOOH)
25(PLA)
Setelah proses reaksi hasil penambahan gliserol, etanol 96%, aquades, monomer –
monomer saling bergabung satu monomer masuk ke monomer yang lain dan
kemudian membentuk rantai yang panjang seperti pada gambar 4.7, polimer yang
terbentuk dari reaksi polimerisasi adalah polylactic acid atau poli asam laktat (PLA)
bioplastik ini berjenis plastik yang mudah trurai di alam (biodegrdable) kemudian
disertai dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi dari monomer –
monomernya yang membentuk ikatan tunggal. Dalam reaksi ini tidak diserta
terbentuknya molekul – molekul kecil seperti H
2O.
[image:53.612.250.401.545.625.2]
Gambar 4.7. Rumus Kimia Poli Propilena
C
C
H
H
H
42
4.3. Hasil Uji Mekanik
Hasil uji tarik, perpanjangan putus (elongasi) merupakan sifat karakteristik yang
penting sebagai ukuran kuantitatif baik tidaknya bahan hasil proses untuk
diaplikasikan lebih lanjut.
Tabel 4.1. Data Hasil Uji Kuat Tarik, Elongasi Sampel Plastik
Sumber : Hasil penelitian
Gambar 4.8. Grafik Uji Tarik dan Elongasi
No J enis sampel Penambahan ser atnanas
Uji tar ik Uji elongasi
1 A - 66,31 kgf/cm2 37,8%
2 B 0,2 grm 70,21 kgf/cm2 38,25%
3 C 0,4 grm 73,68 kgf/cm2 41,8%
4 D 0,6 grm 80,86 kgf/cm2 50,4%
5 E 0,8 grm 74,15 kgf/cm2 47%
Penambahan serat daun nanas terhadap pembuatan plastik mudah terurai
(biodegradable) adalah untuk mempengaruhi sifat mekanik plastik tersebut, hasil
pengukuran uji mekanik sampel ditunjukkan pada tabel 4.1 Dari tabel tersebut
tampak bahwa pati ubi jalar tanpa penambahan serat daun nanas hasil yang didapat
adalah 66,31 kgf/cm
2dengan elongasi 37,8%. Sedangkan penambahan serat daun
nanas pada sampel D diproleh hasil 80,86 kgf/cm
2dengan elongasi 50,4% sedangkan
pada sampel E dan F hasil yang diperoleh mulai turun. Itu karena pada sampel D dari
hasil uji FT-IR muncul gugus baru sehingga ikatan gugus yang terbentuk semakin
kuat sedangkan pada sampel E dan F mengalami kehilangan gugus sehingga terjadi
pengurangan ikatan gugus yang mengakibatkan menurunya nilai kuat tarik yang
dihasilkan. Semakin banyak penambahan serat daun nanas nilai kuat tarik dan
elongasinya akan semakin turun itu ditunjukkan pada Gambar 4.8.
Hasil uji mekanik ini dapat diperoleh dengan menggunakan alat uji tensile
strengh sehingga dapat diketahui sifat mekaniknya dan bahwa edible plastik yang
dihasilkan dengan menggunakan penambahan selulosa diasetat dari serat daun nanas
mempunyai sifat mekanik yang paling baik dibandingkan dengan edible plastik yang
menggunakan pati ubi jalar saja (tanpa penambahan serat daun nanas). Pada edible
plastik yang menggunakan penambahan serat daun nanas 0,6grm memiliki nilai kuat
tarik paling tinggi yaitu 80,86 kgf/cm
2dengan elongasi 50,4%. Sedangkan edible
plastik yang menggunakan pati ubi jalar saja tanpa penambahan serat daun nanas
44
dengan nilai kuat tarik, dikarenakan adanya penambahan serat daun nanas sehingga
nilai kuat tarik dan elongasi juga dipengaruhi.
Dari penelitian plastik biodegradable sebelumnya nilai kuat tarik dan elongasi
yang di peroleh adalah 71 kg/cm
2, dan kemuluran 23,6%. Kemudian LDPE asli nilai
kuat tarik 149 kg/cm
2dengan kemuluran 424%. (wiwik, S, 2008) bahwa plastik
mudah terurai yang dihasilkan pada panelitian ini cukup stabil dengan nilai kuat tarik
antara 66,31 – 80,86kgf/cm
2, dan kemuluran antara 38,25 – 50,4%.
