PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAM : PEMBUATAN KAYU PRESS DARI SERBUK KAYU DENGAN PENAMBAHAN KITOSAN SEBAGAI ANTI-MIKROBA BIDANG KEGIATAN: PKM PENELITIAN DIUSULKAN OLEH : Afra Nuraini NIM: 2013430001 / ANGKATAN: 2013 Novian Hadi Prasetio NIM: 2013430027 / ANGKATAN: 2013 Denis Setiawan NIM: 2013410004 / ANGKATAN: 2013 UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA JAKARTA 2015
PENGESAHAN PROPOSAL PKM PENELITIAN i
DAFTAR ISI Lembar Pengesahan... i Daftar Isi... ii Daftar Tabel dan Gambar... iii Ringkasan... iv BAB 1. PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 1 1.3 Tujuan... 1 1.4 Luaran... 1 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA... 2 BAB 3. METODA PENELITIAN... 5 BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN... 7 4.1 Anggaran Biaya... 7 4.2 Jadwal Kegiatan... 7 DAFTAR PUSTAKA... 8 LAMPIRAN-LAMPIRAN Lampiran 1. Biodata Ketua dan Anggota Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas Lampiran 4. Surat Pernyataan Ketua Peneliti ii
DAFTAR TABEL Tabel 4.1. Ringkasan Anggaran Biaya PKM-P... 7 Tabel 4.2. Jadwal Kegiatan PKM-P... 7 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Struktur Kitosan... 3 Gambar 2. Proses pembuatan Kitosan... 4 iii
RINGKASAN Keberadaan dan peran industri hasil hutan utamanya kayu di Indonesia dewasa ini menghadapi tantangan yang cukup berat berkaitan dengan adanya ketimpangan antara kebutuhan bahan baku industri dengan kemampuan produksi kayu secara lestari. Bila memperhatikan kondisi hutan alam yang semakin menurun, bahan baku kayu juga berarti semakin menurun, dan besarnya tantangan berbagai aspek khususnya di sektor kehutanan (lingkungan, ekolabel, perdagangan karbon). Oleh karena itu perlu dilakukan inovasi teknologi yang meningkatkan efisiensi pengolahan hasil hutan dan memaksimalkan pemanfaatan kayu dan limbah biomassa yang mengarah kepada zerowaste serta memberikan manfaat kepada masyarakat khususnya industri kecil,. Pada penelitian ini kami akan membuat inovasi terhadap kayu press yang terdiri dari limbah kayu (Serbuk gergaji) dimana banyaknya pabrik properti yang berada di ibu kota, semakin banyaknya limbah maka peningkatan polusi semakin tinggi. Namun,kami menabahkan senyawa pengawet alami yaitu kitosan (Biopengawet) yang berasal dari kulit serangga (Insects), Kitosan memiliki keistimewaan yakni dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme perusak dan sekaligus melapisi produk yang diawetkan sehingga terjadi interaksi yang minim antara produk dan lingkungannya, Secara umum, pelapis yang tersusun dari polisakarida dan turunannya hanya sedikit menahan penguapan air tetapi efektif untuk mengontrol difusi dari berbagai gas, seperti CO2 dan O2, Kitosan juga berperan khusus sebagai anti jamur. Kata kunci : Kitosan, limbah kayu, bio-pengawet, kayu press iv
1 BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Keberadaan dan peran industri hasil hutan utamanya kayu di Indonesia dewasa ini menghadapi tantangan yang cukup berat berkaitan dengan adanya ketimpangan antara kebutuhan bahan baku industri dengan kemampuan produksi kayu secara lestari. Bila memperhatikan kondisi hutan alam yang makin menurun berarti makin langkanya bahan baku kayu, serta besarnya tantangan berbagai aspek khususnya di sektor kehutanan (lingkungan, ekolabel, perdagangan karbon) maka perlu dilakukan perubahan mendasar dalam kebijakan pembangunan kehutanan, salah satunya dengan mengedepankan peran inovasi teknologi yang lebih berpihak kepada masyarakat khususnya industri kecil, meningkatkan efisiensi pengolahan hasil hutan serta memaksimalkan pemanfaatan kayu dan limbah biomassa yang mengarah kepada zero waste. Serbuk kayu