MAKALAHTEKNOLOGI BIOPROSESBIOPOLYMER

Disusun oleh :IVAN AULIA125100501111005DITA KURNIA SARI125100501111007TRI WILUJENG WULANDARI 125100501111015RAUDLATUL HASANAH125100507111011IKA PUTRI B125100507111023

JURUSAN TEKNOLOGI HASIL PERTANIANFAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIANUNIVERSITAS BRAWIJAYAMALANG2014

DAFTAR ISI

CoverDaftar Isi...iBAB I Pendahuluan.11.1 Latar Belakang...................................................................................................11.2 Rumusan Masalah.11.3 Tujuan2BAB II Pembahasan.32.1 Pengertian dan Karakteristik Bioplastik32.2 Cara Pembuatan dan Produksi...52.3 Sumber Bioplastik..........................................................................................................62.4 Kelebihan bioplastik dari pada plastik konvensional.....................................................9BAB III Penutup............................................................................................................................103.1 Kesimpulan3.2 SaranDaftar Pustaka

BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangSalah satu permasalah di dunia pada umumnya dan di Indonesia pada khususnya adalah limbah plastik. Kebutuhan plastik sebagai kantung pembungkus bahan pangan atau pun barang semakin lama semakin menigkat. Hal ini dikarenakan plastik mempunyai nilai lebih dibandingkan dengan media lainnya seperti logam dan gelas. Plastik lebih ringan, lebih murah dan mudah dalam proses pembuatan serta pengaplikasiannya. Selain itu, peningkatan jumlah penduduk di dunia ditambah dengan penggunaan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui untuk memproduksi plastik semakin menambah penumpukan sampah plastik. Plastik yang kita gunakan sehari-hari sering disebut sebagai plastik konfensional yang biasanya menggunakan polimer sintetis yang terbuat dari proleum, atau gas alam yang sulit untuk didaur ulang dan diuraikan oleh pengurai sebagai bahan baku. Penumpukan sampah plastik dapat mengakibatkan terjadinya pencemaran lingkungan yang dapat berupa pencemaran tanah, air, dan udara.Salah satu solusi untuk permasalahan ini adalah dengan mengganti bahan baku yang digunakan pada pembuatan plastik konvensional menjadi bahan yang lebih ramah lingkungan dan mudah diuraikan oleh bakteri pengurai, yang disebut dengan plastik biodegradable (bioplastik). Bioplastik atau yang sering disebut plastik biodegradable, merupakan salah satu jenis plastik yang hampir keseluruhannya terbuat dari bahan yang dapat diperbarui, seperti pati, minyak nabati, dan mikrobiota. Ketersediaan bahan dasarnya di alam sangat melimpah dengan keragaman struktur tidak beracun. Bahan yang dapat diperbarui ini memiliki biodegradabilitas yang tinggi sehingga sangat berpotensi untuk dijadikan bahan pembuat bioplastik.Kelebihan dari bioplastik dibandingkan dengan plastik konvensional sangat terlihat jelas, yaitu dapat mengurangi limbah plastik yang semakin lama jumlahnya semakin banyak. Salah satu bahan yang mudah diuraikan adalah pati. Pati menjadi material yang sangat menjanjikan untuk sebagai bahan baku plastik karena sifatnya yang universal, dapat diperbaharui, dan harga terjangkau. 1.2 Rumusan MasalahRumusan masalah dari makalah ini adalah :1. Apakah pengertian dan karakteristik dari bioplastik?2. Bagaimanakah proses pembuatan dan cara produksi dari plastik biodegradable ?3. Komoditas apa saja yang dapat dijadikan sumber dari plastik bidegradable ?4. Keunggulan dari plastik biodegradable di bandingkan dengan plastik konvensional ?1.3 TujuanTujuan dari pembuatan makalah ini adalah :1. Mengetahui pengertian dan karakteristik dari bioplastik2. Mengetahui proses pembuatan dan cara produksi dari bioplastik3. Mengetahui komoditas yang dapat dijadikan sebagai sumber pembuatan dari plastik biodegradable4. Mengetahui keunggulan dari plastik biodegradable dibandingkan dengan plastik konvensional

