## Pemanfaatan Jerami Padi Sebagai Bioplastik Dengan Menggunakan Metode Perlakuan Pelarut Organik
Adhi Setiawan*, Febby Dwi Melanny Anggraini, Tarikh Azis Ramadani,

## Luqman Cahyono, Mochammad Choirul Rizal
Program Studi Teknik Pengolahan Limbah, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya Jl. Teknik Kimia Kampus ITS Sukolilo Surabaya, Indonesia Email: adhistw23@gmail.com

## Abstrak
Jerami  padi  memilki  kandungan  selulosa  yang  dapat  dimanfaatkan  sebagai  bahan  baku  pembuatan bioplastik. Penelitian ini bertujuan untuk  mensintesis bioplastik dari bahan baku jerami padi menggunakan perlakuan pelarut organik serta menganalisis pengaruh rasio massa pati dengan selulosa karakteristik produk bioplastik. Proses delignifikasi jerami menggunakan larutan etanol 5% dan 35% pada suhu 80 o C selama dua jam.  Bioplastik  dibuat  dengan  rasio  massa  pati  dengan  selulosa  sebesar  1:0,5;  1:1;  dan  1:1,5.  Karakterisasi menggunakan  metode  SEM,  XRD,  TG-DTA,  uji  tarik,  uji  transmisi  uap,  serta  uji  degradasi.  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  proses  delignifikasi  menggunakan  etanol  menyebabkan  peningkatan  kadar  selulosa serta kristalinitas jerami . Morfologi bioplastik menunjukkan permukaan yang tidak rata serta terdapat bagian matriks  yang  terpisah  dengan  fiber.  Hasil  TG-DTA  menunjukkan  pengurangan  massa  bioplastik  sebesar 81,01%  pada  suhu  550 o C.  Hasil  kuat  tarik  terbaik  pada  bioplastik  yang  dibuat  dengan  rasio  massa  pati dengan selulosa 1:0,5 pada konsentrasi delignifikasi etanol 35%. Nilai kuat tarik yang diperoleh sebesar 8,773 Mpa. Pengujian degradasi bioplastik dilakukan selama 10 hari diperoleh nilai % degradasi terbesar bioplastik adalah sebesar 99,9%.
Kata kunci : Bioplastik, Jerami, Perlakuan Pelarut Organic, Selulosa

## Abstract

## Utilization of Rice Straw as Bioplastic Using Organic Solvent Treatment Method
Rice  straw  contains  cellulose  which  can  be  used  as  raw  material  for  making  bioplastics.  This  study  aims  to synthesize bioplastics from rice straw using organic solvent treatment and analyze the effect of the mass ratio of starch to cellulose on the characteristics of bioplastic products. The straw delignification process used 5% and 35% ethanol solution  at 80 o C for two hours. Bioplastics are  made with a  mass  ratio  of starch to cellulose  of 1:0.5; 1:1; and 1:1.5. Characterization using SEM, XRD, TG-DTA methods, tensile test, vapour transmission test, and degradation test. The results showed that the delignification process using ethanol caused an increase in cellulose content and straw crystallinity. The morphology of the bioplastic shows an uneven surface and there are parts of the matrix that are separated from the fiber. The results of TG-DTA showed a reduction the mass of bioplastic  by  81.01%  at  a  temperature  of  550 o C.  The  best  tensile  strength  results  in  bioplastics  made  with  a mass  ratio  of  starch  to  cellulose  1:0.5  at  a  delignification  concentration  of  35%  ethanol.  The  tensile  strength value  obtained  was  8,773  Mpa.  The  bioplastic  degradation  test  was  carried  out  for  10  days  and  the  largest percentage of bioplastic degradation was 99.9% .
Keywords : Bioplastic, Rice Straw, Organic Solvent Treatment, Cellulose
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2021 Vol. 17(2):69-80

## PENDAHULUAN
Plastik merupakan salah satu material yang sering digunakan oleh manusia karena serba guna dan  praktis.  Produksi  plastik  telah  meningkat secara  signifikan  selama  tujuh  puluh  tahun terakhir  dan  diperkirakan  telah  mencapai  lebih dari 365 juta ton pada Tahun 2016. Plastik dibuat dengan  menggunakan  bahan  utama  yang  tak terbarukan  dan  sulit  terurai  (Thompson et  al ., 2009).  Polimer  dari  plastik  pada  umumnya mengandung  bahan  aditif  seperti  stabilizer, pigmen,  dan  komponen  lain  yang  bersifat  racun seperti  halnya  antioksidan, flame  retardant ,  dan blowing  agent (Hahladakis et  al .,  2018).  Jumlah produksi  sampah  plastik  yang  yang  sangat  besar merupakan salah satu ancaman terhadap masalah lingkungan  serta  kesehatan  manusia.  Bahkan, plastik  merupakan  komponen  utama  dalam sampah  perkotaan  yang  sulit  terdegradasi sehingga  dapat  bertahan  selama  puluhan  tahun. Sifat tersebut  menyebabkan sampah plastik perlu pengelolaan  yang  memadai  (Bayer et  al .,  2014). Pengembangan  material  baru    yang  inovatif  dan ramah  lingkungan  sangat  diperlukan  untuk mengurangi  dampak  negatif  akibat  penggunaan plastik. Bioplastik merupakan generasi plastik baru sebagai  alternatif  pengganti  plastik  konvensional di  masa  mendatang  sehingga  dapat  mengurangi timbulan sampah plastik.
Bioplastik  merupakan  plastik  yang  terbuat dari  bahan  alami  yang  dapat  diperbaharui  dan mampu terdegradasi lebih cepat sehingga bersifat ramah  lingkungan  (Kamsiati et  al .,  2017). Bioplastik  dapat  dibuat  dengan  menggunakan bahan  yang  berasal  dari  tumbuhan  seperti selulosa  (Mostafa et  al .,  2018).  Selulosa  memiliki keunggulan  antara  lain  jumlahnya  melimpah, dapat  diperbaharui,  mudah  terdegradasi  secara alami  ( biodegradable ),  serta  bersifat  termoplastik (Isroi et  al .,  2017).  Beberapa  bahan  alami  yang dapat dimanfaatkan sebagai bioplastik antara lain tandan  tandan  kelapa  sawit  (Andahera et  al ., 2019),  kulit  jagung  (Mahfud et  al .,  2020),  kulit buah  nangka  (Raj  dan  Ranganathan,  2018),  serta linter  kapas  (Mostafa et  al .,  2018).  Keuntungan dengan  penggunaan  bahan  ramah  lingkungan tersebut menyebabkan plastik dapat terdegradasi dalam  waktu  lebih  cepat  dibandingkan  dengan
plastik  konvensional  yang  membutuhkan  waktu berabad-abad untuk terdegradasi secara normal.
