Plastik Dari Bahan Pati Ubi Jalar

1. Pendahuluan

1. Latar Belakang                                                                   

Plastik sangat banyak diperlukan dalam kehidupan sehari-hari, pada umumnya plastik hanya digunakan sekali pakai. Dalam satu tahun sebanyak 1 triliun plastik digunakan dunia. Plastik konvensional yang terbuat dari minyak bumi memiliki sifat degradasi yang rendah, setidaknya kantong plastik dapat diuraikan dalam waktu 500-1.000 tahun, hal ini menyebabkan plastik menjadi sumber sebagian besar sampah dunia dan tentu saja merusak lingkungan.

Untuk memenuhi kebutuhan plastik sehari-hari, sebanyak 100 juta ton plastik konvensional berbahan dasar petroleum di produksi tiap tahun yang artinya dibutuhkan 7 juta barel minyak per hari untuk memperoleh bahan dasar plastik dan untuk memproduksinya. Sedangkan untuk mendaur-ulang sampah plastik dibutuhkan biaya yang lebih tinggi dibandingkan dengan memproduksinya.

Maka diperlukan pemikiran dan teknologi baru untuk membuat plastik yang ramah lingkungan.

Bioplastik merupakan plastik yang dapat digunakan layaknya plastik konvensional, namun akan hancur terurai oleh microorganisme menjadi air dan gas karbondioksida setelah habis dipakai dan dibuang kelingkungan tanpa meninggalkan zat beracun.

Bioplastik atau plastik biodegradable, secara global sudah dikenal dan telah dikembangkan sejak puluhan tahun yang lalu, demikian pula di Indonesia sudah dua puluh tahunan penelitian telah dilakukan dan dikembangkan. Namun hingga saat ini, di Indonesia masih sulit ditemukan produk berbahan baku material bioplastik, hal ini di sebabkan karena market dan kebijakan pemerintah yang kurang serius menggarap masalah ini. Memang hingga saat ini biaya produksi material bioplastik masih lebih tinggi dibanding biaya produksi material plastik minyak bumi.

Bahan baku bioplastik berlimpah ruah dimanapun dan dapat diperbaharui melalui perkebunan atau pertanian. Indonesia merupakan Negara yang memiliki perkebunan dan pertanian yang luas, semestinya untuk memproduksi bioplastik, bukan hal yang sulit untuk mendapatkan bahan bakunya.

Bahan baku bioplastik dapat diperoleh da penelitian yang telah dilakukan untuk membuat bioplastik dengan menggunakan bahan beberapa polimer alami seperti proten, pati dan bakteri.

Pada makalah ini akan dibahas mengenai bioplastik yang dihasilkan dari pati ubi jalar dengan ditambahkan penguat ZnO dan penguat alami Clay.

Sebagai bahan biopolymer yang biodegradable, ubi jalar memiliki kandungan pati yang cukup besar dan dapat dengan mudah di temukan diseluruh wilayah Indonesia.

Penggunaan bahan penguat atau pengisi dalam biopolymer akan memberikan pengaruh pada sifat-sifat komposit, jika pati tersebut digabungkan dengan bahan penguat akan membentuk bioplastik. Dengan menggunakan filler berupa Clay dan ZnO dan penggunaan gliserol sebagai plasticizer diharapkan akan menghasilkan bioplastik yang biodegradable. Metode yang di gunakan dalam proses pembuatan biopolymer ini adalah metode melt intercalation yang memiliki keunggulan yaitu tidak memerlukan penambahan pelarut pada pengisi yang dicampur dengan matriks polimer sehingga ramah lingkungan.

2. Isi

Pati merupakan karbohidrat yang tersebar dalam tanaman terutama tanaman berklorofil. Pati merupakan adangan makanan yang tersimpan pada biji, bbatang dan umbi tanaman. Pati merupakan campuran dari amilosa dan amilopektin. Amilosa memberikan sifat keras, sedangkan amilopektin menyebabkan sifat lengket. Ubi jalar mengandung 90% pati dalam basis keriing, kadar amilosa 8,5-37,4% dan amilopektin 62,6%

Zinc Oxide (ZnO) merupakan bahan semikonduktor, fotokonduktor, piezoelektrik dan pandu gelombang optic. ZnO bersifat bio-safe dan bio-ompatible sehingga dapat digunakan untuk aplikasi biomedical tanpa perlu dilapisi. ZnO merupakan semikonduktor yang aplikasinya multifungsional.