BAB IIPEMBAHASAN2.1 Pengertian dan Klasifikasi BioplastikBioplastik (plastic biodegradable) adalah polimer yang dapat dirubah menjadi biomassa melalui tahapan depolimerisasi dan mineralisasi. Bioplastik ini suatu polimer dimana polimer itu berubah ke dalam senyawa dengan berat molekul rendah dilakukan sedikitnya satu tahap pada proses degradasi melalui metabolisme organisme secara alami. Tahapan depolimerisasi terjadi ketika enzim ekstrakseluler dimana endo eznim ini memutus ikatan internal pada rantai utama secara acak, sedangkan ekzo enzim memutus unit monomer pada rantai uatama secara urut. Pada tahap mineralisasi membentuk CO2, CH4, N2, air, garam-garam, mineral dan biomassa. Bioplastik ini dapat terurai karena aktivitas pengurai dalam proses biodegradasi (Marbun, 2012).Klasifikasi plastic biodegradable terbagi menjadi empat, antara lain:a. Produk biomassa dari sumber agro-polimer ini ada dua, yaitu dari polisakarida contohnya pati (gandum, kentang, jagung), lignin-selulosa (kayu dan jerami), dan lainnya seperti pektin, kitosan, dan karet. Sedangkan drai protein, lipid ini pada binatang (kasein, kolagen, dan gelatin) dan tanaman (gluten, soya, dan zein) (Marbun, 2012).b. Dari mikroorganisme (ekstraksi) contohnya polihidroksi alkanoat (PHA), polihidroksibutirat (PHB), dan polihidroksibutirat co-Hidroksivalerat (PHBV) (Marbun, 2012).c. Dari bioteknologi ini melalui sintesis konvensional dari bio-monomer contohnya poliaktida dan poli asam laktat (PLA) (Marbun, 2012).d. Dari produk petrokimia contohnya polikaprolakton (PCL), poliasteramida, alifatik co-poliester, dan aromatic co-poliester (Marbun, 2012).2.2 Produksia. FermentasiProses pembuatan Nata de Pina (Iskandar dkk., 2010), pertama buah nanas dikupas. Setelah buah nanas yang sudah dikupas dicuci hingga bersih selanjutnya diblender. Lalu disaring dengan kain kasa hingga ampas terpisah dari sarinya. Sari yang didapat di campur dengan aquades (1:3). Setelah itu dimasukkan ke dalam Erlenmeyer. Ditambahkan asam asetat glacial sebanyak 20 ml, urea 0.5 gram, dan gula pasir sesuai konsentrasi masing-masing. Ditutup menggunakan aluminium foil. Di aduk diatas hot plate kecepatan pengadukan 4 rpm selama 10 menit menggunakan magnetic stirrer. Setelah itu larutan di autoclave suhu 121oC selama 15 menit. Setelah dingin larutan dituang ke dalam wadah fermentasi di set pHnya dengan penambahan buffer NaOH dan CH3COOH. Diinokulasikan dengan starter Acetobacter subsp. xylinum berumur 6 hari. Lalu ditutup dan disimpan di dalam inkubator suhu kamar selama 15 menit. Selama fermentasi wadah tidak boleh di goyang.b. Fermentorc. ProsesProses pembuatan plastic biodegradable dari glukomannan (Harsojuwono, 2011), menyiapkan glukomanan 25 g, kitin 25 g, dan penakaran pentanol-1 25 ml. pencampuran glukomanan dengan kitin atau pentanol-1 sesuai dengan formula. Setelah itu ditambah aquades sebanyak 300 ml. dipolimerisasi suhu 85oC selama 10 menit, pengadukan 100 putaran/menit. Ditambah plastiziczier gliserol sesuai formula dan tetap diaduk selama 3 ment setalah penambahan plasticizier gliserol. Dicetak menggunakan alat cetak polietilen mempunyai luas permukaan 20x15 cm. dioven suhu 50oC selama 48 jam. Dilakukan pendinginan atau aging suhu kamar selama 24 jam dan terbentuk lembaran plastic biodegradable glukomanan.

