Formulasi dan fabrikasi biofoam dari limbah padi sebagai pengganti styrofoam kemasan makanan dengan menggunakan teknik thermopress

## Willy Ivan Lucky, Ahmad Nayan, Nurul Islami, Abdul Rahman
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Malikussaleh Lhokseumawe Kompleks Bukit Indah, Muara Satu, Kota Lhokseumawe, Aceh 24352 Email korespondensi: nayan@unimal.ac.id

## Abstrak
Styrofoam  sebagai  kemasan makanan  memiliki  dampak buruk  bagi  lingkungan  dan  tubuh  manusia  karena terbuat dari senyawa benzene. Tujuan dari kajian ini adalah untuk mencari alternatif pengemas makanan yang ramah lingkungan dan aman bagi kesehatan, berupa biofoam yang terbuat dari limbah tanaman padi dan tepung tapioka  sebagai  perekat  alami.  Proses  fabrikasi  biofoam  sebagai  kemasan  makanan  dilakukan  dengan  cara mencampurkan limbah jerami yang telah dihaluskan dengan larutan tapioka hingga homogen dan memiliki nilai visikositas yang lebih  tinggi lalu  dilakukan pencetakan menggunakan  alat  thermopress  menggunakan  tekanan 9,801  MPa  (100  kg)  dengan  suhu  120°C  selama  14  menit  lama  penekanan.  Variasi  yang  digunakan  adalah penggunaan mesh 40, 60, dan 80 untuk tingkat kekasaran jerami padi yang telah di-crusher.Hasil biofoam dari ketiga variasi mesh 40, 60, dan 80 dapat terurai di dalam tanah selama 28 hari, dan didapatkam hasil pengujian dengan  mesh  40  memiliki  ketahanan  daya  serap  air  yang  rendah  dengan  penambahan  berat  sebesar  36%, pengujian ketahanan terhadap panas mengalami penambahan berat sebesar 1,681%, sedangkan biofoam dengan mesh  60  memiliki  penambahan  berat  setelah  pengujian  water  absorption  sebesar  23%,  pengujian  ketahanan terhadap panas memiliki penambahan berat sebesar 1%. Pada biofoam dengan mesh 80 memiliki penambahan berat setelah pengujian water absorption sebesar 15%,  ketahanan terhadap panas dengan penambahan berat sebesar 1%.
Kata kunci : biofoam, mesh, penambahan berat, thermopress.

## Abstract
Styrofoam as food packaging has a bad impact on the environment and the human body because it is made of benzene compounds. The purpose of this research is to look for environmentally friendly and safe food packaging alternatives  in  the  form  of  biofoam  made  from  waste  rice  plants  and  tapioca  flour  as  natural  adhesives.  The biofoam fabrication process as food packaging is done by mixing straw waste that has been mashed with tapioca solution until it is homogeneous and has a higher viscosity, and then printing using a tool. Thermopress uses a pressure of 9,801 MPa (100 kg) with a temperature of 120°C for 14 minutes of pressing. The variations used are the use of mesh 40, 60, and 80 for the level of roughness of rice straw that has been treated in a crusher. The results of Biofoam testing with the three mesh variations 40, 60, and 80 can decompose inside soil for 28 days, and the results of testing with a mesh of 40 found low water absorption resistance with a weight gain of 36%, and the heat resistance test experienced a weight gain of 1.681%, meanwhile, biofoam with a mesh of 60 has added weight after testing water absorption of 23%, and the heat resistance test has a weight gain of 1%. And on biofoam with mesh 80, there was a weight gain after testing water absorption of 15% and resistance to heat with an increase in weight of 1%.
Keywords: biofoam, mesh, weight addition, thermopress.

