PEMANFAATAN SERAT ENCENG GONDOK DAN KITOSAN SEBAGAI BAHAN BAKU UNTUK PEMBUATAN POLY LACTIC ACID SEBAGAI KEMASAN RAMAH LINGKUNGAN

Transkripsi

1 PEMANFAATAN SERAT ENCENG GONDOK DAN KITOSAN SEBAGAI BAHAN BAKU UNTUK PEMBUATAN POLY LACTIC ACID SEBAGAI KEMASAN RAMAH LINGKUNGAN SKRIPSI FARIDA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

2 PEMANFAATAN SERAT ENCENG GONDOK DAN KITOSAN SEBAGAI BAHAN BAKU UNTUK PEMBUATAN POLY LACTIC ACID SEBAGAI KEMASAN RAMAH LINGKUNGAN SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains FARIDA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

3 PERSETUJUAN Judul : PEMANFAATAN SERAT ENCENG GONDOK DAN KITOSAN SEBAGAI BAHAN BAKU UNTUK PEMBUATAN POLY LACTIC ACID SEBAGAI KEMASAN RAMAH LINGKUNGAN Kategori : SKRIPSI Nama : FARIDA NIM : Program Study : SARJANA (S1) FISIKA Departemen Fakultas : FISIKA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, 10 April 2012 Diketahui/disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Pembimbing, Dr. Marhaposan Situmorang Dr. Kerista Sibayang, M.S NIP: NIP:

4 PERNYATAAN PEMANFAATAN SERAT ENCENG GONDOK DAN KITOSAN SEBAGAI BAHAN BAKU UNTUK PEMBUATAN POLY LACTIC ACID SEBAGAI KEMASAN RAMAH LINGKUNGAN SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya Medan, 10 April 2012 FARIDA

5 PENGHARGAAN Puji dan Syukur penulis persembahkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan setiap anugerah, rahmat, rahmannya serta memberikan yang terindah di setiap rencana yang telah di buat penulis hingga skripsi yang berjudul: Pemanfaatan Serat Enceng Gondok dan Kitosan Sebagai Bahan Baku Untuk Pembuatan Poly Lactic Acid sebagai Kemasan Ramah Lingkungan berhasil diselesaikan dengan baik dan tepat pada waktu yang telah ditetapkan. Sholawat dan salam kepada Rasululloh Muhammad SAW sebagai suri teladan terbaik di muka bumi, semoga juga disampaikan kepada para sahabat, tabi dan tabi in. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada, Dr. Kerista Sebayang, MS selaku pembimbing yang telah memberikan panduan, bantuan serta segenap perhatian dan dorongan kepada penulis dalam menyempurnakan skripsi ini. Paduan ringkas dan padat serta profesional telah diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas ini. Kemudian ucapan terimakasih kepada Ibu Dra. Manis Sembiring, M.Si selaku dosen wali yang telah memperhatikan kemajuan studi penulis. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Fisika Dr. Marhaposan Situmorang dan Dra. Justinon, M.Si, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU, Bapak dan Ibu Staf Pengajar Departemen Fisika FMIPA USU terima kasih atas ilmu yang diberikan selama ini, semoga menjadi ilmu yang bermanfaat dan juga kepada dosen Penguji seminar hasil dan sidang saya, Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, Dr. Susilawati, M.Si, S.Si dan Drs. Aditia Warman, M.S yang telah menguji dengan pertanyaan-pertanyaan yang cukup menegangkan, serta terima kasih saya ucapkan kepada seluruh staf pegawai di Departemen Fisika FMIPA USU. Ucapan terima kasih terbesar penulis sampaikan kepada Bapak dan Mamak tercinta Edi Syahputra dan Fatimah atas segala kasih sayang, cinta dan do a yang selalu dihadiahkan kepada penulis tanpa henti, juga tak lupa kepada kakak dan adikadik penulis, kak pipit, isa dan dian yang selalu memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Adik-adik di Komisariat Nusantara (Evi, Yanti, rini,

