Pengembangan teknologi kemasan plastik biodegradable merupakan salah satu alternatif upaya untuk keluar dari permasalahan ketergantungan terhadap penggunaan kemasan plastik non-degradable (plastik konvensional). Plastik yang digunakan saat ini merupakan polimer sintetik yang terbuat dari bahan baku minyak bumi, yang jumlahnya terbatas dan tidak dapat diperbaharui.
Permasalahan
Pembatasan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka perlu dilakukan penelitian mengenai produksi plastik biodegradable berbahan dasar tepung biji durian, mengukur ketahanan terhadap air, massa jenis dan waktu pemecahan yang diperlukan agar film plastik sempurna. Dalam penelitian ini perlu dilakukan pembatasan permasalahan yaitu bahan film plastik biodegradable yang akan digunakan merupakan hasil pengolahan film plastik berbahan dasar tepung biji durian dari Laboratorium Komposit Jurusan Fisika Universitas Negeri Semarang.
Tujuan
Manfaat
Uji biodegradasi pilihan adalah uji penguburan tanah, yang mengandalkan mikroorganisme tanah untuk membantu proses degradasi. Dapat diketahui sifat ketahanan air dan kepadatan film kemasan makanan plastik yang terbuat dari bahan alami terbarukan.
Sistematika
Pengujian dan karakterisasi sampel dilakukan untuk menilai sifat sampel film plastik yang dihasilkan. Dari hasil penelitian tersebut dapat dikatakan bahwa plastik film berbahan dasar tepung biji durian merupakan plastik ramah lingkungan.
LANDASAN TEORI
Film Plastik
Oleh karena itu diperlukan solusi untuk mengatasi permasalahan lingkungan ini, salah satunya adalah pengembangan bahan plastik biodegradable (bioplastik). Dibutuhkan waktu puluhan tahun bagi tanah untuk mengurai sampah bahan plastik (Kadir, 2012).
Plastik
Plastik sintetis (non-biodegradable) dapat menjadi bahan yang mengancam keberlangsungan makhluk hidup di muka bumi ini. Keunggulan lain plastik jenis ini dengan rangka dasar polietilen dibandingkan dengan jenis plastik lainnya adalah plastik jenis ini mempunyai nilai konstanta dielektrik yang rendah sehingga sifat kelistrikannya lebih baik (Billmeyer, 1971).
Bioplastik
Sedangkan Seal (1994), film plastik biodegradable adalah bahan polimer yang berubah menjadi senyawa dengan berat molekul rendah setidaknya dalam satu tahap proses degradasi melalui metabolisme organisme alami. Plastik biodegradable yang terbuat dari pati/pati dapat diuraikan oleh bakteri pseudomonas dan basil, yang memecah rantai polimer menjadi monomer. Proyeksi kebutuhan plastik biodegradable sampai tahun 2010 dikeluarkan oleh Japan Biodegradable Plastic Society, pada tahun 1999 produksi plastik biodegradable hanya sebesar 2500 ton yaitu 1/10.000 dari total produksi bahan plastik sintetik.
Diperkirakan produksi plastik biodegradable akan mencapai 1.200.000 ton pada tahun 2010, atau 1/10 dari total produksi plastik dunia. Teknologi kemasan plastik biodegradable merupakan salah satu upaya untuk mengatasi permasalahan penggunaan kemasan plastik non-degradable (plastik konvensional), akibat menurunnya pasokan minyak bumi, kesadaran dan kepedulian terhadap risiko lingkungan dan kesehatan. Berdasarkan bahan baku yang digunakan, plastik biodegradable dikelompokkan menjadi 2 kelompok, yaitu kelompok dengan bahan baku petrokimia (bahan baku tidak terbarukan) dengan bahan tambahan dari zat bioaktif yang bersifat biodegradable, dan kelompok kedua dengan bahan baku yang seluruhnya berasal dari bahan baku terbarukan. bahan. sumber daya alam (sumber daya terbarukan) seperti pati nabati dan bahan selulosa serta hewani seperti cangkang atau dari mikroorganisme yang digunakan untuk mengakumulasi plastik yang berasal dari sumber tertentu seperti lumpur aktif atau limbah cair yang kaya akan bahan-bahan tersebut.
Plastik biodegradable dapat diproduksi dengan beberapa cara, salah satunya adalah biosintesis menggunakan bahan pati atau selulosa.
Khitosan
Kitosan tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut asam organik di bawah pH 6, termasuk asam format, asam asetat, dan asam laktat. Kelarutan kitosan dalam pelarut asam anorganik sangat terbatas, antara lain sedikit larut dalam larutan HCl 1% tetapi tidak larut dalam asam sulfat dan asam fosfat (Nadarajah, 2005).