Indonesia  merupakan  salah  satu  produsen padi terbesar di dunia dengan Jawa Timur sebagai provinsi  dengan  penghasil  padi  tertinggi.  Jawa timur  menghasilkan  padi  sebesar  10.022.387  Ton Gabah Kering  Giling (GKG) (Badan  Pusat Statistik, 2020).  Tingginya  angka  produksi  padi  membuat jumlah  jerami  sebagai  hasil  samping  dari  proses produksi  padi  meningkat.  Jumlah  limbah  jerami yang  dihasilkan  mencapai  1−1,5  kg/kg  panenan. Namun,  jerami  padi  dianggap  sebagai  limbah pertanian  sehingga  seringkali  dibuang  atau dibakar.  Hal  tersebut  menyebabkan  emisi  gas rumah  kaca,  kontaminasi,  dan  polusi  mengalami peningkatan.  Jerami  padi  mengandung  selulosa sekitar  32%-47%,  hemiselulosa  sekitar  19%-27%, dan  lignin  5%-24%  (Mukul,  2020).  Kandungan selulosa  yang  relatif  tinggi  serta  ketersediaannya yang  cukup  melimpah  menyebabkan  jerami  padi dipilih sebagai bahan baku alternatif bioplastik.
Beberapa  permasalahan  yang  disebabkan penggunaan bahan alam dari fiber tanaman yaitu adanya  kandungan  lignin  dan  hemiselulosa  yang bersifat  amorf  sehingga  perlu  dipisahkan  terlebih dahulu  sebelum  proses  pembuatan  bioplastik. Proses  perlakuan  fiber  alam  dilakukan  untuk memperbaiki sifat mekanik pada material dengan memperbaiki  ikatan  antar  muka  pada  fiber  alam, meningkatkan  jumlah  situs  aktif  dengan mengekspos  permukaan  serat  selulosa,  serta meningkatkan indeks kristalinitas serat (Ilyas et al ., 2017).  Beberapa  metode  perlakuan  fiber  dengan tujuan memisahkan kandungan lignin dari selulosa tumbuhan  antara  lain  perlakuan  alkali,  perlakuan pelarut  organik  ( organosolv  treatment ),  dan perlakuan biologi. Penggunaan metode perlakuan alkali  dalam  proses  delignifikasi  dapat  dilakukan menggunakan  media  larutan  basa  seperti  NaOH atau KOH.
Beberapa  penelitian  melaporkan  tentang penggunaan  perlakuan  alkali  dalam  proses pembuatan  bioplastik.  Mostafa et  al .  (2018) melakukan  sintesis  bioplastik  dari  bahan  baku serat rami dengan  menggunakan perlakuan alkali berupa  larutan  NaOH  5%  b/v.  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  proses  delignifikasi  tersebut dapat  menghilangkan  kadar  lignin  sehingga menghasilkan  bioplastik  dengan  kemampuan degradasi  sebesar  41-44%  selama  14  hari.
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2021 Vol. 17(2):69-80
Elhussieny et al . (2020) mensintesis bioplastik dari selulosa  jerami-kitosan  menggunakan  perlakuan alkali  NaOH  17,5%.  Hasil  penelitian  tersebut mnghasilkan  bioplastic  dengan  kuat  tarik  sebesar 23  Mpa  pada  perbandingan  jerami-kitosan sebesar 3,5:10 dan dapat terdegradasi selama 100 hari.  Proses  pretreatment  jerami  tersebut dilakukan menggunakan larutan NaOH 17,5% b/v selama  2  jam  dengan  suhu  100 o C  (Elhussieny et al .,  2020).  Namun,  beberapa  kelemahan  dari penggunaan larutan alkali cenderung
menghasilkan  serat  dengan  kandungan  selulosa yang  rendah  serta  menghasilkan  air  limbah  yang harus ditangani secara tepat (Ferreira et al ., 2021). Selain  itu,  proses  perlakuan  biologi  memerlukan waktu  yang  relatif  lama  serta  pertumbuhan mikroorganisme  dipengaruhi  kondisi  lingkungan sehingga  kurang  efektif  untuk  pembuatan bioplastik (Pommet et al ., 2008).
Perlakuan  pelarut  organik  merupakan metode
delignifikasi yang efektif untuk menghilangkan kandungan
lignin dan hemiselulosa  dari  fiber  alam.  Beberapa  kelebihan perlakuan  pelarut  organik  antara  lain  memiliki efisiensi  pemisahan  lignin  yang  tinggi  serta kemampuan  pelarut  yang  dapat  di recovery kembali  setelah  digunakan  (Zhao et  al .,  2009). Sebagian  besar  lignin  dan  hemiselulosa  dapat dihilangkan dengan pelarut organik. Selulosa yang diperoleh  dari  proses  perlakuan  pelarut  organik merupakan  selulosa  dengan  kemurnian  tinggi (Zhao et  al .,  2009).  Pelarut  organik  yang  sering digunakan  dalam  proses  delignifikasi  yaitu metanol  dan  etanol.  Pelarut  metanol  dengan konsentrasi  50%  dapat  mengurangi  kadar  lignin sebesar 90% selama 45 menit dengan suhu 160°C, Namun, penggunaan metanol memiliki kekurangan  yaitu  membutuhkan  katalis  asam klorida  agar  bereaksi  secara  maksimal.  Metanol bersifat  racun  sehingga  harus  dioperasikan dengan  secara  hati-hati  (Zhao et  al .,  2009). Penggunaan  Etanol  pada  proses  perlakuan  fiber alam  tidak  membutuhkan  katalis  asam,  lebih aman,  toksisitas  rendah,  serta  dapat  dioperasikan dengan  konsentrasi  yang  rendah  (Correia et  al ., 2015; Zhao et al ., 2009).