KitinGlukomannanPenta Penimbangan

Pencampuran pentanol-1 Glukomannan (sesuai formula)

Penambahan aquades 300 ml

Polimerasi suhu 85oC, 10 menit, pengadukan dengan RPM= 100 put/mnt

Penambahan plasticizier gliserol sesuai dengan perlakuan

Diaduk dengan RPM 100 put/mnt selama 3 menit

Pencetakan pada cetakan PE luas permukan 20x15 cm

Pengovenan suhu 50oC selama 48 jam, pendinginan suhu kamar selama 24 jam

Film Plastik Glukomannan Biodegradable

Gambar. Diagram Alir Pembuatan Plastik Biodegradable Glukomannan Pembutaan film (Iskandar dkk., 2010), nata hasil fermentasi dicuci dahulu sampai bersih dari bakteri dan sisa medium fermentasi dengan air mengalir. Kemudian ditekan pada tekanan 300 psi dengan Hidraulic Power Pass untuk mengeluarkan airnya. Selanjutnya nata yang dipress menghasilkan lembaran tipis berupa film. Kemudian dibersihkan kembali dan dikeringankan dengan oven suhu 125oC selama 10 menit. Film dikeluarkan dan didinginkan dalam desikator selama 15 menit. Lembaran film yang telah kering dipotong dengan ukuran yang diinginkan, sehingga membentuk specimen guna untuk pengujian.