yang akan digunakan adalah berasal dari limbah kayu dari sisa industri hasil hutan yang sudah tidak lagi terpakai dengan menggunakan pelapis kitosan yang berasal dari kulit insect (serangga) yang pembuatanya bisa melakukan metode deastilisasi. Di dalam penelitian ini kami akan menggunakan kulit udang sebagaimana pembuatan kitosan pada umumnya Karena banyak orang yang tidak mengetahui bahwa kitosan adalah bahan biopengawet yang dapat digunakan sebagai pengawet alami yang baik untuk pelapisan antimikroba untuk melapisi kayu karena sifat-sifat yang dimilikinya yaitu dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme perusak dan sekaligus melapisi produk yang diawetkan sehingga terjadi interaksi yang minim antara produk dan lingkungannya, Secara umum, pelapis yang tersusun dari polisakarida dan turunannya hanya sedikit menahan penguapan air tetapi efektif untuk mengontrol difusi dari berbagai gas, seperti CO2 dan O2, Kitosan juga berperan khusus sebagai anti jamur yang bersifat ekonomis. 1.2 Perumusan Masalah Dari uraian di atas timbul permasalahn yang menarik untuk diteliti : 1) Apakah penggunaan kitosan mampu menjadi pelapis yang baik. 2) Bagaimana cara penggunaan kitosan untuk melapisi kayu press. 3) Efektifkah dalam industri skala besar maupun kecil. 1.3 Tujuan Untuk mengetahui manfaat kitosan sebagai bahan pelapis alami pada kayu press sebagai antimikroba dan untuk memperpanjang umur kayu. 1.4 Luaran 1) Artikel Ilmiah 2) Paten
2 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 1. Limbah kayu a) Limbah kayu adalah kayu sisa potongan dalam berbagai bentuk dan ukuran yang terpaksa harus dikorbankan dalam proses produksinya karena tidak dapat menghasilkan produk (output) yang bernilai tinggi dari segi ekonomi dengan tingkat teknologi pengolahan tertentu yang digunakan (DEPTAN, 1970).Sunarso dan Simarmata (1980) dalam Iriawan (1993) menjelaskan bahwa limbah kayu adalah sisa-sisa kayu atau bagian kayu yang dianggap tidak bernilai ekonomi lagi dalam proses tertentu, pada waktu tertentu dan tempat tertentu yang mungkin masih dimanfaatkan pada proses dan waktu yang berbeda., Jenis-jenis Limbah Kayu Berdasarkan asalnya limbah kayu dapat digolongkan sebagai berikut : Limbah kayu yang berasal dari daerah pembukaan lahan untuk pertanian dan perkebunan antara lain berupa kayu yang tidak terbakar, akar, tunggak, dahan dan ranting. Limbah kayu yang berasal dari daerah penebangan pada areal HPH dan IPK antara lain potongan kayu dengan berbagai bentuk dan ukuran, tunggak, kulit, ranting pohon yang berdiameter kecil dan tajuk dari pohon yang ditebang. Limbah hasil dari proses industri kayu lapis dan penggergajian berupa serbuk kayu, potongan pinggir, serbuk pengamplasan, log end (hati kayu) dan veneer (lembaran triplek). b) Simarmata dan Haryono (1986) dalam Iriawan (1993) menyatakan bahwa limbah kayu dapat dibedakan menjadi 2 golongan yaitu : Limbah kayu yang terjadi pada kegiatan eksploitasi hutan berupa pohon yang ditebang terdiri dari batang sampai bebas cabang, tunggak dan bagian diatas cabang pertama. Limbah kayu yang berasal dari industri pengolahan kayu antara lain berupa lembaran veneer rusak, log end atau kayu penghara yang tidak berkualitas, sisa kupasan, potongan log, potongan lembaran veneer, serbuk gergajian, serbuk pengamplasan, sebetan, potongan ujung dari kayu gergajian dan kulit. Komposisi Limbah Kayu ( Sumadiwangsa dan Widarmana,1982) menyatakan bahwa jenis limbah kayu yang terjadi pada industri kayu lapis antara lain berupa dolok (log end), sisa kupasan (log core), sisa kupasan veneer, lembaran (veneer) yang rusak, sisa potongan pinggir kayu lapis, serbuk gergaji (saw dust)dan serbuk pengamplasan.