4.4. Hasil Uji FT-IR
Uji FT-IR ditujukan untuk mengidentifikasi senyawa – senyawa organik yang
terkandung dalam plastik mudah terurai ini, Dari uji ini menggunakan
spektrofotometer FT-IR dengan sampel plastik berbahan dasar pati ubi jalar dengan
penambahan dari serat limbah daun nanas, maka diperoleh identifikasi pita
serapannya yang ditunjukkan pada tabel 4.2. Sedangkan hasil selengkapnya
[image:56.612.104.561.555.703.2]ditunjukkan pada (lampiran A).
Tabel 4.2. Hasil Analisis Uji FT-IR
sRange
Frekuensi Ragam Vibrasi
Bilangan Gelombang
Pati Pati + Selulosa diasetat dari serat nanas 0,2grm 0,4grm 0,6grm 0,8grm 1grm
3492,86 O-H ulur 3286,58
3272,08 - 3280,33 - 3741,36
-1650 – 1540 Asimetris CO2 1649,09 1559,98 1649,70 1559,18 1688,71 1515,33 1650,83
1554,48 -
-1160 – 1030 C–OH
1410,04 1149,10 1410,11 1239,38 1149,30 - 1408,52
1148,41 -
-1020 – 850
C– H bending planar dalam ring
1,2,4
994,43 926,02
1001,52
923,07 - 999,56
924,47 -
-690 – 500 Deformasi ring aromatik
644,34 560,43 515,60
645,81
515,10 586,99 598,29
578,72
531,82 565,30
Sumber : Hasil penelitian
Hasil dari uji kimia fisik menggunakan spektrofotometer FT-IR ini
menghasilkan spektrum pita absobsi gugus fungsional selulosa diasetat dari serat
daun nanas pada pembuatan plastik biodegradable. Spektrum – spektrum tersebut
terbentuk akibat adanya pita vibrasi dan pita rotasi yang terjadi pada rantai selulosa
diasetat dengan bilangan gelombang antara 4000 cm
-1– 500 cm
-1.
Hasil yang diketahui bahwa untuk bahan pati ubi jalar dan selulosa diasetat dari
serat nanas masing-masing menunjukkan gugus serapan karakteristik. Data tersebut
digunakan sebagai acuan dalam mendeteksi gugus serapan dari plastik biodegradable.
Frekuensi serapan karakteristik untuk pati ubi jalar ditandai dengan adanya serapan
gelombang 3492,86 cm
-1untuk vibrasi dari gugus O-H ulur, untuk vibrasi rentangan
dari gugus C-H yaitu 2980 – 2850 cm
-1, untuk vibrasi rentangan dari gugus asimetris
CO
2yaitu 1650-1540 cm
-1, untuk vibrasi rentangan dari gugus C-OH yaitu 1160 -
1030 cm
-1dan C – H bending planar dalam ring 1,2,4 yaitu antara 1020 – 850 cm
-1
46
Pada penelitian ini didapatkan hasil bahwa penambahan selulosa diasetat dari
serat nanas pada plastik layak santap yang menggunakan pelarut asetat terdapat
puncak serapan vibrasi rentangan ikatan gugus O-H ulur pada bilangan gelombang
3272,08, 3280,33, 3741,36 cm
-1. Untuk vibrasi rentang gugus C-H diperoleh
2930,12, 2926,00 cm
-1. untuk bilangan gelombang 1649,70, 1559,18, 1688,71,
1515,33, 1650,83, 1554,48 cm
-1terdapat vibrasi rentang gugus asimetris CO
2. Pada
vibrasi rentang gugus C-OH diperoleh 1410,11, 1149,30, 1408,52, 1148,41 cm
-1.
Sedangkan untuk C – H bending planar dalam ring 1,2,4 yaitu 923,07, 999,56, 924,47
cm
-1. Pada vibrasi rentang deformasi ring aromatik yaitu 645,81, 515,10, 586,99,
549,29, 578,72, 531,82, 565,30 cm
-1. Dari data yang dihasilkan pada uji FT-IR
diidentifikasi gugus senyawa organik pada tiap – tiap sampel, itu membuktikan
bahwa plastik hasil penelitian ini adalah plastik berbahan dasar pati yang nantinya
plastik mudah terurai ini bisa tergeradasi di alam.
4.5.
