## PEMANFAATAN LIMBAH NASI AKING PADA PEMBUATAN BIOPLASTIK DENGAN KITOSAN DAN PLASTICIZER SORBITOL
Muhammad Dani Alim, Adam Karangan, Suprihatin*, Atika Nandini
Program Studi Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional ”Veteran” Jawa Timur Jalan Raya Rungkut Madya No.1 Gunung Anyar, Surabaya, Jawa Timur, 60249, Indonesia Penulis korespondensi: suprihatin.tk@upnjatim.ac.id

## Abstrak
Bioplastik merupakan salah satu jenis plastik yang dapat terdegradasi oleh aktivitas mikroorganisme di lingkungan. Nasi aking mengandung kadar pati yang tinggi yaitu 70,68% dan berpotensi digunakan sebagai sumber  bahan  utama  pembuatan  bioplastik.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  memperoleh  kondisi  optimal penambahan  kitosan  dan  sorbitol  serta  mengetahui  pengaruhnya  terhadap  kualitas  produksi  bioplastik. Pembuatan bioplastik ini dilakukan menggunakan metode solution casting dengan komposisi tepung nasi aking sebanyak  6  gr  yang  ditambahkan  dengan  kitosan  dan  sorbitol  sesuai  variasi.  Pada  penelitian  ini,  variasi penambahan sorbitol berpengaruh pada persen elongasi. Sedangkan variasi penambahan kitosan berpengaruh pada kuat tarik. Berdasarkan hasil uji, penambahan kitosan 10 gram dan sorbitol 5ml menghasilkan bioplastik dengan  kualitas  sebagai  berikut:  nilai  kuat  tarik  sebesar  5,716  Mpa,  nilai  elongasi  sebesar  22,10%,  dan persentase  biodegradasi  sebesar  32,91%  dalam  waktu  45  hari.  Hasil  yang  diperoleh  telah  memenuhi  SNI No.7188.7 untuk nilai elongasi dan terdegradasi sempurna dalam waktu 45 hari sesuai dengan ASTM 5338.
Kata kunci: bioplastik; kitosan; nasi aking; sorbitol

## UTILIZATION OF AKING RICE WASTE WITH ADDITION OF CHITOSAN AND SORBITOL IN BIOPLASTICS PRODUCTION

## Abstract
Bioplastics  are  one  type  of  plastic  that  can  be  degraded  by  the  activity  of  microorganism  in  the environment. Aking rice contains high levels of starch (about 70.68%) and has the potential to be used as the main source of ingredients for making bioplastics. This study aims to obtain optimal conditions for the addition of chitosan and sorbitol and to determine their effect on the quality of bioplastic production. The production of this bioplastic was carried out by using the solution casting method with a composition of 6 grams of aking rice flour added with chitosan and sorbitol according to variations. In this study, variations addition of sorbitol affected the percentage of elongation. While variations addition of chitosan affected the tensile strength. Based on the test results, the addition of 10 grams of chitosan and 5 ml of sorbitol can produced bioplastics with the following qualities: a tensile strength value of 5.716 MPa, an elongation value of 22.1%, and a biodegradation percentage of 32.91% within 45 days. The results obtained have complied with SNI No.7188.7 for elongation values and completely degraded within 45 days according to ASTM 5338.
Keywords: bioplastics; chitosan; aking rice; sorbitol

