## PENGARUH PENAMBAHAN GLISEROL TERHADAP SIFAT MEKANIK FILM PLASTIK BIODEGRADASI DARI PATI KULIT SINGKONG
Zulisma Anita, Fauzi Akbar, Hamidah Harahap Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Jl. Almamater Kampus USU, Medan 20155, Indonesia
Email : zulismaanitalubis@yahoo.co.id

## Abstrak
Biodegradable plastik adalah plastik yang akan terurai di alam dengan bantuan mikroorganisme. Penggunaan pati sebagai bahan utama pembuatan plastik memiliki potensi yang besar karena di Indonesia  terdapat  berbagai  tanaman  penghasil  pati.  Untuk  memperoleh  bioplastik,  pati ditambahkan  dengan  plastisizer  gliserol,  sehingga  diperoleh  plastik  yang  lebih  fleksible  dan elastis.  Penelitian  ini  mengkaji  tentang  pemanfaatan  pati  kulit  singkong  dan  gliserol  sebagai bahan  dasar  pembuatan  biodegradable  plastik.  Tujuan  dari  penelitian  ini  yaitu  mengetahui pengaruh  penambahan  gliserol  pada  proses  pembuatan  plastik  biodegradable  dari  limbah  kulit singkong.  Dalam  penelitian  ini  dilakukan  studi  mengenai  pembuatan  bioplastik  campuran  pati dengan  gliserol  sebagai  plastisizer  dengan  melakukan  variasi  terhadap  volume  gliserol.  Hasil yang  diperoleh  berupa  lembaran  tipis  plastik  (film  plastik)  yang  telah  diuji  sifat  mekaniknya didapatkan variabel data optimum yaitu komposisi pati kulit singkong sebanyak 12 gram dengan penambahan  gliserol  4  ml  dengan  nilai  pemanjangan  saat  putus  3,5%,  kekuatan  tarik  0,02122 Mpa dan waktu penyimpanan film plastik selama 14 hari.
Kata kunci : biodegradasi,  film plastik, plastisizer

## Abstract
Biodegradable plastics are plastics that will decompose in nature with the help of microorganisms. The  use  of  starch  as  the  main  material  of  plastic  manufacturing  has  great  potential  because  in Indonesia there are different starch crops. To obtain bioplastics, starch is added to the  glycerol, in order to obtain a more flexible plastic and elastic. This study reviews the use of cassava starch and  glycerol  skin  asa  base  for  the  manufacture  of  biodegradable  plastics.  The  purpose  of  this research  is  to  know  the  effect of adding  glycerol  in  the  process  of  making  biodegradable plastic from cassava peel waste. In this research, the study of bioplastic manufacturing mixed starch with glycerol as a plastisizer to do variations of the glycerol. The results obtained in the form of a thin sheet of plastic (plastic film) that have been tested mechanical properties obtained optimum data variables  namely  cassava  starch  composition  3,5%,  and  the  power  og  pull  0,02122Mpa,  and plastic film storage time for 14 days.
Keywords : biodegradable, film plastic, plasticizers
Pendahuluan Penggunaan plastik
sebagai bahan pengemas menghadapi berbagai persoalan lingkungan,  yaitu  tidak  dapat  didaur  ulang  dan tidak  dapat  diuraikan  secara  alami  oleh  mikroba di  dalam  tanah,  sehingga  terjadi  penumpukan sampah  plastik  yang  dapat  menyebabkan pencemaran dan kerusakan bagi lingkungan [10]. Kelemahan  lain  adalah  bahan  utama  pembuat plastik  yang  berasal  dari  minyak  bumi,  yang keberadaannya  semakin  menipis  dan  tidak  dapat diperbaharui. Seiring dengan persoalan ini, maka penelitian bahan kemasan diarahkan pada bahan- bahan  organik,  yang  dapat  dihancurkan  secara alami  dan  mudah  diperoleh  [9].  Kandungan  pati yang  berasal  dari  kulit  singkong  yang  cukup tinggi    memungkinkan  digunakan  sebagai  film plastik  biodegradasi.  Potensi  tersebut  dapat
digunakan  sebagai  peluang  untuk  memberikan nilai  tambah  pada  kulit  singkong  sebagai  bahan dasar  dalam  pembuatan  kemasan  plastik  yang ramah lingkungan [6].
Permasalahan  pokok  yang  akan  dijawab dalam  penelitian  ini  adalah  apakah  pati  kulit singkong  dapat  digunakan  sebagai  bahan  baku pembuatan  film  plastik  biodegradasi.  Untuk  itu dirumuskanlah bagaimana formula dan karakteristik  kemasan  film  plastik  biodegradasi dari pati kulit singkong dapat dibuat.