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mensintesis bioplastik  dari  bahan  baku  jerami  padi menggunakan  perlakuan  pelarut  organik,  serta menganalisis  pengaruh  rasio  massa  pati  dengan
selulosa  karakteristik  produk  bioplastik.  Bahan matriks  yang  digunakan  pada  penelitian  ini berupa pati sedangkan Plasticizer yang digunakan berupa  sorbitol  yang  bersifat  aman  dan  ramah lingkungan.  Penelitian  ini  diharapkan  dapat memberikan  pengetahuan  terhadap  pemanfaatan jerami sebagai bahan dasar pembuatan bioplastik berbasis  selulosa  sehingga  dapat  mengurangi dampak  negatif  akibat  penggunaan  plastik berbahan minyak bumi.

## METODOLOGI
Bahan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini antara  lain  jerami  padi,  etanol  70%  (SAP Chemicals), akuades , NaOH 99% (SAP Chemicals), tepung  pati,  dan  sorbitol  99%  (SAP  Chemicals). Alat  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  antara lain blender, ayakan ukuran 60 mesh, hotplate dan magnetic  stirrer (Cimarec),  cetakan  aluminium berukuran  20  cm  x  15  cm  x  0,5  cm,  peralatan X- Ray  Difraction (XRD)  X’Pert  RINT  2200  V  Philiph CuKα  (λ=1,5418  Å), Scanning  Electron  Microscope (SEM)  (Phenom  Pro  Dekstop),  peralatan Thermal Gravimetry-Diffrential  Thermal  Analysis (TG-DTA DTG-60H),  dan  peralatan  uji  tarik  (Instron Universal Testing Machine).

## Proses Pembuatan Bioplastik
Proses  pembuatan  bioplastik  dari  limbah jerami  terbagi  menjadi  tiga  tahapan  antara  lain preparasi  jerami,  proses  delignifikasi  jerami,  serta pencetakan  sampel.  Tahap  preparasi  dilakukan melalui  penggilingan  jerami  dilakukan  untuk mempermudah  proses  delignifikasi.  Penggilingan dilakukan dengan blender . Penggilingan dilakukan sampai dengan jerami berukuran 60 mesh.
Jerami  yang  telah  halus  selanjutnya  di lakukan  delignifikasi  menggunakan  metode perlakuan pelarut organik. Sebanyak 100 g jerami yang dimasukkan ke gelas beker 1000 mL. Jerami selanjutnya  direndam  di  dalam  etanol  dengan variasi konsentrasi 5% dan 35% v/v. Perbandingan jerami  halus  dan  larutan  etanol  sebesar  1:10  b/v. Campuran  dipanaskan  dengan  suhu  80 o C  selama 2 jam. Setelah dipanaskan, campuran dimasukkan ke  didinginkan  pada  suhu  0 o C  selama  24  jam. Jerami  selanjutnya  ditambahkan  500  mL  NaOH  1 %  b/v  untuk  menghilangkan  kandungan  lignin yang  tersisa.  Padatan  disaring  dan  dicuci  dengan
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2021 Vol. 17(2):69-80
akuades  untuk  menghilangkan  kandungan  sisa etanol  dan  NaOH.  Padatan  selulosa  selanjutnya dikeringkan di dalam oven pada suhu 50 o C selama 3 jam.
Pembuatan  bioplastik  diawali  dengan merendam  selulosa  dalam  asam  asetat  10% selama 2 jam pada suhu 90 o C untuk memodifikasi selulosa  agar  seratnya  lebih  halus  dan  bersih. Selulosa  disaring  dan  dicuci  menggunakan akuades  bersih  lalu  dikeringkan  dalam  oven. Bioplastik dibuat dengan mencampurkan pati dan selulosa  pada  perbandingan  1:0,5;  1:1,  1:1,5. Campuran  tersebut  selanjutnya  ditambahkan akuades  65  mL  dan  sorbitol  sebagai plasticizer Massa  sorbitol  yang  ditambahkan  sebanyak  30% dari  massa  pati.  Larutan  diaduk  dan  dipanaskan selama  10-15  menit  dengan  suhu  90 o C  hingga mengental.  Larutan  bioplastik  ini  kemudian dicetak  dengan  ukuran  25  cm  x  15  cm  dengan ketebalan  0,2  cm  dan  dikeringkan  dalam  suhu ruangan hingga terbentuk lembaran bioplastik.

## Karakterisasi dan Parameter Uji
Uji Scanning  Electron  Microscope (SEM) dilakukan
untuk mengetahui
morfologi permukaan sampel jerami dan bioplastik. Uji XRD dilakukan  dengan  sudut  2θ  10 o -90 o untuk mengetahui  kristalinitas  dari  jerami  sebelum  dan sesudah  perlakuan  pelarut  organik.  Persentase kristalinitas  (CR)  dari  jerami  sebelum  dan  setelah delignifikasi hasil XRD dapat dihitung menggunakan persamaan (Oushabi et al ., 2017):
100 002 002 x I I I (%) CR am + =
Keterangan  I 002 merupakan  intensitas  maksimum pada  refleksi  kisi  002  dari  kristalografi  selulosa pada 2 θ= 21,4 o dan I am merupakan intensitas pada bagian amorf pada 2θ= 15,2 o .  Kadar selulosa dan lignin dari jerami sebelum dan setelah delignifikasi di menggunakan metode Chesson-Datta.
Kekuatan  tarik  dan  elongasi  bioplastik diukur  diuji  menggunakan  menggunakan  alat  uji tarik berdasarkan metode ASTM D-882. Kuat tarik ditentukan berdasarkan gaya maksimum saat film putus  dan  perpanjangan  putus  ditentukan  dari pemanjangan hingga film putus.
Uji  ketahanan  termal  terhadap  sampel bioplastik
menggunakan metode TG-DTA.