3 2. Kitosan (Chittosan) a. Pengertian kitosan Kitosan adalah suatu polisakarida berbentuk linier yang terdiri dari monomer N-asetilglukosamin (GlcNAc) dan D-glukosamin (GlcN).Bentukan derivatif deasetilasi dari polimer ini adalah kitin.kitin adalah jenis polisakarida terbanyak ke dua di bumi setelah selulosa dan dapat ditemukan pada eksoskeleton invertebrata dan beberapa fungi pada dinding selnya. Kitosan memiliki bentuk yang unik dan memiliki manfaat yang banyak bagi pangan, agrikultur, dan medis, Namun, untuk melarutkan kitosan ini cukup sulit karena kitosan dapat larut apabila dilarutkan pada asam dan viskositas yang tinggi b. Kitosan sebagai Anti-mikroba Chitosan merupakan produk alamiah yang merupakan turunan dari polisakarida chitin. Chitosan mempunyai nama kimia Poly D- glucosamine ( beta (1-4) 2-amino-2-deoxy-D-glucose), bentuk chitosan padatan amorf bewarna putih dengan struktur kristal tetap dari bentuk awal chitin murni. Chitosan mempunyai rantai yang lebih pendek daripada rantai chitin. Kelarutan chitosan dalam larutan asam serta viskositas larutannya tergantung dari derajat deasetilasi dan derajat degradasi polimer. Chitosan kering tidak mempunyai titik lebur. Bila chitosan disimpan dalam jangka waktu yang relatif lama pada suhu sekitar 100 F maka sifat kelarutannya dan viskositasnya akan berubah. Bila chitosan disimpan lama dalam keadaan terbuka (terjadi kontak dengan udara) maka akan terjadi dekomposisi, warnanya menjadi kekuningan dan viskositas larutan menjadi berkurang. Hal ini dapat digambarkan seperti kapas atau kertas yang tidak stabil terhadap udara, panas dan sebagainya. Chitosan dapat dimanfaatkan di berbagai bidang biokimia, obat-obatan atau farmakologi, pangan dan gizi, pertanian, mikrobiologi, penanganan air limbah, industri-industri kertas, tekstil membran atau film, kosmetik (Wardaniati dan Setianingsih 2006) Reaksi pembentukan chitosan dari chitin merupakan reaksi hidrolisa suatu amida oleh suatu basa. Chitin bertindak sebagai amida dan NaOH sebagai basanya. Mula-mula terjadi reaksi adisi, dimana gugus OHmasuk ke dalam gugus NHCOCH3 kemudian terjadi eliminasi gugus CH3COO- sehingga dihasilkan suatu amida yaitu chitosan. Proses
4 pembuatan kitin meliputi tiga tahapan yaitu deproteinasi (pemisahan antara endapan dengan campuran), demineralisasi (penghilangan mineral), dan deasetilasi (Hargono et al 2008) Chitosan sangat berpotensi untuk dijadikan sebagai bahan antimikroba, karena mengandung enzim lysosim dan gugus aminopolysacharida yang dapat menghambat pertumbuhan mikroba dan efisiensi daya hambat khitosan terhadap bakteri tergantung dari konsentrasi pelarutan khitosan. Kemampuan dalam menekan pertumbuhan bakteri disebabkan chitosan memiliki polikation bermuatan positif yang mampu menghambat pertumbuhan bakteri dan kapang. Salah satu mekanisme yang mungkin terjadi dalam pengawetan makanan yaitu molekul chitosan memiliki kemampuan untuk berinteraksi dengan senyawa pada permukaan cell bakteri kemudian teradsorbi membentuk semacam layer (lapisan) yang menghambat saluran transportasi sel sehingga sel mengalami kekurangan substansi untuk berkembang dan mengakibatkan matinya sel. Selain telah memenuhi standard secara mikrobiologi ditinjau dari segi kimiawi juga aman karena dalam prosesnya chitosan cukup dilarutkan dengan asam asetat encer (1%) hingga membentuk larutan chitosan homogen yang relatif aman (Wardaniati dan Setianingsih 2006)
