## Indonesian Journal of Chemical Research
http://ojs3.unpatti.ac.id/index.php/ijcr
Variasi Jarak Antar Layer Bentonit Pada Pembuatan Nanokomposit Pla-Bentonit Sebagai Kemasan Makanan
Bentonite Basal Spacing Variation On Synthesis of PLA-Bentonite Nanocomposite for Food Packaging
Vita Wonoputri 1,2 , Natasha Emanuella 2 , Evelyn Angelica 2 , Johnner Sitompul 1,2*
1 Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesa 10, Bandung 40132, Indonesia
2 Program Studi Teknik Pangan, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung Jl. Let. Jen. Purn. Dr. (HC). Mashudi 1/Jl. Raya Jatinangor KM20,75, Sumedang 45363, Indonesia
* Corresponding Author: sitompul@che.itb.ac.id
Received: 2019-12-20
Received in revised:2020-2-12 Accepted: 2020-5-20
Available online: 2020-5-31

## Abstract
In  this  study,  bentonite  was  used  as  a  filler  in  the  synthesis  of  polylactic  acid  (PLA) nanocomposite.  The  mechanical  property  of  PLA-Bentonite  nanocomposite  was treated using two different  surfactants, namely octadecyl amine (ODA) and trimethyl stearyl  ammonium  chloride  (TSC)  at  two  different  concentration  (20  mmol  and  40 mmol).  The  treatments  of  ODA  and  TSC  in  the  matrix  with  regards  to  the  basal spacing  of  bentonite  stacks    measured  by  X-Ray  Diffraction  (XRD)  analysis.  The results showed a significant increase in basal spacing was obtained when TSC 40 was applied  for  treatment.  Data  of  Fourier  Transform  Infrared  Spectroscopy  (FTIR) suggested  that  this  increase  was  caused  by  the  incorporation  of  surfactant  into  the bentonite  stacks.  Most  of  the  PLA-Bentonite  nanocomposite  can  form  intercalation structure,  while  a  sample  containing  TSC  40  formed  exfoliation  structure.  This exfoliation structure resulted  in a film  with the best tensile strength and water vapor permeability  compared  to  the  others.  The  film  containing  TSC  40  showed  the  lowest reduction  in  water  activity,  almost  similar  to  the  bread  sample  wrapped  using conventional plastic. The bread wrapped with TSC 40 film was not grown by fungi as opposed  to  the  conventional plastic,  showing  the potential  of  the  nanocomposite  film as food packaging.
Keywords: Bentonite, nanocomposite, polylactic acid, surfactant, food packaging.

## Abstrak (Indonesian)
Dalam penelitian ini, bentonit digunakan sebagai pengisi dalam sintesis nanokomposit asam  polylactic  acid  (PLA).  Sifat  mekanik  nanokomposit  PLA-Bentonit  diolah menggunakan dua surfaktan yang berbeda, yaitu octadecyl amine (ODA) dan trimethyl stearyl  ammonium  chloride  (TSC)  pada  dua  konsentrasi  yang  berbeda  (20  mmol  dan 40  mmol).  Perlakuan  ODA  dan  TSC  dalam  matriks  berhubungan  dengan  jarak  basal tumpukan bentonit diukur dengan analisis X-Ray Diffraction (XRD). Hasil penelitian menunjukkan  peningkatan  jarak  basal  yang  naik  signifikan  diperoleh  ketika  TSC  40 diterapkan  untuk  pengobatan.  Data  Fourier  Transform  Infrared  Spectroscopy  (FTIR) menunjukkan  bahwa  peningkatan  ini  disebabkan  oleh  penggabungan  surfaktan  ke dalam  tumpukan  bentonit.  Sebagian  besar  nanokomposit  PLA-Bentonit  dapat membentuk  struktur  interkalasi,  sedangkan  sampel  yang  mengandung  TSC  40 membentuk  struktur  eksfoliasi.  Struktur  eksfoliasi  ini  menghasilkan  film  dengan kekuatan tarik terbaik dan permeabilitas uap air dibandingkan dengan yang lain. Film yang  mengandung  TSC  40  menunjukkan  pengurangan  aktivitas  air  terendah,  hampir mirip  dengan  sampel  roti  yang  dibungkus  menggunakan  plastik  konvensional.  Roti yang  dibungkus  dengan  film  TSC  40  ditumbuhi  oleh  jamur  sebaliknya  plastik konvensional.  Hasil  ini,  menunjukkan  potensi  film  nanokomposit  sebagai  kemasan makanan.
Kata Kunci: Bentonite, nanokomposit,asam poliatik, surfactant,kemasan makanan.

## PENDAHULUAN
Kemasan makanan merupakan salah satu aspek yang  penting  dalam  industri  makanan.  Jenis  dan bahan  baku  dari  kemasan  makanan  itu  sendiri  harus memenuhi spesifikasi yang dibutuhkan oleh makanan yang  dilindunginya  seperti  sifat  permeabilitas, ketahanan  panas  dan  kekuatan  mekaniknya.  Plastik adalah material yang paling umum digunakan sebagai kemasan  makanan.  Plastik  yang  banyak  digunakan adalah  plastik  sintetis  dari  bahan  yang  tidak terbarukan  yang  membutuhkan  waktu  lama  untuk terdegradasi,  sehingga  dapat  menyebabkan  masalah penumpukan  sampah.  Plastik biodegradable atau biopolimer  dapat  menjadi  jawaban  dari  masalah sampah  plastik  di  Indonesia.  Menurut  Ban  dkk. (2006),  plastik biodegradable merupakan  alternatif kemasan  makanan  ramah  lingkungan  karena  terbuat dari bahan terbarukan dan mudah terdegradasi secara alami  oleh  mikroorganisme  dan  cuaca.  Salah  satu biopolimer yang menjanjikan saat ini adalah poliasam laktat atau polylactic acid (PLA). Selain biodegradable ,  PLA  memiliki  sifat  biokompatibilitas yang  baik,  termoplastis,  serta  dapat  dipabrikasi. Namun,  PLA  juga  memiliki  kelemahan  karena strukturnya  yang  rapuh  dan  sifat  permeabilitas  gas yang tinggi (Sitompul dkk., 2016).