Pengujian  TG-DTA  dilakukan  menggunakan  suhu pemanasan antara 30-550 o C dengan
menggunakan  pan  aluminium  serta  atmosfer  gas nitrogen.  Laju  pemanasan  pada  proses  TG-DTA sebesar 10 o C/menit.
Uji  laju  transmisi  uap  air  bioplastik menggunakan  metode  gravimetri  berdasarkan ASTM  E-96  dilakukan  dengan  meletakkan  film berukuran  5  x  5  cm  pada  permukaan  atas  cawan yang  berisi  10  ml  akuades  dan  diletakkan  pada desikator  selama  24  jam  perhitungan  laju transmisi  uap  air  didasarkan  pada  pertambahan berat  film  setelah  pengujian.  Perhitungan  laju transmisi  uap  air  dapat  dihitung  menggunakan persamaan:
A T o W W Air Uap Transmisi Laju . _ _ _ − = 1
Keterangan: W 1 = massa bioplastik setelah kontak dengan uap air (g); W o = massa bioplastik sebelum kontak dengan uap air (g); T = waktu kontak (hari); A = luas permukaan bioplastik (m 2 )
Tingkat  degradasi  dilakukan  menggunakan metode soil  burial  test dengan  melakukan preparasi  bioplastik  dengan  ukuran  5  x  1  cm. Bioplastik selanjutnya dikeringkan dalam desikator dan  ditimbang  berat  sebelum  penguburan. Sampel  dikubur  dalam  tanah  selama  10  hari. Sampel  yang  telah  dikubur  selanjutnya  diambil dari  tanah  dan  dibersihkan  dari  kotoran  yang melekat.  Kemudian  tempatkan  ke  desikator  serta ditimbang  dan  diperoleh  berat  akhir  setelah penguburan.
Tingkat degradasi bioplastik dinyatakan  dalam  bentuk  persentase  massa  yang hilang  serta  dapat  dihitung  dengan  dengan persamaan (Susilawati et al ., 2011):
Keterangan:  W 1 =  massa  bioplastik  sebelum penguburan  (g);  W o =  massa  bioplastik  setelah penguburan (g)

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Proses Delignifikasi
Perlakuan  pelarut  organik  merupakan proses  awal  yang  digunakan  untuk  delignifikasi
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2021 Vol. 17(2):69-80
sehingga dapat meningkatkan kadar selulosa pada jerami.  Proses  delignifikasi  bertujuan  untuk membuka  struktur  lignoselulosa  agar  selulosa menjadi  lebih  mudah  diakses.  Kondisi  jerami
sebelum  dan  setelah  delignifikasi  etanol  dapat diamati pada Gambar 1
Gambar 1. Jerami sebelum dan setelah pretreatment organosolv (A) sebelum pretreatment (B) treatment 5% etanol dan (C) treatment 35% etanol
Proses  delignifikasi  dapat  melarutkan  kadar  lignin di  dalam  bahan  sehingga  dapat  memudahkan proses pemisahan lignin dengan serat. Delignifikasi menggunakan  etanol mengakibatkan  kerusakan terhadap struktur lignin dari kandungan lignoselulosa dan mengubah lignoselulosa menjadi fiber  dengan  kandungan  selulosa  yang  tinggi (Kurniaty et al ., 2017).
Gambar  1  menunjukkan  keadaan  jerami sebelum  dilakukan  perlakuan  pelarut  organik cenderung  berwarna  cerah  dan  memiliki  tekstur kasar. Tekstur dari jerami setelah perlakuan pelarut organik cenderung halus dan berwarna lebih gelao dibandingkan kondisi sebelum proses delignifikasi. Hal  tersebut  disebabkan  larutan  etanol  yang digunakan  pada  proses  perlakuan  pelarut  organik menyebabkan hidrolisis lignoselulosa menghasilkan  fiber  dengan  kandungan  selulosa yang  tinggi  sehingga  menyebabkan  perubahan warna jerami menjadi gelap (Safitri et al ., 2018). Uji Chesson-Datta dilakukan untuk mengetahui  perbedaan  jumlah  kandungan
selulosa  dan  lignin  sebelum  dan  sesudah  proses delignifikasi.  Hasil  uji  Chesson-Datta  yang  telah dilakukan  maka  diperoleh  kadar  selulosa  dan lignin  sebagaimana  yang  disajikan  pada  Tabel  1. Hasil  analisis  menunjukkan  bahwa  kandungan selulosa  dari  jerami  sebelum  delignifikasi diperoleh  sebesar  33,47%,  dan  lignin  sebesar 16,11%. Hasil delignifikasi yang diharapkan adalah semakin  besar  kadar  selulosa  serta  semakin  kecil lignin  (Roza,  2009).  Berdasarkan  uji  yang  telah dilakukan  dapat  diketahui  bahwa  kandungan selulosa  sebelum  delignifikasi  dan  sesudah delignifikasi  mengalami  peningkatan.  Kandungan selulosa  yang  paling  tinggi  didapatkan  dengan delignifikasi  etanol  5%  yakni  sebesar  42,49%  dan kandungan lignin sebesar 13,13%.
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  pada konsentrasi  etanol  35%  terjadi  penurunan  kadar selulosa.  Hal  tersebut  disebabkan  air  dan  etanol merupakan  dua  bahan  yang  bersifat  nukleofilik sehingga  menghasilkan  larutan  yang  baik  untuk menginisiasi pembelahan serta melarutkan bagian
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2021 Vol. 17(2):69-80
lignin.  konsentrasi  etanol  yang  relatif  tinggi mengarah  pada  proses  presipitasi  lignin  pada permukaan  lignoselulosa  sehingga  cenderung mengurangi  efektifitas  dari  delignifikasi  (Hamzah et al ., 2020).
Pengujian  SEM  dilakukan  pada  sampel jerami  sebelum  delignifikasi  serta  sampel  jerami hasil  proses  delignifikasi  yang  memiliki  kadar selulosa  tertinggi.    Hasil  SEM  pada  Gambar  2 menunjukkan bahwa morfologi permukaan jerami sebelum proses delignifikasi menunjukkan struktur yang halus serta rapat. Jerami padi tersebut masih tertutup  oleh  lapisan  lignin,  hemiselulosa, komponen  lain  yang  mengikat  selulosa,  serta  zat pengotor lainnya (Nata et al ., 2014).
