## Jurnal Riset Fisika Indonesia
Volume 4, Nomor 1, Desember 2023
ISSN: 2776-1460 (print); 2797-6513 (online) https://journal.ubb.ac.id/jrfi/article/view/4645

## Analisis Sifat Mekanik dan Permukaan pada Degradasi Plastik Konvensional
Ristika Oktavia Asriza* ) , Nurhadini, Qothrunnada Nur Azizah , Amelia Narulita
Jurusan Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung, Bangka 33172, Kepulauan Bangka Belitung, Indonesia
*E-mail korespondensi: ristika@ubb.ac.id

## Info Artikel:
Dikirim: 23 November 2023 Revisi: 23 Desember 2023 Diterima: 30 Desember 2023

## Kata Kunci:
Plastik konvensional; degradasi; sifat
mekanik;
sifat permukaan

## Abstract
Currently,  plastic  waste  that  decomposes  for  a  long  time  can  damage  the environment  and  natural  ecosystems.  therefore,  an  innovation  was  made  to create an environmentally friendly plastic that decomposes faster in nature. The purpose of this research is to determine the degradation ability of environmentally friendly conventional biodegradable plastics. This research uses environmentally friendly conventional plastic materials. This plastic is degraded in 3 (three) ways, namely photodegradation (irradiation with UV C light), irradiation with sunlight, and  biodegradation.  Each  degradation  process  lasts  for  30  days.  The  research results  showed  that  there  was  a  decrease  in  the  elongation  at  break  value  of plastic  that  had  been  degraded.  This  is  caused  by  the  breaking  of  bonds  in  the polymer chain. Apart from that, the plastic also experiences damage to its surface. This  damage  is  characterized  by  cracks,  the  appearance  of  stains,  and  the appearance of mold or microorganisms on the plastic surface.

## PENDAHULUAN
Limbah  plastik  konvensional  menyebabkan  sejumlah  permasalahan  serius  terhadap lingkungan,  seperti  Plastik  yang  terurai  menjadi  fragmen  kecil,  dikenal  sebagai  mikroplastik, mencemari  laut  dan  sungai.  Mikroplastik  dapat  berdampak  negatif  pada  organisme  laut  dan ekosistem  perairan.  Pemahaman  akan  dampak  negatif  limbah  plastik  konvensional  ini  telah mendorong upaya global untuk mengurangi penggunaan plastik sekali pakai, meningkatkan daur ulang, dan mengembangkan alternatif plastik ramah lingkungan [1,2]. Plastik ramah lingkungan, merujuk  pada  jenis  plastik  yang  didesain  untuk  mengurangi  dampak  negatifnya  terhadap lingkungan  [3].  Beberapa  plastik  ramah  lingkungan  dirancang  agar  dapat  terurai  secara  alami dalam kondisi tertentu, seperti kompos atau lingkungan laut. Ini membantu mengatasi masalah limbah plastik di lingkungan [4]. Plastik ramah lingkungan dapat membantu mengurangi dampak lingkungan,  tidak  semua  plastik  ramah  lingkungan  ini  setara  [5].  Beberapa  tetap  memerlukan kondisi khusus atau instalasi daur ulang yang spesifik untuk terurai secara efektif [6]. Oleh karena itu,  diperlukan  proses  degradasi  lanjutan  terhadap  plastik  konvensional  tersebut  untuk mempercepat proses penguraiannya.
Proses degradasi pada plastik konvensional dapat mengakibatkan pengurangan beberapa sifat  mekanik  dan  kerusakan  dipermukaannya  [7].  Degradasi  plastik  dapat  terjadi  karena pengaruh berbagai faktor, termasuk paparan radiasi, panas, oksigen, atau bahan kimia tertentu [8].  Fotodegradasi  pada  plastik  konvensional  adalah  proses  degradasi  yang  disebabkan  oleh paparan sinar matahari atau radiasi ultraviolet (UV) pada plastik [9]. Plastik konvensional, seperti polietilena  (PE)  dan  polipropilena  (PP),  cenderung  sulit  terdegradasi  secara  alami  karena  sifat inert  dan  tahan  lama  mereka  [10].  Oleh  karena  itu,  biodegradasi  pada  plastik  konvensional umumnya  tidak  terjadi  dengan  cepat  atau  efisien  dalam  lingkungan  alami.  Beberapa  plastik konvensional  dapat  dimodifikasi  untuk  meningkatkan  biodegradabilitasnya  [11].  Hal  ini  masih menjadi area penelitian aktif dan tidak semua metode modifikasi plastik konvensional berhasil menghasilkan plastik yang dapat terurai dengan cepat dalam lingkungan alami. Dalam beberapa kasus, plastik biodegradable yang lebih khusus dirancang dapat menjadi pilihan lebih baik untuk mengurangi dampak lingkungan plastik. Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kemampuan degradasi dari plastik konvensional yang ramah lingkungan.

