TUGAS TERSTRUKTUR

MATA KULIAH DEGRADASI POLIMER

“ PENGGUNAAN METODE PENCAMPURAN (BLENDING) DALAM

PEMBUATAN PLASTIK BIODEGRADABEL

Disusun Oleh

TITI TRISNAWIDARTI H131 06 027

NOPIYANTI H131 06 040

KAHAR MUZAKAR H131 06 025

DOSEN PENGAMPUH : BERLIAN SITURUS, M.Si., M.Sc

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS TANJUNGPURA

PONTIANAK

2010

PENGGUNAAN METODE PENCAMPURAN (BLENDING) DALAM PEMBUATAN PLASTIK BIODEGRADABEL

Abstrak

Makalah ini dibuat untuk mengkaji permasalah yang berkaitan dengan penimbunan sampah plastik yang terdegradasi dalam waktu yang lama dan memberikan informasi pembuatan plastik yang dapat terdegradasi dalam waktu yang singkat dengan bantuan mikroorganisme (biodegradabel) dengan metode blending pati tapioka-polipropilene- maleic anhydride (MA). Jumlah keseluruhan sampel yang dibuat adalah 5 buah dengan spesifikasi PP (161 gram), Pati (69 gram) dan konsentrasi MA secara berturut-turut 0 %; 2%; 4%; 6% dan 8%, yang ditandai sebagai sampel A,B,C,D dan E. Pencampurannya menggunakan mixer dengan kecepatan 60 rpm selama 10 menit pada suhu 170 0C, kemudian dipotong mengunakan hot press hydrolaulic pada suhu 180 0C dengan ketebalan 2 mm dan gaya 200 kgf/cm2 selama 10 menit. Pemberian MA 8% dapat meningkatkan kuat tarik,elongasi dan kekuatan impak secara berturut-turut 81%, 779% dan 250% dibandingkan tanpa MA berdasarkan Standart ASTM-D-1822-L Jepang.

Kata kunci : polimer, plastik, biodegradasi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Plastik merupakan komoditas perdagangan yang penting dan penggunaannya semakin

meningkat dari waktu ke waktu. Asia sebagai konsumen plastik terbesar di dunia, menyerap

sekitar 30 % konsumsi plastik dunia, diikuti oleh Amerika, Eropa, serta negara-negara lain.

Setiap tahun sekitar 100 juta ton plastik diproduksi dunia untuk digunakan dalam berbagai

sektor industri, artinya sebesar itu pula sampah plastik yang dihasilkan setiap tahun. Menurut

perkiraan Industri Plastik dan Olefin Indonesia (INA Plas), kebutuhan plastik masyarakat

Indonesia di tahun 2002 adalah sekitar 1,9 juta ton, kemudian meningkat menjadi 1,2 juta ton

di tahun 2003, dan pada tahun 2004 mencapai 2,3 juta ton.

Plastik yang digunakan saat ini adalah polimer sintetik berbahan dasar minyak bumi,

gas alam, atau batu bara yang tidak dapat didegradasi oleh mikroorganisme lingkungan.

Plastik yang tidak dapat terdegradasi itu menyebabkan polusi air bawah tanah maupun air

permukaan. Sampah plastik yang terbakar menghasilkan senyawa kimia dioksin yang

beracun, yang dapat mengganggu hormon reproduksi hewan dan manusia, bahkan dapat

menyebabkan kanker. Untuk menyelamatkan lingkungan dari bahaya plastik, saat ini telah

dikembangkan plastik yang dapat dibiodegradasi, yang terbuat dari senyawa-senyawa yang

berasal dari tanaman yang dapat dibiodegradasi seperti selulosa, maupun senyawa yang

berasal dari hewan seperti kolagen, kasein, protein, atau lipida.

Bahan biodegradable polymer termasuk salah satu produk baru yang dikembangkan

di Indonesia. Bahan itu lebih murah dibanding bahan plastik lainnya. Waktu hancurnya lebih

singkat. Bahan ini juga tidak beracun dan sangat aman untuk membungkus makanan. Bahan

biodegradable polymer termasuk salah satu produk baru yang dikembangkan di Indonesia.

Bahan itu lebih murah, fleksibel, transparan, tidak mudah pecah dan tidak korosif dibanding

bahan plastik lainnya serta waktu hancurnya lebih singkat. Bahan ini juga tidak beracun dan

lebih aman untuk membungkus makanan.

Selain memiliki beberapa keunggulan, material plastik yang berasal dari petrolium

seperti Polipropilena (PP) dan Polietilena (PE) memiliki kekurangan. Sampah plastik tidak

ramah lingkungan, bersifat pakai-buang (disposable), sulit pengelolaannya dan tidak mudah

hancur oleh cuaca (hujan dan sinar matahari) maupun mikroba yang hidup dalam tanah.

Dengan demikian, sampah plastik merupakan masalah yang serius. Sebagai contoh, di

Indonesia jenis produk plastik kantong (HDPE) kapasitas produksinya sekitar 50.000 ton per

tahun dan yang akan dibuang menjadi sampah sekitar 80 % Selain itu peningkatan jumlah

penduduk seiring dengan perubahan gaya hidup juga mengakibatkan tumpukan sampah

tersebut semakin menggunung.

Berbagai upaya telah dilakukan untuk mengatasi persoalan sampah plastik agar dapat

diuraikan mikroba (degradable). Misalnya, pembuatan plastik dari bahan tanaman melalui

proses fermentasi. Namun, karena biaya pembuatan plastik ini memerlukan biaya tinggi dan

bersaing dengan penyediaan bahan pangan bagi manusia, maka saat ini banyak dilakukan

penelitian tentang plastik biodegradable yang murah. Salah satu cara yang dilakukan adalah

pencampuran (blending) antara plastik sintetis (PP atau PE) dengan polimer alam yang

mudah diuraikan oleh mikroba, misalnya pati tapioka. Pencampuran polimer plastik dengan

pati banyak menjadi pilihan karena mudah didapat dan tersedia dalam jumlah yang banyak.