## PENDAHULUAN
Berdasarkan  data  Kementerian  Lingkungan Hidup 2008, Indonesia menghasilkan hampir 5,4 juta ton  sampah  plastik  setiap  tahunnya.  Sampah  plastik masih menjadi salah satu persoalan besar yang sangat tidak  mudah  untuk  ditangani  oleh  pemerintah. Peningkatan  penggunaan  barang  plastik  dalam kehidupan  sehari-hari  berkaitan  erat  dengan  hasil limbah  sampah  plastik  sehingga  berdampak  cukup
signifikan terhadap ketidakseimbangan ekosistem  di alam  (Nasution,  2015).  Penimbunan  sampah  plastik terjadi  dikarenakan  proses  terdegrasinya  salah  satu senyawa  polimer  sintetsis  ini  membutuhkan  waktu yang relatif lama sehingga menyebabkan pencemaran ekosistem lingkungan. Saat ini, penelitian dan inovasi difokuskan  pada  pembuatan  plastik  yang  ramah lingkungan ( eco-friendly ) dalam rangka mengurangi limbah sampah plastik.
Plastik biodegradable adalah  jenis  plastik yang  ramah  lingkungan  dan  dapat  terdegradasi  oleh aktivitas mikroorganisme dengan waktu  yang relatif cepat. Hasil akhir penguraian plastik oleh mikroorga- nisme ini menghasilkan air dan gas karbon dioksida (Fachry, 2012). Umumnya, batu bara atau petroleum digunakan  sebagai  bahan  dasar  pembuatan  plastik konvensional. Sementara, senyawa-senyawa organik seperti pati/amilum, selulosa, protein serta lipid yang terdapat pada tanaman adalah bahan baku pembuatan plastik ramah lingkungan. (Saputro, 2017).
Pati  merupakan  suatu  senyawa  karbohidrat kompleks dengan ikatan α- glikosidik. Pati memiliki dua  fraksi  yaitu  fraksi  terlarut  (amilosa)  dan  fraksi tidak larut (amilopektin). Nasi aking merupakan salah satu limbah yang berasal dari sisa-sisa nasi yang tak termakan.  Nasi  yang  sudah  menjadi  basi  (aking) memiliki kandungan antara lain: karbohidrat sebesar 83,19%, amilosa sebesar 29,70% dan protein sebesar 3,36%.  Pembuatan  plastik biodegradable dengan menggunakan  bahan  dasar  limbah  nasi  aking, berkaitan  dengan  adanya  kandungan  karbohidrat yang  relatif  besar  pada  nasi  aking,  dapat  menjadi salah satu alternatif (Harimbi, 2020).
Senyawa  (C 6 H 11 O 4 ) n atau  bisa  disebut  juga (1,4)-2-Amino-2-Deoksi-β-D-Glukosa, diketahui dengan  nama  kitosan  yaitu  salah  satu  jenis  polimer rantai. Sifat  yang relatif  lebih  kuat  dan sulit dirusak biasanya ditemukan pada bioplastik dengan alternatif penggunaan  bahan  kitosan  (Saputro,  2017).  Kitosan merupakan  senyawa  yang  bersifat  tidak  larut  dalam air  sehingga  penggunaan  kitosan  ini  mampu mengurangi  sifat  hidrofilik  dari  pati  yang  mampu menyerap air. Penambahan kitosan dalam pembuatan bioplastik memiliki pengaruh yang cukup signifikan terhadap  kualitas  bioplastik  tersebut  yakni  memiliki ketahanan terhadap air yang cukup tinggi.
Pemlastis  atau plasticizer adalah  bahan tambahan yang dicampurkan ke material pembentuk film  sehingga  berfungsi  untuk  meningkatkan elastisitas  dari  material  tersebut.  Elastisitas  lapisan edible film merupakan akibat rantai polimer senyawa yang  mengalami  penurunan  gaya  intermolekuler. Sifat  fisik  edible  film  dipengaruhi  oleh  bahan pembuat film serta jenis  dan  konsentrasi plasticizer. Plasticizer yang umum digunakan seperti gliserol dan sorbitol  yang  merupakan  golongan  poliol  atau polihidrik alkohol (Maharani, 2015).
Pembuatan  bioplastik  berbasis  pati  dengan menggunakan  sorbitol  sebagai plasticizer lebih efektif,  dikarenakan  dapat  menghasilkan edible  film yang  dapat  dengan  mudah  dilalui  oksigen  jika dibandingkan  dengan  penggunaan  gliserol.  Penyim- panan  pada  suhu  rendah  dapat  meningkatkan elastisitas penambahan plasticizier . Kelarutan edible film dengan bahan dasar pati dipengaruhi oleh faktor berikut  yaitu  jenis  dan  konsentrasi  dari plasticizer yang  digunakan.  Peningkatan  kelarutan  dalam  asam dan air dipengaruhi oleh jumlah air yang menyerap ke
dalam  struktur  pati.  Hal  ini  terkait  dengan  sifat hidrofil  yang  dimiliki  oleh  senyawa  sorbitol (Kristiani, 2015).
Tujuan  penelitian  ini  ialah  untuk  membuat bioplastik yang memiliki sifat yang kuat, tidak mudah putus dan dapat terurai dengan cepat sesuai Standard Nasional Indonesia (SNI).