Hasil  SEM  pada  jerami  yang  telah mengalami  delignifikasi  dengan  etanol memiliki struktur  berbentuk  fiber  dengan  struktur permukaannya  lebih  kasar  dan  pecah.  Larutan etanol yang digunakan dalam proses delignifikasi dapat  menyerang  dan  merusak  struktur  lignin pada  jerami  padi.  Proses  delignifikasi  dapat melarutkan  lignin  dan  hemiselulosa  dan menyebabkan  pengembangan  pada  struktur selulosa (Nata et al. , 2014).
Gambar 3 menunjukkan hasil analisis XRD dari sampel jerami dan setelah proses delignifikasi menggunakan  etanol  5%.  Jerami  sebelum  dan setelah  delignifikasi  mempunyai  puncak  tertinggi berada  pada  daerah 2θ  21,4 o .  Perlakuan delignifikasi  menyebabkan  peningkatan  nilai persen kristalinitas pada jerami. Persen kristalinitas (CR%)  dihitung  berdasarkan  persamaan  (1)  dan didapatkan nilai CR% jerami sebelum delignifikasi sebesar 59,29% sedangkan untuk nilai CR% jerami sesudah  delignifikasi  diperoleh  sebesar  62,55%. Peningkatan  nilai  persen  kristalinitas  merupakan hasil  dari  penurunan  kadar  lignin  yang  besifat amorf  akibat  dari  proses  delignifikasi  yang berlangsung  sehingga  menyisakan  komponen selulosa  yang  bersifat  kristal  (Setiawan et  al ., 2020).

## Karakteristik Bioplastik
Tabel  2.  Menunjukkan  data  kuat  tarik  dan regangan  dari  bioplastik.  Berdasarkan  hasil  uji tarik  yang  telah  dilakukan  diperoleh  hasil tegangan  tarik  tertinggi  pada  sampel  bioplastik yang  dibuat  dengan  perbandingan  pati  dengan selulosa  sebesar  1  :  0,5  serta  pada  kondisi
Gambar 2 . Morfologi jerami (A) sebelum dan (B) Setelah delignifikasi etanol 5%

## Tabel 1 . Hasil Uji Selulosa dan Lignin
Sampel Jerami Kadar (% wt) Selulosa Lignin Tanpa Delignifikasi 33,47 16,11 Etanol 5% 42,49 13,13 Etanol 35% 37,15 15,11
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2021 Vol. 17(2):69-80
10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 100 200 300 400 500 600 In te ns ita s ( a.u ) 2  ( o )
setelah delignifikasi sebelum delignifikas i
Gambar 3 . Spektra XRD dari Jerami sebelum dan Setelah delignifikasi etanol 5%
delignifikasi  menggunakan  etanol  35%.  Besarnya kuat  tarik  yang  diperoleh  sebesar  8,773  Mpa dengan nilai regangan  sebesar 6,5%. Delignifikasi menggunakan etanol 35% menghasilkan kandungan selulosa yang paling rendah sehingga cenderung  menghasilkan  bioplastik  dengan  sifat mekanik  yang  baik.  Octaviana  (2016)  dalam penelitiannya  melaporkan  bahwa  tingginya kandungan  selulosa  pada  bioplastik  dapat menyebabkan  bioplastik  bersifat  rapuh.  Hal tersebut  disebabkan  sifat  dari  selulosa  kering cenderung  bersifat  keras  serta  mudah  rapuh. Beberapa Penelitian serupa telah melaporkan sifat mekanik  pada  bioplastik.  Mukul et  al .  (2020) mensintesis  bioplastik  dari  kitosan  dan  selulosa jerami  dengan  perbandingan  massa  4:10 menghasilkan  kuat  tarik  sebesar  13,8  MPa, elongasi  316.5%.  Elhussieny  et.  al  (2020) mensintesis  Bioplastik  dari  selulosa  jerami  dan kitosan  dengan  perbandingan  massa  3,5  :  10 memiliki kuat tarik 23 Mpa.
Gambar  4  menunjukkan  hasil  TG-DTA sampel bioplastic dengan rasio massa pati dengan selulosa  1  :  0,5  dengan  perlakuan  larutan  etanol 35%. Hasil uji menunjukkan bahwa pada grafik TG pada  kisaran  suhu  30 o C-150 o C  terjadi  penurunan massa  sebesar  7,81%  dari  massa  awal  bioplastik. Pengurangan  massa  awal  pada  bioplastik  terjadi
akibat  hilangnya  air  yang  terkandung  dalam bioplastik akibat penguapan. Pengurangan massa dari  bioplastik  kembali  dapat  terlihat  jelas  pada kisaran suhu 150 o C-350 o C. Degradasi selulosa dan lignin  dapat  diamati  melalui  grafik  DTA.  Pada kisaran suhu 100 o C terdapat puncak yang rendah. Pada  kisaran  suhu  200 o C-250 o C  terdapat  puncak dekomposisi  selulosa.  Pada  kisaran  suhu  320 o C- 350 o C  terjadi  dekomposisi  dari  lignin  (Ramirez, 2014).  Dekomposisi  hemiselulosa  terjadi  pada suhu  200 o C-260 o C,  dekomposisi  selulosa  terjadi pada  suhu  240 o C-350 o C  dan  dekomposisi  lignin terjadi pada suhu 250 o C-500 o C. Berdasarkan hasil pengujian  TG  yang  telah  dilakukan  dapat diketahui  bahwa  terjadi  pengurangan  massa bioplastik  sebesar  81,01%  dari  massa  awal. Beberapa  hasil  penelitian  serupa  telah  dilaporkan tentang ketahanan termal dari material bioplastik. Sjafarina et  al .  (2020)  melaporkan  bahwa  uji ketahanan  termal  bioplastik  selulosa  jerami menghasilkan  pengurangan  massa  sebesar  42% pada suhu 600 o C. Agustin et al . (2014) melaporkan bahwa  uji  ketahanan  termal  bioplastik  dari  pati dan  jerami  dengan  kondisi  rasio  massa  pati dengan  selulosa  nanokristal  menghasilkan pengurangan  massa  sebesar  79,63%  pada  suhu 600 o C.