Pati merupakan polimer alam yang cocok sebagai bahan pengisi dalam polimer sintetik.

Penambahan pati ke dalam matriks polimer sintetik dapat menghasilkan hidrolisis enzimatis

secara cepat bila diberi perlakuan biotik, sehingga menghasilkan kekosongan kandungan

matriks (Mariana, 2007).

Makalah ini akan membahas tentang polimer yang dapat didegradasi secara biologi

(biodegradasi) yaitu polimer plastik. Penelitian yang membahas tentang ini adalah

penggunaan coupling agent Maleic Anhydride (MA) pada komposit PP(Polipropilen)/Pati

tapioka. Pemilihan MA dilakukan karena mudah didapat dan lebih efisien. Penambahan MA

ini dilakukan untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanik dari blending polipropilen-pati

tapioka, sehingga dapat memiliki sifat plastik pada umumnya.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari makalah ini adalah untuk menjelaskan mengenai pembuatan

plastik yang ramah lingkungan, dengan sifat mekanik dan tingkat degradabilitas yang baik.

1.3 Manfaat

Makalah ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah tentang pembuatan

plastik yang ramah lingkungan, dengan sifat mekanik dan tingkat degradabilitas yang baik.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Polimer

2.1.1 Pengertian Polimer

Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang sederhana.

Nama ini diturunkan dari bahasa Yunani poly, yang berarti “banyak” dan mer, yang berarti

“bagian. Makromolekul merupakan istilah yang sinonim dengan polimer . Polimer sintesis

dari molekul-molekul sederhana yang disebut monomer (Stevens, 2007). Suatu polimer akan

terbentuk bila seratus atau seribu unit molekul yang kecil yang disebut monomer, saling

berikatan dalam suatu rantai. Jenis-jenis monomer yang saling berikatan membentuk suatu

polimer terkadang sama atau berbeda (Utiyah, 2004).

Berikut gambar yang mengilustrasikan pembentukan polimer :

Gambar 1. Monomer akrilonitril membentuk polimer poliakrilonitril (PAN), yang dikenall

dengan nama orlon, dan digunakan sebagai karpet dan pakaian “rajutan”. Ikatan rangkap pada

karbon dalam monomer berubah menjadi ikatan tunggal, dan berikatan dengan atom karbon

lain membentuk polimer.

2.1.2 Klasifikasi Polimer

Polimer umumnya diklasifikasikan menjadi beberapa kelompok antara lain atas dasar

jenis monomer, asal, sifat termal, dan reaksi pembentukannya.

a. Klasifikasi Polimer Berdasarkan Jenis Monomernya

Berdasarkan jenis monomernya, polimer dibedakan atas:

1. Homopolimer

Homopolimer terbentuk dari sejenis monomer, sedangkan kopolimer terbentuk lebih dari

sejenis monomer. Homopolimer merupakan polimer yang terdiri dari satu macam monomer,

dengan struktur polimer. . . – A – A – A – A – A – A –. . .

Salah satu contoh pembentukan homopolimer dari polivinil klorida adalah sebagai berikut :

Gambar 2. Contoh pembentukan homopolimer

2. Kopolimer

Kopolimer merupakan polimer yang tersusun dari dua macam atau lebih monomer. Contoh:

polimer SBS (polimer stirena-butadiena-stirena)

Gambar 3. Polimer SBS

b. Polimer Berdasarkan Asalnya

Berdasarkan asalnya, polimer dibedakan atas polimer alam dan polimer buatan.

1. Polimer Sintetis

Polimer sintetis adalah polimer yang dibuat dari molekul sederhana (monomer) dalam

pabrik. Polimer sintetis yang pertama kali yang dikenal adalah bakelit yaitu hasil kondensasi

fenol dengan formaldehida, yang ditemukan oleh kimiawan kelahiran Belgia Leo Baekeland

pada tahun 1907. Beberapa contoh polimer yang dibuat oleh pabrik adalah nylon dan

poliester, kantong plastik dan botol, pita karet.

Gambar 4. Stuktur Bakelit

Contoh lain dari polimer sintetik adalah poliisoprena (polimer dari isoprena; 2-metil-

1,3-butadiena), suatu zat yang memiliki sifat seperti karet alam. Selain itu masih ada contoh

karet sintetik yang dewasa ini banyak dimanfaatkan seperti neoprena (polimer dari

kloroprena) yang digunakan untuk insulator kawat dan kabel yaitu butadiena stirena

(kopolimer dari 1,3-butadiena (75%) dan sirena (25%)) yang banyak digunakan oleh industri

ban kendaraan bermotor.

Gambar 5. Reaksi pembentukan SBR

Contoh lain dari polimer alam yang mulai diganti penggunaannya adalah serat untuk

keperluan tekstil. Serat seperti kapas, wol, dan sutera meskipun sampai sekarang masih

digunakan sebagai bahan baku dalam industri tekstil, tetapi karena keterbatasan ketersediaan

dan memiliki kelemahan dalam hal ketahanan terhadap regangan dan kerutan serta serangan

ngengat (sejenis serangga), mulai digantikan oleh polimer sintetik seperti poliakrilonitril

(Orlon, Acrilan, Creslan), poliester (dacron), dan poliamida (nylon). Selain itu, manusia juga

telah mengembangkan polimer sintetik untuk industri tekstil yang terbuat dari bahan yang

tahan api seperti tris [tris (2,3-dibromopropil)] fosfat.

Gambar 7. Struktur nilon

2. Polimer alam

Polimer alam adalah polimer yang terdapat di alam. Contoh polimer alam diantaranya

amilum, selulosa, kapas, karet, wol, dan sutra. Polimer buatan dapat berupa polimer

regenerasi dan polimer sintetis. Polimer regenerasi adalah polimer alam yang dimodifikasi.

Contohnya rayon, yaitu serat sintetis yang dibuat dari kayu (selulosa).