## 1. Pendahuluan
Kemasan  makanan  merupakan  suatu  bahan  untuk mempermudah pengangkutan. Salah satu jenis plastik yang populer sebagai bahan pengemas makanan dan minuman  adalah styrofoam . Styrofoam banyak digunakan  oleh  produsen  makanan  sebagai  bahan pengemas produk makanan ataupun minuman sekali pakai, baik makanan siap saji, segar maupun siap olah [1].  Hal  tersebut  dikarenakan  keunggulan styrofoam yaitu tidak mudah bocor, praktis, ringan, murah, dan mampu  mempertahankan  panas  atau  dingin,  serta sering  pula  digunakan  sebagai  bahan  pengemas barang  yang  bersifat fragile [2].  Selain  memiliki banyak keuntungan, ternyata styrofoam juga memiliki
banyak  dampak  negatif  bagi  kesehatan  dan lingkungan [3]. Kemasan styrofoam adalah kemasan makanan  dari  merek  dagang Dow  chemicals yang berbahan  dasar expandable polystyrene atau foamed polystyrene (FPS)  yang  tergolong  dalam  plastik polistiren  (PS)  atau  yang  memiliki  kode-6  dalam pengkodean plastik [4].
Kemasan  ini  perlu  diwaspadai  penggunaannya, terlebih  dalam  bisnis  makanan,  karena  tidak  sedikit penjual makanan yang tidak mengetahui penggunaannya secara tepat dan risiko bagi kesehatan [4]. Berdasarkan sifat toxic yang dimiliki styrofoam , dilakukan pembuatan biodegradable foam yang dapat didegradasi  oleh  mikroorganisme  dalam  tanah.
Biodegradable  foam merupakan  bahan  kemasan nabati  yang  ditujukan  sebagai  pengganti styrofoam. Biodegradable  foam dibentuk  dari biopolymer yaitu polimer yang dihasilkan dari alam dan sumber daya terbarukan.  Pada  proses  pembuatan biodegradable foam tidak digunakan bahan kimia berbahaya seperti benzene dan styrene yang  bersifat  karsinogenik  [5]. Indonesia khususnya Aceh mempunyai potensi besar untuk  memanfaatkan  Jerami  padi  sebagai  pengganti styrofoam , akan tetapi belum di garap secara optimal. Biodegradable  foam dibentuk  dari biopolymer yaitu polimer yang dihasilkan dari alam dan sumber daya terbarukan. Biodegradable  foam dibentuk  dari biopolymer yaitu polimer yang  dihasilkan dari  alam dan sumber daya terbarukan.
Pada  proses  pembuatan biodegradable  foam tidak digunakan bahan kimia berbahaya seperti benzene dan styrene yang  bersifat  karsinogenik.  Pembuatan biodegradable foam memanfaatkan kemampuan pati untuk  mengembang  akibat  adanya proses  panas  dan tekanan. Biodegradable foam juga dapat dibuat dalam berbagai  bentuk  dan  ukuran  sesuai  kebutuhan  [6]. Pada umumnya, susunan kimia bahan thermoplastic tidak  berubah  ketika  dicetak,  tidak  menjadi  keras ketika  ditekan  atau  dipanaskan,  sebaliknya  akan mengeras  ketika  didinginkan.  Kelebihan  lain  yang dimilikinya  dapat  dicairkan  berulang-ulang  dengan cara  memanaskannya.  Bahan-bahan  termoplastik dibuat  dengan  cara  pencetakan  injeksi  atau  ditiup, ekstruksi, pembentukan termal, dan penggilingan [7].
Berdasarkan  masalah  ini,  akan  dilakukan  suatu inovasi biofoam dari  limbah padi  sebagai  pengganti styrofoam menggunakan  teknik thermopress untuk mengurangi  pengunaan  kemasan styrofoam yang berdampak  buruk  untuk  lingkungan  dan  tubuh. Dengan  bahan  baku  pati  sorgum  yang  memiliki kandungan  padi  cukup  tinggi  dan  yang  memiliki kandungan  serat  serta  sebagai  polimer  sintetik diharapkan mampu menghasilkan biofoam yang dapat menggantikan styrofoam [8].