Modifikasi  dari  sifat  PLA  harus  dilakukan  agar PLA dapat digunakan sebagai kemasan makanan yang dapat  melindungi  makanan  dan  ramah  lingkungan. Salah  satu  cara  modifikasi  PLA  adalah  dengan memberikan filler berupa  partikel  nano  ke  dalam rantai  polimer  PLA  sehingga  terbentuklah  film nanokomposit  (Tjong  dan  May,  2010).  Salah  satu filler yang dapat digunakan adalah bentonit. Bentonit umumnya  digunakan  untuk  rafinasi  minyak  goreng. Sebelum  digunakan  sebagai filler ,  bentonit  harus diregenerasi  terlebih  dahulu.  Selain  itu,  bentonit umumnya  diaktivasi  dengan  menggunakan  surfaktan terlebih  dahulu.  Proses  pengaktivasian  ini  bertujuan untuk  menciptakan  suatu  jarak  antar  permukaan bentonit  (jarak  antar layer atau basal  spacing ) sehingga  bentonit  dapat  membentuk  berbagai  bentuk nanokomposit  dengan  PLA  (Jimenez  dkk.,  2015). Besarnya basal  spacing yang  terbentuk  sangat dipengaruhi oleh jenis dan konsentrasi surfaktan yang digunakan pada proses aktivasi.
Oleh  karena  itu,  penelitian  ini  berfokus  pada penggunaan  dua  buah  surfaktan  untuk  menghasilkan basal  spacing bentonit  yang  berbeda-beda.  Surfaktan yang  digunakan  adalah octadecylamin e  (ODA)  dan trimethyl  stearylammonium  chloride (TSC)  pada konsentrasi  20  mmol  dan  40  mmol.  Sesudah perlakuan  dengan  surfaktan,  bentonit  digunakan
sebagai filler dalam  pembuatan  film  PLA-Bentonit nanokomposit. Karakterisasi film yang sudah disintesis  meliputi  pengujian  kekuatan  mekanik, biodegradabilitas,  permeabilitas  air.  Film  yang didapatkan juga diuji sebagai pembungkus roti.

## METODOLOGI

## Alat dan Bahan
Peralatan  yang  digunakan  untuk  sintesis  laktida dan polimerisasi laktida  dengan metode ring opening polymerization (ROP)  disajikan  pada  Gambar  1. Bahan-bahan  utama  yang  digunakan  pada  penelitian ini  adalah  asam  laktat  88,1%  (Brataco),  PLA komersial, katalis timah(II) 2-etilheksanoat (Sn(Oct) 2 ; Sigma  Aldrich),  ODA (Sigma  Aldrich),  TSC  (Tokyo Chemical  Industry),  sodium  hipoklorit  (Brataco), kloroform (Brataco), metanol (Brataco) serta bentonit terpakai (Sinarmas Group).

## Prosedur kerja Sintesis dan Pemurnian Laktida
Asam  laktat  sebanyak  250  mL  dimasukkan  ke dalam labu leher 3 dan dipanaskan selama 2 jam pada temperatur  160°C  untuk  menghilangkan  kandungan air  dalam  asam  laktat.  Temperatur  kemudian dinaikkan  menjadi  200-210  °C  dan  tekanan diturunkan  hingga  mencapai  kondisi  vakum  (-20 cmHg) sehingga terjadi reaksi oligomerisasi selama 4 jam.  Padatan  laktida  yang  didapatkan  dicuci  dengan air  dan  disaring.  Rata-rata  perolehan  laktida  adalah sebesar  5,2%.  Pemurnian  padatan  laktida  (untuk menghilangkan  meso-laktida)  dilakukan  dengan rekristalisasi  menggunakan  etil  asetat  panas  dengan perbandingan  1,25  mL/g  kristal  laktida.  Campuran didinginkan  secara  perlahan  hingga  temperatur ruang dan dilanjutkan dalam freezer selama 12 jam. Kristal yang  terbentuk  disaring  dan  dikeringkan  di  dalam desikator  vakum  selama  24  jam.  Rata-rata  perolehan laktida sesudah proses rekristalisasi adalah 47,10%.
Gambar 1. Rangkaian alat (a) sintesis laktida,
(b) polimerisasi laktida
Polimerisasi Laktida dengan Metode Ring Opening Polymerization (ROP)
Laktida  rekristalisasi  sebanyak  6  g  dimasukkan bersama  dengan  katalis  Sn(Oct) 2 (1%-massa)  pada kondisi  inert  (tanpa  oksigen).  Campuran  dipanaskan dan  diaduk  selama  4  jam  pada  temperatur  140  C. Kloroform  sebanyak  20  mL  ditambahkan  ke  dalam campuran  untuk  melarutkan  PLA  yang  terbentuk, kemudian PLA diendapkan kembali dengan menambahkan 20 mL metanol. Endapan disaring dan dikeringkan  dalam  vakum  desikator  selama  24-48 jam.  PLA  hasil  sintesis  memiliki  berat  molekul sebesar 111,174 g/mol.

