BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penelitian Pada lima puluh tahun terakhir, produk-produk yang dibuat dari bahan plastik telah menjadi kebutuhan sehari-hari. Bahan plastik ini mempunyai keunggulan seperti ringan, kuat, transparan, tahan air serta harganya relatif murah sehingga terjangkau oleh semua kalangan masyarakat. Di Indonesia kebutuhan plastik terus meningkat, pada tahun 2002 sekitar 1,9 juta ton, tahun 2003 menjadi 2,1 juta ton dan di tahun 2004 mencapai 2,3 juta ton per tahun (Dewi Martaningtyas,2004). Hal ini berarti sudah berpuluh-puluh juta ton plastik yang diproduksi dan digunakan masyarakat indonesia. Dengan demikian plastik telah menjadi kebutuhan yang terus meningkat jumlahnya (Bioplastik dari pisang & gelatin dgn gliserol.html). Plastik terbuat dari minyak bumi yang cadangannya makin berkurang dan bersifat tidak dapat diperbaharui (unrenewable). Selain itu plastik tidak dapat diuraikan secara alami (unbiodegredable) yang berakibat pada masalah lingkungan karena makin bertumpuknya sampah padat (Wikipedia, 2009; Azizah, 2009). Bila plastik dihancurkan dengan cara dibakar pada suhu sedang akan menghasilkan zat berbahaya yang dapat merusak kesehatan dan lingkungan kecuali jika pembakaran dilakukan dalam insinerasi pada suhu di atas 800 o C, partikel plastik terdekomposisi menjadi H 2 O dan CO 2 (Bioplastik yang Ramah Lingkungan.htm). Jenis plastik seperti polipropilen (PP), polietilen (PE), polivinil klorida (PVC), polistiren (PS), dan polietilen tereftalat (PET) merupakan plastik sintetik yang tidak dapat didegradasi oleh mikroorganisme di lingkungan. Mikroorganisme tersebut tidak mampu mengubah dan mensintesa enzim yang khusus untuk mendegradasi polimer petrokimia (Yuliana, 1996). Akibatnya plastik yang tertimbun dalam tanah akan mempengaruhi kualitas air tanah serta dapat memusnahkan kandungan humus yang menyebabkan tanah menjadi tidak subur. 1
Bab I Pendahuluan 2 Sejak didengungkannya kesadaran akan pencemaran lingkungan, bermunculan berbagai solusi, seperti 3R (reduce, reuse dan recyle). Namun demikian, daur ulang plastik tersebut tidak mencapai 30% dari total plastik yang diproduksi, sehingga terus menerus terjadi pembuangan limbah yang berbahaya ke lingkungan. Pada tahun 2004 mulai dikembangkan bioplastik, yaitu plastik yang terbuat dari bahan-bahan organik dengan struktur kimia yang dapat terurai secara alami (BioPlastik _ MonRuw.htm). Bioplastik (plastik biodegradable) merupakan plastik yang terbuat dari sumber alami yang dapat diperbaharui (renewable) antara lain pati, selulosa, dan lignin, serta dari hewan seperti kasein, protein dan lipid (Pranamuda, 2001). Bioplastik adalah plastik yang dapat digunakan layaknya seperti plastik konvensional, namun akan hancur terurai oleh aktivitas mikroorganisme melalui depolimerisasi dan mineralisasi. Hasil dari aktivitas tersebut adalah air, gas karbondioksida, metana dan garam-garam mineral, untuk selanjutnya akan dibuang ke lingkungan. Dengan demikian plastik ini merupakan bahan yang ramah lingkungan karena sifatnya dapat kembali ke alam (Pranamuda, 2001). Ditinjau dari struktur kimianya bioplastik merupakan polimer alami yang umumnya dapat direaksikan dengan plasticizer yang berfungsi untuk memberikan sifat elastis antara lain gliserol, sorbitol, polietilen glikol sehingga diperoleh plastik yang lebih kuat, fleksibel dan licin. Penelitian mengenai bioplastik telah banyak dilakukan baik skala rumahan maupun laboratorium dan industri (Forum diskusi bioplastik-green Plastic.net). Sampai saat ini bioplastik banyak diproduksi dengan menggunakan bahan dasar asam laktat, pati (jagung, kentang, singkong) dan agar-agar. Untuk meningkatkan kualitas bioplastik dalam penelitian pada umumnya ditambahkan zat aditif seperti gelatin. Pembuatan bioplastik dengan bahan dasar kulit (klobot) jagung belum banyak dilakukan. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Hongkong Chinese Women s Club College disebutkan bahwa dari kulit jagung yang ditambah gelatin pada suhu 25 C dengan pengadukan selama 24 jam dapat menghasilkan bioplastik. Bioplastik yang dihasilkan memiliki sifat yang paling unggul
Bab I Pendahuluan 3 dibandingkan dengan hasil bioplastik lainnya, yaitu uji ketahanan air dan ketahanan panas (oven). Berdasarkan penelitian di atas dapat disebutkan bahwa kandungan selulosa pada limbah kulit jagung dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bioplastik sehingga dapat mengurangi masalah pada produksi dan pembuangan limbah plastik sintetik. Dengan demikian, dilakukan penelitian tentang pemanfaatan selulosa dari kulit jagung (Zea mays) sebagai bahan baku pembuatan plastik biodegradable dengan menggunakan gliserol sebagai plasticizer. 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mempelajari potensi selulosa dari kulit jagung sebagai bahan baku pembuatan bioplastik. 2. Uji coba produksi bioplastik berbahan baku selulosa yang berasal dari kulit jagung menggunakan gliserol sebagai plasticizer. 3. Mengamati pengaruh penambahan gelatin terhadap fungsi bioplastik dan karakteristik produk bioplastik antara lain biodegrabilitas, uji sifat mekanik, uji ketahanan air, uji ketahanan panas dan pengukuran menggunakan FTIR. 1.3 Ruang Lingkup Penelitian Tugas akhir ini dibatasi pada beberapa hal, diantaranya : 1. Bahan baku yang digunakan berupa limbah kulit jagung segar yang diperoleh dari limbah perkebunan jagung di Garut dan limbah pasar di Bandung, Jawa Barat. 2. Proses pemisahan selulosa dari kulit jagung dilakukan melalui proses delignifikasi menggunakan larutan NaOH 1 M. 3. Variabel yang diamati adalah penambahan plasticizer gliserol dan aditif gelatin.
Bab I Pendahuluan 4 4. Uji dan analisis yang dilakukan adalah uji biodegradabilitas, uji sifat mekanik, uji ketahanan air, uji ketahanan panas, dan analisis gugus fungsi menggunakan FTIR. 1.4 Tahapan Penelitian Pembuatan bioplastik dari kulit jagung dilakukan dengan terlebih dahulu memisahkan selulosa dari hemiselulosa dan lignin. Melalui delignifikasi diperoleh selulosa murni. Untuk menghasilkan bioplastik, selulosa direaksikan dengan gliserol yang berfungsi sebagai plasticizer. Selanjutnya ditambahkan bahan aditif gelatin serta diamati pengaruhnya terhadap produk yang dihasilkan. Tahap penelitian meliputi : 1. Tahap Persiapan 2. Tahap Pelaksanaan 1.4.1 Tahap Persiapan 1. Penelaahan studi pustaka mengenai teori yang mendukung pembuatan bioplastik berbahan dasar selulosa. 2. Persiapan pada pelaksanaan tugas akhir ini meliputi : a. Penyediaan peralatan antara lain alat pengaduk dan sentrifugasi. b. Penyediaan dan pengecilan ukuran kulit jagung dengan cara dicacah. c. Pengeringan kulit jagung yang telah dicacah. d. Penghalusan kulit jagung kering menjadi serbuk. e. Penyediaan zat kimia. f. Hidrolisis kulit jagung dengan menggunakan NaOH 1 M dengan pengadukan 40 rpm pada suhu 25 C selama 24 jam. g. Sentrifugasi larutan selulosa pada kecepatan 2500 rpm selama 10 menit.