## METODE PENELITIAN

## Bahan
Bahan  yang  digunakan  yaitu  nasi  aking  yang didapatkan  dari  limbah  rumah  makan  di  daerah wonokromo,  lalu  kitosan,  sorbitol  dan  asam  asetat 98% dari toko bahan kimia “Tidar Kimia” Surabaya.
Alat 1 2 3 4 5 Gambar 1 . Rangkaian alat pembuatan bioplastik
Keterangan gambar: 1. Magnetic Stirrer 4. Thermocouple 2. Magnetic Capsule 5. Statif dan Klem 3. Beaker Glass

## Prosedur
Penelitian  ini  dilakukan  dalam  2  tahap  yaitu tahap  pembuatan  tepung  dari  nasi  aking  dan  tahap pembuatan bioplastik.
1. Tahap pembuatan tepung nasi aking
Limbah  nasi  aking  dibersihkan  dari  kotoran  yang menempel. Kemudian nasi aking yang sudah bersih dihaluskan  dengan  mill  dan  diayak  menggunakan ayakan  ukuran  60  mesh.  Sesudah  itu  tepung  nasi aking  dianalisa  kandungan  pati,  amilosa  dan amilopektin
2. Tahap pembuatan bioplastik Mula-mula tepung nasi aking 6 gram, kitosan (2; 4; 6;  8;  dan  10  gram),  dan  sorbitol  (3;  5;  7;  9;  dan 11ml) diambil dan ditambahkan larutan asam asetat 1%  240  ml.  Pengadukan  serta  pemanasan  larutan campuran  menggunakan  media  magnetic  stirrer dan  hot  plate  pada  kondisi  operasi  berikut:  suhu 65°C  dengan  waktu  pengadukan  20  menit  dan kecepatan  400  rpm  hingga  larutan  menjadi homogen.  Hasil  larutan  pengadukan  dituang  pada cetakan kaca dengan ukuran 15cm x 15cm x 0,2cm dan  diratakan.  Kemudian  dikeringkan  dibawah panas  matahari  selama  24  jam.  Setelah  kering
bioplastik  dianalisa  kuat  tarik, elongasi dengan menggunakan  alat autograph dan  biodegradasi plastik.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Analisa Tepung Nasi Aking
Tepung  dari  nasi  aking  kemudian  dilakukan analisa  untuk  mengetahui  kadar  pati.  Analisa  kadar pati  pada  penelitian  ini  dilakukan  di  Laboratorium Chem-Mix  Pratama  Yogyakarta.  Kadar  pati  yang dihasilkan sebesar 70,6823%.