2.2 Sifat-sifat dari polimer

Sifat dari polimer yaitu (Ratna, dkk., 2010) :

a. Sifat Thermal

Sifat polimer terhadap panas ada yang menjadi lunak jika dipanaskan dan keras jika

didinginkan, polimer seperti ini disebut termoplas. Contohnya : plastik yang digunakan

untuk kantong dan botol plastik. Sedangkan polimer yang menjadi keras jika dipanaskan

disebut termoset, contohnya melamin.

b. Sifat kelenturan

Polimer akan mempunyai kelenturan yang berbeda dengan polimer sintetis.

Umumnya polimer alam agak sukar untuk dicetak sesuai keinginan,sedangkan polimer

sintetis lebih mudah dibuat cetakan untuk menghasilkan bentuk tertentu. Karet akan lebih

mudah mengembangdan kehilangan kekenyalannya setelah terlalu lama kena bensin atau

minyak.

c. Ketahanan terhadap mikroorganisme

Polimer alam seperti wool, sutra, atau selulosa tidak tahan terhadap mikroorganisme

atau ulat (rayap). Sedangkan polimer sintetis lebih tahan terhadap mikroorganisme atau

ulat.

d. Sifat lainnya

Sifat polimer yang lainnya bergantung pemakainnnya untuk kemasan atau alat-alat

industri. Untuk tujuan pengemasan harus diperhatikan :

Toksisitasnya

Daya tahan terhadap air, minyak atau panas

Daya tembus udara (oksigen)

Kelenturan

Transparan

2.3.1 Plastik

Sejak ditemukan oleh seorang peneliti dari Amerika Serikat pada tahun 1968 yang

bernama John Wesley Hyatt, plastik menjadi primadona bagi dunia industri. Produksinya di

seluruh negara lebih dari 100 juta ton per tahunnya. Contoh plastik yang banyak digunakan

dalam kehidupan kita adalah polietilena (bahan pembungkus, kantong plastik, mainan anak,

botol), teflon (pengganti logam, pelapis alat-alat masak), polivinilklorida (untuk pipa, alat

rumah tangga, cat, piringan hitam), polistirena (bahan insulator listrik, pembungkus makanan,

styrofoam, mainan anak), dan lain-lain (Paramawati, 2000).

Plastik terdiri atas berbagai senyawa yang terdiri polietilen, polistiren, dan polivinil

klorida. Bahan-bahan tersebut bersifat inert dan rekalsitran. Senyawa lain

penyusun plastik yang disebut plasticizers terdiri: (a) ester asam lemak (oleat, risinoleat,

adipat, azelat, dan sebakat serta turunan minyak tumbuhan, (b) ester asam phthalat, maleat,

dan fosforat. Bahan tambahan untuk pembuatan plastik seperti Phthalic Acid Esters (PAEs)

dan Polychlorinated Biphenyls (PCBs) sudah diketahui sebagai karsinogen yang berbahaya

bagi lingkungan walaupun dalam konsentrasi rendah.

Plastik yang digunakan sebagai pembungkus makanan, jika terkena panas

dikhawatirkan monomernya akan terurai dan akan mengontamiasi makanan.

Untuk mengurangi pencemaran plastik (Ratna, dkk., 2010) :

1. Kurangi penggunaan plastik

2. Sampah plastik harus dipisahkan dengan sampah organik,  sehingga dapat didaur

ulang.

3. Jangan membuang sampah plastik sembarangan.

4. Sampah plastik jangan dibakar.

Untuk menghindari bahaya keracunan akibat penggunaan plastik :

1. Gunakan kemasan makanan yang lebih aman, seperti gelas.

2. Gunakan penciuman, jika makanan/minumam  bau plastik jangan digunakan.

Plastik mempunyai berbagai sifat yang menguntungkan, diantaranya:

a. Umumnya kuat namun ringan.

b. Secara kimia stabil (tidak bereaksi dengan udara, air, asam, alkali dan

berbagaizat kimia lain)

c. Merupakan isolator listrik yang baik

d. Mudah dibentuk, khususnya dipanaskan

e. Biasanya transparan dan jernih

f. Dapat diwarnai

g. Fleksibel/elastis

h. Dapat dijahit

i. Harganya relatif murah

2.3.2 Serat

Serat dicirikan oleh modulus dan kekuatannya yang tiggi, elongasi (daya rentang)

yang baik, stabilitas panas yang baik, spinabilitas (kemampuan umtuk diubah menjadi

filament-filamen). Ada dua serat alam yang utama: kapas dan wol, yang awal merupakan

selulosa polisakarida, dan yang belakangan merupakan suatu protein. Berdasarkan beratnya,

produksi kapas dunia kira-kira lima kali dari produksi wol.

Ada dua serat alam yang utama: kapas dan wol, yang awal merupakan selulosa

polisakarida, dan yang belakangan merupakan suatu protein. Berdasarkan beratnya, produksi

kapas dunia kira-kira lima kali dari produksi wol. Serat-serat sintesis diklasifikasi sebagai

selulosa dan nonselulosa. Tipe-tipe yang utama dari serat sintesis dapat dilihat pada table

berikut (Stevens, 2007):

Table 1.1 Serat-serat sintesis yang utama

Jenis Deskripsi

Selulosa

Rayon asetat

Rayon viskosa

Nonselulosa

Poliester

Nilon

Olefin

Akrilat

Selulosa asetat

Selulosa regenerasi

Terutama poli(etilena tereflatat)

Termasuk nilon 66, nilon 6, dan berbagai poliamida alifatik

dan aoromatik

Termasuk polipropilena dan kopolimer vinil klorida,

dengan jumlah akrilonitril, vinil asetat, atau vinilidena

klorida yang kurang (kopolimer yang terdiri lebih dari 85%

vinil klorida disebut serat vinyon)

Mengandung paling sedikit 80% akrilonitril; termasuk

serat modakrilat yang terdiri dari akrilonitril dan sekitar

20% vinil klorida atau vinilidena klorida.