## Teori
Plastik  biodegradable  adalah  plastik  yang dapat digunakan seperti layaknya plastik konvensional,  namun  akan  hancur  terurai  oleh aktivitas  mikroorganisme  menjadi  air  dan karbondioksida  setelah  habis  terpakai  dan
dibuang  ke  lingkungan.  Karena  sifatnya  yang dapat  kembali  ke  alam,  maka  dikategorikan sebagai  plastik  yang  ramah  lingkungan.  Jepang telah  menyepakati  penggunaan  nama  plastik hijau (guriinpura) untuk plastik biodegradasi [3]. Berdasarkan  bahan  baku  yang  dipakai  plastik biodegradasi dibagi menjadi dua kelompok yaitu kelompok  dengan  bahan  baku  petrokimia  dan kelompok  dengan  bahan  baku  produk  tanaman seperti  pati  dan  selulosa  [6].  Pembentukan  film plastik  dari  pati,  pada  prinsipnya  merupakan gelatinasi molekul pati.  Pembuatan film berbasis pati  pada  dasarnya  menggunakan  prinsip gelatinasi. Dengan adanya penambahan sejumlah air  dan  dipanaskan  pada  suhu  yang  tinggi  maka akan terjadi gelatinasi. Gelatinasi mengakibatkan ikatan amilosa akan cenderung saling berdekatan karena adanya ikatan hidrogen. Proses pengeringan  akan  mengakibatkan  penyusutan sebagai  akibat  lepasnya  air  sehingga  gel  akan membentuk  film  yang  stabil  [4].  Karakteristik film  yang  dapat  diuji  adalah  karakteristik mekanik, permeabilitas dan nilai biodegradabilitasnya. Karakteristik mekanik suatu  film  kemasan  terdiri  dari  :  kuat  tarik (tensile strength), persen pemanjangan (elongation to break) dan elastisitas (elastic/young  modulus).  Parameter-parameter tersebut dapat menjelaskan bagaimana
karakteristik  mekanik  dari  bahan  film  yang berkaitan dengan struktur kimianya. Permeabilitas  suatu  film  kemasan  adalah kemampuan melewatkan partikel gas dan uap air pada  suatu  unit  luasan  bahan  pada  suatu  kondisi tertentu . yang  belum  mengalami  proses  aktivasi. Beberapa  faktor  yang  mempengaruhi  tingkat biodegradabilitas kemasan setelah kontak dengan mikroorganisme,  yakni  :  sifat  hidrofobik,  bahan aditif, proses produksi, struktur polimer, morfologi  dan  berat  molekul  bahan  kemasan. Proses  terjadinya  biodegradasi  film  kemasan pada  lingkungan  alam  dimulai  dengan  tahap degradasi  kimia  yaitu  dengan  proses  oksidasi molekul,  menghasilkan  polimer  dengan  berat molekul yang rendah [2].
Pati  adalah  karbohidrat  yang  merupakan polimer  glukosa  yang  terdiri  dari  amilosa  dan amilopektin  dengan  perbandingan  1:3  (besarnya perbandingan  amilosa  dan  amilopektin  ini berbeda-beda tergantung jenis patinya. Kandungan  amilosadan  amilopektin  pati  kulit singkong adalah 15/73[4]).
Plastisizer  (bahan  pelembut)  adalah  bahan organik  dengan  berat  molekul  rendah  yang ditambahkan  pada  suatu  produk  dengan  tujuan untuk  menurunkan  kekakuan  dari  polimer, sekaligus meningkatkan fleksibilitas dan
ekstensibilitas polimer. Pada pembuatan biodegradable plastik ini sangat diperlukan sekali adanya  plasticizer  untuk  memperoleh  sifat  film yang khusus [11] .
Kekuatan tarik adalah gaya tarik maksimum yang dapat ditahan oleh film selama pengukuran berlangsung.  Kekuatan  tarik  dipengaruhi  oleh bahan  pemplastis  yang  ditambahkan  dalam proses  pembuatan  film.  Sedangkan  persen pemanjangan  saat  putus  merupakan  perubahan panjang  maksimum  film  sebelum  terputus. Berlawanan  dengan  itu,  elastisitas  akan  semakin menurun  seiring  dengan  meningkatnya  jumlah bahan pemplastis dalam film. Elastisitas merupakan  ukuran  dari    kekuatan  film  yang dihasilkan [5].