Uji Biodegradasi
Uji biodegradasi dilakukan untuk mengetahui tingkat degradabilitas plastik
mudah teruari (biodegradable) dengan menggunakan mikroorganisme EM-4,
pengujian dilakukan dengan cara setiap sampel diukur dengan ukuran 3cmx5cm dan
ditimbang kemudian setiap sampel dimasukkan kedalam toples yang sudah berisi
mikroorganisme EM-4 dan tiap 5hari sekali sampel di timbang untuk mngetahui berat
Dari hasil yang didapat pada uji biodegradasi akan dihitung berat yang hilang
pada tiap – tiap sampel pada hari ke – 5, hari ke – 10 dan hari ke - 15 sehingga akan
diperoleh hasilnya pada tabel 4.3.
Tabel 4.3. Berat yang hilang di tiap – tiap sampel
No Jenis sampel
Berat yang hilang
Hari ke – 5 Hari ke – 10 Hari ke - 15
1 Sampel A 0,0035 grm 0,0852 grm 0,1523 grm
2 Sampel B 0,057 grm 0,0623 grm 0,0989 grm
3 Sampel C 0,0305 grm 0,0514 grm 0,0864 grm
4 Sampel D 0,0286 grm 0,0633 grm 0,1023 grm
5 Sampel E 0,0254grm 0,0511 grm 0,1405 grm
6 Sampel F 0,0028 grm 0,0452 grm 0.1428 grm
Sumber : Hasil penelitian
[image:59.612.148.500.459.668.2]48
Dilihat dari gambar 4.9. uji biodegradasi dengan menggunakan EM-4 untuk hari
ke – 5 penurunanya yaitu berkisar antara 0,0028grm – 0,057grm dan pada hari ke –
10 penurunanya yaitu berkisar antara 0,0452grm – 0,0852grm dan pada hari ke – 15
penurunanya yaitu berkisar antara 0,0864grm – 0,1523grm. Hasil degradabilitas ubi
jalar saja pada sampel A mengalami penurunan tertinggi dari pada dengan
penambahan serat daun nanas pada sampel B,C,D,E,F itu dikarenakan kandungan
pada sampel A banyak mengandung pati, sedangkan sampel B,C,D,E,F sudah
mengalami penambahan serat daun nanas sehingga sulit diuraikan oleh EM-4. Dari
hasil penurunan pada gambar 4.9. bahwa plastik mudah terurai (biodegradable)
mengalami degradasi yang cepat sehingga plastik mudah teruarai tidak membutuhkan
5.1.
Kesimpulan
Dari penelitian pembuatan plastik mudah terurai (biodegradable) penambahan
limbah serat daun nanas berpengaruh terhadap sifat mekanik plastik mudah terurai
dapat dilihat dari hasil tanpa penambahan serat daun nanas diperoleh 66,31 kgf/cm
2dengan elongasi 37,8%. Setelah penambahan serat daun nanas 0,6grm pada sampel D
hasil yang diperoleh 80,86 kgf/cm
2dengan elongasi 50,4%, Dari penelitian plastik
biodegradable sebelumnya nilai kuat tarik dan elongasi yang di peroleh adalah 71
kg/cm
2, dan kemuluran 23,6%. Kemudian LDPE asli nilai kuat tarik 149 kg/cm
2dengan kemuluran 424%. (wiwik, S, 2008) plastik mudah terurai yang dihasilkan
pada panelitian ini cukup stabil dengan nilai kuat tarik antara 66,31 – 80,86kgf/cm
2,
dan kemuluran antara 38,25 – 50,4%. Dari hasil uji FT-IR diidentifikasi gugus
senyawa organik yang terkandung dalam plastik mudah terurai ini, itu membuktikan
bahwa data yang diperoleh dari hasil penelitian plastik mudah terurai mengandung
bahan organik anatara lain pati ubi jalar. Dari hasil uji biodegradasi dapat diketahui
bahawa plastik yang dibuat ini memenuhi keriteria plastik mudah terurai
(biodegradable) karena pada hasil pengujian degradasi plastik dengan menggunakan
EM-4 plastik mengalami penurunan berat massa pada hari ke – 5, ke – 10 dan ke 15.
50
5.2.
Sar an
1. Dalam proeses pembuatan plastik mudah teruai (biodegradable) harus
memakai bahan yang PA karena bila bahan yang digunakan tidak PA maka
hasil pembuatan plastik akan kurang bagus.