2.4 Plastik yang dapat terbiodegradasi

Plastik biodegradabel merupakan bahan plastik yang dapat dibuat dari pencampuran

polimer alam dan polimer sintetik yang bertujuan untuk menghadirkan komponen

biodegradabel dalam jumlah cukup, sehingga saat dibuang ke lingkungan plastik tersebut

dapat habis terdegradasi oleh mikroorganisme (Mariana, 2008).

Di beberapa negara maju, bahan plastik biodegradable sudah diproduksi secara

komersial, seperti poli hidroksi alkanoat (PHA), poli e-kaprolakton (PCL), polibutilen

suksinat (PBS), dan poli asam laktat (PLA). Namun, kebanyakan bahan baku untuk bahan

plastik biodegradable masih menggunakan sumber daya alam yang tidak diperbarui (non-

renewableresources, Red) dan tidak hemat energi. Dengan demikian, tentu pengembangan

bahan plastik biodegradable yang memanfaatkan bahan-bahan alam terbarui (renewable

resources, Red) sangat diharapkan.

Berdasarkan bahan baku yang dipakai, plastik biodegradabel dikelompokkan menjadi

2 kelompok, yaitu kelompok dengan bahan baku petrokimia dan kelompok dengan bahan

baku produk tanaman seperti pati dan selulosa. Yang pertama adalah penggunaan

sumberdaya alam yang tidak terbarui (non-renewable resources), sedangkan yang kedua

adalah sumber daya alam terbarui (renewable resources).

Saat ini polimer plastik biodegradabel yang telah diproduksi adalah kebanyakan dari polimer

jenis poliester alifatik. Berikut adalah jenis-jenis polimer yang dapat terbiodegradasi

(Pranamuda, 2007):

a. Poli (e-kaprolakton) (PCL) : PCL adalah polimer hasil sintesa kimia menggunakan

bahan baku minyak bumi. PCL mempunyai sifat biodegradabilitas yang tinggi, dapat

dihidrolisa oleh enzim lipase dan esterase yang tersebar luas pada tanaman, hewan

dan mikroorganisme. Namun titik lelehnya yang rendah, Tm =60oC, menyebabkan

bidang aplikasi PCL menjadi terbatas.

b. Poli (ß-hidroksi butirat) (PHB) : PHB adalah poliester yang diproduksi sebagai

cadangan makanan oleh mikroorganisme seperti Alcaligenes (Ralstonia) eutrophus,

Bacillus megaterium dsb. PHB mempunyai titik leleh yang tinggi (Tm = 180o C),

tetapi karena kristalinitasnya yang tinggi menyebabkan sifat mekanik dari PHB

kurang baik. Kopolimer poli (b-hidroksi butirat-ko-valerat) (PHB/ V) merupakan

kopolimer hasil usaha perbaikan sifat kristalinitas dari PHB. Dalam majalah Scientific

America edisi August 2000, Tillman U Gerngros melakukan kajian tentang tingkat

keramahan plastik biodegradabel terhadap lingkungan. Dia menyatakan bahwa untuk

memproduksi PHB dibutuhkan total energi yang jauh lebih besar dibanding dengan

energi yang dibutuhkan untuk memproduksi plastik konvensional seperti polietilen

dan polietilen tereftalat. Kenyataannya memang beberapa perusahaan yang

memproduksi PHB menghentikan kegiatan produksinya, disebabkan karena mahalnya

biaya produksi yang dibutuhkan.

c. Poli (butilena suksinat) (PBS): PBS mempunyai titik leleh yang setara dengan plastik

konvensional polietilen, yaitu Tm =113o C. Kemampuan enzim lipase dalam

menghidrolisa PBS relatif lebih rendah dibandingkan dengan kemampuannya

menghidrolisa PCL. Untuk meningkatkan sifat biodegradabilitas PBS, dilakukan

kopolimerisasi membentuk poli (butilen suksinat-ko-adipat) (PBS/A). PBS dan PBS/

A memiliki sifat ketahanan hidrolisa kimiawi yang rendah, sehingga tidak dapat

diaplikasikan untuk bidang aplikasi lingkungan lembab. Kopolimerisasi PBS dengan

poli karbonat menghasilkan produk poliester karbonat yang memiliki sifat

biodegradabilitas, ketahanan hidrolisa kimiawi dan titik leleh yang tinggi.

d. Poli asam laktat (PLA) : PLA merupakan poliester yang dapat diproduksi

menggunakan bahan baku sumberdaya alam terbarui seperti pati dan selulosa melaui

fermentasi asam laktat. Polimerisasi secara kimiawi untuk menghasilkan PLA dari

asam laktat dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu secara langsung dari asam laktat dan

secara tidak langsung melalui pembentukan laktida (dimer asam laktat) terlebih

dahulu, dan diikuti dengan polimerisasi menjadi PLA. PLA mempunyai titik leleh

yang tinggi sekitar 175o C, dan dapat dibuat menjadi lembaran film yang transparans.

Poli asam laktat atau Poli laktida (PLA) dengan rumus kimia (CH3CHOHCOOH)n

adalah sejenis polimer atau plastik yang bersifat biodegradable, thermoplastic dan

merupakan poliester alifatik yang terbuat dari bahan-bahan terbarukan seperti pati

jagung atau tanaman tebu. Walaupun PLA sudah dikenal sejak abad yang lalu, namun

baru diproduksi secara komersial dalam beberapa tahun terakhir dengan keunggulan

kemampuan untuk terdegradasi secara biologi. Adapun struktur dari Poli Asam Laktat

(PLA) adalah sebagai berikut:

Gambar 8. Rumus Struktur Poli Asam Laktat

Menurut Averous (2008), sintesa PLA adalah sebuah proses yang terdiri dari

beberapa langkah, dimulai dari produksi asam laktat sampai pada tahap polimerisasi.

