BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Di dunia kehidupan modern tidak dapat dipungkiri penggunaan plastik merupakan bagian dari kehidupan sehari-hari di sekeliling kita. Penggunaan di tingkat rumah tangga, industri automobil, industri telekomunikasi, industri pertanian, dan juga di bidang kesehatan. Plastik merupakan unsur utama atau bagian besar untuk alat-alat seperti: peralatan kesehatan, peralatan dapur, peralatan kantor, dan lain-lain. Material plastik yang umumnya digunakan adalah turunan dari minyak bumi, dan seiring waktu terjadi permasalahan dalam bahan baku serta kemampuan plastik menjadi limbah [1]. Konsumsi plastik dunia yang tercatat pada tahun 2014 adalah 311 juta ton dan 45,6 persennya adalah konsumsi plastik di Asia [2]. Sedangkan konsumsi plastik di Indonesia diproyeksikan mencapai 4,3 juta ton. Jumlah tersebut meningkat atau tumbuh sekitar 5% hingga 6% dari realisasi konsumsi periode yang sama tahun sebelumnya sebesar 4 juta ton [3]. Penggunaan bahan plastik ramah lingkungan yang dapat didegradasi oleh mikroba (bioplastik) merupakan salah satu alternatif pemecahannya [4]. Pada tahun 1925 para ilmuwan telah memulai penelitian untuk mendapatkan plastik yang dapat didegradasi secara alami atau sering disebut dengan bioplastik [1]. Disamping banyak keuntungan, penggunaan bahan plastik telah menimbulkan masalah lingkungan. Sampah plastik semakin lama semakin menumpuk, sebab sampah plastik tidak mudah hancur karena lingkungan, baik oleh cuaca hujan dan panas matahari atau pun mikroba yang hidup dalam tanah [5]. Beberapa cara penanganan sampah plastik terus diupayakan, diantaranya dengan membakar sampah dan daur ulang. Proses pembakaran ternyata berdampak terhadap pencemaran lingkungan. Plastik yang dibakar selain abunya tidak dapat dicerna oleh tanah asapnya ternyata dapat membangkitkan gas beracun seperti CO, H2S, HCN yang berbahaya bagi makhluk hidup. Sedangkan proses daur ulang plastik yang kini banyak dipasarkan pada dasarnya hanya berfungsi untuk mengurangi bahan baku, artinya sampah-sampah yang bertumpuk yang 1
akan dibuang ke alam, dikumpulkan, kemudian diolah untuk memproduksi jenisjenis barang-barang plastik yang baru, namun proses daur ulang ini terkendala dengan kualitas produk, yaitu lebih rendah dari polimer asli dan sukar memisahkan berdasarkan jenis polimer. Kualitas akhir yang kurang bersaing menjadikan metode ini belum optimal dalam penanggulangan buangan sampah plastik [5]. Talas termasuk dalam salah satu jenis umbi-umbian. Talas mudah tumbuh di Indonesia. Talas memiliki potensi untuk dapat digunakan sebagai bahan baku tepung karena memiliki kandungan pati yang tinggi, yaitu sekitar 70-80% [6]. Untuk membuat bioplastik yang memiliki karakteristik mekanik yang baik maka diperlukan pengisi atau filler, dalam penelitian ini pengisi yang digunakan adalah kitosan. Kitosan adalah hasil proses deasetilasi dari senyawa khitin yang banyak terdapat dalam kulit luar hewan golongan Crustaceae seperti udang dan kepiting. Khitin dan khitosan keduanya tidak bersifat toksik, berbentuk serbuk berwarna putih dan semi transparan. Bahan dasar plastik berasal dari selulosa, khitin, khitosan, atau tepung yang terkandung dalam tumbuhan, serta beberapa material plastik atau polimer lain yang terdapat di sel tumbuhan dan hewan [7]. Dalam