2.3 Sumber BioplastikSumber yang dapat berpotensi untuk dikembangkan menjadi bioplastik adalah: Tongkol jagungTongkol jagung merupakan bahan alam yang mengandung 40% selulosa dari kandungan keseluruhan tongkol jagung. Dengan demikian tongkol jagung cukup memadai jika benar-benar di gunakan sebagai pengganti pembuatan plastik biodegradable.Tongkol jagung merupakan biopolimer karbohidrat yang aman, mudah didaur ulang, dapat terdegradasi secara mudah di alam, dan bersifat dapat diperbarui. Karakteristik dari tongkol jagung itu sendiri yaitu, memiliki batasan bervariasi yang terkait dengan kelarutan dalam air, kemudian lapisan tipis tongkol jagung dapat dengan mudah rusak.Sehingga untuk meningkatkan karakteristik tersebut umumnya, tongkol jagung dicampurkan dengan biopolimer yang bersifat hidrofobik yaitu kitosan (Hidayah, SaguPati sagu merupakan salah satu polimer alam yang cukup berpotensi untuk digunakan sebagai bahan baku plastik biodegradable. Namun pati sagu perlu terlebih dahulu dimodifikasi menjadi pati ester atau pati ester asam lemak sehingga dapat memenuhi sifat-sifat sebagai plastik biodegradable (Muljana, 2012).Berdasarkan penelitian Muljana (2012), menyatakan bahawa proses transesterifikasi/esterifikasi pati sagu dapat dengan menggunakan asetat anhidrida dan vinil laurat sebagai reagen di dalam media subkritik CO2. Percobaan ini pun dilakukan dengan memodifikasi tekanan dan suhu. Sehingga dihasilkannya plastik biodegradable dengan harga bahan-bahan yang murah. Kacang kedelaiKacang kedelai digunakan sebagai bahan baku pembuatan plastik biodegradable yang mana mula-mula dilakukan proses ekstraksi protein yang terkandung pada kacang kedelai, kemudian ditambahkan dengan tepung tapioka dan gliserol, dan dicetak menjadi lembaran-lembaran plastik (Sinaga et al, 2013).Berdasarkan penelitian Sinaga et al (2013) menyatakan bahwa penambahan gliserol berpengaruh terhadap ketebalan, kekuatan tarik, dan pemanjangan saat pemutusan bioplastik. Adapun peningkatan ketebalan yang terjadi pada bioplastik hal ini berkaitan dengan tingkat penambahan gliserol. Kulit singkongUntuk memperoleh bioplastik, maka perlu dilakukannya pncampuran antara pati kulit singkong dengan plastisizer gliserol yang bertujuan untuk memperoleh plastik yang lebih fleksibel dan elastis (Akbar dkk., 2013).Berdasarkan penelitian Akbar dkk (2013) menyatakan bahwa, pati kulit singkong berpotensi sebagai sumber bahan baku pembuatan bioplastik, namun sifat mekanik dari bioplastik tersebut akan mengalami penurunan pada setiap minggunya yang dikarenakan adanya absorpsi uap air dan terjadi perpindahan plastisizer dalam matrix bioplastik selama penyimpanan. Sehingga dapat disimpulkan bahwa bioplastik dari pati kulit singkong tidak dapat digunakan dalam jangka panjang, akan tetapi bioplastik tersebut akan terdegradasi secara cepat. Ubi jalarPemanfaatan ubi jalar sebagai bahan baku pembuatan plasti biodegradable dikarenakan pati ubi jalar mengandung kadar amilosa 11,6% dan amilopektin 76,2%. Di mana kadar amilosa tersebut diharapkan mampu memberikan sifat mekanik yang optimal dan kadar amilopektin yang mampu memberikan sifat lengket yang optimal (Marbun, 2012).Pemanfaatan ubi jalar tersebut dilakukan dengan penggunaan matrix yang dicampurkan dengan selulosa yang memiliki tujan sebagai penguat, dan dilakukan penambahan gliserol yang bertujuan untuk menghasilkan bahan bioplastik yang memiliki difat mekanik, morfologi, dan biodegradabilitasyang optimal (Marbun, 2012). Nata de cocoPemanfaatan nata de coco sebagai bahan baku plastik biodegradable yaitu, diharapkannya plastik biodegradable tersebut memiliki sifat fisik seperti tingkat permeabilitas terhadap uap air yang relatif kecil, dan sifat kimia yakni, limbah yang dihasilkan dapat diuraikan oleh mikroorganisme (Biamenta, 2011).Kemudian Nata de coco dilakukan pemerosesan dengan menambahkan pati, gliserin, dan kitosan yang kemudian dilakukan fermentasi, selanjutnya dilakukan metode Kjeldhal untuk menentukan kadar protein, dan dilakukan penyimpanan tiga bulan untuk menentukan ketahanan pada plastik biodegradable yang terbuat dari nata de coco (Biamenta, 2011). Kitin yang dihasilkan dari limbah kulit udangPemanfaatan limbah kulit udang sebagai bahan baku plastik biodegradable yaitu, sebagai pengemas makanan yang anti bakteri. Kemudian dijelaskan bahwa, kulit pada udang mengandung kitin, di mana kitin diproses menjadi kitosan yang kemudian dibuat menjadi lembaran-lembaran plastik, dan diblanding dengan polimer sintetik (Sofyan, 2010).2.4 Kelebihan bioplastik dari pada plastik konvensionalHampir setiap produk menggunakan plastik sebagai kemasan atau bahan dasar, sehingga hal ini menghasilkan sekitar 100 juta ton plastik per tahunnya yang diproduksi di berbagai sektor industri dunia (Firdaus, 2007)Sehingga perlu diketahui bahwa plastik memiliki beberapa sifat yang kurang menguntungkan yaitu, plastik tidak mudah hancur karena lingkungan, cuaca hujan, panas, maupun mikroba yang hidup didalam tanah, dan mudah bereaksi (Firdaus, 2007).Maka dilakukan pengembangan berbasis bioplastik yang merupakan sebagai bahan pembungkus alternatif dikarenakan, bioplastik memiliki sifat yang menguntungkan yaitu, ramah lingkungan karena mudah terurai, dapat digunakan secara berulang kurang lebih selama 3 bulan, aman, dapat diperbarui, sehingga bioplastik relatif lebih banyak digunakan pada bidang industri pangan, farmasi, dan kesehatan (Firdaus, 2007).2.5 Analisa atau Pengujian Plastik Biodegradablea. Karakterisasi sifat mekaniksifat mekanik berupa kuat tarik dan elongasi yang menunjukkan kekuatan material tersebut. Sifat mekaniknya ditunjukkan dengan kuat tarik yang tinggi dan elastisitas yang baik. Karakteristik uji tarik dilakukan dengan menambah beban secara perlahan-lahan hingga material tersebut patah. Pada waktu yang bersamaan, pertambahan panjang material dapat diukur. Sedangkan elastisitas suatu material dicari dengan perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang semula (Marbun, 2012).