Poli asam laktat dapat diprodukksi melalui tiga metode, yaitu:

(1) Polikondensasi langsung (direct condensation-polymerization) asam laktat yang

menghasilkan PLA dengan berat molekul rendah dan rapuh sehingga sebagian

besarnya tidak dapat digunakan kecuali jika ditambahkan chain coupling agent untuk

meningkatkan panjang rantai polimer;

(2) Kondensasi dehidrasi azeotropik (Azeotropic dehydration condensation) asam

laktat dengan menggunakan pelarut azeotropik, yang dapat menghasilkan PLA

dengan berat molekul mencapai 15.400 dan rendemen sebesar 89% dan

(3) polimerisasi pembukaan cincin (ring opening polymerization, ROP), yang

dilakukan melalui tiga tahapan yaitu polikondensasi asam laktat, depolimerisasi

sehingga membentuk dimer siklik (lactide) dan dilanjutkan dengan polimerisasi

pembukaan cincin, sehingga diperoleh PLA dengan berat molekul tinggi. Polimerisasi

pembukaan cincin menghasilkan PLA dengan berat molekul 2×104 hingga 6.8×105.

Mekanisme yang terjadi adalah:

Poli asam laktat mempunyai potensi yang sangat besar dikembangkan sebagai

pengganti plastik konvensional. Poli asam laktat bersifat termoplastik, memiliki

kekuatan tarik dan modulus polimer yang tinggi, bobot molekul dapat mencapai

100.000 hingga 500.000, dan titik leleh antara 175-200ºC. Pada umumnya PLA

dipergunakan untuk menggantikan bahan yang transparan dengan densitas dan harga

tinggi. Bahan plastik yang digantikan dari jenis PET (1.4 g/cc, 1.4 usd/kg), PVC

lentur (1.3 g/cc, 1 usd/kg) dan selofan film. Dibanding PP (0.9 g/cc, 0.7 usd/kg) dan

HIPS (1.05 g/cc, 1 usd/kg), PLA dapat dikatakan kurang menguntungkan, namun

mempunyai kelebihan lain yaitu ramah lingkungan. PP dan HIPS berasal dari minyak

bumi dan jika dibakar akan menimbulkan efek pemanasan gobal. Keurangan PLA

adalah densitas lebih tinggi (1.25 g/cc) disbanding PP dan PS dan mempunyai

polaritas lebih tinggi sehingga sulit direkatkan dengan PE dan PP yang non polar

dalam system film multi lapis. PP mempunyai densitas 0.9 g/cc, denga harga 0.7 usd

per kg dan HIPS mempunyai densitas 1.05 g/cc dan harga 1 usd per kg. PLA juga

mempunyai ketahanan panas, moisture dan gas barier kurang bagus dibanding dengan

PET. Hal lain yang paling penting adalah harganya yang masih tinggi yaitu 2.6 usd

per kg. usaha untuk menurunkan harga teruus dilakukan oleh Cargill Dow hingga 2

usd per kg supaya kompetitif. Sifat barier terhadap uap air, oksigen dan CO2 lebih

rendah disbanding PET, PP atau PVC. Perbaikan sifat barier dapat dilakukan dengan

system laminasi dengan jenis film lain seperti PE, PVOH, Alufoil, Nanopartikel dan

lainnya (Riekri, 2010).

Menurut Botelho et al (2004), kelebihan PLA dibandingkan dengan plastik

yang terbuat dari minyak bumi adalah:

1. Biodegradable, artinya PLA dapat diuraikan secara alami di lingkungan oleh

mikroorganisme.

2. Biocompatible, dimana pada kondisi normal, jenis plastik ini dapat diterima oleh

sel atau jaringan biologi.

3. Dihasilkan dari bahan yang dapat diperbaharui (termasuk sisa industri) dan bukan

dari minyak bumi.

4. 100% recyclable, melalui hidrolisis asam laktat dapat diperoleh dan digunakan

kembali untuk aplikasi yang berbeda atau bisa digabungkan untuk menghasilkan

produk lain.

5. Tidak menggunakan pelarut organik/bersifat racun dalam memproduksi PLA.

2.5 Biodegradasi Plastik

Bioplastik atau plastik organik adalah salah satu jenis plastik yang terbuat dari sumber

biomassa terbarukan, seperti minyak nabati, pati jagung, pati kacang polong dan mikrobiota,

jika dibandingkan dengan plastik konvensional yang terbuat dari bahan baku petroleum.

Bioplastik pada umumnya bersifat dapat terdegradasi secara alami. Plastik biodegradabel

telah berkembang lebih dari 10 tahun lalu, dan perkembangan kearah plastik komersial sangat

lambat. Hal ini disebabkan umumnya karena harga mahal dan sifat agak lain dari plastik

konvensional. Namun dengan isu menipisnya cadangan minyak bumi maka bioplastik akan

segera menjadi kompetitif disbanding plastik lainnya. Kelebihan lain dari plastik

biodegradabel adalah diproduksi dari sumber terbarukan bukan dari minyak dan mempunyai

sifat dapat terdegradasi secara alami.

Sekarang ini, pencampuran polimer plastik dengan pati banyak menjadi pilihan

karena mudah didapat dan tersedia dalam jumlah yang banyak. Dari alam telah ditemukan

mikroba yang dapat merombak plastik, yaitu terdiri bakteri, aktinomycetes, jamur dan khamir

yang umumnya dapat menggunakan plasticizers sebagai sumber C, tetapi hanya sedikit

mikroba yang telah ditemukan mampu merombak polimer plastiknya yaitu jamur Aspergillus

fischeri dan Paecilomyces sp. Sedangkan mikroba yang mampu merombak dan menggunakan

sumber C dari plsticizers yaitu jamur Aspergillus niger, A. Versicolor, Cladosporium

sp.,Fusarium sp., Penicillium sp.,Trichoderma sp., Verticillium sp., dan khamir

Zygosaccharomyces drosophilae, Saccharomyces cerevisiae, serta bakteri Pseudomonas

aeruginosa, Brevibacterium sp. dan aktinomisetes Streptomyces rubrireticuli. Untuk dapat

merombak plastik, mikroba harus dapat mengkontaminasi lapisan plastik melalui muatan

elektrostatik dan mikroba harus mampu menggunakan komponen di dalam atau pada lapisan

plastik sebagai nutrien. Plasticizers yang membuat plastik bersifat fleksibel seperti adipat,

oleat, risinoleat, sebakat, dan tuunan asam lemak lain cenderung mudah digunakan, tetapi

turunan asam phthalat dan fosforat sulit digunakan untuk nutrisi. Hilangnya plasticizers

menyebabkan lapisan plastik menjadi rapuh, daya rentang meningkat dan daya ulur

berkurang.

