## Original Article
Journal of Science and Applicative Technology vol. 4 (1), 2020, pp. 38-42 | 38
e-ISSN: 2581-0545 - https://journal.itera.ac.id/index.php/jsat/
Copyright © 2020 Journal of Science and Applicative Technology. Content from this work may be used under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International Licence . Any  further distribution of this work must maintain attribution to the  author(s) and the  title of the  work, journal citation and DOI. Published  under licence by Journal of Science and Aplicative Technology  (JSAT).
Received 26th July 2019 Accepted 06th May 2020 Published 15th June 2020
DOI: 10.35472/jsat.v4i1.205
Pembuatan film plastik biodegradable dari limbah kulit kopi dengan penambahan kitosan/gliserol
Edwin Rizki Safitra a , Idra Herlina b
a Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia, 35365
b Program Studi Kimia, Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia, 35365
* Corresponding E-mail: edwin.rizki@tk.itera.ac.id
Abstract : Biodegradable plastic production has been developed for a long time by researchers. Data from Ministry of Industry in 2017 stated Indonesia's plastic production reached 3.9 million tons/ year. In this study, the raw materials used came from untapped waste, namely coffee skin, biodiesel-waste glycerol and shrimp-shells chitosan. In this research, biodegradable plastic films have been produced with the addition of glycerol and coffee skin waste with chitosan concentration variations of 0, 2, 4, 6, and  8%. After the optimum conditions were  obtained by comparing the elongation and tensile strength values, then the variations in coffee skin waste were added with a weight of 0, 2, 4, 6, and 8 g. Tensile strength and elongation values  with variations of chitosan were 0.2-1.87 MPa and 0.22-0.15%, respectively. Whereas the variation of tensile strength and elongation coffee skins were 1.8-0.27 MPa and 0.14-0.2%, respectively. The optimum conditions for producing biodegradable plastic films were obtained with variations of chitosan 4% and 2 g coffee skin with tensile strength and elongation values of 0.98 MPa and 0.16%. The tensile strength and elongation data  produced from biodegradable plastic was still below the standard value of commercial  plastic  or  synthetic  plastic  (HDPE)  with  values  of  tensile  strength  and  elongation  of  28.64  MPa  and  6.5186% respectively.
Keywords: biodegradable plastic, chitosan, glycerol, husk coffee waste
Abstrak: Pembuatan plastik biodegradable sudah sangat lama dikembangkan oleh para peneliti sebagai solusi pengurangan plastik sintetis. Berdasarkan data dari Kementerian Perindustrian pada tahun 2017, produksi plastik Indonesia mencapai 3,9 juta ton/tahun.  Dalam  penelitian ini,  bahan  baku  yang  digunakan  berasal  dari  limbah  yang  tidak termanfaatkan  yaitu  kulit  kopi, gliserol dari limbah biodisel dan kitosan dari kulit udang. Pada penelitian ini telah dihasilkan film plastik biodegradable dengan penambahan gliserol dan limbah kulit kopi dengan variasi konsentrasi kitosan sebesar 0, 2, 4, 6, dan 8%. Setelah kondisi optimum diperoleh dengan cara membandingkan nilai elongation dan tensile strength , selanjutnya dilakukan penambahan variasi limbah kulit kopi dengan berat sebesar 0, 2, 4, 6, dan 8 g. Nilai tensile strength dan elongation dengan variasi kitosan didapat masing- masing adalah 0,2-1,87 MPa dan 0,22-0,15%. Sedangkan pada variasi kulit kopi tensile strength dan elongation masing-masing 1,8-  0,27  MPa  dan  0,14-0,2%.  Kondisi  optimum  untuk  mengasilkan  film  plastik biodegradable didapat  dengan  pada  variasi kitosan 4% dan kulit kopi 2 g dengan nilai tensile strength dan elongation sebesar 0,98 MPa dan 0,16%. Data tensile strength dan elongation yang  dihasilkan  dari  plastik biodegradable ini  masih  dibawah  nilai  standar  plastik  komersial  atau  plastik  sintetis (HDPE) dengan nilai nilai tensile strength dan elongation masing-masing 28,64 MPa dan 6,5186%.
Kata Kunci : gliserol, kitosan, kulit kopi, plastik biodegradable

