View/Open - Repository | UNHAS
advertisement
Jurnal Alam dan Lingkungan, Vol.5 (8) Maret 2014 ISSN 2086-4604 POTENSI PATI KETELA POHON MANIHOT UTTILISSIMA POHL SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUATAN FILM PLASTIK BIODEGRADABEL Fahruddin, dan Nur Haedar Jurusan Biologi, Fakultas MIPA Universitas Hasanuddin, Makassar, Indonesia [email protected] ABSTRAK Pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl memiliki potensi sebagai bahan baku film plastik biodegradabel untuk dikembangkan. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan film plastik dari pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl sebagai bahan baku pembuatan film plastik biodegradabel. Pembuatan film plastik menggunakan bahan utama pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl dicampur aquades 10 ml, 50 ml asam asetat encer, 50 ml gliserol 75 %, 2 gram kitosan, 25 ml HCl 1, 25 N, dan 20 tetes NaOH 3,5 %. Uji biodegradabel dengan menggunakan media tanah dan dilakukan perbandingan dengan kontrol positif berupa plastik oxium dan kontrol negatif dengan plastik konvensional. Hasilnya diperoleh film plastik biodegradabel yang mempunyai karakteristik yaitu berwarna bening, teksturnya halus, dan memiliki ketebalan 0,68 mm tiap lembarnya, kemudian hasil uji biodegradabel pada film plastik menunjukkan pada hari ke-12 mampu terdegradasi sedangkan kontrol positif dan kontrol negatif belum terdegradasi. Kata kunci : pati ketela pohon, film plastik, biodegradabel Triliun kantong plastik. Pada dekade 50an. Konsumsi plastik (dunia) mencapai 5 juta ton per tahun dan pada tahun 2006 mencapai 100 juta ton per tahun. Peningkatan konsumsi sebesar ± 20% per tahun mengakibatkan penumpukan sampah yang tidak dapat didegradasi sehingga merusak keseimbangan lingkungan. Keseimbangan lingkungan akan tetap terjaga diantaranya dengan mengurangi sampah yang tidak dapat didegradasi. Secara umum kemasan plastik biodegradabel diartikan sebagai film kemasan yang dapat didaur ulang dan dapat dihancurkan secara alami. Plastik biodegradabel adalah suatu bahan dalam kondisi tertentu, waktu tertentu mengalami perubahan dalam struktur kimianya yang mempengaruhi sifat-sifat yang dimilikinya oleh pengaruh PENDAHULUAN Hampir setiap hari kita membutuhkan plastik untuk berbagai hal, yakni sebagai pembungkus makanan, alas makan dan minum, untuk keperluan sekolah, kantor, dan sebagainya. Hal ini dikarenakan plastik memiliki sifat unggul seperti ringan tetapi kuat, transparan, tahan air serta harganya relatif murah dan terjangkau oleh semua kalangan masyarakat. Namun, plastik yang beredar di pasaran saat ini merupakan polimer sintetik yang sulit untuk terurai di alam. Akibatnya semakin banyak yang menggunakan plastik, akan semakin meningkat pula pencemaran lingkungan seperti penurunan kualitas air dan tanah menjadi tidak subur. Menurut Roach (2003), konsumsi dunia terhadap plastik pada tabun 2001 menunjukkan angka sebesar 500 M - 1 43 Jurnal Alam dan Lingkungan, Vol.5 (8) Maret 2014 mikroorganisme seperti bakteri, jamur, algae. Sedangkan, kemasan plastik biodegradabel adalah suatu material polimer yang berubah kedalam senyawa berat molekul rendah dimana paling sedikit satu tahap pada proses degradasinya melalui metabolisme organisme secara alami (Firdaus dan Anwar, 2004). Plastik