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan bahan plastik konvensional yang ramah lingkungan. Plastik ini didegradasi  dengan  3  (tiga)  cara,  yaitu  fotodegradasi  (penyinaran  dengan  sinar  UV  tipe  C), penyinaran  dengan  sinar  matahari,  dan  biodegradasi.  Proses  masing-masing  degradasi  ini berlangsung selama 30 hari. Setelah proses degradasi selesai, masing-masing plastik dianalisis uji tarik dan SEM untuk mengetahui nilai elongasi patah ( elongation at break ) dan kerusakan pada permukaannya.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh  degradasi  pada  sifat  mekanik  plastik  dapat  bervariasi  tergantung  pada  jenis plastik,  lingkungan  degradasi,  dan  kondisi  spesifik  lainnya  [12].  Plastik  yang  telah  mengalami degradasi  mungkin  tidak  lagi  memenuhi  persyaratan  kinerja  awalnya.  Kerusakan  yang  terjadi pada  plastik  setelah  mengalami  proses  degradasi  dapat  mencakup  berbagai  aspek,  termasuk perubahan fisik, kimia, dan mekanik [13].
Tabel 1. Nilai elongasi pecah ( elongation at break ) Sampel Nilai elongasi Pecah (%) Sebelum degradasi 16 Fotodegradasi 6 Penyinaran dengan sinar matahari 15,9 Biodegradasi 14
Nilai  elongasi  pecah  ( elongation  at  break )  merupakan  nilai  elongasi  pada  saat  material mengalami  kegagalan  atau  pecah  selama  uji  tarik.  Nilai  ini  memberikan  gambaran  tentang seberapa elastis material tersebut dan sejauh mana kemampuannya untuk meregang sebelum pecah.  Semakin  kecil  nilai  Elongasi  Pecah  ( Elongation  at  Break ),  semakin  rapuh  atau  kurang elastis material tersebut [14]. Nilai Elongasi Pecah mencerminkan sejauh mana material dapat meregang sebelum mengalami kegagalan atau pecah selama uji tarik. pada tabel 1 diatas, dapat dilihat  bahwa  semua  plastik  konvensional  yang  telah  mengalami  degradasi  memiliki  nialia elongasi pecah ( Elongation at Break ) lebih kecil dari nilai elongasi pecah ( Elongation at Break ) plastik  konvensional  yang  belum  didegradasi.  Plastik  konvensional  yang  telah  mengalami fotodegradasi  memiliki  nilai  modulus  patah  yang  paling  kecil.  Hal  ini  disebabkan  karena