pembuatan bioplastik diperlukan zat pemplastis yang sering disebut dengan plasticizer. Platicizer sering digunakan untuk memperbaiki sifat elastisitas dan mengurangi sifat barrier film dari pati [8]. Poliol seperti sorbitol dan gliserol adalah plasticizer yang cukup baik untuk mengurangi ikatan hidrogen internal sehingga akan meningkatkan jarak intermolekul. Berikut ini menunjukkan rangkuman dari beberapa hasil penelitian lain yang terdahulu. Tabel 1.1 Rangkuman Hasil Penelitian Pembuatan Bioplastik Nama Peneliti (Tahun) Judul Hasil Penelitian Andrea Carolina Valderrama Solano, Cecilia Rojas de Gante (2014) Development of biodegradable films based on blue corn flour with potential applications in food packaging. Effects of plasticizers on mechanical, thermal, and microstructural properties of flour films. Journal of Cereal Science xxx (2014) 1-7 - Tensile strength: 0.17 to 0.28 MPa - Elongation at break 22% to 33% - Moisture content losing an average between 53% to 54% 2
Alexander Jones, Mark Ashton Zeller and Suraj Sharma (2013) Piyada, K., Waranyou, S. and Thawien, W (2013) Darni and Yuli (2011) Rinaldi sinaga, Gita Minawarisa, M. Hendra S Ginting, Rosdanelli Hasibuan (2014) Senny Widyaningsih, Dwi Kartika, Yuni Tri Nurhayati (2012) Nathiqoh Al Ummah (2013) Sang Kompiang Wirawan, Agus Prasetya, Ernie (2012) Thermal, mechanical, and moisture absorption properties of egg white protein bioplastics with natural rubber and glycerol Jurnal University of Georgia, Athens, GA 30602, USA Mechanical, thermal and structural properties of rice starch films reinforced with rice starch nanocrystals International Food Research Journal 20 (1): 439-449 (2013) Penentuan Kondisi Optimum Ukuran Partikel dan Bilangan Reynold Pada Sintesis Bioplastik Berbasis Sorgum, Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan, Vol. 8, No. 2, pp. 95-103, ISSN 1412-5064. 2011 Pengaruh penambahan gliserol terhadap sifat kekuatan Tarik dan pemanjangan saat putus bioplastik dari umbi talas. Jurnal Teknik Kimia USU, Article in press Pengaruh penambahan sorbitol dan kalsium karbonat terhadap karakteristik dan sifat biodegradasi film dari pati kulit pisang Jurnal Molekul, Volume : 7, No.1 Uji Ketahanan Biodegradable Plastik Berbasis Tepung Biji Durian (Durio zibethinus murr) Terhadap Air Dan Pengukuran Densitasnya. Dalam Skripsi Universitas Negeri Semarang, 2013 Pengaruh Plasticizer pada Karakteristik Edible Film dari Pektin. 2012. Vol. 14 (1) : 61-67, 2012 - Moisture content losing an average between 15% and 17% - Tensile strength : 40 MPa - Modulus Young : 12 MPa - Tensile strength: 7.12 to 16.43 MPa - Elongation at break 2.48 to 53.46% - Moisture content losing an average between 5% to 20% - Ukuran partikel pati 63 mikron - Bilangan Reynold 959 - Kecepatan stirrer 375 rpm. - Elongation at Break 19,27% - Tensile Strength 757,046 Mpa - Modulus Young 142,875 - Tensile strength : 18,4992 MPa - Elongation : 2,1290 % - Densitas : 3,11-6,12 g/cm - Daya regang: 2,73-179,61 MPa - Panjang putus: 1,95-19,81 MPa - Ketahanan sobek: 26,32 MPa - Uji biodegradasi dalam tanah mengalami penurunan berat film antara 5,73-85,08%. - Penyerapan air terendah pada fraksi kitosan 0,05% - Film plastik terdegradasi oleh mikroorganisme yang terdapat di tanah dalam waktu rata - rata 8 hari Nilai kekuatan tarik film dengan plasticizer sorbitol lebih tinggi daripada film dengan plasticizer gliserol 3