## 2. Metode
Diagram alir kajian yang dilakukan, ditunjukkan oleh Gambar 1 berikut.
Gambar 1. Diagram alir kajian.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Water Absorption Mesh 40
Pengujian  ketahanan  air  atau water  absorption diawali dengan biofoam berukuran partikel mesh 40, pengujian diawali dengan memasukkan air ke cawan plastik  (opsional)  sampai  ketinggian  air  melebihi ketinggian  dari biofoam ,  hal  ini  dilakukan  untuk memastikan semua bagian dari biofoam akan berada di  dalam  air,  kemudian  masukkan biofoam secara perlahan  untuk  menghindari  pecahnya biofoam saat menyentuh dasar dari cawan, dikarenakan pada hasil biofoam dengan  ukuran  partikel mesh 40  memiliki struktur yang mudah hancur, Gambar 2 di bawah ini menunjukkan  perubahan  berat  setelah  pengujian ketahanan air.
Gambar 2. Water absorption biofoam mesh 40.
Water Absorption Mesh 60 Pengujian kedua untuk water absorption dari biofoam dilanjutkan  dengan  ukuran  partikel mesh 60,  untuk pengujian kedua, air yang digunakan untuk merendam
diganti untuk menyamakan kondisi pengujian. Hal ini juga berlaku untuk ketinggian air, Gambar 3 di bawah ini  menunjukkan  perubahan  berat  setelah  pengujian ketahanan air.
Gambar 3. Water absorption biofoam mesh 60.

## Water Absorption Mesh 80
Tahapan  ketiga  dari  pengujian water  absorption dilanjutkan  dengan  ukuran  partikel mesh 80,  untuk pengujian biofoam dengan mesh 80  ini  terjadi perbedaan  yang  signifikan,  di  mana  pada  awal perendaman, biofoam tidak  tenggelam,  setelah beberapa waktu barulah biofoam tenggelam. Hal ini disebabkan  kontur  permukaan  dari biofoam dengan mesh 80 jauh lebih rapat dan halus menyebabkan air lebih sulit masuk ke pori-pori dari biofoam tersebut. Gambar 4 di bawah ini menunjukkan perubahan berat setelah pengujian ketahanan air.
Gambar 4. Water absorption biofoam mesh 80.
Setelah  melakukan  pengujian water  absorption dan mencatat  berat  awal biofoam sebelum  dan  sesudah dilakukannya perlakuan perendaman, didapatlah data water  absorption untuk biofoam berbahan  dasar jerami padi yang ditunjukkan pada Tabel 1 di bawah ini.
Tabel  1. Water  absorption  biofoam  berdasarkan  ukuran partikel.
Ukuran mesh Berat awal Berat setelah perandaman (g ram ) (g ram ) 40 8,4 11,4 60 9,8 12,05 80 8,6 9,9
Tabel  1  di  atas  menunjukkan  data  hasil  pengujian water  absorption. Dari Tabel  1 di  atas  dapat  dilihat bahwa  ketahanan  dari biofoam yang  berbahan dasar jerami padi terhadap air tertinggi berada pada ukuran partikel mesh 80,  sedangkan  untuk  tahanan  air terendah  berada  pada  ukuran  partikel mesh 40. Perbedaan  ketahanan  terhadap  serapan  air  pada biofoam ini  dipengaruhi  oleh  ukuran  partikel  dari bahan  penyusun biofoam ,  dikarenakan  dalam  kajian ini tekanan yang digunakan adalah 100 kg. Gambar 5 di  bawah  ini  menunjukkan  grafik  hubungan  ukuran partikel terhadap ketahanan air dari biofoam.
Gambar 5. Grafik hubungan ukuran partikel terhadap water absorption.
Berdasarkan  grafik  pada  Gambar  5  di  atas,  dapat disimpulkan  bahwa,  semakin  kecil  ukuran  dari partikel  pembentuk biofoam ,  semakin  baik  nilai ketahanan terhadap air [9].

## Ketahanan Panas Biofoam Mesh 40
Setelah  pengujian water  absorption telah  selesai dilakukan,  dilanjutkan  dengan  pengujian  ketahanan panas  dari biofoam yang  dibuat.  Pengujian  ini bertujuan  untuk  mengetahui  bagaimana  pengaruh suhu terhadap penambahan berat, bentuk, dan kontur permukaan dari biofoam yang telah dibuat, didapatlah data  yang  berupa  penambahan  berat  seperti  yang ditunjukan pada Gambar 6 di bawah ini.
Gambar 6. Kenaikan berat biofoam mesh 40 setelah pengujian panas.