## Kuat Tarik
Kuat  tarik  ( tensile  strength )  adalah  ukuran gaya  atau  tegangan  yang  diperlukan  untuk  menarik sesuatu (ketahanan terhadap tegangan memanjang) ke titik  di  mana  benda  itu  pecah  atau  sebelum  terjadi deformasi  permanen.  Analisa  kuat  tarik  dilakukan untuk  mengetahui  tegangan  maksimum  yang  dapat ditahan oleh bahan.
Gambar  2 .  Hubungan  komposisi  kitosan  (gram) dengan  volume  sorbitol  (ml)  terhadap kuat tarik (Mpa)
Gambar 2 menjelaskan pengaruh penambahan senyawa  kitosan  dan  volume  sorbitol  terhadap  nilai kuat  tarik  bioplastik.  Nilai  kuat  tarik  bioplastik semakin besar dengan semakin banyaknya komposisi senyawa kitosan yang ditambahkan. Hal ini berkaitan dengan  adanya  ikatan  hidrogen  yang  menyebabkan film  plastik  menjadi  semakin  kuat  dan  sulit  untuk putus (Agustin dkk, 2016).
Nilai kuat tarik bioplastik mengalami kenaikan pada penambahan kitosan sebanyak 2 hingga 8 gram dan kualitas bioplastik yang terbaik dengan nilai kuat tarik 5.716 Mpa didapatkan pada penambahan kitosan 10 gram. Nilai kuat tarik mengalami penurunan pada penambahan  kitosan  10  gram,  hal  ini  dikarenakan oleh komposisi kitosan yang semakin besar berpenga- ruh  terhadap  kualitas  bioplastik  yang  menjadi semakin  rapuh.  (Hartatik  dkk,  2014).  Penambahan senyawa  sorbitol  juga  memiliki  pengaruh  yang signifikan pada nilai kuat tarik bioplastik. Nilai dari kuat  tarik  semakin  menurun,  dengan  semakin banyaknya jumlah plasticizer yang ditambahkan. Hal ini  berkaitan  dengan  kandungan plasticizer dalam
jumlah  yang  tinggi  akan  meningkatkan  fleksibilitas sehingga  dapat  menurunkan  nilai  kuat  tarik  dari bioplastik.  Nilai  kuat  tarik  tertinggi  sebesar  5,716 MPa  diperoleh  pada  kondisi  penambahan  kitosan serta  sorbitol  sebanyak  10  gram  dan  5  ml  berturut- turut. Hasil nilai kuat tarik bioplastik pada penelitian ini  tidak  sesuai  dengan  nilai  Standar  Nasional Indonesia (SNI), dimana nilai standar berkisar 24,7 – 302  MPa.  Faktor-faktor  yang  berpengaruh  terhadap rendahnya  nilai  kuat  tarik  yang  dihasilkan  yaitu konsentrasi  kitosan  dan  sorbitol  serta  homogenitas komponen penyusun lapisan plastik.

## Elongasi
Elongasi merupakan rasio penambahan panjang suatu lapisan film setelah dilakukan uji tarik terhadap  panjang  awal  lapisan  awal  film  sebelum diuji tarik hingga terputus.
Gambar 3 . Hubungan komposisi kitosan (gram) dan volume  sorbitol  (ml)  terhadap  elongasi (%)
Gambar  3  menjelaskan  mengenai  pengaruh penambahan  kitosan  pada  berbagai  volume  sorbitol terhadap  nilai  elongasi  bioplastik.  Pada  gambar didapatkan  hasil  yang  fluktuatif.  Nilai  elongasi mengalami  penurunan  apabila  jumlah  penambahan kitosan  berlebih.  Hal  ini  disebabkan  karena penambahan kitosan yang kecil dapat mempengaruhi sifat kuat tarik dan elongasinya, yaitu semakin besar. Menurut  Nafiyanto  (2019),  bahwa  variasi  jumlah penambahan  kitosan  ke  dalam  bioplastik  memiliki pengaruh  yang  signifikan  terhadap  penurunan  nilai elongasinya.  Konsenstrasi  kitosan  terlarut  dipenga- ruhi  banyaknya  interaksi  hidrogen  dalam  bioplastik sehingga  menyebabkan  bioplastik  menjadi  semakin rapuh. Namun, penambahan sorbitol dapat membuat film bioplastik semakin elastis sehingga nilai elongasi mengalami  peningkatan.  Sorbitol  ini  berfungsi sebagai  pemlastis  ( plasticizer )  yang  memiliki  letak diantara rantai biopolimer sehingga jarak antar rantai biopolimer  mengalami  peningkatan  dan  hal  ini berpengaruh terhadap elastisitas bioplastik serta nilai elongasinya  cenderung  meningkat.  Persen  elongasi tertinggi  sebesar  78,2%  diperoleh  pada  kondisi penambahan  kitosan  serta  sorbitol  sebanyak  6  gram dan  9  ml  berturut-turut.  Hasil  penelitian  ini  sesuai
dengan standar plastik yang ditetapkan oleh Standar Nasional  Indonesia  (SNI),  dimana  nilai  standar berkisar antara 21% - 220%.