biodegradabel berbahan dasar pati atau amilum dapat didegradasi bakteri Pseudomonas dan Bacillus memutus rantai polimer menjadi monomer-monomernya. Senyawasenyawa hasil degradasi polimer selain menghasilkan karbon dioksida dan air, juga menghasilkan senyawa organik lain yaitu asam organik dan aldehid yang tidak berbahaya bagi lingkungan. Plastik berbahan dasar pati aman bagi lingkungan. Sebagai perbandingan, plastik tradisional membutuhkan waktu sekitar 50 tahun agar dapat terdekomposisi secara alami, sementara plastik biodegradabel dapat terdekomposisi 10 hingga 20 kali lebih cepat. Hasil degradasi plastik ini dapat digunakan sebagai makanan hewan ternak atau sebagai pupuk kompos (Pranamuda, 2003). Indonesia dengan kekayaan sumber daya alamnya sangat potensial untuk dikembangkan produksi plastik biodegradabel. Salah satu komoditi yang dapat diproduksi untuk membuat plastik biodegradabel adalah jenis tanaman umbi-umbian. Umbi-umbian yang dimanfaatkan pada penelitian ini berupa ketela pohon karena ketela pohon masih digolongkan sebagai hasil pertanian sekunder yang kurang dimanfaatkan selain sebagai makanan pokok. Selain sebagai makanan pokok, ketela pohon memiliki potensi yang besar untuk dijadikan bahan baku plastik biodegreadabel. Sehingga penelitian ini memanfaatkan ketela pohon Manihot uttilissima Pohl sebagai bahan penghasil ISSN 2086-4604 plastik biodegradabel (Huda dan Firdaus, 2007). METODE PENELITIAN Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Mikrobiologi, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar. Dilaksanakan dari bulan Oktober 2012 - April 2013. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah gelas kimia (Pyrex), gelas ukur (Pyrex), erlenmeyer (Pyrex), pipet tetes, batang pengaduk, pemarut, penangas, timbangan listrik, oven, saringan, dan plat kaca. Bahan-bahan yang diperlukan pada penelitian ini yaitu pati ketela pohon, sampel tanah, aluminium foil, aquades, asam asetat encer sebanyak 50 ml, gliserol 75 % sebanyak 50 ml, kitosan 2 gram, HCl 1, 25 N sebanyak 25 ml, dan NaOH 3,5 % sebanyak 20 tetes. Penelitian ini menggunakan bahan utama yaitu ketela pohon Manihot uttilissima Pohl untuk menghasilkan film plastik yang biodegradabel. Sterilisasi Alat Alat-alat yang akan digunakan dicuci dengan menggunakan deterjen lalu dibilas dengan air bersih yang mengalir kemudian dikeringkan. Untuk alat-alat gelas yang tahan terhadap panas seperti gelas kimia, gelas ukur, dan cawan petri dibungkus dengan kertas perkamen sedangkan erlenmeyer diberi kapas pada mulut tabung lalu ditutup dengan aluminium foil kemudian alat-alat tersebut disterilisasikan dalam oven pada suhu 1800C selama 2 jam. Alat-alat yang tidak tahan panas seperti batang pengaduk dibungkus dengan kertas kemudian disterilkan dalam otoklaf pada suhu 1210 C dengan tekanan 2 atm selama 15 menit. Pembuatan Film 44 Jurnal Alam dan Lingkungan, Vol.5 (8) Maret 2014 1. Pembuatan Pati Ketela Pohon Ketela pohon dikupas terlebih dahulu dan dibuang kulitnya. Daging ketela pohon dibersihkan dengan aquades kemudian diparut sehingga diperoleh bubur ketela pohon basah. Bubur yang diperoleh disaring dan hasil saringannya diendapkan. Kemudian bagian yang mengendap berupa pati dijemur sampai kering lalu ditimbang sebanyak 50 gr. ISSN 2086-4604 HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan hasil penelitian dalam pembuatan film plastik dari pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl yang dicampur dengan asam asetat encer, kitosan, HCl, NaOH dan gliserol sehingga terbentuk biopolimer film plastik di atas cetakan plat kaca. 2. Pembuatan Film (Huda dan Firdaus, 2007) Pati ketela pohon sebanyak 50 gram dicampur dengan aquades 10 ml, 50 ml asam asetat encer, 50 ml gliserol 75 %, 2 gram kitosan, 25 ml HCl 1, 25 N, dan 20 tetes NaOH 3,5 %. Campuran tersebut dihaluskan secara pelan-pelan selama 10 menit. Campuran dipanaskan sambil diaduk pada suhu 70-80 oC selama 5-10 menit sampai terbentuk biopolimer dan ditambahkan 50 ml gliserol 2,5 %. Biopolimer yang telah terbentuk didiamkan selama 5 menit tanpa pemanasan. Biopolimer yang dihasilkan dicetak di atas wadah plastik yang licin kemudian disimpan dalam oven pada suhu 60 oC selama 24 jam.Setelah itu dikondisikan dalam suhu kamar selama 24 jam.Diperoleh film plastik yang berasal dari pati ketela pohon. Gambar 1 :Hasil Pembuatan Film Plastik Biodegradabel dari Pati Ketela Pohon Manihot uttilissima Pohl Hasil pembuatan film plastik diperoleh dari pati basah 125 gram yang menghasilkan pati kering sebanyak 50 gram. 50 gram pati kering yang dicampur dengan beberapa larutan dapat menghasilkan 150 ml yang siap dicetak di atas plat kaca. Setelah dioven film plastik yang diperoleh sebanyak 24 plat kaca atau 24 lembar. Setiap lembar film plastik yang diperoleh berukuran 17,5 cm x 10,5 cm atau 183,75 cm2 dengan ketebalan 0,68 mm tiap lembarnya. Berat yang diperoleh tiap lembar yaitu 4,24 gram sehingga total keseluruhan pembuatan plastik biodegradabel sebanyak 50 gram pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl yaitu 101, 76 gram. Film plastik yang dihasilkan dari pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl mempunyai karakteistik yaitu berwarna bening dan tekstrurnya halus. Uji Biodegradasi Film plastik biodegradabel yang dihasilkan, diuji sifat biodegradabilitasnya dengan cara film plastik dimasukkan ke dalam wadah yang berisi tanah sebanyak 200 gr, kemudian dilihat perubahan tekstur selama 2 minggu. Hal yang sama dilakukan pada kontrol positif dan kontrol negatif. Kontrol positif dengan menggunakan plastik oxium dan kontrol negatif dengan menggunakan plastik sintetik. Tabel 1. Hasil Uji Biodegradasi pada 3 Jenis Plastik Pada Media Tanah Hari keJenis Plastik 1 12 45 Jurnal Alam dan Lingkungan, Vol.5 (8) Maret 2014 Film Plastik Biodegradabel Plastik Oxium Plastik Konvensional A - ISSN 2086-4604 Rhodospirillium, Rhodopseudomonas, Chromatium, Thiocystis, pembentuk endospora seperti Bacillus,Clostridium, gram negatif aerob seperti Pseudomonas, Zoogloa, Azotobacter, Rhizobium,Actynomycetes, Alcaligenes (Griffin, 1994). Kontrol positif berupa plastik biodegradabel jenis oxium yang terbuat dari polimer bahan sintetis dari hari 1-11 tidak menunjukkan adanya perubahan. Pada hari ke-12 hanya menunjukkan satu lubang kecil. Hal ini menandakan bahwa plastik yang terbuat dari bahan alami berupa pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl lebih mudah didegradasi dibandingkan dengan bahan sintesis. Kontol negatif berupa plastik konvensional yang berbahan dasar minyak bumi tidak mengalami perubahan. Hal ini dikarenakan plastik konvensional tidak mudah