## Pendahuluan
Berdasarkan  data  Kementerian  Perindustrian,  produksi plastik Indonesia mencapai angka 3,9 juta ton pertahun [1].  Bahan  kemasan  yang  berasal  dari  polimer petrokimia  yaitu  plastik.  Plastik  sangat  populer digunakan  karena  memiliki  beberapa  keunggulan  di antaranya  fleksibel  (mengikuti  bentuk  produk), transparan,  tidak  mudah  pecah,  dapat  dikombinasikan
dengan kemasan lain dan tidak korosif. Namun, polimer plastik  tidak  tahan  terhadap  panas  dan  tidak  dapat dihancurkan secara alami (non- biodegradable ) sehingga menyebabkan pencemaran lingkungan [2].
Saat ini, biopolimer banyak diteliti untuk menghasilkan film  (plastik)  yang  dapat  menggantikan  keberadaan plastik  sintetik,  di  antaranya edible film  dari  poliblend pati  sukun-kitosan  [3],  plastik biodegradable dari  pati

## Open Access
Copyright © 2020 Journal of Science and Applicative Technology
J. Sci. Appl. Tech. vol. 4 (1), 2020, pp. 38-42 | 39
Published by: Lembaga Penelitian, Pengabdian Masyarakat, dan Penjaminan Mutu Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia
sagu dan grafting poly(nipam)-kitosan dengan penambahan  minyak  kayu  manis  ( Cinnamomum burmannii )  [4],    dan  plastik biodegradable berbasis tepung  biji  durian  [5].  Terdapat  tiga  kelompok biopolimer yang menjadi bahan dasar dalam pembuatan film kemasan biodegradable , yaitu campuran biopolimer dengan  polimer  sintetik,  polimer  mikrobiologi,  dan polimer  pertanian/  perikanan.  Biopolimer  pertanian/ perikanan yang bisa digunakan sebagai pengganti plastik yaitu  kitosan  yang  dihasilkan  dari  pengolahan  limbah perikanan.  Di  bidang  industri  kimia,  kitosan  berperan antara  lain  sebagai  film  (plastik)  dan  membran  mudah terurai, serta dapat meningkatkan kualitas kertas, pulp, dan produk tekstil [6].
Salah  satu  potensi  serta  tantangan  dalam  pembuatan plastik biodegradable saat ini yaitu mencari bahan baku dari  limbah  pertanian  yang  tidak  dimanfaatkan. Handayani dan Wijayanti [7] pada tahun 2015  membuat plastik biodegradable dari limbah biji durian, sedangkan Coniwanti dkk. [8] membuat plastik biodegradable dari pati  jagung.  Pada  penelitian  ini  bahan  baku  yang digunakan sebagai pembuatan film plastik adalah limbah kulit kopi. Pada tahun 2013, Indonesia menjadi negara penghasil kopi terbesar ketiga di dunia setelah Brazil dan Vietnam.  Kementerian  Pertanian  [9]  menyatakan produksi  kopi  di  Indonesia  pada  tahun  2013  mencapai 298.000 ton dengan luas lahan perkebunan 478.000 Ha. Di  dalam  pengolahan  biji  kopi  akan  dihasilkan  limbah kulit kopi sebanyak 38,1% dengan nilai kandungan serat sebesar 65,2% [5]. Dari penjelasan tersebut, penelitian ini difokuskan pada proses pembuatan film plastik dari limbah  kulit  kopi  dan  kitosan  dengan  menambahkan gliserol sebagai plasticizer . Penggunaan gliserol sebagai bahan baku dikarenakan gliserol memberikan kelarutan yang lebih tinggi dibanding sorbitol [6].