Penambahan pati dalam plastik diharapkan akan terjadi proses degradasi yang diawali

dengan proses biologi dilanjutkan dengan foto degradasi dan terakhir biodegradasi lagi.

Degradasi pati akan meninggalkan ruang kosong dalam plastik sehingga memperluas

permukaan kontak antara plastik dengan logam yang ada dalam tanah. Energi dari sinar

matahari bersama katalis logam dalam tanah akan merusak polimer menjadi rantai yang lebih

pendek. Jika molekul telah pendek maka mikroba akan dapat mencerna polimer sebagai

sumber karbon. Pati diperoleh dari produk pertanian seperti jagung, kentang, beras yang

mudah dicerna oleh mikroba. Setiap pati akan memberikan produk film dengan ketebalan

berbeda.

Degradasi plastik secara biologis (biodegradasi) dapat menggunakan beberapa metode

diantaranya (Pranamuda, 2007):

1. Pencampuran (blending) antara polimer plastik dengan pati

Pencampuran dilakukan dengan menggunakan extruder atau dalam mixer berkecepatan

tinggi (high speed mixer) yang dilengkapi pemanas untuk melelehkan polimer plastik.

Plastik yang digunakan dapat berupa plastik biodegradabel (PCL, PBS, atau PLA)

maupun plastik konvensional (polietilen). Sedangkan pati yang digunakan dapat berupa

pati mentah berbentuk granular maupun pati yang sudah tergelatinisasi. Sifat mekanik

dari plastik biodegradabel yang dihasilkan tergantung dari keadaan penyebaran pati dalam

fase plastik, dimana bila pati tersebar merata dalam ukuran mikron dalam fase plastik,

maka produk plastik biodegradabel yang didapat akan mempunyai sifat mekanik yang

baik. Sifat biodegradabilitas dari plastik biodegradabel berbasiskan pati sangat tergantung

dari rasio kandungan patinya. Semakin besar kandungan patinya, maka semakin tinggi

tingkat biodegradabilitasnya. Terlihat bahwa semakin tinggi kandungan pati dalam

campuran PCL/pati, semakin mudah terdegradasi.

2. Modifikasi kimiawi pati

Untuk menambahkan sifat plastisitas pada pati, metode grafting sering digunakan. Sifat

biodegradabilitas dari produk plastik yang dihasilkan tergantung daripada jenis polimer

yang dicangkokkkan pada pati. Jika polimer yang dicangkokkan adalah polimer yang

bersifat biodegradabel, maka produk yang dihasilkan juga akan bersifat biodegradabel.

Namun demikian, biasanya sifat biodegradabilitas pati akan berkurang atau bahkan hilang

sama sekali dengan proses modifikasi kimiawi.

3. Penggunaan pati sebagai bahan baku fermentasi menghasilkan monomer/polimer plastik

biodegradabel.

Pati dapat dipakai sebagai bahan baku fermentasi untuk menghasilkan asam laktat

(monomer dari PLA), 1,4-butanediol (monomer dari PBS) atau poliester mikroba (PHB)

atau biopolimer lainnya seperti pullulan.

Plastik biodegradable adalah polimer yang dapat berubah menjadi biomassa, H2O,

CO2 dan atau CH4 melalui tahapan depolimerisasi dan mineralisasi. Depolimerisasi terjadi

karena kerja enzim ekstraseluler (terdiri atas endo dan ekso enzim). Endo enzim memutus

ikatan internal pada rantai utama polimer secara acak, dan ekso enzim memutus unit

monomer pada rantai utama secara berurutan. Bagian-bagian oligomer yang terbentuk

dipindahkan ke dalam sel dan menjadi mineralisasi. Proses mineralisasi membentuk CO2,

CH4, N2, air, garam-garam, mineral dan biomassa. Definisi polimer biodegradable dan hasil

akhir yang terbentuk dapat beragam bergantung pada polimer, organisme, dan lingkungan

(Hartoto, dkk, 2005).

2.6 Aplikasi metode blending.

Pada penelitian Siswanto, dkk (2007), terdapat pengaruh terhadap penambahan

Maleic Anhydride (MA) pada poliblend Polypropilene (PP) – Pati Tapioka. Penelitian

ini menggunakan metode pencampuran (blending) antara polimer plastik dengan pati dimana

penelitian ini bertujuan untuk membuat plastik yang ramah lingkungan, dengan sifat

mekanik dan tingkat degradabilitas yang baik. Siswanto,dkk (2007),

Membuat poliblend sebagai sampel uji fisis dan mekanis plastik biodegradabel dari

pencampuran polipropilen murni (plastik yang digunakan dapat berupa plastik biodegradabel

(PCL, PBS, atau PLA) maupun plastik konvensional (polietilen)) dan pati tapioka, ditambah

dengan asam sitrat (1% berat pati) dan Na-bikarbonat (2% berat pati) serta NaLS (5%

berat campuran) sebagaimana yang telah dilakukan oleh Mariana (2007). Penggunaan

bahan tersebut berfungsi sebagai surfaktan yang dapat meningkatkan kompatibilitas poliblend

(Iswarasari, 2006). Semua bahan kemudian dicampur secara manual di dalam wadah,

kemudian dilakukan pencampuran maleic anhydride (MA) menggunakan mixer.

Pencampuran dilakukan dengan menggunakan extrude atau dalam mixer berkecepatan tinggi

(high speed mixer) yang dilengkapi pemanas untuk melelehkan polimer plastik. Blending

dilakukan selama 10 menit, suhu 1700C, dan kecepatan putaran 60 rpm.