Material Clay memiliki sifat kuat, kaku, melimpah dialam, murah, dan kemampuan yang tinggi dalam menginterkalasikan partikel ke dalam stukturnya karena muatan layer nya yang kecil. Clay memiliki sifat hidrofilik yang menyebabkan aglomerasi mineral Clay dalam matriks hidrofobik.

Gliserol merupakan senyawa gliserida yang paling sederhana, dengan hidroksil yang bersifat hidrofilik dan higroskopik. Gliserol merupakan komponen yang menyusun berbagai maam lipid termasuk trigliserilda.

Penambahan plasticizer berperan meningkatkan sifat plastisitas yaitu sifat mekanis yang lunak, ulet dan kuat.

Penelitian yang dilakukan terdiri dari beberapa pekerjaan utama yaitu:

1.              Study kelayakan teknik pembuatan bioplastik untuk mengetahui kelayakan bahan baku pati ubi jalar sebagai bahan dasar plastik biodegradable.

·                     study literature dan persiapan filler.
study untuk krining kelayakan pati ubi jalar yang akan digunakan dengan mempertimbangkan berbagai parameter seperti kandungan jenis pati, ketersediaan, dampak lingkungan dan sosial.

2.              Optimasi kondisi operasi pembuatan bioplastik melelui kondisi operasi yang optimum yang diperoleh dari perobaan awal. Setelah penetapan kondisi proses yang optimum tersebut, dibuat bioplastik dengan berbagai variasi pada kondisi proses optimum sebanyak empat kali ulangan.

·                     Pembuatan bioplastik dengan variasi konsentrasi filler.
tahap ini bertujuan menari jenis dan konsentrasi filler yang optimum yang ditentukan melalui sifat mekanis bioplastik. Setelah mendapatkan konsisi proses optimum lama pemanasan pada preliminary eksperimen kemudian dilakukan pembuatan bioplastik dengan variasi konsentrasi ZnO 0%, 1%, 3%, 6% dan 9%. Percobaan diulangi dengan mengganti filler dengan clay.

3.              Karakterisasi meliputi study terhadap sifat mekanik, kuat tarik, elongasi, study terhadap struktur morfologi, fisiologi, menganalisa material seara kualitatif maupun kuantitatif, mendeteksi kandungan senyawa, dan juga dilakukan uji degradabilitas.

2.1          Prosedur percobaan adalah sebagai berikut:

1.                       Mengekstraksi ubi jalar hingga di dapatkan pati ubi jalar kering.

2.                       Proses pembuatan pati ubi jalar dengan variasi filler.

·                     Menampurkan nano ZnO berturut-turut 0%, 1%, 3%, 6% dan 9% dari berat pati sebanyak 5gr dengan gliserol 25% dari berat pati dan 100ml air aquadest.

·                     Memasukan ampuran kedalam   ultrasonic nebulizer selama 50 menit

·                     Menambahkan 5gr pati ubi jalar, lalu memanaskan pada hot plate dengan suhu 80’-90’C sambil dilakukan pengadukan.

·                     Menuangkan etakan yang telah diaduk pada cetakan flexi galss ukuran 20x20 cm

·                     Mengeringkan campuran pada oven dengan suhu 50’C selama 6-8 jam

·                     Mengeluarkan campuran dari oven dan membiarkannya pada suhu kamar sampai campuran dapat dilepaskan dari cetakan.

3.                  Proses pembuatan pati ubi jalar dengan variasi filler.

·                     Mencampurkan filler Clay terbaik (dalam penelitian ini yang terbaik adalah clay konsentrasi 6%).  Berturut 0%, 1%, 3%, 6% dan 9% dari berat pati sebanyak 5gr dengan gliserol 25% dari berat pati dan 100ml air aquadest.

·                     Memasukan ampuran kedalam  ultrasonic nebulizer selama 50 menit

·                     Menambahkan 5gr pati ubi jalar, lalu memanaskan pada hot plate dengan suhu 80’-90’C sambil dilakukan pengadukan.

·                     Menuangkan cetakan yang telah diaduk pada cetakan flexi galss ukuran 20x20 cm

·                     Mengeringkan ampuran pada oven dengan suhu 45’-50’C selama 6-8 jam

·                     Mengeluarkan campuran dari oven dan membiarkannya pada suhu kamar sampai campuran dapat dilepaskan dari cetakan.