Bab I Pendahuluan 5 1.4.2 Tahap Pelaksanaan Tahap Pelaksanaan terdiri dari : A. Pembuatan Plastik Biodegradable dengan Plasticizer Gliserol 1. Pengadukan dan pemanasan Mereaksikan selulosa dengan gliserol pada 90-95 C selama 25 menit. 2. Pencetakan Pencetakan bioplastik menjadi bentuk lembaran pada suhu 30 C. 3. Pengeringan Sebelum Pemucatan (Bleaching) Pengeringan bioplastik pada suhu 60 C selama 2 jam. 4. Pemucatan (Bleaching) Pemucatan menggunakan larutan H 2 O 2 7 % selama 5 menit. 5. Pengeringan Setelah Pemucatan (Bleaching) Pengeringan bioplastik suhu 30-40 C selama 30 menit. B. Pembuatan Plastik Biodegradable dengan Plasticizer Gliserol dengan Penambahan Gelatin 1. Pengadukan dan pemanasan Mereaksikan larutan selulosa dengan gelatin pada perbandingan 1 : 10 pada 80 C selama 25 menit. 2. Pencampuran Mereaksikan campuran antara larutan selulosa dan gelatin dengan gliserol pada 90-95 C selama 10 menit. 3. Pencetakan Pencetakan bioplastik menjadi bentuk lembaran pada suhu 30 C. 4. Pengeringan Sebelum Pemucatan (Bleaching) Pengeringan bioplastik pada suhu 60 C selama 2 jam. 5. Pemucatan (bleaching) Pemucatan menggunakan larutan H 2 O 2 7 % selama 5 menit. 6. Pengeringan Setelah Pemucatan (Bleaching) Pengeringan bioplastik suhu 30-40 C selama 30 menit.
Bab I Pendahuluan 6 1.4.3 Tahap Analisis Produk 1. Uji Biodegrabilitas Uji biodegrabilitas pada bioplastik dilakukan dengan cara sebagai berikut : a. Pengukuran bobot dan luas awal sampel bioplastik. b. Penguburan sampel bioplastik di dalam tanah selama satu bulan. c. Pengukuran bobot dan luas akhir sampel bioplastik. 2. Pengujian Sifat Mekanik Pada penelitian ini sifat mekanik bahan ditentukan melalui kekuatan tarik (ultimate tensile strength), persen perpanjangan (elongation at break) dan modulus Young. Sampel bioplastik yang dihasilkan diuji sesuai dengan ASTM-D638, yaitu sebagai berikut : a. Alat yang digunakan adalah Universal Testing Machine (UTM) b. Lembaran sampel dipotong sesuai dengan metode ASTM D638 dengan kondisi tertentu. 3. Uji Ketahanan Air Prosedur uji ketahanan air pada bioplastik adalah sebagai berikut : a. Pengukuran bobot awal (Wo) bioplastik berukuran 2 x 2 cm 2. b. Meletakan bioplastik ke dalam gelas kimia berisi aquades selama 24 jam. c. Melakukan pengukuran bobot akhir bioplastik (W), sehingga diperoleh persen (%) air yang diserap. 4. Uji Ketahanan Panas Memanaskan bioplastik menggunakan oven pada suhu 60 o C dengan variasi waktu setiap 10 menit. 5. Analisis Gugus Fungsi Peralatan yang digunakan adalah Transform Infra-Red Spectrometer (FTIR) menggunakan metode pellet-kbr.
Bab I Pendahuluan 7 1.5 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I Pendahuluan Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang, tujuan penelitian, ruang lingkup penelitian, tahapan penelitian, dan sistematika penulisan. BAB II Tinjauan Pustaka Pada bab ini akan dibahas mengenai teori-teori yang mendukung penelitian tugas akhir. BAB III Metodologi Penelitian Pada bab ini akan dibahas mengenai tahap-tahap yang dilakukan pada saat penelitian, dari mulai persiapan, proses pelaksanaan hingga analisa produk yang dihasilkan. BAB IV Hasil dan Pembahasan Pada bab ini akan dibahas mengenai data hasil penelitian serta pembahasan data yang diperoleh tersebut. BAB V Kesimpulan dan Saran Pada bab ini akan dibahas mengenai kesimpulan yang diperoleh berdasarkan hasil penelitian serta saran-saran yang dapat diberikan.