## Biodegradasi
Biodegradasi  merupakan  proses  terjadinya perubahan  struktur  suatu  senyawa  kimia  menjadi komponen  yang  lebih  sederhana  dengan  bantuan aktivitas  mikroorganisme.  Pengujian  biodegradasi dilakukan  dengan  menggunakan microorganism EM4  selama  45  hari.  Uji  biodegradasi  bioplastik dilakukan  dengan  perendaman  lapisan  bioplastik dalam  larutan  berisi  EM4  selama  kurun  waktu  45 hari. Pengamatan pada bioplastik dilakukan setiap 15 hari  sekali  atau  dua  minggu  sekali.  Pada  proses  ini, bakteri  EM4  berfungsi  sebagai  bakteri  yang  dapat mempercepat dekomposisi bahan organic pada tanah. EM4  memiliki  kandungan  bakteri  antara  lain Lactobacillus  sp ,  bakteri  asam  laktat,  bakteri fotosintetik, jamur fermentasi, bakteri pelarut fosfor, dan ragi (Utomo dk, 2013).
Gambar 4 . Hubungan komposisi kitosan (gram) dan volume  sorbitol  (ml)  terhadap  persen degradasi (%)
Peningkatan komposisi kitosan pada komponen  pembuatan  bioplastik  memiliki  pengaruh terhadap kecepatan proses biodegradasi (Gambar 4), dimana semakin besar penambahan jumlah kitiosan, maka  semakin  lambat  proses  biodegradasi  yang terjadi.  Hal  ini  berkaitan  dengan  komponen  kitosan yang  memiliki  sifat  hidrofobik  dan  antimikroba, sehingga  bioplastik  yang  dihasilkan  dari  kitosan mengalami  kerusakan  dan  penyusutan  massa  lebih lama.  Sebaliknya,  peningkatan  jumlah  sorbitol  pada pembuatan  bioplastik  memiliki  pengaruh  yang signifikan  terhadap  proses  biodegradasi,  dimana proses  biodegradasi  berjalan  lebih  cepat  yang disebabkan  oleh  sifat  sorbitol  yang  hidrofilik  dan dapat  menyerap  larutan  bakteri  EM-4  sehingga bioplastik  lebih  mudah  terdegradasi  (Haryanto  dkk, 2020).  Berdasarkan  standar  internasional  American Society for Testing Materials (ASTM 5338), jangka waktu  yang  dibutuhkan  untuk  penguraian  secara menyeluruh  berkisar  dalam  waktu  60  hari. Penambahan  jumlah  komponen  kitosan  sebanyak  2 gram  pada  pembuatan  bioplastik  ini  telah  sesuai
dengan  standar  yang  ditetapkan  oleh  American Society  for  Testing  Materials  yaitu  mengalami penguraian  sempurna  selama  45  hari.  Bioplastik dapat  terurai  sempurna  lebih  cepat  dikarenakan kandugan  kitosan  pada  bioplastik  cukup  rendah. Menurut  Selpiana  (2015),  penambahan  jumlah kitosan  yang  cukup  tinggi  berpengaruh  terhadap kecepatan  proses  degradasinya,  dimana  proses degradasi berjalan lambat dikarenakan oleh penyera- pan  air  yang  terjadi  sangat  lambat  akibat  terhambat oleh jarak antar molekul bioplastik yang terlalu dekat.

