PEMBUATAN BIOPLASTIK BERBAHAN DASAR PATI JAGUNG DENGAN PENAMBAHAN SERAT SELULOSA DARI LIMBAH KERTAS
Intan M.P.Dewi, Albert Zicko Johannes, Redi K.Pingak, Minsyahril Bukit dan

## Hadi Imam Sutaji
Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana, Jl. Adisucipto-Penfui, Kota Kupang,Nusa Tenggara Timur. Kode Pos 85148, Indonesia E-mail: zickojohannes@staf.undana.ac.id

## Abstrak
Plastik konvensional yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari menyebabkan terjadinya  penumpukan  limbah  plastik  dan  menyebabkan  masalah  pencemaran lingkungan karena plastik sulit terurai oleh mikroorganisme. Bioplastik merupakan salah satu  solusi yang  digunakan  dalam  mengurangi  pencemaran  lingkungan,  sifatnya  yang mudah terdegradasi dan terurai oleh mikroorganisme dalam waktu yang cukup singkat membuat plastik tersebut ramah lingkungan. Bahan yang digunakan dalam pembuatan bioplastik pada penelitian ini adalah pati jagung dan serat selulosa yang diekstrak dari kertas  bekas  menggunakan  metode  Asetilasi.  Tujuan  umum  dari penelitian ini,  adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan serat selulosa pada sampel bioplastik dengan gliserol  berperan  sebagai  pemlastis.  Analisis  bioplastik  dilakukan  dengan  melakukan pengukuran  uji  kekuatan  tarik,  uji  daya  serap  air,  uji  biodegradasi,  dan  pengamatan struktur  menggunakan  mikroskop  optik.  Hasil  uji  kuat  tarik  terbaik  didapat  pada penambahan  2  gram  pulp  selulosa,  dengan  nilai  kuat  tarik  sebesar  1,65  MPa  dan persentase  nilai  elongasi  sampel  25%.  Untuk  uji  daya  serap  air  dengan  persentase terkecil  didapat  pada  penambahan  1  gram  pulp  dengan  nilai  35,48%.  Hasil  uji biodegradasi terbaik adalah pada penambahan 1 gram dan 2 gram, dengan lama waktu degradasi 13 hari.
Kata kunci : bioplastik; bioplastic; selulosa; pati; dan pemlastis.

## Abstract
Conventional plastics  which are  often used  in everyday  life  cause  the  accumulation  of plastic waste and cause environmental pollution problems because plastics are difficult to  decompose  by  microorganisms.  Bioplastic  is  one  of  the  solutions  used  in  reducing environmental  pollution,  its  nature  is  easily  degraded  and  decomposed  by microorganisms in a fairly short time making the plastic environmentally friendly. The materials  used  in  the  manufacture  of  bioplastics  in  this  study  are  corn  starch  and cellulose fibers which are extracted from wasted paper using the acetylation method. The general objective of this study was to determine the effect of adding cellulose fibers to bioplastic samples with glycerol acting as plasticizers. Bioplastic analysis is carried out by  measuring  the  tensile  strength  test,  water  absorption  test,  biodegradation  test,  and observing the structure using an optical microscope. The best tensile strength test results were obtained in the addition of 2 grams of cellulose pulp, with a tensile strength value of 1.65 MPa and a percentage of the sample's elongation value of 25%. For the water absorption test with the smallest percentage was obtained the addition of 1 gram of pulp with  a value  of  35.48%.  The  best  biodegradation  test  results  were  in the  addition of  1 gram and 2 grams, with a degradation time of 13 days.
Keywords : bioplastic; bioplastics; cellulose; starch; and plasticizer.

