nurul aeni a420130108 program studi pendidikan …eprints.ums.ac.id/52600/1/01. publikasi...
TRANSCRIPT
PEMANFAATAN BIJI NANGKA DAN KULIT KACANG TANAH SEBAGAI
BAHAN BAKU BIOPLASTIK DENGAN PENAMBAHAN GLISEROL
Disusun Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Guna Mencapai Derajat Sarjana S-1
Program Studi Pendidikan Biologi
Oleh :
NURUL AENI
A420130108
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
1
PEMANFAATAN BIJI NANGKA DAN KULIT KACANG TANAH SEBAGAI
BAHAN BAKU BIOPLASTIK DENGAN PENAMBAHAN GLISEROL
ABSTRAK
Kehidupan manusia tidak terlepas dari permasalahan sampah terutama sampah jenis
plastik yang bersifat nonbiodegradable atau plastik yang tidak terdegradasi oleh
aktivitas mikroorganisme sehingga menyebabkan terjadinya penumpukan sampah
dan kerusakan lingkungan hidup. Oleh karena itu, untuk mempercepat tingkat
degradasi dalam pembuatan plastik mengganti dengan bahan alami yaitu pati biji
nangka karena sifatnya yang mudah terdegradasi, melimpah, dan kurang
dimanfaatkan. Untuk meningkatkan sifat mekanik pada pati ditambahkan kulit
kacang tanah dan gliserol. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui kualitas
bioplastik dari biji nangka dengan penambahan kulit kacang tanah dan gliserol
dengan parameter ketahanan tarik, perpanjangan putus dan sifat biodegrdabilitas.
Penelitian ini menggunakan metode eksperimen rancangan acak lengkap (RAL) pola
faktorial. Adapun faktor 1 yaitu perbandingan massa tepung biji nangka dan kulit
kacang tanah (N), N1= 8,5:1,5g, N2= 9:1g, dan N3= 9,5:0,5g dan faktor 2 yaitu
volume gliserol yang digunakan (G), G1= 6ml, G2= 7ml, G3=8ml. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa kekuatan tarik tertinggi pada perlakuan N1G1= 2,08 N/mm2
sedangkan untuk perpanjangan putus tertinggi pada perlakuan N1G3= 33,33%. Hasil
uji biodegradabilitas tertinggi pada perlakuan N2G2 yang mengalami degradasi
terbesar sebanyak 78,826%.
Kata Kunci : Bioplastik, Biodegradable, Biji Nangka, Kulit Kacang Tanah,
Gliserol
ABSTRACT
Human life cannot be separated from the problem of garbage, especially plastic
trash types that are non-biodegradable or plastic is not degraded by the activity of
microorganisms that cause the accumulation of garbage and environmental damage.
Therefore, to accelerate the rate of degradation in the manufacture of plastics
replace natural materials such as jackfruit seed starch because it is easily degraded,
abundant and underutilized. To improve the mechanical properties of starch adding
the peanuts leather and glycerol. The purpose of this study is to examine the quality
of bioplastics from jackfruit seeds with the addition of peanut shells and glycerol
parameters of tensile resistance, elongation at break and biodegradability
properties. This study used an experimental method completely randomized design
(CRD) factorial design. The first factor is the mass ratio of jackfruit seed flour and
peanut skins (N), N1 = 8.5: 1.5G, N2 = 9: 1g, and N3 = 9.5: 0,5g and second factor is
the volume of glycerol used (G), G1 = 6ml, G2=7ml, G3 = 8ml. The results showed
that the highest tensile strength at treatment N1G1 = 2.08 N / mm2 and for elongation
at break of the highest in the treatment N1G3 = 33.33%. The highest biodegradability
test results in treatment N2G2 biggest degraded as much as 78.826%.
Keywords: Bioplastic, Biodegradable, Jackfruit Seeds, Peanuts Leather, Glycerol
2
1. PENDAHULUAN
Kehidupan sehari-hari manusia tidak terlepas dari permasalahan sampah.
Sumber sampah bisa berasal dari rumah tangga, pasar, tempat umum maupun jalan.
Jenis sampah juga bermacam-macam mulai dari sampah kertas, logam, gelas, plastik,
karet, dan lain-lain. Plastik salah satu sampah yang banyak di hasilkan karena
penggunaannya secara besar-besaran untuk berbagai keperluan seperti alat rumah
tanggga, mainan anak-anak, komponen kendaraan bermotor dan masih banyak lagi
(Vogler, 1983).
