## KAJIAN SIFAT FISIS BIOPLASTIK PATI JAGUNG DENGAN PENAMBAHAN GRAPHENE OXIDE BERBAHAN DASAR TONGKOL JAGUNG ASAL KABUPATEN KUPANG
Anggi Arni Biha, Albert Zicko Johannes, Redi K.Pingak, Minsyahril Bukit dan Hadi Imam

## Sutaji
Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana, Jl. Adisucipto-Penfui, Kota Kupang,Nusa Tenggara Timur. Kode Pos 85148, Indonesia e-mail: zickojohannes@staf.undana.ac.id rpingak@staf.undana.ac.id

## Abstrak
Bioplastik masih memiliki kekurangan dibandingkan dengan plastik kemasan konvensional. Salah satunya  adalah  bioplastik  tidak  sekuat  plastik  kemasan  konvensional.  Salah  satu  cara  dalam meningkatkan  kekuatan  mekanis  bioplastik  adalah  dengan  menambahkan  pengisi  dalam pembuatannya.  Graphene  oxide  (GO)  merupakan  material  pengisi  yang  mempunyai  potensi menambah kekuatan mekanis dari bioplastik. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan  larutan  GO  yang  disintesis  dari  tongkol  jagung  terhadap  perubahan  sifat  fisis bioplastik  berbahan  dasar  pati jagung.  Pengujian  bioplastik  dilakukan  dengan  uji  kuat  tarik,  uji daya serap air dan uji biodegrasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan larutan GO mempengaruhi kekuatan mekanik,  daya serap air dan waktu biodegrasi bioplastik. Yaitu dengan nilai  uji  kuat  tarik  sebesar  1,20  MPa,  sedangkan  daya  serap  air  40%    dan  waktu  degradasi sempurna 11 hari.
Kata kunci: Bioplastik; Graphene Oxide; Kuat Tarik, daya serap air, Biodegradasi.

## Abstract
Bioplastics  still  have  disadvantages  compared  to  conventional  plastic  packaging.  One  of  them  is that  bioplastics  are  not  as  strong  as  conventional  plastic  packaging.  One  way  to  increase  the mechanical strength of bioplastics is to add fillers in the manufacturing process. Graphene oxide (GO) is a filler that has the potential to increase the mechanical strength of bioplastics. This study was conducted to determine the effect of adding GO solution synthesized from corn cobs to changes in the physical properties of bioplastics based on corn starch. Bioplastic testing is carried out by tensile  strength  test,  water  absorption  test  and  biodegradation  test.  The  results  showed  that  the addition  of  the  GO  solution  affected the  mechanical  strength,  water  absorption  capacity  and  the time of biodegradation of bioplastics. Namely, the tensile strength test value is 1.20 MPa, while the water absorption capacity is 40% and the complete degradation time is 11 days.
Keywords:  Bioplastics;  Graphene  Oxide;  Tensile  Strength;  water  absorption  capacity; Biodegration.

## PENDAHULUAN
Plastik  telah  menjadi  kebutuhan  bagi kehidupan  manusia  dan  terus  bertumbuh pesat menjadi  bagian  penting  pada  industri  salah satunya sebagai pengemas [1]. Bahan kemasan yang berasal dari polimer petrokimia ini sangat populer  karena  memiliki  beberapa  keunggulan sebagai berikut: transparan, fleksibel (mengikuti bentuk produk), tidak korosif, tidak mudah robek dan dapat dikombinasikan dengan bahan  kemasan  lain.  Namun,  plastik  adalah bahan non-biodegradable yang  memiliki
potensi pencemaran lingkungan, Karena sifatnya yang tidak dapat terurai secara hayati, plastik  tidak  mudah  untuk  didegradasi  dalam waktu  singkat  oleh  alam.  Selain  itu,  plastik tidak tahan panas dan dapat mencemari material yang dikemasnya dengan memindahkan komponen polimer pembentuknya [2], sehingga dapat memengaruhi keselamatan dan kesehatan konsumen. Cara lain untuk mengatasi masalah ini  adalah  dengan  mengembangkan  plastik biodegradable atau bioplastik [3,4,5,6].
Bioplastik  terbuat  dari  bahan  yang terbarukan,  yaitu  senyawa  yang  terdapat  pada tumbuhan  (seperti  pati)  [3,4,6]    atau  senyawa yang terdapat pada hewan (seperti kitosan) [5]. Pati  dan  kitosan  sangat  mudah  terurai  secara hayati  sehingga  menimbulkan  sifat  biodegrasi pada  bioplastik.  Selain  itu,  karena  biaya pembuatan  pati  dan  kitosan  relatif  murah  dan mudah diperoleh di alam [7,8]
Tanaman  yang  memiliki  kandungan pati yang  tinggi  adalah  jagung  ( Zea  Mays ). Komponen  pati  jagung  sekitar  73%  yang tersusun  atas  25-30%  amilosa  dan  75% amilopektin  [9].  Jagung  di  pulau  Timor khususnya kabupaten Kupang sangat berlimpah sehingga murah dan mudah diperoleh.
Bioplastik  masih  memiliki  kekurangan dibandingkan dengan plastik kemasan konvensional  yaitu  pada  sifat  mekanisnya. Plastik  kemasan  memiliki  kelenturan  dan kekuatan  tarik  yang  tinggi.  Penambahan filler merupakan  salah  satu  solusi  untuk  merubah sifat  mekanis  bioplastik.  Salah  satu  filler  yang berpotensi untuk ditambahkan kedalam bioplastik  adalah Graphene  Oxide (GO)
[10,11,12] .
GO baru-baru  ini  muncul  sebagai material  nano  baru  berbasis  karbon  yang  juga merupakan  alternatif  dari Graphene [10,13]. GO  merupakan  hasil  dari  preparasi Graphene secara  kimia  dengan  oksidasi  atau  merupakan hasil eksfoliasi (pengupasan) grafit oksida.
Tujuan dari penelitian ini yaitu mengetahui pengaruh penambahan  larutan GO yang dibuat  dari  tongkol  jagung  terhadap  sifat bioplastik berbasis pati jagung berdasarkan uji kuat  tarik,  uji  daya  serap  air  dan  uji biodegradasi.