6 Saidah, anna, dll), KAMDA SU, BINSAT KAMMI MEDAN, Anak-anak FORSAI (Shand, Qi, Rica, kak Dian, kak Nailul, Uni, dll) dan adik-adik penginspirasi (Juni, mega dkk, Lisda, ami dkk, wika, fika,ulan dkk, winny dkk, Maya,wanda, zuhra, dkk), teman-teman di sakan MAUT Tahfidz Putri, Ustadzah Ramlah, Ummi dan buya. Serta untuk Ummi Fahrina, Arni, dan lainnya yang banyak membantu dan memotivasi dengan senyum dan candaaan kalian. Semoga Allah SWT akan membalas semua kebaikan dan do a kalian semuannya. Dan orang-orang yang selalu mendukung untuk menyelesaikan studi ini (kak yesi, kak cici, kak devi, kak sarah, arinil, putri). Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata, sesungguhnya Allah Maha Kuasa atas apa yang dikehendaki-nya

7 DAFTAR ISI HALAMAN Persetujuan iii Pernyataan iv Penghargaan v Abstrak vi Abstract vii Daftar Isi viii Daftar Tabel xi Daftar Lampiran xii Bab 1 Pendahuluan Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan 8 Bab 2 Tinjauan Pustaka Plastik Pengertian Plastik Sampah Plastik Penanggulangannya Biodegradable Pengertian Biodegredable Poly Lactic Acid (PLA) Pengertian Prospek Perkembangan PLA di Indonesia Kemasan Makanan Enceng Gondok Ketersediaan Enceng Gondok Selulosa dan Lignin Selulosa Lignin Proses Pemisahan Lignin Proses Pemisahan Lignin Secara Mekanik Proses Pemisahan Lignin Secara Semikimia Proses Pemisahan Lignin Secara Kimia Proses Pemutihan Pulp Teori Pemutihan Pulp Bahan Kimia Proses Pemutihan Klor Dioksida Oksigen (O 2 ) 40

8 Natrium Hipoklorit (NaOCl) Kitin dan Kitosan Kitin Sumber Kitin Karakteristik kitin Kitosan Karakteristik Kitosan Sifat-Sifat Kitosan Reaksi Kimia Hidrolisa Kitosan Pemanfaatan Kitosan Beberapa Manfaat Kitin dan Kitosan Tepung Beras Anatomi Beras Kandungan Beras Macam dan Warna Beras Aspek Pangan Aspek Budaya dan Bahasa Karbohidrat Definisi Klasifikasi Monosakarida Glukosa Fruktosa Galaktosa Disakarida Sukrosa Maltosa Laktosa Pati Bahan Aditif Mekanisme Plastisasi Gliserol Pengertian Gliserol Pemanfaatan gliserol dan Turunannya Kompatibilitas Polimer Proses Pembuatan Campuran Polimer 63 Bab 3 Metodologi Penelitian Alat dan Bahan Peralatan Bahan Tempat Penelitian Diagram alir(flow Chart) penelitian Variasi komposisi sampel penelitian Prosedur Pembuatan Sampel Uji Persiapan Bahan Pembuatan Plastik Proses Pengujian Sampel 72

9 3.4.1 Pengujian Kuat Tarik Uji Kemuluran Uji Densitas Uji Kelarutan 75 Bab 4 Hasil dan Pembahasan Hasil Penelitian Hasil Pengujian Kuat tarik Hasil Pengujian Kemuluran Hasil Pengujian Densitas Hasil Pengujian Biodegradasi Pembahasan Pengujian Kuat Tarik Pengujian Kemuluran Pengujian Densitas Pengujian Biodegradasi 83 Bab 5 Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran 87 Daftar Pustaka 88 Lampiran 98

10 DAFTAR TABEL HALAMAN Tabel 1.1 Kandungan kimia enceng gondok kering 5 Tabel 3.1 Variasi komposisi sampel penelitian 69 Tabel 4.1 Data hasil pengujian kuat tarik 76 Tabel 4.2 Data hasil pengujian kemuluran 77 Tabel 4.3 Hasil pengujian densitas 77 Tabel 4.4 Hasil pengujian biodegradasi 78 Tabel 4.5 Sifat Mekanik dari Plastik Polyetylen 82