## Metode

## Persiapan Bahan Baku Kulit Kopi
Metode  ekstraksi  pati  pada  tahap  ini  mengikuti penelitian yang dilakukan oleh Aripin [10]. Limbah kulit kopi  yang  didapat  dari  Tanjung  Bintang,  Lampung Selatan  selanjutnya  dihaluskan  dengan  menggunakan blender dan ditambahkan air dengan perbandingan 400 g  kulit  kopi:  200  ml  air.  Campuran  tersebut  kemudian disaring  menggunakan kain kasa  hingga  didapat  filtrat, pengulangan  (2-3  kali)  dilakukan  untuk  mendapatkan filtrat  yang  lebih  banyak.  Setelah  itu,  filtrat  didiamkan selama  24  jam  sehingga  dihasilkan  dua  lapisan  yaitu
endapan  dan  air.  Air  yang  berada  di  atas  kemudian dibuang sehingga hanya didapatkan endapan. Kemudian endapan  tersebut  dikeringkan  dibawah  sinar  matahari selama  dua  hari.  Setelah  kering  kemudian  dihaluskan menggunakan mortar dan diayak menggunakan ayakan ukuran 200 mesh.

## Pembuatan Film Plastik
Pembuatan  film  plastik  menggunakan  metode melt intercalation yaitu teknik inversi fasa dengan penguapan pelarut setelah proses pencetakkan yang dilakukan pada plat  kaca  [8].  Pembuatan  film  plastik biodegradable dengan  variasi kitosan  0,  2,  4,  6,  8%  dilakukan  dengan melarutkan kitosan menggunakan stirrer terlebih dahulu ke dalam asam asetat 1% selama 30 menit. Setelah itu ditambahkan  kulit  kopi  dan  diaduk  selama  30  menit pada  suhu  70 o C.    Campuran  harus  selalu  dijaga  suhu gelatinisasinya  dengan  pengukuran  menggunakan termometer,  kemudian  ditambahkan  gliserol  sebagai plasticizer.  Setelah  semua  bahan  tercampur,  dilakukan pengadukkan  selama  120  menit  sampai  larutan homogen.
Setelah homogen larutan didiamkan pada suhu kamar, kemudian  di  vakum  selama  20  menit  untuk menghilangkan  kandungan  air  dan  oksigen  yang  masih tersisa. Sebelum campuran film plastik ini dicetak di atas plat  kaca, larutan  tersebut  harus  didiamkan selama  24 jam untuk menghilangkan gelembung udara yang masih tersisa. Jika gelembung udara tersebut tidak dihilangkan maka lapisan yang terbentuk akan mudah terdeformasi (rusak) karena terdapat pinhole di dalam lapisan. Proses pencetakan  larutan  film  plastik  dilakukan  dengan  cara menuang larutan film plastik diatas plat kaca berukuran 20x20 cm yang telah dibersihkan dengan menggunakan alkohol 96% yang kedua sisinya diberi selotip. Kemudian film plastik dikeringkan di dalam oven selama 6 jam pada suhu 83°C setelah proses pencetakan dan pengeringan di dalam oven selesai. Setelah itu didiamkan pada suhu kamar dan dilepaskan dari plat kaca secara perlahan, lalu disimpan di dalam desikator.
Selanjutnya  dilakukan  analisis  sifat  kimia  dan  fisik  film plastik  yang  dihasilkan.  Untuk  analisis  sifat  kimia  film plastik biodegradable dengan  menggunakan  FT-IR, sedangkan  sifat  fisik  film  dengan  menggunakan kekuatan  tarik  ( tensile  strength )  dan  perpanjangan ( elongation at break ).
e-ISSN: 2581-0545
Pembuatan film plastik biodegradable dari limbah kulit kopi dengan penambahan kitosan/gliserol