2. Plastik mudah terurai berbahan dasar ubi jalar dengan penambahan serat
daun nanas perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk menvariasikan bahan –
untuk mengawetkan buah jeruk” Departemen Fisika, Fakultas sains dan teknologi,
Universitas Surabaya 2010.
Anonim., 2006, “Etilana Glikol Teknis”, http// SNI 06-2154-2006 Badan Standarisasi Nasional.
Tanggal 7 Desember 2010.
Arya, L. M., 2001, “ Kandungan Gizi buah nanas”: http://www.tifac.org.in/news/jute.htm Di
akses pada tanggal 12 januari 2010. Jakarta.
Carpio Del., 1969, The genetic imp rovement of sweet potato in Peru. Vida Agricola Peru.
Darni Yuli., Tahun 2006, “Peningkatan Hidrofobisitas dan Sifat Fisik Plastik Biodgradable Pati
Tapioka dengan Pembahasan Selulosa Residu Rumput laut”, Fakultas Teknik Jurusan
Teknik Kimia Universitas Lampung.
Dwi Prasetio., 2010, “pemanfaatan serat limbah dari pertanian” http:/www. biodegradasi
plastik B/pemanfaatn-serat-dari-limbah-pertanian.html di akses pada tanggal rabu 31
maret 2010.
Fessenden Ralp. J and Fessenden Joan S., 1968, “Kimia Organik”, Edisi ke-3, Jilid I dan II,Alih
bahasa oleh Aloysius Hadyana P. Ph.D, Erlangga Jakarta.
Hasibuan Makhrani., 2009, “Pembuatan Film Layak Makan Pati Sagu Menggunakan Bahan
Pengisi Serbuk Batang Sagu dan Gliserol Sebagai Plasticezer” Sekolah Pascasarjana
Universitas Sumatra Utara.
Malcom P. Steven., 2007, “Kimia polimer”, Terjemahan Iis Sopyan, Edisi kedua, Penerbit PT
Pradanya Pramita, Jakarta.
Maulana Wahyu., 2008. “ Pemanfaatan pati Singkong dengan Campuran SorbitolSebagai
Bahan Baku Ediblr Film” Jurusan Teknologi Industry Pangan Fakultas Teknologi
Industri Pertanian Universitas Padjadjaran Bandung.
Mudzakir, A., dkk. 2008. Praktikum Kimia Anorganik (KI 425). Bandung: Jurusan Pendidikan
Kimia FPMIPA UPI.
Pradita 2011, “Pengaruh penambahan selulosa diasetat terhadap sifat mekanik Plastik Layak
santap berbasis singkong” Skripsi, Jurusan Kimia FMIPA Universitas Airlangga,
Surabaya.
Rahayu. Ts., 1994, “Bahan tambahan untuk makanan dan kontaminan”, pustaka sinar harapan,
Jakarta.
Rukmana., 2009, “ Ragam umbi – umbian” http:/Ad B-05-2007-CA daikses pada tanggal 12 juli
2010.
Syaiful.,
A.M,
2003,
“
jenis
–
jenis
dan
kelebihan
plasticzer”
:
http://www.plastikbio.org./R498023Er3657e02.htm. Diaksses pada tanggal 17 februari
2010. Jakarta.
Siwi Rezki Tiara., 2007, “Pengujian karaktristik dan Aplikasi biodegradable film”http/Pd
A-01-2007-B-Ajang kreasiku.diakses Tanggal 21 November 2010.
Wijanji. R. R., 2006, “Pengaruh Konsentrasi NaOh dan Waktu Pemasakan Terhadap Rendemen
Pulp Serat Daun Nanas (Ananas Comosus), Skripsi, Jurusan Kimia FMIPA Universitas
Airlangga, Surabaya.
Winarno, F. G., 1986, “Kimia pangan dan Gizi” Gramedia, jakarta.
Wiwik, S., 2008, “ Plastik yang tergradasi secara alamiah (biodegradable) terbuat dari
LDPEdan pati jagung terlapis” pusat penelitian Fisika, lembaga ilmu pengetahuan
Indonesia.
Youg, C. K., 1962, “Effects of thermo Ipomea batata under controlled conditions.Plant
physiologyc 36 No. Efek dari bahan thermo Ipomea batata di bawah kondisi yang