## Regenerasi dan Aktivasi Bentonit Terpakai
Bentonit  terpakai  diekstraksi  dengan  n-heksana untuk  menghilangkan  minyak  yang  tersisa.  Bentonit hasil  ekstraksi  dikeringkan  dalam  oven  pada temperatur 110 °C dan kemudian diayak menggunakan  saringan  325  mesh.  Bentonit  hasil ayakan  diputihkan  dengan  NaOCl  selama  120  menit, diaduk pada temperatur 80 o C, lalu disaring. Bentonit dicuci dengan air demineralisasi dan dikeringkan pada temperatur  110 o C  selama  24  jam.  Bentonit  kering sebanyak  10  g  dilarutkan  dalam  200  mL  etanol-air (1:4, v/v) pada temperatur 70 °C dan diaduk selama 2 jam.  Larutan  surfaktan  disiapkan  dengan  melarutkan sejumlah  surfaktan  (20  mmol  atau  40  mmol,  baik untuk  ODA  maupun  TSC)  dalam  dilarutkan  dalam 100 mL etanol-air (1:1, v/v). HCl pekat ditambahkan ke  dalam  larutan  jika  serbuk  surfaktan  belum  larut. Kedua  larutan  tersebut  kemudian  dicampur  dan diaduk selama 1 jam pada temperatur 80 o C. Bentonit yang  sudah  mendapat  perlakuan  (organobentonit) disaring, dicuci dan dikeringkan dalam oven.

## Pembuatan  Film  Nanokomposit  PLA-Bentonit Menggunakan Metode Sonikasi
Organobentonit (4%-massa) dilarutkan ke dalam 20 mL kloroform dan disonikasi selama 1 jam. Dalam wadah  lain,  sebanyak  0,75  g  PLA  hasil  sintesis  dan 1,75  g  PLA  komersial  dilarutkan  ke  dalam  30  mL kloroform  dan  diaduk  pada  temperatur  ruang  sampai seluruh  PLA  larut.  Kedua  campuran  tersebut dicampur  dan  disonikasi  selama  2  jam.  Campuran larutan PLA dan bentonit dituangkan ke dalam loyang berukuran  13  cm  x  13  cm  untuk  membentuk  film. Film  diratakan  dan  dikeringkan  selama  24  jam  pada temperatur ruang.

## Karakterisasi
Uji  karakterisasi  dilakukan  terhadap  bentonit, laktida,  PLA  hasil  sintesis,  dan  film  nanokomposit
PLA-Bentonit.  Uji Fourier  Transform  Infrared Spectroscopy (FTIR) dilakukan terhadap bentonit dan laktida  hasil  sintesis  untuk  mengetahui  struktur molekul  dan  kemurnian  laktida  hasil  sintesis.  Uji X- Ray  Diffraction (XRD)  dilakukan  terhadap  bentonit dan film nanokomposit PLA-Bentonit untuk mengetahui  jarak  antar layer bentonit  menggunakan Persamaan Bragg’s. Sementara itu, karakterisasi film nanokomposit  PLA-Bentonit  dilakukan  dengan  uji sifat mekanik menggunakan universal testing machine ,  uji  biodegradabilitas,  uji water  vapor permeability (WVP),  dan  uji  pengaruh  kemasan terhadap makanan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Karakterisasi Bentonit
Jarak antar layer dianalisis dengan menggunakan XRD dan didapatkan bahwa bentonit hasil regenerasi (sebelum perlakuan dengan surfaktan) memiliki jarak layer sebesar 1,49 nm (Gambar 2). Perlakuan bentonit dengan ODA sebesar 20 mmol menambah jarak antar layer mencapai  1,57  nm  (meningkat  sebesar  11%). Peningkatan  jarak  antar layer bentonit  dengan surfaktan  terjadi  karena ion-ion  anorganik  Na/Ca/Mg yang  berada  di  antara layer bentonit bertukar dengan ion-ion  positif  yang  dimiliki  oleh  surfaktan  organik (Patel dkk., 2010). Penyerapan ion ini mengakibatkan surfaktan  yang  digunakan  masuk  ke  antar layer bentonit,  sehingga  meningkatkan  jarak  antar layer bentonit.  Ketika  jumlah  surfaktan  yang  digunakan bertambah  dua  kali lipatnya  menjadi  40  mmol  ODA, jarak  antar layer bentonit  juga  meningkat  menjadi 1,72  nm  atau  23%.  Peningkatan  jumlah  surfaktan meningkatkan  jumlah  ion  yang  dapat  dipertukarkan, sehingga  gaya  tolak  menolak  menjadi  semakin  besar dan menghasilkan jarak yang semakin besar pula (De Paiva dkk., 2008).