## Ristika Oktavia Asriza: Analisis Sifat Mekanik dan Permukaan pada Degradasi Plastik Konvensional
terjadinya  pemutusan  ikatan  dalam  rantai  polimer.  Beberapa  struktur  polimer  memiliki kemampuan  untuk  menyerap  sinar  UV  langsung,  terutama  jika  terdapat  gugus  fungsional tertentu dalam struktur molekularnya . Sinar UV dapat menyebabkan pembentukan radikal bebas dalam molekul polimer [9]. Radikal bebas ini dapat menginisiasi reaksi rantai dan mengakibatkan pemutusan  ikatan.  Reaksi  radikal bebas dapat  menciptakan  gugus  seperti  hidroksil  (OH - )  atau radikal alkil yang dapat merusak struktur polimer.
(a) (b) (c) (d)
Gambar 1. Hasil SEM sampel : (a) sebelum degradasi, (b) fotodegradasi, (c) penyinaran dengan matahari, dan (d) biodegradasi.
Kerusakan  permukaan  pada  plastik  yang  telah  terdegradasi  dapat  melibatkan  sejumlah tanda dan perubahan yang dapat mempengaruhi sifat fisik. Kerusakan permukaan pada plastik yang telah terdegradasi dapat bervariasi tergantung pada jenis plastik, kondisi lingkungan, dan mekanisme  degradasi  yang  terlibat  [15].  Beberapa  gejala  kerusakan  permukaan  pada  plastik yang  telah  mengalami  degradasi  seperti  munculnya  retakan  atau  pecah  mikro,  pembentukan noda, pertumbuhan awan pada permukaan, dan pertumbuhan jamur atau mikroorganisme [16].
Dari gambar 1 menunjukkan bahwa semua permukaan dari plastik konvensional yang telah terdegradasi  mengalami  kerusakan.  Pada  plastik  konvensional  yang  telah  dilakukan fotodegradasi  dan  penyinaran  dengan  matahari,  terdapat  noda  dan  adanya  awan  pada permukaan plastik . Hal ini diakibatkan karena paparan sinar UV dapat menyebabkan pemecahan ikatan kimia dalam rantai polimer. Pemecahan ini dapat menghasilkan fragmen-fragmen molekul dengan  struktur  yang  berbeda  dari  molekul  asli.  Fragmen-fragmen  ini  kemudian  dalam mengalami reaksi kimia tambahan sebagai respon terhadap paparan UV. Reaksi kimia ini dapat menghasilkan  senyawa-senyawa  baru  yang  memiliki  sifat  pigmen  atau  bewarna.  Senyawa- senyawa bewarna yang terbentuk ini dapat menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu. Penyerapan  ini  menyebabkan  perubahan  warna  pada  permukaan  polimer,  yang  sering  kali terlihat sebagai noda atau bercak.
Sedangkan pada plastik yang telah mengalami biodegradasi terdapat pertumbuhan jamur atau  mikroorganisme  di  permukaannya.  Pertumbuhan  jamur  atau  mikroorganisme  ini  terjadi akibat  adanya  aktivitas  mikroorganisme  yang  menggunakan  plastik  sebagai  sumber  nutrisi.
Umumnya,  plastik  terdiri  dari  polimer  yang  komplers.  Ketika  plastik  terbiodegradasi, mikroorganisme,  termasuk  jamur,  menggunakan  komponen-komponen  organik  dari  plastik sebagai sumber nutrisi. Ini mencakup molekul-molekul organik yang dilepaskan selama proses degradasi.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan  dapat  disimpulkan  bahwa  plastik konvensional  yang  ramah  lingkungan  mengalami  perubahan  sifat  mekanik  dan  permukaan setelah  dilakukan  proses  degradasi.  Perubahan  sifat  mekanik  yang  diamati  adalah  terjadinya penurunan nilai elongation at break sedangkan permukaan plastik mengalami kerusakan setelah dilakukan proses degradasi.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Lembaga  Pengembangan  Pembelajaran  dan Penjaminan  Mutu  (LP3M)  Universitas  Bangka  Belitung  melalui  skema  kegiatan Team  Based Project tahun 2023.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] N. M. N. B. S. Dewi, “Studi Literature Dampak Mikroplastik Terhadap lingkungan,” Jurnal Sosial Sains dan Teknologi, vol. 2, pp. 239-250, Nov. 2022