## Hasil dan Pembahasan
Tahap pertama dalam penelitian ini adalah mengetahui sifat  fisik  meliputi  kuat  tarik  ( tensile  strength )  dan perpanjangan  ( elongation ).  Kuat  tarik  merupakan  gaya maksimum  yang  dapat  ditahan  oleh  plastik  hingga terputus.  Pengujian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui ketahanan  suatu  bahan  terhadap  pembebanan  pada titik lentur dan juga untuk mengetahui keelastisan suatu bahan.  elongasi  adalah  perpanjangan  saat  putus ( elongation  of  break ).  Perpanjangan  didefinisikan sebagai persentase perubahan panjang plastik pada saat ditarik sampai putus. Dari hasil pengukuran didapat data yang ditampilkan pada Tabel 1 .
Tabel 1. Pengaruh konsentrasi kitosan terhadap sifat fisik film plastik biodegradable

## Konsentrasi Kitosan
(%) Tensile Strength (MPa) Elongation (%) 0 0,2 0,22 2 0,97 0,19 4 1,22 0,19 6 1,59 0,17 8 1,87 0,15
Dari Tabel  1 dapat  dilihat  bahwa  semakin  besar konsentrasi  kitosan  yang  diberikan  maka  nilai tensile strength akan  semakin  tinggi.  Sedangkan  nilai  elongasi akan  menurun  dengan  bertambahnya  konsentrasi kitosan.  Hal  ini  membuktikan  bahwa  kitosan  bersifat sebagai polimer perekat yang baik namun bukan bersifat sebagai  pemberi  elastisitas.  Hal  ini  sesuai  dengan beberapa  penelitian  yang  telah  dilakukan  Selpiana  [7], bahwa  semakin  besar  konsentrasi  kitosan  maka  nilai tensile  strength meningkat  namun  menurunkan  nilai elongasi. Gambar  1 menujukkan  visualisasi  perubahan nilai yang terjadi.
Gambar  1. Pengaruh  konsentrasi  kitosan  terhadap  sifat  fisik  film plastik biodegradable
Tabel 1 dan Gambar 1 menunjukkan bahwa konsentrasi kitosan  optimum  didapat  dengan  penambahan  4% kitosan.  Hal  ini  dikarenakan  dengan  penambahan  4%, kedua  sifat  fisik  meliputi tensile  strength dan  elongasi sudah sesuai dengan sifat fisik film plastik biodegradable yang  telah  diteliti  sebelumnya.  Setelah  didapat konsentrasi  penambahan  kitosan  yang  optimum  (4%). Proses selanjutnya adalah memvariasikan penambahan kulit kopi. Variasi kulit kopi dan sifat fisik yang dihasilkan ditampilkan pada Tabel 2 dan Gambar 2.
Tabel  2. Pengaruh  variasi  kulit  kopi  terhadap  sifat  fisik  film  plastik biodegradable
Berat massa Kulit Kopi (g) Tensile Strength (MPa) Elongation (%) 0 1,8 0,14 2 0,98 0,16 4 0,53 0,16 6 0,39 0,15 8 0,27 0,17
Gambar 2 . Pengaruh variasi kulit kopi terhadap sifat fisik film plastik biodegradable
Tabel  2 dan Gambar  2 menunjukkan  bahwa  semakin besar  konsentrasi  kulit  kopi  yang  diberikan  maka  nilai tensile  strength akan  semakin  turun.  Sedangkan  nilai elongasi  akan  meningkat  dengan  bertambahnya konsentrasi  kitosan.  Hal  ini  membuktikan  bahwa  kulit kopi dalam hal ini polimer karbohidrat berikatan dengan gugus polyol dari  gliserol  yang  memiliki  sifat  pemberi elastisitas  yang  baik.  Hal  ini  sesuai  dengan  beberapa penelitian  yang  telah  dilakukan  Selpiana  [7],  bahwa semakin besar konsentrasi gliserol dengan menggunakan polimer alam maka nilai tensile strength menurun  namun  meningkatkan  nilai  elongasi.  Secara sifat fisik dapat disimpulkan bahwa konsentrasi kulit kopi