## PENDAHULUAN
Indonesia sebagai negara dengan sumber daya  hayati  yang  melimpah  menghasilkan banyak  kertas.  Sebagian  besar  kertas  yang dihasilkan  ini  terbuang  dan  menjadi  limbah, bahkan  dalam  satu  jam  mencapai  657  ton  [1]. Terdapat  beragam  cara  untuk  memanfaatkan kembali limbah kertas, salah satunya cara ialah mengubahnya menjadi selulosa melalui metode asetilasi [2]. Kertas sebagai salah satu material yang  terbuat  dari  tumbuhan  mengandung selulosa sebanyak 90-99% [3]. Selulosa adalah polisakarida  yang  mempunyai  struktur  linier dan  dihubungkan  oleh  ikatan  β-1,4  glikosidik. Selulosa  terdapat  pada  tumbuhan,  asosiasinya dengan  hemiselulosa  dan  lignin  membentuk dinding sel.
Selain limbah kertas penyebab pencemaran  lingkungan  adalah  limbah  plastik yang  merupakan  salah  satu  jenis  limbah  yang sulit  untuk  didegradasikan  dan  menyebabkan polusi  bagi  lingkungan.  Salah  satu  solusi  dari permasalahan ini adalah dengan  menggantikan plastik  komersil  yang  berjenis Polyethylene Terephthalate dan Polystyrene dengan  bahan Bioplastik [4–13].  Bioplastik merupakan plastik  yang  dapat  diuraikan  kembali  oleh mikroorganisme secara alami menjadi senyawa yang lebih ramah lingkungan. Salah satu bahan dasar pembuatan bioplastik adalah polisakarida seperti pati  dan selulosa.
Pada  penelitian  ini  akan  dilakukan pembuatan bioplastik berbahan dasar kombinasi  dari  pati  dan  selulosa.  Berdasarkan penelitian  sebelumnya  [11]  untuk  kombinasi kedua  jenis  polisakarida  terdapat  campuran optimum yang meningkatkan sifat mekanik dari bioplastik yang dihasilkan.
Jenis  pati  yang  dipilih  dalam  penelitian ini adalah pati jagung yang sangat berlimpah di pulau Timor [14]. Komponen pati pada jagung mencapai  73%  yang  terdiri  dari  25-30% amilosa dan 75% amilopektin [15]. Sedangkan sumber  selulosa  dalam  penelitian  ini  akan diperoleh melalui ekstraksi selulosa dari limbah kertas  yang  dilakukan  dengan  menggunakan metode  asetilasi  [2].  Penelitian  ini  bertujuan untuk  mengetahui  daya  serap  air,  perubahan sifat mekanik, dan biodegrablitas dari bioplastik hasil  kombinasi  pati  jagung  dengan  serat selulosa dari limbah kertas.

## METODOLOGI PENELITIAN Bahan dan Alat
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian ini  yaitu,  aquades,  pati  jagung,  gliserol,  asam asestat  3%,  NaOH  25%,  dan  kertas.Alat-alat yang  digunakan  dalam  penelitian  yaitu, Timbangan  digital, Magnetic  Stirrer ,  Gelas kimia, cetakan alumunium, Termometer.

## Pembuatan Pulp Selulosa
Kertas  bekas  dipreparasi  dengan  cara menghilangkan  tinta  dan  debu  yang  ada  pada sampel  kertas,  dengan  merendam  kertas  ke dalam  Isopropil  Alkohol  70%  yang  berfungsi untuk  membersihkan  kertas  dari  debu  dan kotoran, proses perendaman dilakukan selama 5 menit, kemudian sampel dikeringkan.
Selanjutnya  ditimbang  sampel  sebanyak  20 gram kemudian direndam pada bleaching agent NaOH 25% sambil dipanaskan selama 40 menit pada  suhu  70º  sampai  80ºC,  sampel  kemudian dicuci  menggunakan  aquades,  disaring  dan dikeringkan.  Selanjutnya  sampel  diblender selama  20  menit  dengan  100ml  aquades kemudian  sampel  disaring,  tujuannya  untuk memperkecil ukuran sampel. Sebanyak 15 gram sampel  dipanaskan  dengan  35ml  Asam  Asetat selama  30  menit  pada  suhu  70º  sampai  80ºC, kemudian dicuci dan disarirng. Tahap selanjutnya  yaitu,  sampel  dipanaskan  dengan 100 ml aquades hingga terbentuk pulp selulosa.

## Pencampuran Bahan Dasar
Dicampurkan  60  ml  aquades  dan  9,5 gram pati jagung kemudian  dipanaskan sambil ditambahkan  asam  asetat,  pulp,  dan  gliserol. Sampel  dipanaskan  pada  suhu  70ºC  sampai 80ºC  hingga  sampel  memiliki  tesktur  seperti lem. Perbandingan aquades, pati, pulp, gliserol, dan asam asetat berturut-turut adalah 60:9,5:0:5:5,    60:9,5:1:5:5,  60:9,5:2:5:5  dan 60:9,5:3:5:5.  Perbandingan  sampel  dalam satuan  ml  untuk  aquades,  gliserol,  dan  asam asetat, serta perbandingan sampel dalam satuan gram untuk pati jagung dan pulp.