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2021 Vol. 17(2):69-80
Hasil  SEM  pada  Gambar  5  dapat  diamati bahwa  permukaan  bioplastik  terlihat  tidak  rata. Selain  itu,  terdapat  bagian  dari  bioplastik  yang menggumpal  serta  ada  sebagian  daerah  fiber yang  terpisah  dengan  matriks  pati.  Keadaan  ini dapat  disebabkan  oleh  kurangnya  homogenitas antara  matriks  pati  kanji  dengan  fiber  selulosa. Kurangnya  homogenitas  dari  bioplastik  akan menyebabkan melemahnya ikatan antar muka dari permukaan  fiber  dan  dengan  matriks  dan berpotensi  menurunkan  sifat  mekanik  bioplastik (Mahfud et al ., 2020).
Gambar  6  menunjukkan  hasil  pengujian sifat transmisi uap air dari sampel bioplastik. Hasil pengujian
menunjukkan
bahwa terdapat
kecenderungan penurunan nilai laju transmisi uap seiring  dengan  meningkatnya  massa  selulosa. Penurunan  nilai  laju  transmisi  uap  disebabkan karena  meningkatnya  padatan   terlarut  di  dalam larutan  film  membentuk  ikatan  hidrogen  yang lebih  kuat  sehingga  menghasilkan  struktur  yang kompak. Struktur yang kompak dapat menghambat  difusi  uap  air  melewati  bioplastik sehingga nilai laju transmisi uap kecil (Breemer et al .,  2012).  Hasil  pengujian  sifat  transmisi  uap  air diperoleh  nilai  minimum  sebesar  12  g/m 2 .hari yakni bioplastik dengan rasio pati dengan selulosa 1:1,5 serta didelignifikasi pada kondisi etanol 35%. Hasil penelitian serupa telah dilakukan antara lain Rohman  (2016)  mendapatkan  nilai  laju  transmisi

## Tabel 2 Hasil Uji Tarik
Rasio pati : selulosa Konsentrasi Etanol (%) Tegangan (MPa) Regangan (%) 1:0,5 5 5,415 2,6 35 8,773 6,5 1:1 5 5,153 8,1 35 6,354 5,2 1:1,5 5 5,114 5,8 35 4,828 5,6
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 DTA TG Suhu ( o C) D TA (  V) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 TG (% M as sa )
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2021 Vol. 17(2):69-80
Gambar 5 . Morfologi bioplastik (a) perbesaran 1000x (b) perbesaran 2500x
0 100 200 300 400 500 600 700 800 12 35 1:1 5 584 748 228 548 32 Laju trans m isi u ap (g /m 2 .h ari ) Konsentrasi etanol (%) 1:0,5 1:1 1:1,5
Gambar 6 . Hasil uji transmisi uap air bioplastik 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 62,7 35 1:1 5 91,8 92,2 60 71 99,9 M ass a yan g h ilan g( %) Konsentrasi etanol (%) 1:0,5 1:1 1:1,5
Gambar 7 . Hasil uji degradasi bioplastik
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2021 Vol. 17(2):69-80
uap  dari  bioplastik  kitosan  dengan plasticizer CMC minimal sebesar 5,8 g/m 2 .hari dan mkasimal sebesar  13,37  g/m 2 .hari.  Breemer et  al .  (2012) mendapatkan  nilai  laju  transmisi  uap  bioplastik dari  pati  ubi  sebesar  minimal  sebesar  169,68 g/m 2 .hari serta maksimal sebesar 296,16 g/m 2 .hari. Gambar  7  menunjukkan  hasil  pengujian tingkat  degradasi  bioplastik.  Hasil  pengujian menunjukkan  bahwa  persentase  massa  hilang bioplastik  tertinggi  dalam  kurun  waktu  10  hari adalah  bioplastik  dengan  rasio  pati  dengan selulosa  1:0,5  serta  didelignifikasi  menggunakan etanol 5%  yakni sebesar 99,9%. Penurunan massa bioplastik  mengindikasikan  terjadinya  penguraian bioplastik oleh aktifitas mikroba. Aktifitas mikroba di  dalam  tanah  akan  mendekomposisi  polimer pati  dan  selulosa  menjadi  potongan-potongan kecil di dalam tanah.
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa semakin  kecil  perbandingan  massa  pati  dengan selulosa  maka  tingkat  degradasi  bioplastik cenderung  semakin  baik.  Adanya  Pengaruh kekuatan  ikatan  antar  molekul  hidrogen  pati dengan  selulosa  menyebabkan  bioplastik  lebih mudah  berinteraksi  dengan  mikroba  di  dalam tanah  (Maladi,  2019).  Selain  itu,  tingginya  kadar selulosa dalam
bioplastik
cenderung menyebabkan  ikatan  polimer  pati-selulosa semakin  kuat  sehingga  bioplastik  akan  lebih  sulit terurai  (Panjaitan et  al .,  2017).  Beberapa  peneliti telah  melaporkan  hasil  yang  serupa  terhadap tingkat degradasi bioplastik. Panjaitan et al . (2017) dalam penelitiannya menyebutkan bahwa bioplastik berbahan dasar selulosa batang pisang dan pati umbi talas memiliki nilai % massa hilang sebesar  40%  selama  4  hari  dan  Maladi  (2019) menyebutkan  bahwa  bioplastik  selulosa  jerami padi  dan  pati  kulit  singkong  memiliki  %  massa hilang sebanyak 71% selama 56 hari pengujian.