BAB 3. METODE PENELITIAN 1. Pembuatan Kayu press dari serbuk kayu penambahan kitosan BAHAN: 1. Serbuk kayu 4. Ampelas 2. Kitosan 5. Plitor 3. Urea formaldehid 6. Air ALAT: 1. Timbangan ( Untuk menghitung massa serbuk kayu) 2. Jangka sorong (Pembacaan hasil ukuran) 3. Mesin press / Hot press 4. Industrial oven 5. Cetakan 40 x 40 6. Industrial Mixer 7. Mostuiremeter (Mengukur persentase air) CARA KERJA : 1. Pengumpulan serbuk kayu dalam wadah yang dapat menampung massa 200 kg. 2. Wadah telah diisi air sebanyak volume yang dapat ditampung oleh wadah yang telah berisikan serbuk kayu. 3. Wadah yang telah berisikan air dan serbuk kayu dipanaskan pada suhu mendidih untuk menghilangkan kotoran yang ada di serbuk kayu tersebut 4. Panaskan hingga lebih kurang dalam waktu 2 jam pemanasan 5. Penjemuran dilakukan sampai kayu terlihat kering dan sedikit kandungan airnya 6. Setelah penjemuran, serbuk kayu dimasukan kedalam blending machine (Pengadonan) 7. Masukan kitosan perlahan-lahan kedalam blending machine, massa kitosan sebnayak 85 Kg 8. Pemberian urea formaldehid sebagai perekat kuat perlahan lahan dengan massa 50 kg 9. Serbuk kayu tetap di mix di dalam blending machine hingga campuran tercampur dengan baik dengan suhu didih 10. Setelah tercampur masukan kedalam cetakan 40x40 dan juga ditempatkan didalam mesin press panas kayu pada pengempaan 2,5-3 menit dengan pressure (tekanan) 100 kgf/cm 3 selama 30detik pada suhu 170-190 0 C 11. Pengkondisian atau pengujian dengan jangka sorong dan moisture meter untuk pengecekan ukuran dan kadar air yang terkandung 12. Apelas kayu hasil produk untuk menghaluskan permukaan kayu. 13. Pemberian plitor untuk memberikan warna yang baik pada permukaan kayu. 14. Purnish kayu untuk penghalus permukaan warna. 5
6 FLOW CHART PEMBUATAN KAYU PRESS PENAMBAHAN KITOSAN Serbuk Kayu Masukan kedalam air panas +/- 2Jam Persiapan Bahan/Filler Penjemuran Hingga terlihat kering Blending (Pengadonan) Penambahan Kitosan Pemberian Perekat Urea formaldehid dan lem kayu sebagai peekat Press panas Pengkondisian atau pengujian Pengempaan 2,5-3 menit, Tekanan 100 Kgf/Cm 3, selama 30detik pada suhu 170-190 o C, kemudian dinginkan. Ampelas (Penghalusan permukaan) Pemberian Plitur Purnish Produk selesai
7 4.1 Anggaran Biaya BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN Tabel 4.1 Ringkasan Anggaran Biaya PKM-P No. Jenis Pengeluaran Biaya (Rp.) 1 Peralatan penunjang Rp. 3.225.000,00 2 Bahan habis pakai Rp. 7.147.500,00 3 Perjalanan Rp. 975.000,00 4 Lain-lain Rp. 1.152.500,00 Jumlah Rp.12.500.000,00 4.2 Jadwal Kegiatan Tabel 4.2 Jadwal Kegiatan PKM-P No. Kegiatan Bulan ke-1 Bulan ke-2 Bulan ke-3 Bulan ke-4 1 Survei tempat Pemotongan kayu atau toko mebel 2 Uji kualitas kayu yang baik untuk pembuatan kayu 3 Pengecekan tempat peminjaman alat-alat yang dibutuhkan 4 Pengajuan peminjaman alat yang dibutuhkan 5 Pembelian dan pengumpulan bahan baku dan bahan tambahan 6 Pembuatan kayu press dengan berbagai variable dan perlakuan 7 Evaluasi dan pembuatan laporan hasil pembuatan kayu press