Keterangan:= kuat tarik (kgf/cm2)= beban maksimum (kgf)Ao= luas penampang awal

Keterangan:= elastisitas(%)to= panjang mula-mula material (cm)= pertambahan panjang (cm)

b. Karakterisasi SEM (Scanning Elctron Microscopy)Menganalisis struktur morfologi film, dengan cara memotong sampel dengan ukuran yang kecil dan diletakkan pada karbon tape. Hasil analisis SEM memperlihatkan penyebaran partikel pengisi pada matriks sehingga dapat diketahui distribusi partikel pengisi pada matriks tersebar merata atau tidak (Marbun, 2012).c. Karakterisasi XRD (X-Ray Diffraction)Difraksi sinar-X berdasarkan interferensi kontruksif dari sinar-X monokromatik dan kristal sampel. Sinar-X dan sampel berinteraski menghasilkan interferensi kontruktif ketika kondisiny memenuhi Hukum Bragg yang dinyatakan hubungan antara panjang gelombang radiasi elektromagnetik terhadap sudut difraksi dan jarak kisi dalam kristal sampel. Difraksi sinar-X terdeteksi, diproses, dan dihitung (Marbun, 2012).

Keterangan:n= bilangan bulat menyatakan frasa pada fraksi yang menghasilkan terang= panjang gelombang sinar-Xd= lebar celah= sudut difraksi

d. Karakterisasi FT-IR (Fourier Transform InfraRed)FT-IR menggunakan spektroskopi inframerah, dimana radiasi inframerah dilewatkan pada sampel. Sebagian radiasi inframerah diserap sampel dan disebagian diltransmisikan. Hasilnya besar absorbsi molekul dan transmisi sidik jari dari suatu sampel. Spectrum inframerah berupa sidik jari dari suatu sampel menunjukkan puncak absorbansi sesuai dengan frekuensi getaran yang dihasilkan antara ikatan atom dari sampel (Marbun, 2012). Gambar . Bagan Ilustrasi system FT-IR (Anonim, 2010).e. Karakterisasi fisikokimiawiAnalisis mrofologi dengan mengamati secara fisik film kemasan plastic biodegradable dihasilkan dengan menggunakan EM 30 m/nikon HFX-DX dengan cara meletakkan sampel uji ukurannya 2x2 cm dibawah lensa mikroskop, gambar yang ditampilkan dalam monitor dicetak. Untuk pH dilakukan dengan cara meletakkan kertas lakmus atau pH-indikator pada sampel film plastic biodegradable yang dihasilkan kemudian diamati perubahan warna kertas lakmus, dicocokan dengan indicator warna yang ada. Stabilitas panas dilakukan dengan mengkondisikan produk film plastic biodegradable yang dihasilkan dalam oven perlakuan suhu bertingkat sampai film plastic biodegradable rusak, selama 2 jam, diamati perubahan fisiknya. Ketahana-air dilakukan dengan cara film plastic biodegradable yang dihasilkan direndam di air suhu kamar yang bervariasi sampai film plastic biodegradable rusak dan ketahanan air panas suhu 100oC setiap menit diaamati dan dianalisis kondisi secara fisikokimiawi terkait ketahanan airnya (Huda dan Firdaus, 2007).