Umumnya plastik yang digunakan adalah hasil sintesis polimer hidrokarbon
berasal dari fosil menghasilkan minyak bumi yang jumlahnya terbatas dan bersifat
termoplastik atau akan meleleh jika dipanaskan melebihi titik didihnya namun tidak
terdegradasi (nonbiodegradable) melainkan kembali memadat setelah dingin
(Sanjaya dan Tyas, 2009). Untuk mengurangi permasalahan yang terjadi maka
diperlukan penelitian mengenai plastik yang bersifat mudah diuraikan dan ramah
lingkungan.
Menurut Darni & Utami (2010) bioplastik terbuat dari bahan utama pati
karena sifatnya yang mudah terdegradasi oleh alam menjadi senyawa-senyawa yang
ramah lingkungan. Biji nangka yang keberadaannya sangat melimpah belum banyak
dimanfaatkan atau hanya dibuang begitu saja meskipun kandungan patinya cukup
tinggi, hal tersebut dikarenakan biji buah nangka bukan termasuk bahan utama
makanan pokok pengganti pati (Anggraini, 2013). Biji nangka mengandung pati
sebanyak 36,7 gram dari 100gram yang berfungsi sebagai bahan pembuat bioplastik
(Fairus dkk, 2010).
Penambahan selulosa pada bioplastik bertujuan untuk memperbaiki sifat fisik
dan mekanik seperti meningkatkan nilai kuat tarik plastik. Selain itu, menurut Behjat
(2009) menyatakan bahwa semakin tinggi kadar selulosa suatu plastik maka akan
lebih cepat terdegradasi. Jadi, fungsi selulosa dalam pembuatan bioplastik berkaitan
dengan sifat degradasinya.
Dalam pengolaham bioplastik diperlukan proses penambahan pati dengan
plasticizer untuk memperbaiki sifat mekaniknya terutama sifat elastisitasnya (Darni,
3
2010). Salah satu jenis plasticizer yang banyak digunakan dalam pembuatan plastik
bioplastik adalah gliserol.
2. METODE PENELITIAN
Penelitian dilakukan di Laboratorium Biologi FKIP Universitas
Muhammadiyan Surakarta untuk proses pembuatan bioplastik. Pengujian kuat tarik,
perpanjangan putus bioplastik dilakukan di Laboratorium Uji dan Kalibrasi Balai
Besar Karet, Kulit, dan Plastik Yogyakarta. Sedangkan untuk pengujian sifat
biodegradabilitas dilakukan di Universitas Muhammadiyan Surakarta.
Metode penelitian yang digunakan adalah metode penelitian eksperimental.
Rancangan lingkungan digunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan pola
faktorial dengan 3 kali ulangan. Penelitian digunakan 2 faktor. Faktor pertama
perbandingan tepung biji buah nangka ditambah kulit kacang tanah dengan 3 variasi
yaitu 8,5g : 1,5g (N1), 9g : 1g (N2), 9,5g : 0,5g (N3) dan faktor kedua kadar gliserol
dengan 3 variasi yaitu 6ml(G1), 7ml (G2), 8ml (G3). Data yang diperoleh kemudian
diujikan ketahanan tarik, perpanjangan putus, dan uji biodegradibilitas, kemudian
dianalisis dengan cara dekriptif kualitatif.
Penelitan dilaksanakan pada bulan januari-maret 2017. Tahapan pelaksanaan
meliputi persiapan bahan, pengolahan bahan, pencetakan, pengeringan, dan
pengujian. Tahap pengujian dilakukan diakhir penelitian dengan membawa sample
ke tempat uji, kemudian sample diuji ketahanan tarik dan ketahanan sobek dengan
alat Universal Testing Machine, kemudian sampel diujikan dengan mengubur
didalam dtanah guna uji biodegradabilitas. setelah data diperoleh, dilakukan analisi
data dengan cara deskripsif kualilitaif.
3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil Penelitian
Tabel Rekapitalisasi rata-rata nilai ketahanan tarik, perpanjangan putus, dan sifat
biodegradabilitas bioplastik dari biji nangka dan kulit kacang tanah dengan
penambahan gliserol.