[2] P. Bhatt  at  al.,  “Microplastic  contaminants  in  the  aqueous  environment,  fate,  toxicity consequences,  and  remediation  strategies,”  Environmental  Research,  vol.  200, 2021, doi.org/10.1016/j.envres.2021.111762
[3] R. A. A. Gunadi, D. P. Parlindungan, A. U. P. Santi, “ Bahaya plastik bagi kesehatan dan lingkungan,”  presen tasi  di  Seminar  Nasional  Pengabdian  Masyarakat  LPPM  UMJ,  7 Oktober 2020.
[4] M.  R.  Havstad ,  “ Biodegradable  plastics, ” Plastic  Waste  and  Recycling,  pp.  97-129,  2020, doi.org/10.1016/B978-0-12-817880-5.00005-0.
[5] T. D. Moshood at al, “ Biodegradable plastic applications towards sustainability: A recent innovations  in  the  green  product ,” Cleaner  Engineering  and  Technology,  vol  6,  2022, doi.org/10.1016/j.clet.2022.100404.
[6] X. Zhao at al, “ Plastic waste upcycling toward a circular economy ,” Chemical Engineering Journal, vol. 428, 2022, doi.org/10.1016/j.cej.2021.131928.
[7] Z. Wu et al, “ Biodegradation of conventional plastics: Candidate organisms and potential mechanisms, ” Science of The Total Environment, vol. 886, 2023, doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163908
[8] A.  Sa’diyah,  Y.  Trihadiningrum,  “ Kajian  Fragmentasi  Low  Density  Polyethylene  Akibat Radiasi Sinar Ultraviolet dan Kecepatan Aliran Air ,” Jurnal Teknik ITS, vol 9, pp. 34-40, 2020
[9] S. S. Susanto, Y. Trihadiningrum, “ Kajian fragmentasi polypropylene akibat radiasi sinar ultraviolet dan kecepatan aliran air ,” Jurnal Teknik ITS, vol 9, pp. 28 -33, 2020.
[10] A.  K.  Rana  et  al,  “ Recent  developments  in  microbial  degradation  of  polypropylene: Integrated  approaches  towards  a  sustainable  environment, ” Science  of  The  Total Environment, vol 826, 2022, doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154056.
[11] K.  Hayati  et  al,  ” Pengaruh  penambahan  kitosan  terhadap  karakteristik  plastik biodegradable  dari  limbah  nata  de  coco  dengan  metode  inversi  fasa ,”  Jurnal  Rekayasa Bahan Alam dan Energi Berkelanjutan, vol. 4, pp. 9-14, 2020
[12] A. Chamas et al, “ Degradation rates of plastics in the environment ,” ACS Sustainable Chem. Eng, vol. 8, pp. 3494-3511, 2020, doi.org/10.1021/acssuschemeng.9b06635
[13] K.  Zhang  et  al,  “ Understanding  plastic  degradation  and  microplastic  formation  in  the environment: A review, ” Environmental
Pollution, vol 274, 2021,
doi.org/10.1016/j.envpol.2021.116554.
[14] B. Rahadi et al, “ Karakteristik bioplastik berbahan dasar limbah cair tahu (whey) dengan penambahan kitosan dan gliserol ,” Jurnal Sumberdaya Alam dan Lingkungan, vol. 7, pp. 81- 89, 2020, doi:10.21776/ub.jsal.2020.007.02.5
[15] A.  A.  Shah  et  al,  “ Biological  degradation  of  plastics:  A  comprehensive  review, ”
Biotechnology Advances, vol. 26, pp. 246-265, 2008,
doi.org/10.1016/j.biotechadv.2007.12.005
[16] N. Atanasova et al, “ Degradasi plastik oleh bakteri ekstrofilik ,” Int. J. Mol Sci. vol 22, 2021,