## METODE PENELITIAN
Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  serbuk  arang  tongkol jagung dan pati jagung dari kabupaten Kupang, deterjen, aquades , Gliserol dan Air. Sedangkan, alat – alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah  blender,  gelas  ukur,  timbangan  digital, saringan 325 mesh, magnetic stirrer, hot plate , piringan keramik ukuran 16 diameter.

## Sintesis GO
Metode yang digunakan dalam
sintesis  larutan  GO  pada  penelitian  ini  adalah metode Liquid Phase Exoliation (LPE) [14,15].
Pada metode ini larutan GO disintesis dari arang
tongkol  jagung  yang  direndam  di  campuran aquades  dan  deterjen  kemudian  diberikan perlakuan gaya mekanis menggunakan blender. Untuk  lebih  jelasnya  langkah  sintesis  dimulai dengan menyiapkan tongkol jagung yang sudah dan bersih, dikarbonisasi dalam furnace selama 28  menit  pada  suhu  350º  C  sampai  menjadi arang.  Arang  tersebut  dihaluskan  dan  disaring dengan saringan 325 mesh. Kemudian 1,5 gram serbuk  arang  tongkol  jagung  direndam  pada campuran  deterjen  sebanyak  0,8  gram,  dan aquades 250  ml dan  diaduk  dalam  blender dalam  waktu  3  jam  (15  menit  hidup/15  menit mati).  Setelah  larutan  diblender,  larutan didiamkan selama 12 jam agar lapisan GO yang terbentuk  pada  larutan  dapat  terangkat  ke permukaan.  Larutan  GO  kemudian  diencerkan ke  konsentrasi  15  ppm  untuk  dikarakterisasi menggunakan Spektrofotometer UV-Vis.

## Pembuatan Bioplastik
Pati  jagung  dengan  massa  10  gram dilarutkan  kedalam  60  ml  aquades dan dipanaskan di atas hot plate dengan suhu 60ºC dan  diaduk  menggunakan stirrer .  Kemudian, ditambahkan 5 ml gliserol dan larutan GO hasil sintesis (Tabel 1.). Campuran tersebut kemudian diaduk selama 9 menit pada suhu 70 – 80º C. Kemudian dituangkan kedalam cetakan piringan keramik berdiameter 18 cm. selanjutnya, cetakan didiamkan pada temperatur  ruang  selama  24  jam.  Kemudian bioplastik dipisahkan dari cetakan dan dilakukan pengujian karakterisasi bioplastik.
Tabel 1. Penambahan larutan GO Nama Sampel Penambahan larutan GO (ml) BG0 0 BG1 10

## HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi larutan GO
Hasil sintesis larutan GO berbahan dasar arang tongkol jagung dikarakterisasi menggunakan  Spektrofotometer  UV-Vis  dan diperoleh spektrum Absorbansi seperti Gambar 1.
Karakterisasi ini bertujuan untuk mengetahui keberhasilan sintesis GO yang telah
dilakukan.  Keberadaan  GO  ditandai  dengan terbentuknya  puncak  absorbansi.  pada  rentang 220-225 yang merupakan ciri khas keberadaaan GO menurut hasil peneliti sebelumnya [10–12] Semakin  tinggi  puncak  absorbansi  tersebut, semakin  banyak  material  GO  yang  terbentuk. Dari hasil karakterisasi pada Gambar 1. teramati nilai panjang gelombang adalah 224 nm dengan nilai  absorbansi  3,612.  Hal  ini  menunjukkan larutan GO berhasil disintesis.
Gambar  1. Spektrum absorbansi sintesis larutan GO

## Bioplastik Pati-GO
Pembuatan bioplastik dengan penambahan  larutan  GO bertujuan  untuk mengetahui  pengaruh  konsentrasi  larutan  GO terhadap sifat fisis bioplastik yang dihasilkan..Adapun bioplastik  pati-GO  hasil pencetakan dapat dilihat pada Gambar 2.
Pengujian bioplastik hasil pencetakan ini dilakukan dengan uji kuat tarik, uji daya serap air dan uji biodegradasi.
Gambar  2. Bioplastik (a) BG0, (b) BG1

## Uji Kuat Tarik
Pengaruh  penambahan  volume  GO. terhadap nilai kuat tarik bioplastik dapat dilihat pada  gambar  3.  Berdasarkan  Gambar  3.  dapat dilihat  bahwa  secara  umum  penambahan  GO sebagai filler meningkatkan  nilai  kuat  tarik ( tensile  strength )  film  bioplastik.  Hal  tersebut diakibatkan  adanya  ikatan  van  der  waals  pada atom  H  yang  terdapat  pada  sisi  terluar  GO dengan  gugus  OH  yang  ada  pada  matriks  pati jagung.
Pengaruh  penambahan  volume  larutan GO  terhadap  Elongasi  bioplastik  dapat  dilihat pada  Gambar  4.  Sifat  elongasi  bioplastik menunjukan  hasil  yang  berlawanan  dengan nilai kuat tarik bioplastik. Dimana penambahan GO sebagai filler cenderung menurunkan nilai elongasi bioplastik. Penambahan GO
memperbanyak  ikatan  van  der  waals  sehingga menyebabkan penurunan fleksibilitas
bioplastik.
Gambar  3. Pengaruh penambahan larutan GO
terhadap kuat tarik Bioplastik. (a)
(b) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0 10 K u at T ar ik (M P a)
Larutan GO (ml)

## Gambar  4. Pengaruh penambahan larutan GO
terhadap Elongasi Bioplastik.

## Uji Daya Serap Air
Uji  daya  serap  air  dilakukan  untuk mengetahui tingkat ketahanan bioplastik terhadap  air.  Uji  daya  serap  air  ( DA% ) dilakukan dengan cara mengukur massa  sampel bioplastik  keadaan  kering  ( w i )  dengan  massa sampel  bioplastik  setelah  direndam  dengan  air ( w i ). Kemudian dihitung dengan rumus dibawah ini :
𝐷𝐴% = 𝑤 𝑓 −𝑤 𝑖 𝑤 𝑖 𝑋 100% (1)
Pengaruh penambahan laurtan GO terhadap    daya  serap  air  dapat  dilihat  pada Gambar 5.
Terlihat dengan penambahan larutan GO menurunkan daya serap air untuk volume 5 ml kemudian kembali meningkat untuk volume 10 ml. Penambahan larutan GO akan secara umum meningkatkan  sifat  hidrofilik  pada  campuran tersebut  karena  adanya  gugus  polar  pada  GO [12].  Tetapi  karena  larutan  GO  masih mengandung senyawa karbon lain menyebabkan daya serap air semakin tinggi.

## Uji Biodegrasi
Pengujian  biodegradasi  bertujuan  untuk mengetahui berapa lama waktu yang dibutuhkan  bioplastik  hingga  terurai  (waktu degradasi  sempurna).  Pengaruh  penambahan larutan GO terhadap waktu degradasi sempurna Bioplastik dapat dilihat pada Gambar 6.
Waktu degradasi sempurna dari bioplastik  tanpa  penambahan  larutan  GO hampir  sebanding  dengan  waktu  degradasi sempurna  dari  bioplastik  dengan  penambahan larutan  GO.  Hal  ini  disebabkan  larutan  GO merupakan  material  organik  yang  juga  mudah terurai  dialam  sehingga  tidak  terlalu  merubah sifat biodegradabilitasnya.
Gambar  6. Pengaruh penambahan larutan GO
terhadap waktu degradasi
sempurna bioplastik.

## SIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah diuraikan dapat diambil kesimpulan  sebagai  berikut:  Penambahan larutan GO pada bioplastik berbasis pati jagung meningkatkan nilai kuat tarik namun menurunkan nilai elongasi, meningkatkan daya serap  air  dan  tidak  terlalu  merubah  waktu biodegradabilitas.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terimakasih  ditujukan  kepada FST  UNDANA  sebagai  pemberi  sumber  dana penelitian 2020.

## DAFTAR PUSTAKA
1 Kemenperin. 2017. Kemenperin:
Industri  Kemasan  Plastik  Jadi  Rantai Pasok Penting Sektor Lain. .
18,50% 19,00% 19,50% 20,00% 20,50% 21,00% 21,50% 22,00% 22,50% 23,00% 0 10 El o n ga si Larutan GO (ml)
Gambar  5. Pengaruh penambahan larutan GO  terhadap  daya  serap  air bioplastik. 0,00% 10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 0 10 D A Larutan GO (ml) 0 2 4 6 8 10 12 0 10 W akt u D e gr ad asi Se m p u rn a …
Larutan GO (ml)
terhadap  Kesehatan  dan  Lingkungan. Swara Patra Maj. Pusdiklat Migas. 3 (1):
6.
3 Amri  A,  Ekawati  L,  Herman  S,  Yenti SR,  Zultiniar,  Aziz  Y,  Utami  SP, Bahruddin. 2018. Properties enhancement  of  cassava  starch  based bioplastics  with  addition  of  graphene oxide.  IOP  Conf.  Ser.  Mater.  Sci.  Eng.
345 (1): .
4 Ekawati  L,  Amri  A,  Bahruddin.  2018. Pengaruh Penambahan Graphene Oxide Terhadap Sifat Bioplastik Berbasis Pati Singkong. Jom Fteknik. 5 (June): 4.
5 Selpiana, Patricia, Anggraeni CP. 2017. Pengaruh  Penambahan  Kitosan  Dan Gliserol  Pada  Pembuatan  Bioplastik Dari Ampas Tebu Dan Ampas Tahu. J. Tek. Kim. 22 (1): .
6 Mulyono  N,  Suhartono  MT,  Angelina S.  2015.  Development  of  bioplastic based  on  Cassava  flour  and  its  starch derrivatives  for  food  packaging.  J. Harmon. Res. 3 (2) (December): 125.
7 Putri  AI,  Sundaryono  A,  Candra  IN. 2018. Karakterisasi Nanopartikel Kitosan  Ekstrak  Daun  Ubijalar  (
Ipomoea  batatas  L  .)  Menggunakan Metode  Gelasi  Ionik.  J.  Pendidik.  Dan
Ilmu Kim. 2 (2): 203.
8 Dompeipen EJ, Kaimudin M, Dewa RP. 2016.  Isolasi  Kitin  Dan  Kitosan  Dari Limbah Kulit Udang Isolation of Chitin and  Chitosan  From  Waste  of  Skin
Shrimp. Maj. Biam. 092 : .
9 Suarni,  Widowati  S.  2016.  Struktur, Komposisi,  dan  Nutrisi  Jagung.  Balai Penelit.  Tanam.  Serealia  Kementeri.
Pertan. 17.
10 Truong,  Lee.  2013.  Graphene  From
Fundamental  to  Future  Application. South Korea Chonbuk Natl. Univ. .
11 Bete YI, Bukit M, Zicko A, Pingak RK. 2019. Kajian Awal Sifat Optik Graphene Oxide  Berbahan  Dasar  Arang  Tongkol Jagung Yang Disintesis Dengan Metode Liquid Phase Exfoliation ( Lpe ). J. Fis. Fis. Sains dan Apl. 4 (2): 114.
12 Solo IR, Bukit M, Johannes AZ, Pingak RK.  2020.  Kajian  Awal  Sifat  Optik Graphene Oxide Berbahan Dasar Arang Sekam  Padi  Dengan  Metode  Liquid Phase  Exfoliation  Menggunakan  Alat Bantu Blender  Dan  Ultrasonic  Cleaner. J. Fis.  Fis. Sains dan Apl. 5 (2): 145. 13 Johannes AZ. 2018. Simulasi
Perubahan  Densitas  Muatan  Adsorpsi Atom  Hidrogen-Grafena  Dengan  Teori
Fungsi Kerapatan. J. Fis.  Fis. Sains dan
Apl. 3 (3): 179.
14 Wang S, Yi M, Shen Z. 2016. The effect of surfactants and their concentration on the liquid exfoliation of graphene. RSC Adv. 6 (61): 56705.
15 Coleman  JN.  2009.  Liquid-phase exfoliation  of  nanotubes  and  graphene. Adv. Funct. Mater. 19 (23): 3680.