Hasil dari blending berbentuk lelehan yang kemudian mengeras membentuk

bongkahan, dan dipotong menggunakan alat pemotong dibentuk slab (lembaran) dengan

ketebalan 2 mm menggunakan Hot Press Hydraulic pada suhu 180 oC dan gaya 200

kgf/cm2 selama 10 menit. Slab yang terbentuk kemudian dicetak dengan Cetakan

(Standart ASTM-D-1822-L Jepang) . Jumlah keseluruhan sampel yang dibuat adalah 5

buah dengan spesifikasi PP (161 gram), Pati (69 gram) dan konsentrasi MA secara

berturut-turut 0 %; 2%; 4%; 6% dan 8%, yang ditandai sebagai sampel A, B,C, D dan E.

Proses biodegradasi pada penelitian ini mengacu pada penelitian sebelumnya

(Mariana,2007) yaitu adanya lingkungan yang sesuai seperti adanya Effective Microorganism

4 (EM4) dapat mendukung pertumbuhan jamur dan bakteri. EM4 adalah jenis bakteri yang

dibuat untuk membantu dalam pembusukan sampah organic sehingga dapat dimanfaatkan

dalam proses pengomposan. Kompos yang dihasilkan oleh cara ini ramah lingkungan berbeda

dengan kompos anorganik yang berasal dari za-zat kimia. Kompos ini juga mengandung zat-

zat yang tak dimiliki pupuk anorganik yang baik bagi tanaman. Dalam teknik pengomposan

ini, barang yang akan dikomposkan akan dibusukkan dengan bantuan bakteri EM4. Keadaan

anaerob saat pembusukan sangatlah penting, karena bakteri tersebut akan mati jika tercampur

dengan gas atau udara dan tidak bisa dibiakkan. Komposting dengan EM4 juga terbilang

mudah sebab alat dan bahan dapat dengan mudah ditemukan di pasaran.

Untuk mengetahui berhasilnya proses biodegradasi plastik ini dilakukan skrining

mikroorganisme yang mana dilakukan untuk mengetahui penyebaran mikroorganisme

pengurai plastik dan juga rasio/ perbandingannya terhadap total mikroorgaisme. Dengan

adanya metode zona terang (clear zone) maka dapat diketahui penyebaran mikroorganisme

pengurai polimer plastik. Hasil pengamatan menunjukan tidak adanya pengaruh negatf

terhadap pertumbuhan koloni mikroorganisme yang disebabkan karena keberadaan polimer

plastik. Ini dibuktikan dengan terlihatnya jumlah koloni yang tumbuh pada media berada

dalam kisaran 107-108. Zona terang yang terbentuk disekeliling plastik menunjukan bahwa

koloni tersebut berkemampuan mengeluarkan enzim yang dapat menguraikan polimer plastik.

Gambar 2. grafik pengurangan massa sampel terhadap lamanya degradasi

Dalam usahanya untuk memenuhi kebutuhan akan sumber makanan dan berkembang

biak, bakteri masuk ke dalam matriks poliblend PP-pati. Hal ini terlihat semakin lama proses

degradasi, semakin banyak pula jamur yang menempel pada plastik biodegradabel. Dengan

adanya penambahan pati dan MA pada matriks PP sebagai sumber makanan bagi bakteri

tentu semakin mendukung lama waktu hidup bakteri dalam poliblend. Pengurangan massa

yang terjadi diperkirakan sebagai akibat hilangnya matrik/PP, filler/pati dan coupling

agent/MA dalam poliblend. Dalam hal ini mikroorganisme memakan PP, pati dan MA

sebagai sumber makanan dengan begitu proses degradasi akan terjadi secara biologis. Sifat

biodegradabilitas dari plastik biodegradabel berbasiskan pati sangat tergantung dari rasio

kandungan patinya. Semakin besar kandungan patinya, maka semakin tinggi tingkat

biodegradabilitasnya.

Dalam penelitian tersebut juga dilakukan uji mikroskopik menggunakan

spektrofotometer FT-IR yang mana diketahui bahwa masing-masing bahan PP pati tapioca-

MA memiliki gugus serapan karakteristik. Dari data spektrum FT – IR yang diperoleh, ada

beberapa gugus serapan karakteristik yang tidak nampak. Misalnya : 740 – 720 cm-1 untuk

vibrasi rentangan dari gugus CH2 pada semua sampel (B, C, D dan E). Hal ini dapat juga

disebabkan oleh PP dan Pati tapioka yang tidak homogen karena sifat keduanya yang

berbeda, atau disebabkan oleh adanya sejumlah ikatan yang mempunyai frekuensi vibrasi

yang sama sehingga pita serapan akan overlap. Sehingga tidak menghasilkan perubahan dipol

dari sistem, akibatnya vibrasi tidak dapat mengadakan interaksi dengan sinar inframerah dan

adanya banyak gugus fungsi yang identik dalam sebuah molekul mengikuti kuat relatif pita

absorbsi suatu spektrum ( Iswarasari, 2006 ).

BAB III

KESIMPULAN

Dari uraian di atas dapat disimpukan bahwa untuk menciptakan plastik yang dapat

didegradasi secara biologis (biodegradabel) maka bahan utama pembuat plastik tersebut

haruslah dari bahan yang mudah di perbaharui pula seperti pati. Dengan memakai pati

sebagai bahan tambahan pembuat plastik maka plastik tersebut akan bisa didegradasi karena

di alam sendiri telah ada bakteri (Effective Microorganism 4 (EM4)) yang dapat memacu

adanya bakteri yang dapat merombak pati sehingga plastik (poliblend) tersebut dapat

terdegradasi. Selain itu, sifat biodegradabilitas dari plastik biodegradabel berbasiskan pati

sangat tergantung dari rasio kandungan patinya. Semakin besar kandungan patinya, maka

semakin tinggi tingkat biodegradabilitasnya. Untuk degradasi plastik di dalam tanah bukan

hanya disebabkan oleh aktivitas mikroorganisme tetapi juga oleh faktor-faktor fisik dan

kimiawi lain seperti kelembaban dan keasaman tanah.