4
Keterangan:
*) : nilai yang paling rendah
**) : nilai yang paling tinggi
3.2 Pembahasan
Berdasarkan hasil penelitan pada tabel 1 diperoleh data bahwa rata-rata
ketahanan tarik yang paling kuat adalah pada perlakuan N1G1 yaitu bioplastik yang
terbuat dari 8,5g tepung biji nangka dan 1,5g kulit kacang tanah dengan penambahan
6ml gliserol, sedangkan pada perlakuan N3G3 yaitu bioplastik yang terbuat dari 9,5g
tepung biji nangka dan 0,5g kulit kacang tanah dengan penambahan 8ml gliserol
memiliki rata-rata ketahanan tarik yang lemah.
Faktor yang mempengaruhi nilai ketahanan tarik bioplastik diduga adalah
pertambahan jumlah selulosa dan gliserol. Menurut Septiosari (2014) peningkatan
jumlah gliserol dapat menyebabkan semakin menurunnya nilai ketahanan tarik
karena adanya pemutusan ikatan antar polisakarida oleh gliserol. Kulit kacang tanah
yang dapat mempengaruhi ketahanan tarik dari bioplastik karena memiliki ikatan
hidrogen yang terjadi anatara gugus hidroksil (O-H) dari pati dengan gugus hidroksil
(OH) dan karboksil (COOH) dari selulosa sehingga ikatan tersebut mengakibatkan
kekuatan material menjadi semakin meningkat (Septosari, 2014).
Selain itu, selulosa dianggap dapat menigkatkan nilai kuat tarik pada titik
tertentu (Darni, 2009). Pada hasil penelitian dapat dijelaskan bahwa penambahan
Perlakuan
Ketahanan
tarik
(N/mm2)
Perpanjangan
putus
(N/mm2)
Nilai biodegradabilitas -fraksi berat
residual (%)
Hari ke-0 Hari ke-3 Hari ke-7
N1G1 2.08** 10.67*
100 76,362 43,847*
N2G1 1.02 16.00
N3G1 1.43 16.00
N1G2 0.73 20.00
100 57,209 32,587
N2G2 0.81 21.33
N3G2 1.11 25.33
N1G3 0.64 33.33**
100 52,228 27,174**
N2G3 0.66 29.33
N3G3 0.60* 26.67
5
kulit kacang tanah yang sedikit sehingga selulosa yang berperan dalam meningkat
kan sifat mekanik plastik juga rendah sehingga nilai ketahanannya juga akan rendah.
Bioplastik dari tepung biji nangka diharapkan memebuhi sifat mekanik yang
memenuhi golongan moderate properties untuk nilai kuat tarik yaitu 1-10 Kg/cm2
(Ani, 2010). Dalam penelitian ini nilai ketahanan kuat tarik bioplastik dari tepung
biji nangka dan kulit kacang tanah sudah memenuhi golongan tersebut.
Berdasarkan hasil penelitian pada tabel 4.1 diperoleh data bahwa rata-rata
perpanjangan putus yang paling tinggi adalah pada perlakuan N1G3 yaitu plastik
ramah lingkungan (Biolplastik) dari 8,5g tepung biji nangka dan 1,5g kulit kacang
tanah dengan penambahan 8ml gliserol, sedangkan pada perlakuan N1G1 yaitu plastik
ramah lingkungan (Biolplastik) dari N1G1 yaitu plastik ramah lingkungan dari 8,5g
tepung biji nangka dan 1,5g kulit kacang tanah dengan penambahan 6ml gliserol
memiliki perpanjangan putus paling rendah.
Faktor yang mempengaruhi besarnya nilai perpanjangan putus adalah
penambahan komposisi gliserol dan pengurangan komposisi tepung kulit singkong.
Nilail elongasi pada plastik akan meningkat seiring dengan penemabahan jumlah
gliserol yang digunakan sebagai plasticizer yang berfungsi sebagai pemberi sifat
elastisitas pada film plastik (Darni, 2009).
Selain faktor diatas, faktor lain yang mempengaruhi rendahnya nilai
perpanjangan putus adalah berat pati yang dipakai sehingga mengakibatkan
menurunnya nilai perpanjangan putus plastik, karena penambahan pati ini juga akan
menurunkan ikatan hidrogen pada plastik sehingga nilai perpanjangan putus akan
menurun dan sifat fleksibelitas akan naik dan sebaliknya akan menyebabkan
menurunnya nilai perpanjangan putus plastik.