## SIMPULAN
Kualitas  bioplastik  terbaik  dihasilkan  pada kondisi  penambahan  jumlah  kitosan  dan  sorbitol sebesar  10  gram  dan  5  ml,  berturut-turut.  Hasil bioplastik dengan kualitas sebagai berikut: kekuatan tarik sebesar 5,716 MPa, persentase elongasi sebesar 22,10  %  (sesuai  dengan  standar  plastik  SNI  No. 7188,7),  serta  persentase  biodegradasi  sebesar 32,91%.  Bioplastik  dari  nasi  aking  yang  dihasilkan telah  telah  terdegradasi  sempurna  dalam  waktu  45 hari sesuai dengan ASTM 5338.

## DAFTAR PUSTAKA
Agustin,  Y.E.,  Padmawijaya,  K.S.,  2016.  “Sintesis Bioplastik  dari  Kitosa  Pati-Kulit  Pisang Kepok  dengan  Penambahan  Zat  Adiktif”. Jurnal Teknik Kimia, 10(2), 40-48. Fachry,  A.R.,  2012.  “Pemanfaatan  Limbah  Kulit Udang  dan  Limah  Kulit  Ari  Singkong Sebagai  Bahan  Baku  Pembuatan  Plastik Biodegradable”.  Jurnal  Teknik  Kimia 3(18):1-9.
Harimbi  S.,  Satria  Y..  2020.  “Optimalisasi Pemanfaatan  Nasi  Aking  Menjadi  Plastik Biodegradable untuk Mengembangkan Budaya  Eco  Green  pada  Masyarakat  di Kelurahan Moolangu Kota Malang “. Jurnal Teknologi  dan  Manajemen  Industri,  Vol.6, No.2, Hal. 18.
Hartatik,  Y.D.,  Nuriyah  L.  2014.  “Pengaruh Komposisi Kitosan Terhadap Sifat Mekanik dan  Biodegradable  Bioplastik”.  Jurnal Fisika FMIPA Universitas Brawijaya.
Kristiani,  Maria.  2015.  “Pengaruh  Penambahan Kitosan  dan  Plasticizer  Sorbitol  Terhadap Sifat  Fisiko-Kimia  Bioplastik  dari  Biji Durian  (Durio  Zibethinus)”.  Universitas Sumatra Utara. Medan.
Maharani,  Annisa.  2015.  “Pengaruh  Penambahan Kitosan  dan  Plasticizer  Sorbitol  Terhadap Sifat  Fisiko-Kimia  Bioplastik  dari  Pati  Biji Alpukat”.  Universitas  Sumatra  Utara. Medan.
Nafiyanto I. 2019, “Pembuatan plastik biodegradable dari  limbah  bonggol  pisang  kepok  dengan plasticizer gliserol dari minyak jelantah dan komposit  kitosan  dari  limbah  cangkang bekicot  (achatina  fullica),”  Inegrated  Lab Journal,  Vol.  7,  no.  1,  hlm.  75–89, DOI:10.5281/zenodo.2656812 Nasution,
R.S., 2015. “Berbagai Cara
Penanggulangan Limbah Plastik”. Journal of
Islamic Science and Technology. Vol.1 (1), Hal. 97-104. Saputro,  Agung  N.C.  2017.  “Sisntesis  dan
Karakteristik  Bioplastik  dari  Kitosan-Pati
Ganyong (Canna Edulis)”. Jurnal Kimia dan Pendidikan Kimia, Vol.2, No.1, Hal 14.
Selpiana, Riansya, J.F., Yordan, K. 2015. ”Pembuatan  Plastik  Biodegradable  dari Tepung  Nasi  Aking”.  Seminar  Nasional Added Value of Energy Resource Avoer VII Proceeding, VII. pp. 130-138.
Utomo.  2013.  “Pengaruh  Suhu  dan  Lama
Pengeringan terhadap Karakteristik
Fisikokimiawi  Plastik  Biodegradable  dari Komposit  Pati  Lidah  Buaya  (Aloe  Vera)  - Kitosan”.  Jurnal  Bioproses  Komoditas Tropis, 1(1).