Gambar 2. XRD spektra dan jarak antar layer bentonit tanpa perlakuan dan sesudah perlakuan
Hal  serupa  juga  terjadi  pada  bentonit  yang diregenerasi  dengan  TSC.  Penambahan  TSC  sebesar 20 mmol meningkatkan jarak antar layer menjadi 1,99 nm  (meningkat  sebesar  33%),  sedangkan  untuk konsentrasi  40  mmol  adalah  sebesar  2,05  nm (meningkat  sebesar  39%).  Peningkatan  jarak  antar layer pada  TSC  lebih  besar  dibanding  ODA  pada konsentrasi  yang  sama.  Maka  karena  itu,  dapat disimpulkan  bahwa  penambahan  jarak  antar layer tidak hanya dipengaruhi oleh jumlah surfaktan namun juga dipengaruhi oleh jenis surfaktan.
TSC  merupakan  surfaktan  dengan  gugus  fungsi amina  dengan  tiga  cabang  alkil,  sehingga  memiliki struktur  garam  amonium  yang  lebih  besar  daripada ODA  yang  hanya  memiliki  gugus  amina  pada  sisi ujung  rantai  (Gambar  3).  Ion  amina  bertukar  dengan ion  sodium  yang  ada  di  dalam  bentonit.  Pada  saat pertukaran ion ini, struktur TSC yang lebih besar akan menyebabkan gaya tolak menolak yang semakin besar antarkation sehingga jarak antar layer pun meningkat. Selain  itu,  rantai  alifatik  TSC  yang  lebih  panjang daripada rantai alifatik ODA juga berkontribusi dalam penambahan jarak antar layer bentonit.
(a)
(b)
Gambar 3. Struktur kimia (a) ODA dan (b) TSC
Bentonit  yang  telah  diaktivasi  dengan  surfaktan ODA  dan  TSC  diuji  dengan  FTIR  untuk  mengetahui gugus-gugus  fungsi  yang  terkandung  pada  bentonit (Gambar 4). Kedua sampel yang diujikan menunjukkan  3  puncak  utama  pada  bilangan
gelombang  1019,77  cm -1 ,  787,54  cm -1 ,  dan  666,25 cm -1 yang  merupakan  puncak  ikatan  Si-O,  Fe 3+ -OH- Mg,  dan  Si-O-Mg.  Ketiga  puncak  ini  menunjukan penyusun  utama  dari  bentonit.  Selain  itu,  terdapat pula  puncak  pada  bilangan  gelombang  2916  cm -1 , 2849  cm -1 ,  dan  1467  cm -1 yang  menunjukan  adanya gugus  C-H.  Keberadaan  gugus  ini  menandakan keberadaan gugus hidrokarbon di dalam bentonit yang berasal  dari  masing-masing  surfaktan.  Bentonit dengan  surfaktan  ODA  menunjukan  intensitas  yang lebih  besar  pada  puncak  tersebut  karena  gugus
hidrokarbon  yang  lebih  panjang  yang  dimiliki  oleh surfaktan  ODA.  Sedangkan  untuk  TSC,  intesitas gugus  C-H  tampak  lebih  kecil  karena  rantai hidrokarbon yang lebih sedikit dibanding ODA. Hasil analisis  ini  membuktikan  bahwa  kedua  surfaktan berikatan ke dalam bentonit yang telah diaktivasi.

## Karakteristik  Dispersi  Bentonit  dalam  Film Nanokomposit PLA-Bentonit
Untuk mengetahui karakteristik dispersi bentonit dalam  matriks  PLA  maka  pengukuran  jarak  antar layer bentonit  dengan  XRD  juga  dilakukan  pada nanokomposit PLA-Bentonit. Ketika bentonit ditambahkan  ke  matriks  PLA,  terjadi  peningkatan jarak antar layer bentonit tersebut, menjadi 2,414 nm (meningkat  35%);  2,635  nm  (34,7%);  2,992  nm (33,5%); 5,584 nm (62,9%) berturut-turut untuk ODA 20, ODA 40, TSC 20, dan TSC 40 (Tabel 1).
Tabel 1. Hasil karakteristik jarak antar layer film nanokomposit PLA-Bentonit Keterangan Jarak Antar Layer (nm) ODA 20 2,414 ODA 40 2,635 TSC 20 2,992 TSC 40 5,584
Gambar 4. Analisis FTIR pada organobentonit menggunakan (a) ODA 20 mmol dan (b) TSC 20 mmol
Peningkatan jarak antar layer ini disebabkan oleh interaksi  antara  gugus  hidroksil  (OH)  dari  bentonit dan gugus karbonil (C=O) dengan PLA (Morais dkk., 2014). Peningkatan jarak antar layer pada bentonit ini dapat  menunjukkan  bahwa  rantai  PLA  telah  masuk dan terinterkalasi di antara layer bentonit (Azhar dkk., 2014; Bijang dkk., 2014). Jarak antar layer pada film bentonit  ini  menentukan  struktur  komposit  yang terbentuk  dan  campuran  bentonit  dalam  PLA  dapat membentuk  struktur  terinterkalasi  atau  eksfoliasi. Struktur  interkalasi  dalam  nanokomposit  memiliki bentuk interlayer dengan  terdapat  beberapa layer molekular dari polimer. Sedangkan struktur eksfoliasi dalam  nanokomposit  memiliki  bentuk layer individu yang  tersebar  dalam  matriks  kontinu  polimer  dengan jarak tertentu (Ray dan Okatomo, 2003). Nanokomposit  yang  memiliki  struktur  terinterkalasi memiliki jarak antar layer sebesar 1-4 nm, sedangkan dispersi  jenis  eksfoliasi  menghasilkan  jarak  antar layer sebesar  6-7  nm  (Ray  dan  Okatomo,  2003; Sekeweal  dkk.,  2018;  Fabiani  dkk.,  2017).  Oleh karena  itu,  dapat  dilihat  bahwa  film  ODA  20,  ODA 40,  dan  TSC  20  memiliki  struktur  nanokomposit interkalasi  sedangkan  film  TSC  40  memiliki  struktur nanokomposit yang lebih mendekati struktur tereksfoliasi dibandingkan dengan terinterkalasi.