Nilai perpanjangan putus plastik ramah lingkungan dari tepung biji nangka
dan kulit kacang tanah dengan penambahan gliserol dari minyak jelantah berkisar
antara 10,67% - 33,33%, hal ini sudah sesuai dengan golongan Moderate Properties
untuk nilai Elongasi yaitu 10-20% (Ani, 2010). Dalam Penelitian ini nilai Elongasi
dari plastik ramah lingkungan (bioplastik) telah memenuhi golongan tersebut.
Berdasarkan penyajian tersebut, diketahui bahwa untuk bioplastik dengan
pemberian gliserol 6ml mengalami degradasi sebanyak 56,74%, untuk pemberian
6
gliserol 7ml mengalami degradasi sebanyak 67,413% dan pemberian gliserol 8ml
mengalami degradasi terbesar sebanyak 78.826% setelah seminggu dikubur dalam
tanah. Persentase berat plastik membuktikan bahwa plastik yang terdegradasi
dipengaruhi oleh penggunaan gliserol saat pembuatan bioplastik. Jadi, semakin
banyak jumlah gliserol yang digunakan maka akan semakin banyak pula bagian dari
bioplastik yang akan terdegradasi.
Selain faktor gliserol, diduga terdapat faktor lain yang mempengaruhi
kecepatan degradasi bioplastik. Faktor tersebut adalah selulosa, seperti penelitian
yang dilakukan oleh Behjat, dkk (2009) menyatakan bahwa semakin banyak
kandungan selulosa pada suatu plastik maka akan semakin mudah juga terdegredasi.
Jadi yang berperan dalam proses degradasi adalah komponen kulit kacang tanah yang
mengandung selulosa. Namun, pada hasil penelitan sampel jika di bandingkan
dengan perlakuan variasi perlakuan berat tepung biji nangka dengan kulit kacang
tanah yang paling banyak mengalami degradasi adalah (9:1) dengan mengalami
penuruanan 82,069%. Hal tersebut tidak sesuai dengan penelitian sebelumnya yang
mengungkapkan bahwa semakin banyak kandungan selolusa dalam suatu plastik
maka akan mempercepat proses degradasi. Hasil biodegradasi mengalami perubahan
warna menjadi kecoklatan (Desnelli dan Miksusanti, 2010).
4. PENUTUP
Berdasarkan hasil penelitan “pemanfaatan biji nangka dan kulit kacanag tanah
sebagai bahan baku biolpastik dengan penambahan gliserol” menunjukkan bahwa
ada perbedaan nilai pada uji ketahanan tarik, perpanjangan putus, dan sifat
biodegradabilitas. Perlakuan yang paling tinggi ketahanan tariknya adalah N1G1
dengan rata-rata ketahanan tariknya sebesar 2,08 N/mm2. Perlakuan yang paling
besar perpanjangan putusnya adalah N1G3 sebesar 33,33%. Bioplastik mengalami
penurunan massa selama dikubur dalam tanah dengan perlakuan N2G2 yang
mengalami degradasi tersebesar yaitu sebanyak 78,826%.
7
DAFTAR PUSTAKA
Purwanti, A. 2010. “Analisis Kuat Tarik Dan Elongasi Plastik Khitosan Terplastisasi
Sorbitol”. Yogyakarta: Institute Sains & Teknologi AKPRIND.
Anggraini, F; Latifah dan Miswadi, S. S. 2013. “Aplikasi Plasticizer Gliserol Pada
Pembuatan Plastik Biodegradable Dari Biji Nangka”. Indonesian Journal
of Chemical Science. Vol. 2, No. 3.
Asngad. A, Siti. I.N, Siska. S. 2016. “Pemanfaatan kulit kacang dan bulu ayam
sebagai bahan alternatif pembuatan kertas memalui chemical pulping
dengan menggunakan NaOH dan CaO”. Bioeksperimen. Vol. 2, No. 1.
Ardiansyah, R. 2011. “Pemanfaatan Pati Umbi Garut Untuk Pembuatan Plastik
Biodegradable”. Skripsi. Depok: Universitas Indonesia.
Behjat T; A.R. Russly, C.A. Luqman, A.Y. Yus dan I. Nor Azowa. 2009. “Effect of
PEG on the biodegradability studies of Kenaf cellulose-polyethylene
composites”. International Food Research Journal. Vol: 16. Page: 243-
247.