## KESIMPULAN
Hasil  penelitian  dalam  proses  sintesis bioplastic menunjukkan bahwa peningkatan massa pati  di  dalam  bioplastik  menyebabkan  kuat  tarik semakin  meningkat.  Hasil  kuat  tarik  bioplastik tertinggi  diperoleh  pada  rasio  pati  dan  selulosa 1:0,5 dengan kondisi delignifikasi etanol 35%. Nilai tegangan  yang  diperoleh  tersebut  sebesar  8,773 Mpa.  Peningkatan  massa  selulosa  menyebabkan
turunnya  laju  transmisi  uap  pada  bioplastik.  Nilai laju  transmisi  uap  terkecil  diperoleh  pada bioplastik  dengan  perbandingan  massa  pati  dan selulosa  1:1,5  dan  didelignifikasi  menggunakan etanol  35%  yakni  sebesar  12  g/m 2 .hari. Peningkatan  kandungan  selulosa  dalam  bioplastik menyebabkan tingkat degradasi bioplastik semakin tinggi.  Nilai  persentase  degradasi  tertinggi diperoleh  pada  sampel  dengan  perbandingan massa  pati  dan  selulosa  sebesar  1:0,5  dan didelignifikasi  dengan  etanol  5%  yakni  sebesar 99,9%.  Pengembangan  bioplastik  berbahan  baku jerami  padi  diharapkan  dapat  mengurangi ketergantungan  terhadap  penggunaan  plastik konvensional sehingga dapat menurunkan timbulan  serta  dampak  negatif  terhadap lingkungan.
.

## DAFTAR PUSTAKA
Agustin,  M.B.,  Ahmmad,  B.,  Alonzo,  S.M.M.,  & Patriana,  M.F.,  2014,  Bioplastic  Based  on Starch  and  Cellulose  Nanocrystals  From  Rice Straw, Journal  of  Reinforced  Plastics  and Composites , 33(24): 2205−22 13.
Andahera,  C,  Sholikhah,  I.,    Islamiati,  D.A.,  & Pusfitasari, M.D., 2019, Pengaruh Penambahan Jenis  dan  Konsentrasi  Plasticizer  Terhadap Kualitas  Bioplastik  Berbasis  Selulosa  dari Tandan  Kosong  Kelapa  Sawit, Indonesian Journal  of  Pure  and  Applied  Chemistry, 2(2):
46−54.
Badan  Pusat  Statistik,  2020,  Luas  Panen  dan Produksi  Padi  di  Indonesia  2020,  Jakarta, Indonesia: BPS.
Bayer,  I.S.,  Guzman-Puyol,  S.,  Heredia-Guerrero, J.A.,  Ceseracciu,  L.,  Pignatelli,  F.,  Ruffilli,  R.,
Cingolani, R., & Athanassiou, A., 2014, Direct transformation  of  Edible  Vegetable  Waste Into Bioplastics, Macromolecules , 47:
5135−5143.
Breemer,  R.,  Polnaya,  F.J.  &  Pattipeilohy,  J.,  2012, Sifat  Mekanik  dan  Laju  Transmisi  Uap  Air Edible  Film  Pati  Ubi  Jalar, Seminar  Nasional Pangan  2012  UPN  Veteran, Yogyakarta, Nopember 13.
Correia,  V.  C.,  Curvelo,  A.A.S.,  Marabezi,  K,  & Almeida,  A.E.F.S.H.,  2015,  Bamboo  Cellulosic Pulp Produced by The Ethanol/Water Process For  Reinforcement  Applications, Ciência Florestal , 25(1): 127−135.
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2021 Vol. 17(2):69-80
Elhussieny,A.,  Faisal,  M., D’Angelo, G.,  Aboulkhair, N.T.,  Everitt,  N.M.,  &  Fahim,  I.S.,  2020, Valorisation of Shrimp and Rice Straw Waste Into Food Packaging Applications, Ain Shams Engineering Journal , 11 (4), 1219−1226.
Ferreira,  J.A.,  Lourenco,  A.,  Margado,  F.,  Duarte,
L.C., Roseiro, L.B., Fernandes, M.C., Pereira, H.,
&  Carvalheiro,  F.,  2021,  Delignification  of Cistus  ladanifer  Biomass  by  Organosolv  and Alkali Processes, Energies , 14(4): 1−21. Hahladakis, J.N., Velis, C.A.,Weber, R., Iacovidou, E.,
& Purnell, P., 2018, An Overview of Chemical Additives  Present  in  Plastics:  Migration, Release,  Fate  and  Environmental  Impact During  Their  Use,  Disposal  and  Recycling,
Journal of Hazardous Materials , 344: 179−199.
Hamzah, H.M., Bowra, S., & Cox, P, 2020, Effects of Ethanol  Concentration  on  Organosolv  Lignin Precipitation and Aggregation from Miscanthus x giganteus, Processes , 8(7): 1 – 16.
Ilyas,  R.  A.,  Sapuan,  S.M.,  Ishak,  M.R.,  &  Zainudin, E.S.,  2017,  Effect  of  Delignification  on  the Physical,  Thermal,  Chemical  and  Structural Properties of Sugar Palm Fibre, BioResources, 12(4): 8734 – 8754.
Isroi,  I.,  Cifriadi,  A.,  Panji,  T.,  Wibowo,  N.A.,  &
Syamsu,  K.,  2017,  Bioplastic  Production  from Cellulose of Oil Palm Empty Fruit Bunch, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science , 65: 012011. Kamsiati,  E.,  Herawati,  H.,  &  Purwani,  E.Y.,  2017, Potensi Pengembangan Plastik Biodegradable  Berbasis  Pati  Sagu  dan Ubikayu  di  Indonesia, Jurnal  Litbang Pertanian , 36(2) : 67− 76.
Kurniaty, I., Habibah, U., Yustiana, D., & Fajriah, I.,
2017,  Proses  Delignifikasi  Menggunakan NaOH  dan  Amonia  (NH 3 )  pada  Tempurung Kelapa, Jurnal Integrasi Proses , 6(4) : 197− 201.
Mahfud, R.N.M., Setiawan, A., & Mayangsari, N.E., 2020, Pengaruh Penambahan Carboxy Methyl Cellulose  dalam  Biodegradable  Plastik  Kulit Jagung  dengan  Sorbitol  sebagai  Plasticizer, Conference  Proceeding  on  Waste  Treatment Technology 3 rd , Surabaya, Oktober 3.
Maladi,  I.,  2019,  Pembuatan  Bioplastik  Berbahan Dasar Pati Kulit Singkong (Manihot utilissima) dengan  Penguat  Selulosa  Jerami  Padi, Polivinil  Alkohol,  Dan  Bio-Compatible  Zink
Oksida, Skripsi , Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah, Jakarta.