Gliserol
Biji Durian
Selain itu limbah kulit durian juga mengandung sel-sel serat yang berdimensi panjang dan dinding serat yang cukup tebal sehingga dapat merekat dengan baik jika diberi perekat sintetik atau perekat mineral (Afif, 2007). Biji durian merupakan salah satu bagian buah durian yang jarang dikonsumsi orang karena bentuknya yang berlendir dan menimbulkan rasa gatal di lidah. Jika dilihat dari komposisi kimianya, biji durian mengandung protein 9,79%, karbohidrat 30%, kalsium 0,27%, dan fosfor 0,9% (Djaeni dan Prasetyaningrum, 2010).
Menurut Muhamad Afif (2007), komposisi kimia benih durian adalah hampir sama dengan benih milik keluarga lain iaitu Bombacaceae, komposisi kandungan yang terdapat dalam biji durian masak ialah 51.1 gram air, 0.2 gram lemak, 1 gram protein, 5 gram dan 46.2 gram karbohidrat. Benih tumbuhan dari keluarga Bombacaceae kaya dengan karbohidrat terutama kanji yang cukup tinggi iaitu sekitar 42.1% berbanding ubi keledek 27.9% atau ubi kayu 34.7% (Afif, 2007).
Karakterisasi Film Plastik
- Uji ketahanan terhadap air
- Densitas
- Uji transparansi
- Uji biodegradabilitas
Uji tembus film plastik dapat ditentukan berdasarkan banyaknya cahaya yang diteruskan melalui film plastik tersebut. Selama degradasi, film plastik akan mengalami proses penghancuran secara alami, baik melalui fotodegradasi (sinar matahari, katalis), degradasi kimia (air, oksigen), biodegradasi (bakteri, jamur, alga, enzim) atau degradasi mekanis (angin, abrasi). Hal ini disebabkan sifat kitosan yang menjadikan ketahanan air pada bahan film plastik menjadi baik.
Namun pada sampel kelima atau film plastik dengan fraksi kitosan 0,043, kepadatan plastik biodegradable meningkat. Uji transparansi film plastik dapat ditentukan dari banyaknya cahaya yang diteruskan oleh film plastik tersebut. Hasil karakterisasi sifat optik film plastik diukur menggunakan spektrometer Vis-Nir pada rentang panjang gelombang nm.
Film plastik dapat dibuat dari sintesis pati biji durian, kitosan dan gliserin dengan menggunakan metode pembentukan larutan.
METODE PENELITIAN
Alat dan Bahan
Bahan yang digunakan dalam produksi plastik biodegradable berasal dari bahan industri lokal. Bahan-bahan tersebut antara lain pati biji durian, kitosan, gliserol, asam asetat dan air suling (Gambar 3.1 (a)). Dalam proses pembuatan plastik biodegradable digunakan beberapa benda sederhana di Laboratorium Bahan Komposit Universitas Negeri Semarang antara lain oven, cetakan, gelas ukur, lampu bunsen, tripod dan kain kasa, termometer, pipet, spatula dan pengaduk pada Gambar 3.1 ( b) .
Peralatan uji dan karakterisasi yang digunakan terdiri dari spektrometer Vis-Nir jenis CHEMUSB4VIS-NIR, timbangan digital dan jangka sorong digital.
Variabel Penelitian
- Isolasi Pati Biji Durian
- Pembuatan Sediaan Larutan
- Pencampuran Bahan Dasar
- Pencetakan
- Sifat Ketahanan terhadap Air
- Densitas
- Uji Transparansi
- Uji Biodegradabilitas
Ketiga bahan tersebut dicampur (seperti pada Gambar 3.5 (a)) dan dipanaskan dengan menggunakan pembakar bunsen hingga suhu 80° - 90°C yaitu suhu tersebut. Sifat-sifat yang ingin kami pelajari dari penelitian ini antara lain ketahanan film plastik terhadap air, kepadatan, transmisi dan biodegradabilitas. Lakukan hal yang sama hingga diperoleh berat akhir sampel yang konstan dan hitung persentase air yang diserap film plastik menggunakan persamaan 2.1.
Massa jenis suatu bahan mempengaruhi sifat mekanik bahan tersebut, semakin padat suatu bahan maka sifat mekaniknya akan semakin meningkat, sehingga film plastik yang dihasilkan mempunyai kekuatan tarik yang baik. Analisis data untuk uji transmisi menggunakan spektrometer Vis-Nir tipe CHEMUSB4VIS-NIR menggunakan metode grafis dan analisis deskriptif atau cerita untuk menguji biodegradabilitas film plastik. Dari hasil penelitian yang dilakukan diperoleh film plastik biodegradable dengan mengeringkan formula cair pati biji durian, air suling, kitosan dan gliserol pemlastis dalam cetakan stainless steel berukuran 18,5x12,5x2 cm3 pada suhu 45°C selama 6 jam.
Film yang dihasilkan berupa film berwarna agak coklat muda, transparan dan elastis (Gambar 4.1), yang kemudian diuji ketahanannya terhadap air, kepadatan, transparansi, dan kemampuan terurai secara hayati untuk menentukan standar dan kesesuaiannya.