## Ketahanan Panas Biofoam Mesh 60
Pengujian kedua dilanjutkan dengan ukuran partikel mesh 60,  kondisi  pengujian  dibuat  mendekati  sama dengan  kondisi  awal  pengujian  yaitu  nasi  yang digunakan merupakan nasi yang baru dikeluarkan dari rice cooker. Setelah melakukan pengujian ketahanan panas biofoam tersebut,  didapatlah  data  kenaikan berat  sebesar  0,1  gram  dan  perubahan  bentuk  dari permukaan biofoam ,  di  mana  untuk  permukaan biofoam yang  terkena  panas  mengalami  perubahan khususnya  pada  senyawa  perekat,  di  mana  perekat sedikit  meleleh  yang  ditandai  dengan  adanya  cairan sedikit  lengket  saat  disentuh.  Gambar  7  berikut menunjukkan kenaikan berat biofoam mesh 60 setelah pengujian panas.
Gambar 7. Kenaikan berat biofoam mesh 60 setelah pengujian panas.

## Ketahanan Panas Biofoam Mesh 80
Pengujian ketahanan panas ketiga dilanjutkan dengan menggunakan biofoam dengan  partikel mesh 80. Gambar  8  berikut  menunjukkan  kenaikan  berat biofoam mesh 80 setelah pengujian panas.
Gambar 8. Kenaikan berat biofoam mesh 80 setelah pengujian panas.
Untuk biofoam dengan mesh 80,  penambahan  berat pada biofoam masih  sama  dengan biofoam dengan mesh 40, dan 60, hanya ada penambahan berat sebesar 0,1 gram.

## Uji Kemampuan Terurai
Pengujian  kemampuan  terurai ( biodegradability ) ini bertujuan  untuk  mengetahui  apakah  papan  partikel yang  akan  dibentuk  menjadi  kemasan  makanan terdekomposisi  atau  terurai  oleh  lingkungan.  Mula- mula  papan  partikel  dipotong,  kemudian  papan partikel  tersebut  dimasukan  ke  dalam  tanah  dengan kedalam 10 cm, pemilihan kedalaman ini berdasarkan kajian terdahulu yang telah dilakukan [10].
Berdasarkan  kajian  sebelumnya,  pada biofoam dilakukan  uji  sifat mekanik yaitu kuat tekan dan uji sifat fisik yang meliputi densitas, daya serap air, uji biodegradasi untuk  mengetahui  waktu  terurai biofoam di dalam tanah. Hasil terbaik dari kajian ini ialah biofoam dengan  penambahan filler pada  suhu thermopressing 125°C,  yaitu  daya  serap  air  sebesar 28,368%,  densitas  sebesar  0,449  gr/cm 3 ,  kuat  tekan sebesar  0,159  N/mm 2 , biodegradasi selama  14  hari 30,95%, dan titik leleh sebesar 456,36⁰C.