0 0,5 1 1,5 2 0 2 4 6 8 10 TS (MP a) d an E (%)
Konsentrasi Kitosan (%) Tensile Strength (TS) Elongasi (E) 0 0,5 1 1,5 2 0 2 4 6 8 10 TS (MP a) d an E (%) Konsentrasi Kulit kopi (g) Tensile Strength (TS) Elongasi (E)
Copyright © 2020 Journal of Science and Applicative Technology
J. Sci. Appl. Tech. vol. 4 (1), 2020, pp. 38-42 | 41
Published by: Lembaga Penelitian, Pengabdian Masyarakat, dan Penjaminan Mutu Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia
optimum didapat dengan penambahan 2 g kulit kopi. Hal ini  dikarenakan  dengan  penambahan  2  g,  kedua  sifat fisik  yaitu tensile  strength dan  elongasi  sudah  sesuai dengan sifat fisik film plastik biodegradable yang telah diteliti  sebelumnya  [2,5].  Nilai tensile  strength dan elongasi pada penelitian ini masih jauh dibawah kualitas plastik sintetis (HDPE) dimana nilai tensile strength dan elongasi masing-masing 28,64 MPa dan 6,5186%.
Untuk melihat sifat kimia dari film plastik optimum yang dihasilkan digunakan analisis FT-IR ( Gambar 3 ).
Gambar 3 . Karakterisasi FT-IR film plastik biodegradable pada variasi kitosan 4% dan kulit kopi 2 g
Karakteristik  FTIR  pada  film  plastik biodegradable dari limbah  kulit  kopi  berdasarkan Gambar  3 ,  dihasilkan beberapa puncak bilangan gelombang disetiap rentang wilayahnya.  Pada  rentang  wilayah  I  terdapat  puncak dengan  bilangan  gelombang  3272,6  cm-1  dan  2922,2 cm-1. Puncak tersebut sesuai dengan penyerapan yang disebabkan oleh ikatan C-H (tipe senyawa alkana), O-H (tipe  senyawa  fenol,  alkohol  ikatan  hidrogen)  dan  N-H (tipe  senyawa  amina,  amida).  Pada  rentang  wilayah  II terdapat  puncak  dengan  bilangan  gelombang  2109,7 cm-1. Puncak tersebut sesuai dengan penyerapan yang disebabkan oleh ikatan rangkap tiga C≡C (tipe senyawa alkuna).  Pada  rentang  wilayah  III  terdapat  puncak dengan  bilangan  gelombang  1565,5  cm-1  dan  1640,0 cm-1. Puncak tersebut sesuai dengan penyerapan yang disebabkan  oleh  ikatan  C=O  (tipe  senyawa  aldehid, keton,  asam  karboksilat,  ester)  dan  C=C  (tipe  senyawa alkena).  Pada  rentang  wilayah  IV  terdapat  banyak puncak  dengan  bilangan  gelombang  dari  1416,4  cm-1 hingga  1028,7  cm-1.  Puncak  tersebut  sesuai  dengan penyerapan  yang  disebabkan  oleh  ikatan  C-H  (tipe senyawa  alkana),  C-O  (tipe  senyawa  alkohol,  asam karboksilat, ester) dan C-N (tipe senyawa amina amida)..

## Kesimpulan
Kondisi  optimum  dengan  variasi  konsentrasi  kitosan sebesar  4%  dengan  nilai tensile  strength dan  elongasi masing-masing 1,22 MPa dan 0,19%. Sedangkan dengan variasi  kulit  kopi  kondisi  optimum  didapat  dengan penambahan  2  g  dengan  nilai tensile  strength dan elongasi  masing-masing  0,98  MPa  dan  0,16.  Sifat  fisik film  plastik biodegradable yang  dihasilkan  pada penelitian ini masih jauh dibawah kualitas plastik sintetis (HDPE)  dimana  nilai tensile  strength dan  elongasi masing-masing 28,64 Mpa dan 6,5186%.