8 DAFTAR PUSTAKA https://rumahmesinblog.wordpress.com/2015/01/23/cara-membuatpapan-partikel-dari-limbah-kayu/ Tanggal 05 Oktober 2015 https://www.google.co.id/search?newwindow=1&q=flow+chat+pemb uatan+kitosan&oq=flow+chat+pembuatan+kitosan&gs_l=serp.3..30i1 0.317110.323685.0.323994.37.33.0.0.0.0.598.3632.18j8j2j5-1.29.0...0...1c.1.64.serp..11.26.3012.0.X8zrsFD9M6M Tanggal 05 Oktober 2015 https://id.wikipedia.org/wiki/kitosan Tanggal 06 Oktober 2015 https://www.google.co.id/search?newwindow=1&q=kitosan+sebagai+ antimikroba&oq=kitosan+an&gs_l=serp.1.2.0i22i30l5.96060.102624. 0.105792.58.22.0.0.0.0.372.1660.1j2j2j2.7.0...0...1c.1.64.serp..54.4.1 021.0.BRxU1pdzvgM Tanggal 06 Oktober 2015
Lampiran 1. Biodata Ketua, Anggota dan Dosen Pembimbing Biodata Ketua Pelaksana
Biodata Anggota Pelaksana 1
Biodata Anggota Pelaksana 2
Biodata Dosen Pembimbing A. Identitas Diri
1. Peralatan penunjang (15-25%) Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan Material Mesin press panas untuk kayu Alat Penunjang lain-lain Justifikasi Pemakaian Mem-press kayu sehabis memperekat Sebagai alat penunjang pembuatan lainnya Kuantitas Harga Satuan (Rp) Keterangan 2 Unit Rp. 850.000,00 Peminjaman 7 Unit Rp. 1.525.000,00 Peminjaman SUB TOTAL (Rp) Rp.3.225.000,00 2. Bahan Habis Pakai (30-40%) Material Justifikasi Kuantitas Harga Keterangan Pemakaian Satuan (Rp) Serbuk Kayu Bahan utama 200 kg Rp. 4950,00/kg Pembelian Kitosan Bahan antimikroba 65kg Rp. 55.500,00/kg Pembelian Urea Formaldehid (perekat) Bahan perekat kuat 50 kg Rp. 45.000,00/kg Pembelian Ampelas Penghalus permukaan kayu 10 Meter Rp.15.000,00/meter Pembelian Politur Kayu Pewarna permukaan kayu 3 Liter Rp.50.000,00/Liter Pembelian SUB TOTAL (Rp) Rp.7.147.500,00 3. Perjalanan (15-25%) Material Perjalanan ke Lokasi penyewaan alat / toko mebel Perjalanan ke Tempat pembeliian Justifikasi Pemakaian Akomodasi menyewa alat alat dalam pebuatan kayu press Akomodasi pembelian bahan Kuantitas Harga Satuan (Rp) Keterangan 3orang Rp. 200.000,00 Bolak - Balik 3 orang Rp. 125.000,00 Bolak -Balik
bahan berdasarkan survei SUB TOTAL (Rp) Rp.975.000,00 4. Lain-lain (administrasi, publikasi, seminar, laporan, lainnya, maks 10%) Material Promosi Laporan Justifikasi Pemakaian Kuantitas Harga Satuan (Rp) Keterangan Promosi 2 Jenis Rp.952.500,00 Produk produk hasil Laporan 3 rangkap Rp. 200.000,00 Pembuatan pertanggung jawaban SUB TOTAL (Rp) Rp.1.152.500,00 TOTAL (KESELURUHAN) (Rp.) Rp.12.500.000,00
Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas No Nama /NIM Program Studi 1. Afra Nuraini 2013430001 Teknik Kimia 2. Denis Setiawan Teknik Sipil 3. Novian Hadi Prastio Teknik Kimia Bidang Ilmu Teknologi dan Rekayasa Teknologi dan Rekayasa Teknologi dan Rekayasa Alokasi Waktu (jam/minggu) 20 jam / minggu 20jam/minggu Uraian Tugas -Survei tempat pemotongan kayu -Pembelian bahan dan penyewaan alat -Mengajukan proposal peminjaman -Penelitian -Evaluasi dan hasil -Pembuatan Laporan -Survei kualitas bahan utama -Penyewaan alat -Penelitian -Pembuatan produk -Evaluasi dan hasil 20jam/minggu -Survei pabrik pemotongan kayu atau toko mebel -Pembelian bahan dan penyewaan alat -Mengajukan proposal peminjaman -Penelitian -Evaluasi dan hasil -Pembuatan Laporan