## Metodologi Penelitian
Dalam  proses  pembuatan  film  plastik, terlebih dahulu dibuat bahan baku yaitu pati kulit singkong  yang  kering.  Proses  pembuatan  pati kulit singkong diawali dengan cara membersihkan  kulit  singkong  sebanyak  100 gram  sehingga  dihasilkan  kulit  singkong  bersih dan  putih.  Lalu  ditambahkan  100  ml  air  yang berfungsi  untuk  mempermudah  penghancuran. Proses  penghancuran  kulit  singkong  dilakukan dengan  alat  blender.  Bubur  kulit  singkong  yang telah  didapat  kemudian  disaring  dan  dibiarkan selama  30  menit  untuk  mendapatkan  endapan dari  bubur  kulit  singkong.  Jika  sudah  30  menit endapan  dipisahkan  dari  air,  kemudian  endapan yang  diperoleh  ditambahkan  lagi  dengan  air  dan diendapkan  kembali  dengan  waktu  yang  sama yaitu 30 menit. Endapan  yang didapat kemudian dikeringkan  didalam  oven  dengan  suhu  70 o C selama 30 menit. Setelah didapat pati kering dari persiapan  bahan  baku,  selanjutnya  proses pembuatan film plastik biodegradable.
Pati  kulit  singkong  sebanyak  12  gram dimasukkan    kedalam  beaker  glass,  kemudian ditambahkan  25  ml  air.  Setelah  diperoleh campuran  pati  kulit  singkong  dengan  air, tambahkan  3  ml  asam  asetat    yang  berfungsi sebagai  pelarut,  kemudian  ditambahkan  kembali 2  ml  gliserol  yang  berfungsi  sebagai  plastisizer lalu campuran tersebut dipanaskan sambil diaduk didalam  waterbath  selama  30  menit.  Dicetak diatas  cetakan  yang  berbahan  dasar  polietilen. Kemudian  dikeringkan  pada  suhu  ruangan selama 24 jam.
Film  plastik  yang  dihasilkan  diuji  sifat mekanik  seperti  kekuatan  tarik,  pemanjangan saat putus dan modulus young dengan menggunakan
alat
autograph-sidmazu berdasarkan  ASTM  D638.  Kemudian    sampel terbaik  atau  sifat  mekanik  paling  baik  dilakukan
uji  biodegradasi  di  dalam  tanah  dan  diletakkan diatas tanah. Ukuran spesimena adalah 10 x 200 x  1mm.  Spesimen  ditanam  dalam  tanah  dengan kedalaman 30 cm. Sebelum penanaman ditimbang terlebih dahulu. Waktu petik dilakukan  perminggu.  Berat  yang  hilang  dari setiap spesimen dihitung dengan persamaan:
Berat yang hilang = ...................
(1)
Dimana : a 1 = berat sebelum penanaman a 2 = berat setelah penanaman

## Hasil dan Pembahasan
Parameter  yang  dapat  menentukan  kualitas film  plastik  biodegradasi  adalah  sifat  mekanik film  plastik  yang  terdiri  dari  kekuatan  tarik (tensile strength), persen pemanjangan saat putus (elongation to break) dan elastisitas (elastik/young modulus)[2]. Gambar  1  menunjukkan  hubungan  antara volume  gliserol  dengan  kekuatan  tarik  dimana kekuatan  tarik  terbaik  adalah  pada  12  gram  pati dan 4 ml gliserol.
Gambar  1.  Pengaruh  volume  gliserol  dan berat  pati  terhadap  kekuatan  tarik  film plastik
Gambar 2 menunjukkan dengan penambahan  gliserol  pemanjangan  saat  putus akan  semakin  meningkat.  Tetapi  pada  saat penambahan 6 ml gliserol terjadi penurunan yang disebabkan  pati  dan  gliserol  tidak  terdistribusi dengan sempurna.

## Gambar 2. Pengaruh penambahan gliserol terhadap pemanjangan saat putus
Pada gambar 3 dapat dilihat modulus young semakin  menurun  dengan  penambahan  gliserol. Hal  ini  disebabkan  gliserol  sebagai  plastisizer dapat meningkatkan persentase pemanjangan dan penurunan kekuatan tarik [1].