Uji  Kekuatan  Mekanik  Film  Nanokomposit  PLA- Bentonit
Pengujian  sifat  mekanik  dilakukan  pada  semua film  PLA-Bentonit  (Tabel  2).  Penambahan  bentonit yang  digunakan  sebagai filler dalam  matriks  PLA nanokomposit  menurunkan  nilai elongation  at  break , namun  meningkatkan  modulus  Young  (Tabel  2). Penggunaan bentonit yang sudah diaktivasi memberikan  efek  yang  berbeda  terhadap  kekuatan mekanik  film.  Sebagai  contoh,  penggunaan  bentonit yang  sudah  diaktivasi  dengan  TSC  memiliki  nilai tensile  strength yang  lebih  tinggi  daripada  film dengan  bentonit  ODA.  Hal  yang  serupa  juga  dapat diamati  pada  nilai elongation  at  break dan  film dengan bentonit TSC memiliki nilai yang lebih tinggi daripada film dengan bentonit ODA (Tabel 2).
Tabel 2. Sifat mekanik film nanokomposit PLA- Bentonit dengan variasi berbagai surfaktan
Variasi Konsentrasi (mmol) Tensile strength (MPa) Modulus Young (MPa) Elongation at break (%) Tanpa bentonit - 1.55 59.72 19.27 Tanpa surfaktan - 1.59 82.21 5.03 ODA 20 7.87 329.72 2.66 40 2.17 194.62 3.00 TSC 20 10.31 148.85 14.90 40 12.68 194.58 8.02
Nilai tensile  strength yang  paling  tinggi dihasilkan  oleh  bentonit  yang  diaktivasi  dengan menggunakan  TSC  40  mmol,  yaitu  sebesar  12,68 MPa.  Hal  ini  dapat  disebabkan  oleh  nilai  jarak  antar layer film  TSC  40  yang  paling  besar  dibandingkan dengan  variasi  lainnya.  Jarak  antar layer yang semakin  besar  dapat  meningkatkan  kekuatan  dan kekakuan  dari  film  nanokomposit  karena  bentonit yang  telah  diaktivasi  dapat  terinterkalasi  ke  dalam matriks PLA (Ray dan Okamoto, 2003). Peningkatan sifat  mekanik  ini  juga  dipengaruhi  oleh  kenaikan tingkat  dispersi clay yang  dapat  mempromosikan peningkatan  area  kontak  dan  interaksi  permukaan antar clay dengan  PLA  (Najafi,  2012).  Film  TSC  40 memiliki  jarak  antar layer yang  mengindikasikan struktur  nanokomposit  yang  mendekati  eksfoliasi dibandingkan  dengan  variasi  film  lain.  Struktur nanokomposit  eksfoliasi  memiliki  tingkat  dispersi yang  lebih  homogen  dibandingkan  dengan  struktur nanokomposit  interkalasi  (Liu  dkk.,  2007).  Hal  ini yang  menyebabkan  film  TSC  40  memiliki  sifat mekanik  yang  paling  kuat  dibandingkan  dengan variasi film yang lain.
Pada  umumnya  dapat  dilihat  bahwa  aktivasi bentonit  menggunakan  surfaktan  TSC  menghasilkan nilai tensile  strength yang  lebih  tinggi  dibandingkan dengan  film  yang  diaktivasi  menggunakan  surfaktan ODA.  Seperti  yang  telah  dijelaskan  sebelumnya, peningkatan nilai tensile strength ini dapat dipengaruhi  oleh  adanya  dispersi  bentonit  yang merata  dalam  matriks  PLA.  Bentuk  dispersi  bentonit ini  dapat  diwakili  dari  jarak  antar layer yang dihasilkan  dari  film.  Jarak  antar layer yang  besar  ini dapat  meningkatkan  area  kontak  dan  interaksi  antar permukaan  bentonit  dan  PLA  sehingga  perpindahan stress dari PLA ke bentonit dapat berlangsung dengan baik. Hasil uji mekanik juga menunjukkan bahwa film yang  menggunakan  surfaktan  ODA  memiliki  nilai modulus Young yang tinggi namun nilai elongation at break yang  rendah  dan  surfaktan  TSC  memberikan hasil  yang  sebaliknya.  Namun,  karena  penggunaan bentonit  ditujukan  untuk  memperbaiki  kerapuhan PLA,  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  film  TSC  40 menghasilkan nilai tensile strength yang paling baik.