11 DAFTAR GAMBAR HALAMAN Gambar 1.1 Struktur Selulosa 4 Gambar 2.2 Polimer biodegradabel sebagai bahan biokemasan 16 Gambar 2.2 Klasifikasi polimer biodegradable 17 Gambar 2.3 Rumus struktur Poly Asam Laktat 18 Gambar 2.4 Struktur molekul asam asetat 19 Gambar 2.5 Enceng gondok (Eichornia Crassipes) 25 Gambar 2.6 Skema ringkasan faktor yang membatasi hidrolisa selulosa 32 Gambar 2.7 Struktur polimer selulosa 33 Gambar 2.8 Struktur polimer kitin 42 Gambar 2.9 Struktur polimer kitosan 43 Gambar 2.10 Berbagai Macam Beras di Indonesia 48 Gambar 2.11 Struktur Kimia Amilosa 56 Gambar 2.12 Struktur Kimia Amilopektin 56 Gambar 3.1 Pengeringan enceng gondok 66 Gambar 3.2 Proses pembuatan pulp dan pati enceng gondok 67 Gambar 3.3 Proses pencetakan dan pengujian sampel 68 Gambar 3.4 Ukuran Sampel Uji Tarik 73 Gambar 4.1 Grafik kuat tarik versus massa kitosan 79 Gambar 4.2 Grafik kemuluran versus massa kitosan 81 Gambar 4.3 Grafik densitas versus massa kitosan 82 Gambar 4.4 Grafik massa yang hilang versus massa kitosan 83

12 ABSTRAK Pembuatan komposit Plastik Biodegradabel berbahan baku Enceng gondok dan gliserol telah dilakukan dengan modifikasi kitosan sebagai plastisizer. Metode yang digunakan adalah dengan mencampurkan Pati enceng gondok, kitosan dan tepung beras dengan formulasi 10:0:3, 9:1:3, 8:2:1, 7:3:3, 6:4:3 (m/m) kemudian diaduk dengan menggunakan kecepatan pengadukan 50 rpm dan suhu o C selama 30 menit, kemudian ditambahkan gliserol 10 ml dan diaduk dengan suhu o C selama 30 menit. Kemudian plastik dicetak dan dipanaskan dalam oven dengan temperature o C selama 24 jam. Sifat mekanik dan fisis benda uji seperti : Kuat tarik, Kemuluran, Densitas, Biodegradasi. Kuat tarik yang Optimal senilai 3,87 Mpa pada variasi kitosan 30%. Nilai kemuluran yang Optimal sebesar 10,691% pada variasi kitosan sebesar 30%. Nilai densitas yang optimal senilai 1,543 gr/mm 3 pada variasi kitosan sebesar 40%. Sedangkan nilai biodegradasi (kelarutan dalam air) yang optimal pada waktu perendaman selama 7 hari yaitu senilai 91,7% pada variasi kitosan 40%, dan pada perendaman 14 hari yaitu senilai 93,3% pada variasi kitosan sebesar 40%.

13 USE OF FIBER ENCENG GONDOK AND CHITOSAN AS RAW MATERIALS FOR POLY LACTIC ACID AS ENVIRONMENTALLY FRIENDLY PACKAGING ABSTRACT Manufacture of biodegradable plastic composites made from enceng gondok and glycerol have been made with modified chitosan as a plasticizer. The method used is by mixing the enceng gondok starch, chitosan and rice flour with formulation of 10:0:3, 9:1:3, 8:2:1, 7:3:3, 6:4:3 (m/m) Then stirred by mixed 50 rpm and temperature o C during 30 minutes. Then add 10 ml glycerol and stirred with temperature of o C for 30 minutes. Then plastic molded and heated in the oven with temperature o C during 24 hours. Mechanical and physical properties of test objects such as: Tensile strength, elasticity, density and biodegradation (dissolve in water). Tensile strenght Optimal in the value of 3,88 Mpa at chitosan variation of 30%. The optimal elasticity in the value 10,691% at chitosan variation of 30%. The optimal density value of gr/mm 3 at chitosan variation of 40%. While optimal biodegradation with value when soaking in during 7 days, that is 91,7% at kitosan variation of 40% and in during 14 days, that is 93,3% at chitosan variation of 40%.