## Pencetakan Bioplastik
Menyiapkan  cetakan  berupa  piringan alumunium berbentuk bulat berdiameter 15 cm. Campuran bahan dasar yang dihasilkan dituang kedalam cetakan. Sampel bioplastik yang sudah dicetak, kemudian dikeringkan pada suhu ruang selama 30 jam.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  pembuatan  bioplastik  berbahan dasar  pati  jagung  dengan  penambahan  serat selulosa dari limbah kertas diuji dengan uji daya serap  air,  uji  tarik  dan  uji  biodegradasi  untuk mengetahui perubahan sifat-sifatnya.

## Hasil Produksi Bioplastik
Perlu  diketahui  bahwa  dalam  proses pembuatan bioplastik hal yang harus diperhatikan  adalah  pencampuran  bahan  dasar harus  homogen,  karena    proses  pencampuran dan  pemanasan  menentukan  hasil  produksi bioplastik.  Hasil  produksi  bioplastik  memiliki tampilan yang transparan dan tekstur permukaan yang halus, hasil produksi bioplastik  dapat  dilihat  pada  Gambar  1. Ketebalan  masing-masing  sampel  bioplastik dari  sampel  1  sampai  sampel  4  berturut-turut adalah  1,8  mm,  0,14  mm,  1,13  mm,  dan  1,14 mm.

## Hasil Uji Daya Serap Air
Uji daya serap air yang dilakukan dengan cara merendam sampel bioplastik  ke dalam air selama  30  menit.  Sampel  ditimbang  sebelum dan sesudah direndam, guna mengetahui massa awal ( Wo ) dan massa akhir sampel ( W ). Berikut persamaanyang  digunakan  untuk  mengetahui nilai persentase daya serap air ( SA% ):
% 100 % x Wo Wo W SA   (1)
Dengan W adalah  massa  sampel  akhir dalam keadaan basah (gr) dan Wo adalah massa sampel awal dalam keadaan kering (gr).
(a) (b)
(c) (d) Gambar  1.  Sampel  bioplastik.  (a)  Sampel  1
(tanpa pulp ), (b) Sampel 2 (1 gram pulp ), (c) Sampel 3 (2 gram pulp ), dan (d) Sampel 4 (3 gram pulp ).
Dari tabel 1 dapat dilihat sifat ketahanan biplastik  terhadap  air.  Pengaruh  variasi pulp selulosa  menunjukkan  terjadinya  perubahan kemampuan  bioplastik  dalam  menyerap  air. Penambahan selulosa menghasilkan daya serap yang  rendah  pada  sampel  2  dan  mengalami peningkatan  pada  sampel  3  dan  kembali menurun  pada  sampel  4.  Peristiwa  ini menunjukan efek dari pori-pori serta persaingan antara  sifat  hidrophobik  dari  selulosa  dan  sifat hidrofilik  dari  pati  dan  selulosa-asetat  (hasil reaksi antara asam asetat dan pulp selulosa).
Penambahan  1  gram pulp selulosa menyebabkan  pori-pori  pada  bioplastik  terisi sehingga menyebabkan penurunan serapan air. Pada  gambar  2  dapat  dilihat  hasil  perbesaran menggunakan  mikroskop  digital,  terlihat  pada sampel  1  terdapat  pori-pori  yang  cukup  besar dan banyak sedangkan pada sampel berikutnya terlihat mengecil dan jauh berkurang.
Pada penambahan 2 gram semua selulosa bereaksi  menjadi  selulosa  asetat  sehingga penyerapan  bertambah  banyak.  Sedangkan pada  penambahan  3  gram  sebagian pulp selulosa  tersisa  sehingga  menurunkan  kembali penyerapan air. Faktor lainnya adalah ketebalan dari sampel yang berbeda yang disebabkan oleh proses  pencetakan  sampel  bioplastik  yang kurang  merata,  serta  pengaruh  dari  proses pengadukan larutan sampel yang tidak homogen menyebabkan larutan yang tidak larut sempurna.
Tabel 1. Persentase daya serap air bioplastik
Sampel SA% Sampel 1 46,42% Sampel 2 35.48% Sampel 3 64% Sampel 4 58,82% (a) (b) (c)
(d)
Gambar 2. Hasil mikroskop digital. (a) Sampel
1,  (b)  Sampel  2,  (c)  Sampel  3,  (d)
Sampel 4.