Uji Water Vapor Permeability (WVP)
Pada penelitian ini, WVP dari sampel ditentukan dengan  menghitung  perubahan  massa  dari  silika  gel yang ditutupi oleh sampel. Data massa dari silika gel diambil setiap 24 jam selama 5 hari. Perubahan massa terbesar,  yaitu  1,1  g,  tampak  pada  film  dengan  ODA 40  mmol.  Film  yang  terbentuk  pada  variasi  ODA  40 mmol  memiliki  struktur  permukaan  yang  tidak  halus
serta  berpori.  Hal  ini  dapat  berkontribusi  pada penyerapan  uap  air  yang  lebih  tinggi  oleh  silika  gel dibandingkan  sampel  lainnya.  WVP  yang  paling rendah  ditunjukan  oleh  film  dengan  TSC  40,  yaitu hanya  sebesar  0,122  g  setelah  7  hari.  Hal  ini menegaskan  hasil  yang  didapat  sebelumnya  merujuk pada  film  dengan  bentonit  TSC  40  memiliki  struktur dispersi  bentonit  yang  lebih  baik  dibandingkan dengan film lainnya. Bentonit yang terdispersi secara merata di seluruh permukaan film dapat menghalangi uap air untuk masuk melewati film (Buzarovska dkk., 2016),  sehingga  menghasilkan  nilai  WVP  yang rendah.  Pada  jarak  antar layer yang  semakin  besar, bentonit cenderung membentuk struktur  yang acak di dalam  film  sehingga  menghalangi  masuknya  uap  air (Auras  dkk.,  2010).  Selain  itu,  keberadaan  bentonit yang mengandung lapisan silikat dapat memperpanjang  jalur  yang  harus  ditempuh  oleh  uap air untuk menembus film (Ortiz-Zarama dkk., 2016).
Gambar 5. Kurva uji water vapor permeability pada berbagai variasi film nanokomposit PLA-Bentonit

## Uji Biodegradabilitas
Sifat biodegradable adalah sifat yang diinginkan terutama  dalam  menyelesaikan  masalah  penumpukan sampah  plastik.  Pada  penelitian  yang  telah  dilakukan sebelumnya  telah  terbukti  bahwa  semakin  banyak penambahan  bentonit  maka  waktu  degradasinya  pun semakin  cepat.  Selain  itu, konsentrasi  surfaktan  yang lebih  banyak  ternyata  dapat  mempercepat  waktu degradasi  dari  film  plastik.  Hal  ini  terlihat  dari perbandingan  film  dengan  surfaktan  ODA  pada konsentrasi  20  mmol,  pengurangan  massa  terjadi sebanyak  6%  setelah  4  hari.  Sedangkan  untuk  film dengan  konsentrasi  40  mmol,  pengurangan  massa terjadi sebanyak 10% pada rentang waktu yang sama. Selain  itu,  jenis  surfaktan  ODA  memiliki  waktu degradasi yang lebih cepat dibandingkan dengan TSC yang hanya berkurang sebesar 6,9% pada konsentrasi 40  mmol  setelah  4  hari  uji.  Salah  satu  faktor  yang mempengaruhi waktu dari proses biodegradasi adalah berat  molekul  dari  film.  Semakin  besar  berat
molekulnya,  semakin  lama  pula  proses  biodegradasi berlangsung  (Tokiwa  dan  Calabia,  2006).  Hal  ini menjelaskan  mengapa  film  dengan  TSC  memiliki waktu  degradasi  yang  lebih  lama  yaitu  karena  rantai TSC  yang  lebih  panjang  dibanding  ODA  sehingga menyebabkan berat molekul yang lebih berat.
Gambar 6. Hasil uji biodegradabilitas film nanokomposit PLA-Bentonit pada berbagai variasi

## Uji Pengaruh Kemasan terhadap Makanan
Film  nanokomposit  PLA-Bentonit  yang  telah terbentuk juga dilakukan uji terhadap makanan untuk melihat  pengaruh  atau  perubahan  makanan  akibat kemasan.  Objek  yang  digunakan  untuk  melihat pengaruh  kemasan  terhadap  makanan  adalah  roti tawar.  Pada  uji  ini  terdapat  dua  kontrol  yang digunakan yaitu roti tawar yang tidak dibungkus sama sekali dengan kemasan (kontrol 1) dan roti tawar yang dibungkus menggunakan plastik konvensional (kontrol  2).  Pengukuran water  activity (A w )  pada sampel  roti  ditujukan  untuk  melihat  perubahan ketersediaan  air  bebas  yang  dapat  dipengaruhi  oleh kelembaban  relatif  (Tabel  3).  Dari  hasil  percobaan didapatkan  bahwa  semua  roti  yang  dibungkus menggunakan  film  nanokomposit  PLA-Bentonit mengalami  penurunan  kadar  A w kurang  lebih  20%, kecuali pada film TSC 40. A w awal untuk semua roti tawar  sama  yaitu  0,959.  Roti  kontrol  1  dan  roti  film ODA  20,  ODA  40,  dan  TSC  40  memiliki  nilai  A w akhir  kurang  dari  0,8.  Sedangkan  roti  kontrol  2  dan roti film TSC 40 memiliki nilai A w lebih dari 0,8.