Mostafa, N.A., Farag, A.A., Hala M. Abo-dief, H.M.,
&  Tayeb,  A.M.,  2018,  Production  of Biodegradable  Plastic  from  Agricultural Wastes, Arabian  Journal  of  Chemistry ,  11(4):
546− 553. Mukul,  S.,  2020,  Production  of  Bioplastics  and Sustainable  Packaging  Materials  from  Rice Straw  to  Eradicate  Stubble  Burning:  A  Mini- Review, Environment  Conservation  Journal , 21(3): 1− 5.
Nata,  I.F.,  Prayogo,  J.H.,  &  Arianto,  T,  2014, Produksi  Bioetanol  dari  Alkali-Pretreatment Jerami  Padi  dengan  Proses  Simultaneous Sacharification  and  Fermentation  (SSF),
Konversi , 3(1): 10− 16.
Octaviana,  M.,  2016,  Optimasi  Preparasi Mikrokristalin  Selulosa  dari  Sekam  Padi Menggunakan  H 2 O 2 Dan  NaOCl  Untuk Sintesis  CMC  (Carboxymethyl  Cellulose),
Skripsi , Universitas Negeri Semarang, Semarang. Oushabi,  A.,  Sair,  S.,  Hassani,  F.O.,Abboud,  Y., Tanane, O., & El Bouari, A., 2017, The Effect of Alkali Treatment on Mechanical, Morphological,  and  Thermal  Properties  of Date  Palm  Fibers  (DPFs):  Study  of  the Interface  of  DPF-Polyurethane  Composite, South African Journal of Chemical Engineering , 23 : 116 – 123.
Panjaitan,  R.M.,  Irdoni,  I.,  &  Bahruddin,  B.,  2017, Pengaruh  Kadar  dan  Ukuran  Selulosa Berbasis  Batang  Pisang  Terhadap  Sifat  dan Morfologi  Bioplastik  Berbahan  Pati  Umbi Talas, Jurnal  Online  Mahasiswa  Fakultas Teknik Universitas Riau , 4(1): 1− 7.
Pommet, M., Juntaro, J., Heng, J.Y., Mantalaris, A., Lee,  A.F.,  Wilson,  K.,  Kalinka,  G.,  &  Shaffer, M.S.,  2008,  Surface  Modification  of  Natural Fibers  Using  Bacteria:  Depositing  Bacterial Cellulose  Onto  Natural  Fibers  to  Create Hierarchical Fiber Reinforced Nanocomposites, Biomacromolecules, 9(6):
1643 – 1651.
Raj,  A.A.S.,  &  Ranganathan,  T.V.,  2018, Characterization  of  Cellulose  from  Jackfruit (Artocarpus  integer)  Peel, Journal  of Pharmacy Research , 12(3): 311 – 315.
Metana: Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna Desember 2021 Vol. 17(2):69-80
Ramirez,  M.G.L.,  Kestur,  S.G.,    Gonzalez,  R.M., Iwakiri,  S.,  de  Muniz,  G.B.,  &  Sahagun,  T.S.F., 2014,  Bio – Composites  of  Cassava  Starch – Green  Coconut  Fiber:  Part  II – Structure  and Properties, Carbohydrate  Polymers ,  102:
576−583.
Rohman,  M.A.,  2016,  Pengaruh  Penambahan
Glutaraldehida  terhadap  Karakteristik  Film
Bioplastik  Kitosan  Terplastis  Carboxy  Methyl Cellulose (CMC), Skripsi , Universitas
Airlangga, Surabaya.
Roza,  I.,  2009,  Pengaruh  Perbedaan  Proses Penyediaan  Serat  dengan  Cara  Mekanis Limbah  Tandan  Kosong  Sawit  Terhadap Papan Serat , Jurnal Sainstek , 10(1): 9− 17. Safitri,  R.,  Anggita,  I.D.,  Safitri,  F.M.,  &  Ratnadewi, A.A.I.,  2018,  Pengaruh  Konsentrasi  Asam Sulfat  dalam  Proses  Hidrolisis  Selulosa  dari Kulit  Buah  Naga  Merah  (Hylocereus costaricensis)  untuk  Produksi  Bioetanol, 9 th Industrial  Research  Workshop  and  National Seminar Polban (IRONS 2018) , Bandung, April
6.
Setiawan,  A.,  Setiani,  V.,  Hardianti,  F.,  &
Puspitasari,  D.,  2019,  Pengaruh  Pretreatment
Alkali  Terhadap  Karakteristik  Fiber  Sabut Kelapa  Sawit  dan  Pelepah  Pisang  Sebagai Komposit  Polimer, Journal  of  Research  and Technology , 5(2): 120 − 125.
Sjafarina,  H.,  Syahbanu,  I.,  &  Nurlina,  N.,  2020, Pengaruh  Variasi  Komposisi  Selulosa  Jerami Padi  dan  Limbah  Botol  Plastik  Polietilen Tereftalat  (PET)  Terhadap  Karakteristik Biodegradable  Plastik, Indonesian  Journal  of Pure and Applied Chemistry , 3(3 ): 25− 32.
Susilawati,  S.,  Musatafa,  I.,  &  Maulina,  D.,  2011,
Biodegradable  Plastics  From  A  Mixture  of Low Density Polyethylene (LDPE) and Cassava Starch  With  The  Addition  of  Acrylic  Acid, Jurnal Natural, 11(2): 69 − 73.
Thompson,  R.C.,  Moore,  C.J.,  Vom  Saal,  F.S.,  & Swan,  S.H.,  2009,  Plastics,  The  Environment and  Human  Health:  Current  Consensus  and Future  Trends. Philosophical  Transaction  of The  Royal  Society  B:  Biological  Science ,  364 (1526): 2153−22166.
Zhao,  X.,  Cheng,  K,  &  Liu,  D.,  2009,  Organosolv Pretreatment  of  Lignocellulosic  Biomass  For Enzymatic  Hydrolysis. Applied  Microbiology and Biotechnology , 82: 815 – 827.