## Hasil Uji Tarik
Uji  tarik  dilakukan  untuk  mengetahui sifat mekanik sampel bioplastik. Uji tarik dalam penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui pengaruh  variasi  pulp  terhadap  nilai  kuat  tarik dan %Elongasi dari sampel bioplastik.
Hasil perhitungan kuat tarik dapat dilihat pada Gambar 3. Dari sampel 1 sampai sampel 4 berturut-turut adalah 0,90 Mpa, 1,31 Mpa, 1,65 Mpa  dan  1,31  Mpa.  Hasil  perhitungan %Elongasi  dapat  dilihat  pada  Gambar  4.  dari sampel 1 sampai sampel 4 berturut-turut adalah 37.5 %, 30 %, 25 %, dan 25 %.
Gambar 3. Hasil perhitungan kuat tarik.
Gambar 4. Hasil perhitungan %Elongasi.
Hasil perhitungan kuat tarik untuk sampel 2, 3, dan 4 lebih besar dibandingkan sampel 1. Hal ini menunjukkan keberadaan serat selulosa berikatan kuat dengan pati sehingga mengurangi ruang pori-pori pada bioplastik dan membuatnya  jadi  lebih  kuat  dan  tahan  akan tarikan. Tetapi ikatan ini mengurangi kebebasan partikel  pati  untuk  berpindah  dan  bergeser sehingga menurunkan %Elongasi.

## Hasil Uji Biodegradasi
Proses uji biodegradasi dilakukan dengan cara  menanam  sampel  bioplastik  ke  dalam tanah  dalam  jangka  waktu  yang  ditentukan. Proses ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan  degradasi sampel bioplastik. Pada penelitian  ini  sampel  ditanam  selama  13  hari dengan pengamatan sampel dilakukan tiga hari sekali,  hingga  sampel  menandakan  adanya proses degradasi. Pada hari ke-13 sampel 2 dan sampel 3 mengalami degradasi secara sempurna,  sedangkan  sampel  4  tersisa  20% bagian  dari  ukuran  semula  serta  sampel  1 mengalami degradasi sebagian dan tersisa 40%
bagian  sampel  dari  ukuran  awal.  Sampel  2,  3, dan  4  yang  mengandung  pulp  serat  selulosa, lebih  mudah  dan  cepat  terurai  dibandingkan dengan  sampel  1  yang  tidak  ada  kandungan serat selulosa. Selulosa yang terkandung dalam bioplastik mempercepat proses degradasi. Hasil uji biodegrasi ini dapat dilihat pada Gambar 5.
Hari ke-1 a)
Hari ke-13
b) c) d)
Gambar 5. Hasil uji biodegradasi.

## KESIMPULAN
Hasil  pembuatan  bioplastik  berbahan dasar  pati  jagung  dengan  penambahan  serat selulosa  yang  diekstrak  dari  kertas  bekas dengan  metode asetilasi, menghasilkan produk bioplastik  dengan  tampilan  yang  cukup  bagus dan ramah lingkungan. Nilai persentase uji daya serap  air  dari  sampel  1  sampai  sampel  4 berturut-turut  adalah  35,48%,  64%,  58,82%, dan 46,42%. Peristiwa ini menunjukan efek dari pori-pori serta persaingan antara sifat hidrophobik  dari  selulosa  dan  sifat  hidrofilik dari pati dan selulosa-asetat.
Hasil  perhitungan  kuat  tarik  sampel  1 sampai  dengan  sampel  4  berturut-turut  adalah 0,90 Mpa, 1,31 Mpa, 1,65 Mpa dan 1,31 Mpa.
Hasil  perhitungan  %Elongasi  dari  sampel  1 sampai  sampel  4  berturut-turut adalah  37.5  %, 30  %,  25  %,  dan  25  %.  Hal  ini  menunjukkan keberadaan serat selulosa berikatan kuat dengan pati sehingga mengurangi ruang pori-pori pada
bioplastik dan  membuatnya jadi lebih kuat dan tahan akan tarikan. Tetapi ikatan ini mengurangi  kebebasan  partikel  pati  untuk berpindah  dan  bergeser  sehingga  menurunkan %Elongasi.
Hasil  uji  biodegradasi  menunjukkan pada  hari  ke-13  sampel  2  dan  sampel  3 mengalami  degradasi  secara  sampurna,  untuk sampel  4  tersisa  20%  dari  ukuran  semula  dan sampel  1  tersisa  40%  dari  ukuran  semula.  Hal tersebut menunjukkan bahwa sampel bioplastik tanpa penambahan selulosa lebih lama terdegradasi dibandingkan sampel yang mengandung pulp selulosa.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan  terimakasih  ditujukan  kepada FST  UNDANA  sebagai  pemberi  sumber  dana penelitian 2020.