Ketahanan Terhadap Air
Kepadatan film plastik yang dihasilkan lebih baik dibandingkan penelitian sebelumnya (Harnist dan Yuli Darni) yaitu 0,61 g/mm3, berada di bawah standar LDPE. Nilai transmitansi semakin menurun seiring bertambahnya fraksi kitosan, hal ini menunjukkan bahwa nilai transmitansi berbanding terbalik dengan penambahan kitosan pada formula film plastik. Semakin besar kandungan kitosan pada setiap formula akan mempengaruhi ketebalan akhir film plastik.
Keenam sampel film plastik pada Gambar 4.5 memiliki grafik spektrum yang serupa, dan mengalami peningkatan transmitansi yang signifikan pada rentang panjang gelombang 400 nm – 540 nm. Pada panjang gelombang di atas 540 nm, transmitansi film plastik juga meningkat, walaupun relatif sedikit. Hal ini dikarenakan lapisan plastik yang terbentuk mengandung gugus hidroksil (OH--) dan gugus karbonil (CO) serta gugus ester (COOH), sehingga menandakan bahwa bioplastik ini mampu terurai dengan baik di dalam tanah.
Foil plastik berukuran 4x1 cm2 dipecah rata-rata dalam waktu 8 hari oleh mikroorganisme yang terdapat di dalam tanah.
Pengukuran Kerapatan Plastik Biodegradable
Uji Transparansi
Salah satu keunggulan kitosan adalah sebagai bahan tambahan dalam produksi film plastik sehingga meningkatkan transparansi film plastik yang dihasilkan (Joseph et al., 2009). Dari hasil karakterisasi spektrum transmitansi film plastik terlihat bahwa transmitansi (cahaya yang ditransmisikan) film plastik bertanda sampel A mempunyai nilai yang tinggi yaitu hampir 80% dibandingkan transmitansi plastik lainnya. film. sampel yang memiliki nilai transmitansi yang sesuai - masing-masing di bawah 70%. Pada grafik spektrum transmitansi seperti pada Gambar 4.5 di atas terlihat bahwa penambahan fraksi kitosan berbanding terbalik dengan transmitansi.
Pengukuran ketebalan film plastik pada saat menentukan nilai densitas menggunakan jangka sorong digital menunjukkan bahwa semakin besar komposisi larutan kitosan dalam larutan maka akan mempengaruhi pula ketebalan film plastik yaitu semakin tebal film plastik tersebut. berbanding lurus. dengan penambahan kitosan. Film plastik dengan komposisi kitosan paling rendah yaitu 0,5 ml (fraksi kitosan 0,009) mempunyai nilai transmisi di atas 70%, sedangkan nilai transmisi untuk lima sampel lainnya masing-masing mempunyai nilai di bawah itu. Dari enam hasil spektrum yang dihasilkan, film plastik dengan variasi komposisi kitosan 0,5 ml mempunyai nilai translusensi atau transmitansi yang tinggi dibandingkan film plastik dengan komposisi lain yaitu mencapai nilai transmitansi lebih dari 70%.
Uji Biodegradabilitas
Fraksi kitosan berpengaruh terhadap ketahanan air pada film plastik, semakin tinggi fraksi kitosan maka ketahanan air pada film plastik akan semakin baik, dengan nilai serapan air yang terbaik. Metode Uji Standar Suhu Lentur Plastik di Bawah Beban Lentur pada Posisi Tepi1. Metode Uji Standar Suhu Transisi dan Entalpi Fusi dan Kristalisasi Polimer dengan Kalorimetri Baris Diferensial.
Pada prinsipnya semakin tinggi MFR maka material akan semakin tipis yang berarti temperatur proses yang dibutuhkan semakin rendah. Saat membandingkan berbagai jenis bahan, semakin tinggi berat jenis suatu bahan, semakin tinggi pula berat benda untuk volume yang sama. Pada dasarnya, semakin tinggi kekuatan luluh tarik, maka bahan plastik tersebut semakin kaku (tidak mudah melar).
Pada dasarnya semakin tinggi kekerasan maka semakin kuat bahan tersebut atau dengan kata lain semakin kuat pula.
PENUTUP
Saran
Influence of natural biomaterials on the elastic properties of starch-derived films: An optimization study, Journal of Applied Polymer Science, 15: 30-38. Environmentally friendly polymer hybrids Part I Mechanical, thermal and barrier properties of thermoplastic starch/clay nanocomposites. Pengaruh Penambahan Chitosan and Glycerol Plasticizer in Characteristic Biodegradable Plastic dari Pati Limbah Kulit Singkong.
Cara pengukuran MFR adalah dengan mengukur berat PP yang meleleh akibat pemaparan beban 2,16 kg pada suhu 230°C selama 10 menit. Cara mengukur Gaya Izod Bertakik adalah dengan mengukur ketahanan material terhadap tumbukan pendulum. Ini adalah temperatur dimana material mulai berubah bentuk, akibat pengaruh beban lentur (0,455 MPa) dan temperatur tinggi.