Boediono, M.P.A.D.R. 2012. “Pemisahan dan Pencirian Amilosa dan Amilopektin
dari Pati Jagung dan Pati Kentang Pada Berbagai Suhu”. Skripsi. Bogor:
FMIPA Institut Pertanian Bogor.
Coniwanti , P; Laila, L; dan Alfira, M. R. 2014. “Pembuatan Film Plastik
Biodegredabel Dari Pati Jagung Dengan Penambahan Kitosan Dan
Pemplastis Gliserol”. Jurnal Teknik Kimia. No. 4, Vol. 20.
Darni, Y Dan Utami, H. 2010. “Studi Pembuatan Dan Karakteristik Sifat Mekanik
Dan Hidrofobisitas Bioplastik Dari Pati Sorgum”. Jurnal Rekayasa
Kimia Dan Lingkungan. Vol. 7, No. 4, Hal. 190-195.
Desnelli dan Miksusanti, 2010. “Studi Biodegradasi Blend PVC-Minyak Nabati
Epoksi Sebagai Salah Satu Upaya Mengurangi Pencemaran Lingkungan
Oleh Limbah Plastik”. Jurnal Penelitian Sains. Vol. 13, No.2.
8
Haryono, F. S; Miranthi, A; dan Aprianto, A. 2010. “Pengaruh Konsentrasi HCl dan
Waktu Hidrolisis Terhadap Perolehan Glukosa yang Dihasilkan dari Pati
Biji Nangka”. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan”.
Yogyakarta.
Hidayah, B. I; Damajanti, N; dan Puspawiningtiyas, E. 2015. “Pembuatan
Biodegradable Fil Dari Pati Biji Nangka (Artocarpus hetrophyllus)
Dengan Penambahan Kitosan”. Prosiding Seminar Nasional Teknik
Kimia ISSN 1693-4393.
Keratin, S. 1986. Minyak Dan Lemak Pangan. Jakarta: Ui Press. Hal 130-253.
Koswara, S. 2009. Teknologi Modifikasi Pati. Indonesia: EbookPangan.com.
Mujiarto, I. 2005. “Sifat Dan Karakteristik Material Plastik Dan Bahan Aditif”.
Jurnal Traksi, Vol. 3, No. 2.
Munthoub, D. I dan Rahman, W. A. W. A. 2011. “Tensile and Water Absorption
Properties of Biodegradable Composites Derived from Cassava
Skin/Polyvinyl Alcohol with Glycerol as Plasticizer”. Sains Malaysiana.
Vol. 40, No. 7.
Murni, R.dkk. 2008. “Pemanfaatan Limbah Sebagai Bahan Pakan Ternak”. Jambi:
Universitas Jambi.
Ningsih, D. D. R. 2011. “Kacang Tanah (Arachis hypogeae L.)”. Tugas Artikel.
Semarang: Universitas Diponegoro.
Pimpan, V; Korawan R, and Mulika Pl. 2001. Preliminary Study on Preparation of
Biodegradable Plastic from Modified Cassava Starch. Journal Science
Chulalongkom University. Vol 26, No 2.
Radhiyatullah, A; indriani. N dan Ginting, M. H.S. 2015. “Pengaruh Berat Pati Dan
Volume Plasticizer Gliserol Terhadap Karakteristik Film Bioplastik Pati
Kentang”. Jurnal Teknik Kimia. Vol. 4, No.3.
9
Sanjaya, G. L. dan Puspita, L. 2010. “Pengaruh Penambahan Khitosan dan
Plasticizer Gliserol pada Karakteristik Plastik Biodegradable dari Pati
Limbah Kulit Singkong”. Skripsi. Institut Teknologi Sepuluh Nopember:
Surabaya.
Siegel, E and Lisa B. 2007. “Biodegradable Plastics”. Artikel: Online. diunduh
tanggal 8 Februari 2012
Septiosari. A. 2014. “Pembuatan Dan Karakteristik Bioplastik Limbah Biji Mangga
Dengan Penambahan Selulosa Dan Gliserol”. Indonesian Journal of
Chemical Science. Vol. 3, No. 2.
Stevens, M. 2001. Kimia Polimer. Jakarta: Pradnya Paramita. Hal:587-603
Tjitrosoepomo, G. 2010. Taksonomi Tumbuhan. Yogyakarta: UMG Press.
Vogler, J. 1983. Lapangan Kerja Dari Sampah. NTB: Yayasan Swadaya
Membangun.