## DAFTAR PUSTAKA
1 KHZ. 2019. Dalam Satu Jam, Indonesia Memproduksi  7.300  Ton  Sampah : Okezone Nasional. OkeNews. 3. 2 Analda  Souhoka  F,  Latupeirissa  J.
2018.  Synthesis  And  Characterization Of  Cellulose  Acetate  (CA).  J.  Chem. Res. 5 (2): 470. 3 Sahin HT, Arslan MB. 2008. A study on physical  and  chemical  properties  of cellulose  paper  immersed  in  various solvent  mixtures.  Int.  J.  Mol.  Sci. 9 (1):
78.
4 Maragkaki  A  et  al. 2020.  Bio-waste  to
Bio-plastic (B2B): Production of Compostable  Bio-Plastics  from  Food Waste. Proceedings. 30 (1): 47.
5 Saputro ANC, Ovita AL. 2017. Sintesis dan karakterisasi bioplastik dari kitosan- pati  ganyong  (Canna  edulis).  Kim.  dan Pendidik. Kim. 2 (1): 13.
6 Putra AD, Amri I, Irdoni. 2019. Sintesis Bioplastik  Berbahan  Dasar  Pati  Jagung dengan  Penambahan  Filler  Selulosa Serat Daun Nanas ( Ananas cosmosus ).
Jom Fteknik. 6 : 1.
7 Rohmawati  L,  Sholicha  SP,  S  Holisa SP, Setyarsih W. 2019. Identification of Phase  CaCO3/MgO  in  Bangkalan Dolomite  Sand  as  An  Antibacterial Substance. J. Phys. Conf. Ser. 1417 (1): .
8 Rohmawati B, Sya’Idah FAN,
Rhismayanti,  Alighiri  D,  Eden  WT. 2018.  Synthesis  of  bioplastic-based
renewable  cellulose  acetate  from  teak wood  (tectona  grandis)  biowaste  using glycerol-chitosan  plasticizer.  Orient.  J. Chem. 34 (4): 1810.
9 Mulyono  N,  Suhartono  MT,  Angelina S.  2015.  Development  of  bioplastic based  on  Cassava  flour  and  its  starch derrivatives  for  food  packaging.  J. Harmon. Res. 3 (2) (December): 125.
10 Hossain  ABMS,  Ibrahim  NA,  AlEissa MS.  2016.  Nano-cellulose  derived bioplastic  biomaterial  data  for  vehicle bio-bumper  from  banana  peel  waste biomass. Data Br. 8 : 286.
11 Sulityo  WH,  Ismiyati.  2012.  Pengaruh
Formulasi Pati Singkong–Selulosa Terhadap Sifat Mekanik Dan Hidrofobisitas Pada Pembuatan Bioplastik. Konversi. 1 (2): 23.
12 Syafri E et al. 2019. Effect of sonication time  on  the  thermal  stability,  moisture absorption, and biodegradation of water hyacinth (Eichhornia
crassipes)
nanocellulose-filled bengkuang (Pachyrhizus erosus) starch biocomposites.  J.  Mater.  Res.  Technol.
8 (6): 6223. 13 Amri  A,  Ekawati  L,  Herman  S,  Yenti SR,  Zultiniar,  Aziz  Y,  Utami  SP, Bahruddin. 2018. Properties
enhancement  of  cassava  starch  based bioplastics  with  addition  of  graphene oxide.  IOP  Conf.  Ser.  Mater.  Sci.  Eng.
345 (1): .
14 Subagio  H,  Aqil  M,  Penelitian  B, Serealia T. PEMETAAN PENGEMBANGAN
VARIETAS
UNGGUL  JAGUNG  DI  LAHAN KERING  IKLIM  KERING  Seminar
Nasional  Serealia.  Balai  Penelitian tanaman Serelia. p 19.
15 Suarni,  Widowati  S.  2016.  Struktur, Komposisi,  dan  Nutrisi  Jagung.  Balai Penelit.  Tanam.  Serealia  Kementeri. Pertan. 17.