BAB IIIPENUTUP

3.1 Kesimpulan Bioplastik atau yang sering disebut plastik biodegradable, merupakan salah satu jenis plastik yang hampir keseluruhannya terbuat dari bahan yang dapat diperbarui, seperti pati, minyak nabati, dan mikrobiota.3.2 Saran Perlu adanya desain lanjutan mengenai sistem produksi bioplastik lembaran dengan meningkatkan jumlah produksi. Proses pembuatan bioplastik memakan waktu lama dalam proses pengeringan. Sehingga proses pengeringan perlu dipercepat agar jumlah produksi semakin meningkat. Selain itu, kapasitas produksi dapat ditingkatkan dengan cara menambah jumlah lini produksi, menambah panjang konveyor, atau menambah waktu produksi dalam setahun.

DAFTAR PUSTAKA

Akbar, F., Z. Anita, H. Harahap. 2013. Pengaruh Waktu Simpan Film Plastik Biodegradasi dari Pati Kulit Singkong Terhadap Sifat Mekanikalnya. Jurnal Teknik Kimia. Vol. 2 (2), 11 12. Biamenta, E. 2011. Karakterisasi dan Analisa Kadar Nutrisi Edible Film dari Nata De Coco Dengan Penambahan Pati, Gliserin, dan Kitosan Sebagai Bahan Pengemas Makanan. [Skripsi]. Universitas Sumatera Utara. Medan.Firdaus, F. 2007. Bahan Plastik Ramah Lingkungan. Diakses pada 31 Januari 2007. Hidayah, L. 2012. Pemanfaatan Tongkol Jagung Sebagai Bahan Alternatif Pembuatan Plastik Biodegradable. Institut Sains & Teknologi Akprind. Yogyakarta.Marbun, E. S. 2012. Sintesis Bioplastik dari Pati Ubi Jalar Menggunakan Penguat Logam ZnO dan Penguat Alami Selulosa. [Skripsi]. Universitas Indonesia. Depok.Marbun, E. S. 2012. Sintesis Bioplastik dari Pati Ubi Jalar Menggunakan Penguat Logam ZnO dan Penguat Alami Selulosa. Skripsi. Universitas Indonesia. Depok.Muljana, H. 2012. Studi Proses Transesterifikasi Pati Sagu di dalam Media Subkritik CO2. Universitas Katolik Parahyangan. Bandung.Sinaga, L. L., M. S. Rejekina., M. S. Sinaga. 2013. Karakteristik Edible Film dari Ekstrak Kacang Kedelai Dengan Penambahan Tepung Tapioka dan Gliserol Sebagai Bahan Pengemas Makanan. Jurnal Teknik Kimia. Vol. 2 (4), 12 13.Sofyan, M. 2010. Pengembangan Teknologi Kemasan Plastik Biodegradable Dimasa yang Akan Datang. Universitas Pendidikan Indonesia. Bandung.Harsojuwono, B.A. 2011. Penentuan Formula Komposit Plastik Biodegradable Glukonomanan dari Umbi Porang(Amorphophallus meller B) Ditinjau dari Karakteristik dan Mekanis. The Excellent Research. Universitas Udayana.Anonim. 2009. What is FT-IR. Huda, T., dan F. Firdaus. 2007. Karakteristik Fisikokimiawi Film Plastik Biodegradable dari Komposit Pati Singkong-Ubi Jalar. Logika. Vol 4 No. 2, 5.Iskandar, M. Zaki, S. Mulyati, U. Fathananh, I. Sari, dan Juchairawati. 2010. Pembuatan Film Selulosa dari Nata de Pina. Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan. Vol. 7 No. 3, 105-111.