Tabel 3. Perubahan nilai A w pada roti tawar Keterangan  A w awal  A w akhir  % Penurunan A w Kontrol 1 0.959 0.738 23.04 Kontrol 2 0.959 0.868 9.49 ODA 20 0.959 0.759 20.86 ODA 40 0.959 0.752 21.58 TSC 20 0.959 0.77 19.71 TSC 40 0.959 0.847 11.68
0 2 4 6 8 10 12 0 1 2 3 4 5 % m as sa h ila n g Hari ke- ODA 20 ODA 40 TSC 40
Penurunan  nilai  A w dapat  disebabkan  karena terjadinya  pertukaran  udara  dari  luar  ke  dalam kemasan  sehingga  air  yang  berada  pada  roti  dapat terbawa  oleh  udara  lingkungan  yang  memiliki kandungan air lebih rendah dibandingkan dengan roti. Hal  ini  menyebabkan  penurunan  kandungan  air  di dalam  roti  yang  dapat  menyebabkan  tekstur  roti menjadi keras. Hasil pengamatan visual menunjukkan bahwa  tekstur  roti  kontrol  1  dan  semua  variasi  film menghasilkan  tekstur  roti  yang  keras  dan  tidak berjamur  (Gambar  7).  Roti  kontrol  2  menghasilkan tekstur  roti  yang  masih  lembut  namun  ditumbuhi jamur  pada  permukaannya.  Peningkatan  kekerasan roti  yang  dibungkus  dengan  film  PLA-Bentonit dibandingkan  dengan  kemasan  plastik  konvensional secara  tidak  langsung  menunjukkan  bahwa  kemasan film  nanokomposit  PLA-Bentonit  memiliki  pori-pori yang cukup besar jika dibandingkan dengan kemasan plastik konvensional.
Gambar 7. Hasil pengamatan visual uji kemasan terhadap makanan
Nilai  A w pada  roti  yang  dibungkus  plastik konvensional (0,868) tidak berbeda jauh dengan nilai A w pada  roti  yang  dibungkus  film  TSC  40  (0,847). Padahal pada rentang A w 0,8-1,0 terdapat kemungkinan  besar  untuk  jamur  dapat  tumbuh. Namun hal ini tidak terjadi pada roti yang dibungkus dengan  film  TSC  40.  Menurut  Darie  dkk.  (2014), nanokomposit  yang  memiliki clay yang  bersifat hidrofilik  dapat  meningkatkan  aktivitas  mikrobial pada  permukaan  nanokomposit  tersebut.  Namun penambahan  surfaktan  yang  terinterkalasi  pada  antar layer clay dapat  mengubah  sifat clay yang  awalnya hidrofilik menjadi hidrofobik sehingga dapat menurunkan  aktivitas  mikrobial.  Oleh  karena  itu, pengurangan  aktivitas  mikrobial  pada  roti  yang dibungkus  oleh  TSC  40  dapat  disebabkan  oleh perubahan sifat hidrofilik menjadi hidrofobik. Namun perlu  dilakukan  penelitian  lebih  lanjut  untuk
membandingkan  sifat  hidrofobisitas/  hidrofilisitas PLA-Bentonit nanokomposit dan plastik konvensional dengan metode khusus.

## KESIMPULAN
Pada  penelitian  ini,  film  nanokomposit  PLA- Bentonit disintesis untuk memperbaiki sifat PLA yang rapuh dan fungsi PLA sebagai pembungkus makanan. Bentonit  terpakai  diregenerasi  dan  diaktivasi  dengan menggunakan surfaktan ODA dan TSC pada berbagai konsentrasi.  Penggunaan  surfaktan  menambah  jarak antar layer bentonit  dengan  bentonit  yang  diaktivasi TSC  40  memiliki  jarak  antar layer paling  besar. Penambahan  jarak  antar layer disebabkan  oleh masuknya  rantai  surfaktan  ke  antar layer bentonit, seperti  yang  ditunjukkan  oleh  hasil  FTIR.  Ketika campuran  PLA  dan  bentonit  disonikasi  dan  dicetak, jarak antar layer bentonit semakin besar.
Hal ini mengindikasikan rantai PLA yang masuk ke  antar layer bentonit  untuk  membentuk  film nanokomposit. Sebagian besar sampel yang dianalisis membentuk  struktur  interkalasi  antara  bentonit dengan  PLA,  kecuali  PLA-Bentonit  TSC  40  yang dapat  membentuk  struktur  tereksfoliasi.  Akibatnya, sampel  yang  mengandung  TSC  40  memiliki ketahanan  yang  paling  baik  yang  dapat  dilihat  dari peningkatan  nilai tensile  strength untuk  sampel  ini. Film yang mengandung TSC 40 merupakan film yang paling  dapat  menahan  masuknya  uap  air  ke  dalam sampel.  Namun,  kandungan  TSC  40  menyebabkan film sulit terdegradasi jika dibandingkan dengan film lainnya.
Ketika  film  hasil  sintesis  digunakan  sebagai pembungkus  roti  tawar,  penurunan  nilai  A w terkecil diamati  pada  film  PLA-Bentonit  TSC  40.  Penurunan A w roti  yang  dibungkus  pada  film  ini  tidak  berbeda jauh  dengan  penurunan  A w roti  yang  dibungkus dengan  plastik  komersial.  Namun,  roti  yang terbungkus  film  TSC  40  tidak  ditumbuhi  jamur, sedangkan  roti  yang  terbungkus  dengan  plastik komersial  masih  dapat  ditumbuhi  jamur.  Hal  ini menunjukkan  potensi  yang  tinggi  dari  film  PLA- Bentonit TSC 40 sebagai pembungkus makanan.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Adilla Latifa  Adisti  dan  Jonal  Adi  Prasetiya  yang  turut membantu pada tahap awal penelitian ini dan kepada ITB untuk sebagian pendanaan melalui P3MI.

## DAFTAR PUSTAKA
Auras,  R.A.,  Lim,  L.T.,  Selke,  S.E.,  and  Tsuji,  H., 2011. Poly  (Lactic  Acid):  Synthesis,  Structures,
Properties,  Processing,  and  Applications ,    John Wiley & Sons, New Jersey.
Azhar,  F.F.,  Olad,  A.,  and  Mirmohseni,  A.,  2014.