## Konflik Kepentingan

## Tidak ada konflik kepentingan dalam penelitian ini

## Penghargaan
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada  Institut Teknologi Sumatera atas bantuannya baik berupa dana penelitian  sesuai  dengan  sesuai  kontrak  nomor 134be/IT9.C1/PP/2018,  maupun  sarana  dan  prasarana sehingga penelitian ini dapat diselesaikan dengan sangat baik.

## Pustaka
[1] Kemenperin,  “ Produksi  Plastik  Diramal  Cuma  3,9 Juta Ton ” . http://www.kemenperin.go.id/artikel/12952/ Produksi-Plastik-Diramal-Cuma-3,9-Juta-Ton). 2017, [Diakses tanggal 10 Februari 2018].
[2] Curveloa,  A.A.S.,  de  Carvalhoa,  A.J.F.,    Agnellib J.A.M, “ Thermoplastic starch-cellulosic bers composites:  preliminary  results”, Carbohydrate Polymers 45 (2001) 183-188, 2001.
[3] Setiani, W., Sudiarti, T., Rahmidar, L, “ Preparasi Dan Karakterisasi Edible Film Dari Poliblend Pati Sukun- Kitosan ”, Valensi Vol. 3 No. 2, November 2013 (100- 109), 2013.
[4] Safitri,  I.,  Riza,  M.,  Syaubari, “ Uji  Mekanik  Plastik Biodegradable Dari  Pati  Sagu  Dan  Grafting Poly(Nipam)-Kitosan Dengan Penambahan Minyak Kayu  Manis  (Cinnamomum  Burmannii)  Sebagai Antioksidan ”, Jurnal  Litbang  Industri Vol.  6  No.  2, Desember 2016: 107-116, 2016.
[5] Arini,  D.,  Ulum  M.S.,  Kasman, “ Pembuatan  dan Pengujian  Sifat  Mekanik  Plastik Biodegradable Berbasis  Tepung  Biji  Durian ”, Natural  Science: Journal of Science and Technology Vol 6 (3): 276 – 283, 2017.
e-ISSN: 2581-0545
Pembuatan film plastik biodegradable dari limbah kulit kopi dengan penambahan kitosan/gliserol
[6] Sugita  P.,  Wukirsari,  T.,  Sjahriza,  A  &  Wahyono, Kitosan:  Sumber  Biomaterial  Masa  Depan .  Bogor:
Penerbit IPB Press, 2009.
[7] Handayani  P.A.,  Wijayanti  H, “ Pembuatan  Film
Plastik Biodegradable Dari  Limbah  Biji  Durian (Durio  Zibethinus  Mu rr)”, Jurnal  Bahan  Alam Terbarukan. JBAT 4 (1) (2015) 21-26, 2015.
[8] Coniwanti P., Laila L., Alfira., M.R, “ Pembuatan Film Plastik  Biodegredabel  Dari  Pati  Jagung  Dengan Penambahan  Kitosan  Dan  Pemplastis  Gliserol ”, Jurnal Teknik Kimia No.4, Vol.20. Sumatera Selatan. 2014.
[9] Kementerian  Pertanian,  “Buku  P ublikasi  Statistik 2014 – 2016”,
http://ditjenbun.pertanian.go.id/?publikasi=buku- publikasi-statistik-2014-2016.  [Diakses  tanggal  17 Februari 2018].
[10] Aripin  S.,  Saing  B.,  Kustiyah  E.,  2017. Studi Pembuatan Bahan Alternatif Plastik Biodegradable Dari  Pati  Ubi  Jalar  Dengan  Plasticizer  Gliserol Dengan  Metode  Melt  Intercalation.  Jurnal  Teknik Mesin (JTM): Vol. 06, Edisi Spesial 2017 .