4.                  Proses pembuatan bioplastik untuk pati ubi jalar dengan kombinasi variasi Filler (basis massa)

·                     Mencampurkan filler Clay dengan filler ZnO

Bioplastik	Filler Clay (g)	Filler ZnO (g)	Total (g)
1	0.3	0.0	3.0
2	0.225	0.075	3.0
3	0.15	0.15	3.0
4	0.075	0.225	3.0

Dengan gliserol 25% dari berat pati sebanyak 5gr dan 100 ml aquadest

o   Memasukan campuran kedalam ultrasonic nebulizer selama 50 menit

o   Menambahkan 5gr pati ubi jalar, lalu memanaskan pada hot plate dengan suhu 80’-90’C sambil dilakukan pengadukan.

o   Menuangkan cetakan yang telah diaduk pada cetakan flexi galss ukuran 20x20 cm

o   Mengeringkan ampuran pada oven dengan suhu 45’-50’C selama 6-8 jam

o   Mengeluarkan campuran dari oven dan membiarkannya pada suhu kama sampai campuran dapat dilepaskan dari cetakan.

5.                  Uji sifat morfologi dan mekanik bioplastik serta uji biodegradabilitas

  

2.2              Dari percobaan diatas dapat diketahui bahwa:

1.                  Untuk mendapatkan sebanyak 1.2 kg pati ubijalar kering diperlukan 7 kg ubijalar

2.                  Plastik yang di peroleh dari hasil percobaan dengan variasi filler ZnO sebagai berikut

No	ZnO : gliserol	Suhu teracapainya gelatinisasi (C)	Keadaan saat di cetak	Keadaan saat dilepas dari cetakan	Terdapat gelembung udara
1	0%  : 25%	80-85	Sedikit encer	Agak sulit dilepas	Ada
2	3% : 25%	80-85	Sedikit kental	Mudah dilepas	tidak
3	6%  : 25%	80-85	mengental	Mudah dilepas (sedikit getas)	Sedikit
4	9%  : 25 %	80-85	mengental	Mudah dilepas (getas)	ada

3.                  Plastik yang diperoleh dari hasil percobaan dengan variasi filler clay sebagai berikut:

No	Clay  : gliserol	Suhu teracapainya gelatinisasi (C)	Keadaan saat di cetak	Keadaan saat dilepas dari cetakan	Terdapat gelembung udara
1	0%  : 25%	80-85	Sedikit encer	Agak sulit dilepas	Ada
2	1% : 25%	80-85	mengental	Mudah dilepas (bioplastik sangat tipis)	Sedikit
3	3% : 25%	80-85	mengental	Mudah dilepas	ada
4	6%  : 25%	80-85	mengental	Mudah dilepas (ketebalan baik)	Tidak
5	9%  : 25 %	80-85	mengental	Mudah dilepas (getas)	tidak

Dari uji sifat mekanik yang dilakukan,  di dapati konsentrasi ZnO 3% memiliki nilai kuat tarik dan elongasi yang ukup baik, sedangkan pada variasi clay, konsentrasi 6% ditetapkan sebagai nilai optimum. Kombinasi konsentrasi ZnO dan clay menyebabkan perubahan pada sifat mekanik dari bioplastik. Clay dan ZnO sebagai penguat akan memberikan sifat kaku pada film yang efeknya berbeda tergantung dengan konsentrasi clay yang ditambahkan.

3. Penutup

3.1 Kesimpulan

Pati dari ubi jalar dapat dibentuk menjadi matriks dari bioplastik.

Konsentrasi ZnO yang optimum pada pembuatan bioplasti adalah pada saat konsentrasinya  3wt% . konsentrasi clay optimum pada saat konsentrasi 6wt%

Penambahan konsentrasi filler ZnO dan clay menyebabkan meningkatnya nilai kuat tarik dan turunnya nilai elongasi

Tingkat degradasi sample bioplastik pati ubi jalar clay yang mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya hari.

Terjadi perubahan struktur disebabkan adanya partikel pengisi clay dalam bioplastik yang dihasilkan selama perobaan

3.2 Saran

Penggunaan bioplastik merupakan cara yang dianjurkan untuk mengatasi permasalahan sampah plastik, polusi dan penggunaan bahan bakar energy agar dapat di gunakan untuk energy lain

Pemerintah seharusnya mengeluarkan kebijakan agar masyarakat menggunakan bioplastik dan menghentikan produksi plastik konvensional.

Daftar pustaka

Nugroho, aditya fajar, “sintensa bioplastik dari pati ubi jalar menggunakan penguat logam ZnO dan penguat alami Clay”, universits Indonesia; 2012

Bookings, herdiyanto Mahmud. “POTENSI BAKTERI RALSTONIA EUTROPHA SEBAGAI PENGHASIL BIOPLASTIK DARI SUBSTRAT LIMBAH ORGANIK” di lihat pada alamat : http://herdiyantomahmudbokings.blogspot.com/p/potensi-bakteri-ralstonia-eutropha.html. pada tanggal 3 oktober 2013