Development  of  Novel  Hybrid  Nanocomposites Based  on  Natural  Biodegradable  Polymer- Montmorillonite/  Polyaniline:  Preparation  and Characterization, Polym. Bull. , 71(7), 1591-1610.
Ban,  W.,  Song,  J.,  Argyropoulos,  D.S.,  and  Lucia,
L.A.,  2006.  Improving  the  Physical  and Chemical  Functionality  of  Starch-Derived  Films with  Biopolymers, J.  Appl.  Polym.  Sci .,  100(3), 2542-2548.
Bijang,  C.  M.,  Sekewael,  S.  J.,  and  Koritelu,  J.  A.
2014.  Base  Activated  Clay  and  Its  Application As  Cation  Exchanger  To  Reduce  The  Mg 2+ and Ca 2+ Ions  Concentration  In  The  Well, Indo.  J. Chem. Res ., 1(2), 93-98.
Buzarovska, A., Bogoeva-Gaceva, G., and Fajgar, R., 2016.  Effect  of  the  Talc  Filler  on  Structural, Water  Vapor  Barrier  and  Mechanical  Properties of  Poly  (Lactic  Acid)  Composites, J.  Polym. Eng. , 36(2), 181-188.
arie,   . .,  P slaru,   .,  S ro is,   .,  Pri ope,   . ., itru ,   . .,  Poiat ,   .,  Baklavari is,   .,  and Vasile, C., 2014. Effect of Nanoclay
Hydrophilicity  on  the  Poly  (Lactic  Acid)/Clay Nanocomposites  Properties, Ind.  Eng.  Chem.
Res. , 53(19), 7877-7890.
De  Paiva,  L.B.,  Morales,  A.R.,  and  Diaz,  F.R.V., 2008.  Organoclays:  Properties,  Preparations  and Applications, Appl. Clay. Sci. , 42, 8-24.
Fabiani,  V.A.,  Silalahi,  I.  H.,  dan  Sayekti,    E.,  2017. Pengaruh  Variasi  Garam  Ammonium  Terhadap Keasaman Zeolit Alam Pada Reaksi Perengkahan Minyak Jelantah, Indo. J. Chem. Res ., 5(1), 1-6. Jimenez,  A.,  Peitzer,  M.,  and  Ruseckaite,  R.,  2015.
Poly  (Lactic  Acid)  Science  and  Technology, Processing,
Properties, Additives and Applications ,  Royal  Society  of  Chemistry,
Cambridge.
Liu,  L.S.,  Finkenstadt,  V.L.,  Liu,  C.K.,  Jin,  T., Fishman,  M.L.,  and  Hicks,  K.B.,  2007. Preparation  of  Poly  (Lactic  Acid)  and  Pectin Composite  Films  Intended  for  Applications  in Antimicrobial  Packaging, J.  Appl.  Polym.  Sci ., 106(2), 801-810.
Morais, D.D.S., Araujo, E.M., Barbosa, Renata.,  and Melo,  T.J.A.,  2014.  Preparation  of  Poly(Lactic Acid)/  Bentonite  Clay  Bio-Nanocomposite, Materials Science Forum , 775-776, 223-237. Nafaji,  N.,  Huezey,  M.C.,  Carreau,  P.J.,  2012.
Polylactide (PLA)-Clay Nanocomposites
Prepared  by  Melt  Compounding  in  the  Presence of a Chain Extender, Compos. Sci. Technol ., 72, 608-615.
Ortiz-Zarama,  M.A.,  Jiménez-Aparicio,  A.R.,  and Solorza-Feria,  J.,  2016.  Obtainment  and  Partial Characterization of Biodegradable Gelatin Films with Tannic Acid, Bentonite and Glycerol, J. Sci. Food Agric. , 96(10), 3424-3431.
Patel,  H.A.,  Somani,  R.S.,  Bajaj,  H.C.,    and  Jasra, R.V.,  2010.  Synthesis  of  Organoclays  with Controlled  Particle  Size  and  Whiteness  from Chemically  Treated  Indian  Bentonite, Ind.  Eng.
Chem. Res. , 49(4), 1677-1683.
Ray,  S.S.,  and  Okamoto,  M.,  2003.  Polymer/Layered Silicate  Nanocomposites:  A  Review  from Preparation to Processing, Prog. Polym. Sci ., 28,
1539-1641.
Sekewael,    S.  J.,  Wijaya,  K.,  dan  Triyono,  2018. Pengaruh Pemanasan Terhadap Kristalinitas Dan Parameter  Kisi  Nanokomposit  Silika-Zirkonia Montmorillonit  K10  Dan  Silika-Besi  Oksida Montmorillonit  K10, Indo.  J.  Chem.  Res .,  6(1), 38-43.
Sitompul,  J.,  Setyawan,  D.,  Kim,  D.Y.J.,  and  Lee, H.W.,  2016.  Synthesis  of  PDLLA/PLLA- Bentonite  Nanocomposite  through  Sonication, AIP  Conference  Proceedings ,  1725,  020080-1- 020080-9.
Tjong,  S.C.,  and  Mai,  Y.W.,  2010. Physical Properties and Applications of Polymer Nanocomposites , Woodhead
Publishing, Cambridge.
Tokiwa, Y., and Calabia, B.P., 2006. Biodegradability and  Biodegradation  of  Poly  (Lactide), Appl.
Microbiol. Biotechnol. , 72(2), 244-251.