## 4. Kesimpulan
Dari hasil kajian yang dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan  bahwa  proses  fabrikasi biofoam dilakukan  dengan  proses  mula-mula,  serbuk  limbah kulit  jerami  dicampurkan  dengan  perekat  berbahan dasar  tepung  tapioka  ke  dalam  wadah  yang  telah dicampur dengan air, dengan perbandingan 2:1, lalu kedua bahan tersebut dilakukan pencampuran dengan diaduk  hingga  homogen.  Setelah  campuran  merata, siapkan  cetakan  yang  telah  dilapisi  plastik  tahan panas,  kemudian  tuangkan  serbuk  jerami  padi  yang telah tercampur dengan perekat ke dalam cetakan, lalu tutup cetakan menggunakan tutup yang sudah dibuat, dan diletakkan di alat thermopress. Kemudian berikan tekanan pada cetakan biofoam menggunakan tekanan 9,801  MPa  (100 kg) dengan suhu  120°C  selama  14 menit,  sehingga  menjadi  kemasan biofoam .  Lalu dilakukan serangkaian pengujian pada biofoam untuk
mengetahui  karakteristik  dari biofoam tersebut menurut  variasi mesh 40,  60,  dan  80.  Setelah serangkaian pengujian dilakukan pada biofoam, maka dapat diambil simpulan bahwa hasil biofoam dengan mesh 40  memiliki  ketahanan  daya  serap  air  yang rendah  dengan  penambahan  berat  sebesar  36%, pengujian  ketahanan  terhadap  panas  mengalami penambahan  berat  sebesar  1,681%.  Sedangkan biofoam dengan mesh 60 memiliki penambahan berat setelah  pengujian water  absorption sebesar  23%, pengujian  ketahanan  terhadap  panas  memiliki penambahan berat sebesar 1%. Pada biofoam dengan mesh 80  memiliki  penambahan  berat  setelah pengujian water absorption sebesar 15%, ketahanan terhadap panas dengan penambahan berat sebesar 1%, maka disimpulkan hasil terbaik pada variasi mesh 40, 60,  dan 80  terdapat  pada mesh 80  dari  karakteristik permukaan  yang  lebih  halus,  daya  serap  air  lebih rendah,  dan  penambahan  berat  diakibatkan  panas lebih  rendah,  akan  tetapi  pada  pencetakannya  lebih sulit  dibandingkan biofoam dengan  ukuran mesh 40 dan biofoam yang dihasilkan dari limbah padi dengan perekat alami baik pada ukuran partikel mesh 40, 60, dan  80  mampu  terurai  pada  kondisi  lingkungan. Simpulan terakhir adalah limbah tanaman padi dapat dimanfaatkan  menjadi  produk  yang  lebih  memiliki nilai tambah, salah satunya adalah biofoam , di mana dapat  menjadi  bahan  dasar  alternatif  pengganti kemasan makanan styrofoam .

## Daftar Pustaka
[1] Zulisma  Anita,  Fauzi  Akbar,  and  Hamidah Harahap, “PENGARUH PENAMBAHAN
GLISEROL  TERHADAP  SIFAT  MEKANIK
FILM  PLASTIK  BIODEGRADASI  DARI PATI KULIT SINGKONG.
[2] H.  Setyanto,  M.  R.  Setyoko,  and  D.  F. Muhammad,  “Karakteristik  Komposit  Jerami Padi  dan  Tepung  Ketan  Sebagai  Kemasan Makan Biodegradable,” pp. 1–6, 2022.
[3] Y.  Ruscahyani,  S.  Oktorina,  and  A.  Hakim, “Pemanfaatan  Kulit  Jagung  Sebagai  Bahan Pembuatan  Biodegradable  Foam,” Jurnal
Teknologi Technoscientia , vol. 14, no. 1, pp. 25– 30, 2021.
[4] M. Nugraheni, Kemasan Pangan . 2018.
[5] N.  E.  S.  Hendrawati  N.,  “Karakterisasi Biodegradable
Foam dari Pati Sagu Termodifikasi  dengan  Kitosan  Sebagai  Aditif,” pp. 1–96, 2019.
[6] N.  E.  S.  Hendrawati  N.,  “Karakterisasi Biodegradable
Foam dari Pati Sagu Termodifikasi  dengan  Kitosan  Sebagai  Aditif,” pp. 1–96, 2019.
[7] Suchlan.  M.  Nur.E,  “Keamanan  Pangan Kemasan  Plastik  dan  Styrofoam,”  pp.  11–29, 2018.
[8] Y.  Darni,  F.  Amalia,  E.  Azwar,  H.  Utami,  L. Lismeri,  and  M.  Haviz,  “Pemanfaatan  Jerami
Padi sebagai Filler dalam Pembuatan
Biodegradable  Foam  (Biofoam),” Jurnal
Teknologi dan Inovasi Industri , vol. 03, no. 02, pp. 18–026, 2022.
[9] R. Radam, M. A. Soendjoto, H. Rezekiah, and ..., “Pengaruh  Kerapatan  Terhadap  Pengembangan Tebal  dan  Penyerapan  Air  Papan  Partikel  dari Sabut  Kulit  Buah  Nipah,” Prosiding  Seminar Nasional Teknologi Hasil Hutan , 2018,
[10] M.  R.  B.  Saputra  and  E.  Supriyo,  “Pembuatan Plastik  Biodegradable  Menggunakan  Pati Dengan Penambahan Katalis ZnO dan Stabilizer Gliserol,” Pentana ,  vol.  1,  no.  1,  pp.  41–51, 2020.