## Gambar 3. Pengaruh penambahan gliserol terhadap modulus young/elastisitas
Gambar  4  menunjukkan  perbandingan biodegradabilitas  antara  metode soil  burial  tes (sampel  ditanam  didalam  tanah) dan  sampel diletakkan  di  atas  tanah.  Dari  gambar  terlihat bahwa tingkat biodegradabilitas dari film plastik yang  ditanam  didalam  tanah  lebih  tinggi dibandingkan  daripada  sampel  yang  diletakkan diatas  tanah  dimana  fraksi  berat  yang  sisa semakin  menurun  dengan  bertambahnya  waktu. Hal tersebut dapat terjadi karena gliserol dan pati memiliki  gugus  OH  yang  dapat  menginisiasi reaksi  hidrolisis  setelah  mengabsorbsi  air  dari tanah. Sehingga polimer pati akan 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0  2  4  6  8 ku at tar ik (k gf/m m 2) volume gliserol (ml) 10 gram pati 12 gram pati 14 gram pati 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 4 6 8 p e m an jan gan saat p u tu s (% ) volume gliserol (ml) 10 gram pati 12 gram pati 14 gram pati 0 1 2 3 4 5 6 7 0 5 10 m o d u lu s yo u n g/ e lasti si tas
(k gf/m m 2) volume gliserol (ml) 10 gram pati 12 gram pati 14 gram pati
terdekomposisi menjadi potongan-potongan kecil hingga  menghilang  dalam  tanah.  Polimer  akan terdegradasi  karena  proses  kerusakan  atau penurunan  mutu  akibat  putusnya  ikatan  rantai pada polimer [7]
Gambar  4.  Grafik  pengaruh  waktu  terhadap berat film plastik
Pengamatan  dengan  spektra  infra  merah (IR)  dilakukan  dengan  menggunakan  FTIR
(Fourier  Transmitter  Infra  Red) Shimadzu. Spektra  IR  pati  kulit  singkong  dengan    film plastik  pati  kulit  singkong  ditampilkan  pada gambar 5 dan 6.
Gambar 5. Pati kulit singkong
Gambar 6. Film plastik pati kulit singkong
Tabel 1. Puncak vibrasi IR dari
penunjukan  untuk  Pati  kulit  singkong  dan film plastik pati kulit singkong [8]
Panjang gelombang (cm -1 ) Gugus fungsi Pati kulit singkong 3700 – 3100 3200-2850 2700-1850 1950-1550 1400-1300 1300-1000 1215-690 Regang OH dengan penyerapan air
Regang C-H
Regang ikatan ganda tiga Ikatan ganda dua Regang ikatan tanpa C Lentur CH didalam bidang Lentur CH diluar bidang
Film  plastik  pati  kulit
singkong 3700 – 3100 3200-2850 2700-1850 1690-1600 1000-1300 Regang OH Regang C-H Vibrasi regang ikatan ganda Ikatan ganda dua Lentur CH didalam bidang Pada  Gambar  5  dan  Gambar  6,  hasil identifikasi gugus fungsi dengan
spektrofotometer  FT-IR,  film  plastik  pati  kulit singkong menunjukkan pola serapan pada daerah bilangan gelombang yang mirip dengan pati kulit singkong  dimana  terdapat  gugus  C-H,  C=C  dan OH.  Hal  ini  berarti  tidak  ditemukannya  gugus fungsi  baru  sehingga  film  plastik  pati  memiliki sifat-sifat seperti komponen penyusunnya.

## Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  diperoleh  sifat  mekanik yang  terbaik  adalah  12  gram  pati,  4  ml  gliserol dengan  kekuatan  tarik  0,02122  Mpa  dan   persen pemanjangan  saat  putus  3,5%.  Film  plastik terdegradasi didalam tanah selama 2 minggu ( 14 hari).

## Daftar Pustaka
[1] Ani  Purwanti, Analisis  kuat  Tarik  dan Elongasi Plastik Khitosan terplastisasi Sorbitol, Institut Sains & Teknilogi AKPRIND , Yokyakarta, 2010. [2] Bertolini, Starches, characterization,
properties, and applications, CRC Press, New York, 2010.
0 20 40 60 80 100 120 0  1  2  3  4  5  6 % ke h ilan gan b e rat waktu (minggu) sampel dikubur didalam tanah sampel di letakkan di atas tanah
[3] Charles, A.Harper., Modren Plastick Handbook , Mc-Graw-Hill, Lutherville, Maryland, 1999.
[4] Cui,  S.W, Food  Carbohidrates  Chemistry Physic,  Properties,  and  Aplications ,  CRC Press, New York, 2005.
[5] David  K  Platt, Biodegradable  Polymers, Smithers  Raphra  limited ,  United  Kingdom roy, New York, 1984.
[6] Firdaus  Feris,  Chairil  Anwar, Potensi Limbah  Padat  Cair  Industri  Tepung  Tapioka Sebagai Bahan Baku Film Plastik Biodegradable , Logika Volume I No 2, 2004.
[7]    Marbun  S, Sintesis  Bioplastik  dari  pati  ubi jalar  menggunakan  penguat  logam  ZnO  dan Penguat  alami  sellulosa ,  Skripsi  Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Jakarta, 2012.
[8] Noerdin  Dasli, Elusidasi  Struktur  Senyawa Organik , Angkasa, Bandung, 1985.
[9] Pranamuda,  Pengembangan  Bahan  Plastik
Biodegradabel  Berbahan  baku  Pati  Tropis, http://wwwstd.ryu.titech.ac.jp/ ~indonesia/zoa/paper/htmL/paper  Hardaning Pranamuda. htmL 2009 diakses 12 november 2011. [ 10 ] Syamsir,  E., Plastik    dari  senyawa limonene ,  2008.  http:  //  www.chem-is- try.org/ artikel (diakses 09 November 2011.
[11] Srikhant Pilla, Handbook of bioplastics and biocomposites engineering applications , University  of  Wisconsin-Madison,  USA, 2011.