DAFTAR PUSTAKA

Avérous, L., 2008. Polylactic Acid: Synthesis, Properties and Applications, dalam

Monomers, Polymers and Composites from Renewable Resources (Ed Mohamed Naceur

Belgacem dan Alessandro Gandini), Amsterdam: Elsevier Ltd.

Haryono, A., Astrini, N., dan Wuryaningsih, 2003, Recycle Plastik Secara Kimiawi

Pemanfaatan Stayrofoam sebagai Bahan Koagulan Polimer, Serpong.

Hartoto, Liesbetini., Suryani, A., dan Hambali,E., 2005. Rekayasa Proses Produksi Asam

Polilaktat (PLA) dari Pati Sagu Sebagai Bahan Baku Utama Plastik Biodegradable, Institut

Pertanian Bogor, Bogor.

Iswarasari, D., 2006, Uji sifat fisis dan uji biodegradasi pada poliblend Polipropilene Pati

Tapioka, Jurusan Fisika UNAIR, Surabaya.

Mariana, W., 2007, Kombinasi penggunaan EM4 dan radiasi UV terhadap tingkat

degradabelitas plastik biodegradabel, Jurusan Fisika UNAIR, Surabaya.

Paramawati, R., 2000, Perkembangan Teknologi Kemasan Pangan, Institut Pertanian Bogor.

Pasaribu, N., 2004, Berbagai Ragam Pemanfaatan Polimer, Jurusan Kimia FMIPA,

Sumatera Utara.

Pranamuda, H., 2007, Pengembangan Bahan Plastik Biodegradabel Berbahan baku Pati

Tropis, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi, Jakarta.

Riekri, 2010, Chemical Engineering: Polyactic (PLA) Produksi Aplikasi dan Prospek

Pengembangannya di Indonesia,

Ratna, dkk., 2010,Sifat Polimet, Kegunaan dan Dampak Polimer terhadap Lingkungan,

http://chem-is-try.org, diakses pada 17 Maret 2010.

Stevens, M.P., 2007, Kimia Polimer, Penerjemah: Dr. Ir. Iis Sopyan, M.Eng, cetakan kedua,

Pradnya Paramitha, Jakarta.

Siswanto, Aminatun, Puspitasari, I., 2007, Pemberian Maleic Anhidrida (Ma) Pada Blending

Polipropilen-Pati Tapioka, Fisika Material, Departemen Fisika, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya.

Utiyah, A., 2004, Polimer, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta.

PERTANYAAN

1. Apa itu EM4 dan bagaimana mekanisme kerja dari proses biodegradasi dari poliblend?

Jawab: EM4 merupakan jenis bakteri yang dibuat untuk membantu dalam pembusukan

sampah organik sehingga dapat dimanfaatkan dalam proses pengomposan. Dengan

adanya EM4 maka akan memacu tumbuh nya bakteri yang dapat mempercepat prose

pembusukan atau pengomposan. Pembusukan yang dihasilkan oleh cara ini ramah

lingkungan berbeda dengan kompos anorganik yang berasal dari za-zat kimia.

Kompos ini juga mengandung zat-zat yang tak dimiliki pupuk anorganik yang baik

bagi tanaman. Dalam teknik pengomposan ini, barang yang akan dikomposkan akan

dibusukkan dengan bantuan bakteri EM4. Keadaan anaerob saat pembusukan

sangatlah penting, karena bakteri tersebut akan mati jika tercampur dengan gas atau

udara dan tidak bisa dibiakkan. Komposting dengan EM4 juga terbilang mudah

sebab alat dan bahan dapat dengan mudah ditemukan di pasaran.

2. Jenis-jenis mikroorganisme yang dapat digunakan dalam proses biodegradasi platik!

Jawab: Dari alam telah ditemukan mikroba yang dapat merombak plastik, yaitu terdiri

bakteri, aktinomycetes, jamur dan khamir yang umumnya dapat menggunakan

plasticizers sebagai sumber C, tetapi hanya sedikit mikroba yang telah ditemukan

mampu merombak polimer plastiknya yaitu jamur Aspergillus fischeri dan

Paecilomyces sp. Sedangkan mikroba yang mampu merombak dan menggunakan

sumber C dari plsticizers yaitu jamur Aspergillus niger, A. Versicolor,

Cladosporium sp.,Fusarium sp., Penicillium sp.,Trichoderma sp., Verticillium sp.,

dan khamir Zygosaccharomyces drosophilae, Saccharomyces cerevisiae, serta

bakteri Pseudomonas aeruginosa, Brevibacterium sp. dan aktinomisetes

Streptomyces rubrireticuli.

3. Apa kelebihan plastik poliblend Pati-MA dibandingkan plastik konvensional?

Jawab: Kelebihan lain dari plastik biodegradabel adalah diproduksi dari sumber

terbarukan bukan dari minyak dan mempunyai sifat dapat terdegradasi secara

alami. Kecepatan degradasi dalam tanah untuk Poly-(3-hydroxy-butyrate-

valerate) (PHB/PHV), PCL, PBS, PBSA, dan PLA dimana dalam penelitian

Siswato (2007) dapat terdegradasi selama waktu 12 bulan dan setiap 3 bulan

diukur berat yang hilang.

4. Apa fungsi dari Maleic Anhidrida (MA)?

Jawab: fungsi penambahan MA dalam proses pembuatan plastik biodegradasi adalah

sebgai coupling atau esterification-promoting agents yang berfungsi

memperpanjang ikatan kimia di dalam poliblend. Penggunaan agen ini

memberikan beberapa keuntungan karena reaksi hanya melibatkan sedikit agen

dan bisa diselesaikan tanpa perlu dipisahkan dengan proses yang lain.

Kemampuan untuk mengembangkan desain kopolimer dengan gugus fungsi yang

beraneka macam juga bisa diperluas. Kelemahannya adalah polimer mungkin

masih mengandung chain-extending agents yang tidak bereaksi, oligomer dan

sisa-sisa pengotor logam yang berasal dari katalis.