Berdasarkan uraian di atas, maka peneliti melakukan penelitian pembuatan bioplastik dari pati talas dengan bahan pengisi kitosan dan plasticizer sorbitol untuk memperkuat sifat mekanis dari bioplastik dari pati talas. 1.2 PERUMUSAN MASALAH Dalam penelitian ini yang menjadi permasalahan adalah: 1. Bagaimana karakteristik pati talas meliputi kadar pati, kadar air, kadar abu, kadar amilosa, kadar amilopektin, kadar protein, kadar lemak dan profil gelatinisasi pati talas? 2. Bagaimana pengaruh temperatur gelatinisasi terhadap karakteristik bioplastik yang meliputi sifat kekuatan tarik, sifat pemanjangan pada saat putus, sifat gugus fungsi dan sifat morfologi yang dihasilkan? 3. Bagaimana sifat biodegradabilitas bioplastik yang optimal? 1.3 TUJUAN PENELITIAN 1. Mengetahui karakteristik pati talas meliputi kadar pati, kadar air, kadar abu, kadar amilosa, kadar amilopektin, kadar protein, kadar lemak dan profil gelatinisasi pati talas. 2. Mengetahui pengaruh temperatur gelatinisasi terhadap karakteristik bioplastik yang meliputi sifat kekuatan tarik, sifat pemanjangan pada saat putus, sifat gugus fungsi dan sifat morfologi yang dihasilkan. 3. Mengetahui sifat biodegradabilitas bioplastik yang optimal. 1.4 MANFAAT PENELITIAN Ada pun yang menjadi manfaat dari penelitian ini adalah : 1. Memanfaatkan sumber daya alam dengan pemanfaatan pati talas sabagai bahan baku pembuatan bioplastik. 2. Memberikan informasi untuk penelitian selanjutnya dalam bidang bioplastik. 3. Memberikan informasi pengaruh profil gelatinisasi, penambahan kitosan dan sorbitol terhadap kualitas bioplastik yang dihasilkan. 4
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Fisika, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. Adapun bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu pati talas banten dan kitosan sebagai bahan baku, sorbitol 99% sebagai plasticizer, asam asetat 100% sebagai katalis, aquadest sebagai pelarut dan air sebagai pencuci. Variabel yang digunakan adalah: a). Variabel Tetap: Kondisi Operasi : 1. Pengadukan kontinu : 30 menit [61] 2. Kecepatan pengadukan : 375 rpm [9] 3. Asam Asetat Glasial : 2 % v [61] 4. Temperatur gelatinisasi : 75 o C [61] b). Variabel Penelitian : 1. Variasi kitosan : 0,5 ; 1 ; 1,5 ; 2 ; 2,5 % w/w [61] 2. Variasi sorbitol : 10 ; 20 ; 30, 40 ; 50 % w/w [35] 3. Variasi massa pati : 20 ; 30 ; 40 % w/v [35] Analisa hasil penelitian : 1. Analisa karakteristik pati: a. Analisa kadar pati berdasarkan metode hidrolisis. b. Analisa kadar air berdasarkan AOAC (Association of Analytical Communities). c. Analisa kadar abu berdasarkan AOAC (Association of Analytical Communities). d. Analisa kadar amilosa (Spektrofotometer). e. Analisa kadar amilopektin (Spektrofotometer). f. Analisa kadar protein berdasarkan metode Kjeldahl. g. Analisa kadar lemak berdasarkan metode ekstraksi. 2. Analisa sifat pasting (Rapid Visco Analyzer). 3. Analisa fourier transform infra red (FTIR). 5
4. Analisa sifat kekuatan tarik (Tensile Strength) berdasarkan ASTM D882. 5. Analisa sifat perpanjangan saat putus (Elongation Break) berdasarkan ASTM D882. 6. Analisa scanning electron microscopy (SEM). 7. Uji ketahanan air bioplastik. 8. Uji biodegradasi dengan metode penanaman, bakteri EM-4 dan aerobik. 6