terurai oleh bakteri tanah dan membutuhkan waktu yang sangat lama agar bisa terurai. +++ - B Gambar 2 : A. Perlakuan film plastik pada media tanah B. Hasil Uji Biodegradasi Tabel 1 menunjukkan hasil uji biodegradasi pada 3 jenis plastik pada hari ke-1 belum menunjukkan adanya perubahan. Pada hari ke-12 film plastik biodegradabel terdegradasi ditandai dengan film plastik berubah menjadi potongan-potongan kecil sedangkan plastik oxium dan konvensional tidak menunjukkan perubahan seperti terlihat pada Gambar 1. Ini menunjukkan bahwa film plastik yang berbahan dasar bioplimer dapat hancur atau terdegradasi dengan mudah. Beberapa faktor yang mempengaruhi tingkat biodegradabilitas film plastik setelah kontak dengan mikroorganisme, yakni : sifat hidrofobik, bahan aditif, proses produksi, struktur polimer, morfologi dan berat molekul bahan kemasan. Proses terjadinya biodegradasi film plastik pada lingkungan alam dimulai dengan tahap degradasikimia yaitu dengan proses oksidasi molekul, menghasilkan polimer dengan berat molekul yang rendah. Proses berikutnya adalah serangan mikroorganisme berupa bakteri, jamur dan alga dan aktivitas enzim baik intracellular maupun extracellular. Contoh mikroorganisme diantaranya bakteri phototrop seperti Tabel 2. Hasil Pengukuran pada 3 Jenis Plastik Rata-rata Standar Jenis Plastik Ketebalan Deviasi (mm) Film Plastik 0,68 0,13 Biodegradabel Plastik Oxium 0,5 0 Plastik 0,3 0 Konvensional Dari sisi ketebalan film plastik dapat diketahui dengan mengukurnya menggunakan mikrometer skrup. Dari hasil pengukuran diperoleh ketebalan film plastik yang telah dibuat yaitu ratarata 0,68 mm. plastik oxium dengan ketebalan rata-rata 0,5 mm, dan plastil konvensional dengan ketebalan rata-rata 0,3 mm. Tebalnya film plastik yang terbentuk tidak mempengaruhi cepat atau lambatnya film plastik tersebut dapat terdegradasi. Faktor utama yang paling 46 Jurnal Alam dan Lingkungan, Vol.5 (8) Maret 2014 menentukan cepat atau lambatnya film plastik tersebut terdegradasi adalah bahan utama dari film plastik tersebut. Sedangkan standar deviasi yang diperoleh dari pengukuran ketebalan film plastik biodegradabel yaitu 0,13 sedangkan plastik oxium dan konvensional 0. Hal ini menunjukkan bahwa variasi data pengukuran berpengaruh terhadap besarnya standar deviasi yang diperoleh dan standar deviasi akan 0 jika data pengukuran sama atau semua data memiliki nilai yang identik. Dari sisi ekonomi juga dapat disimpulkan bahwa pembuatan film plastik biodegradabel lebih efisien dibandingkan dengan plastik konvensional sekarang ini yang bahan baku utamanya dari minyak bumi yang sedang mengalami peningkatan harga saat ini. Selain itu, menjaga lingkungan dari polusi ketika plastik yang tidak lagi tergunakan dibakar maka gas CO2 yang dihasilkan dapat menambah emisi gas dunia dan meningkatktan global warming. Selain itu, plastik biodegradabel juga mengurangi penumpukan sampah plastik. Banyaknya sampah plastik yang dibuang di tanah akan mengganggu ekosistem daratan. Plastik yang menutupi tanah akan menghalangi penyerapan air ke dalam tanah sehingga potensi banjir meningkat. Selain itu plastik ini akan menutup permukaan tanah yang mengakibatkan aerasi tidak bisa berjalan semestinya sehingga kehidupan hewan-hewan kecil di dalam tanah ikut terganggu. ISSN 2086-4604 DAFTAR PUSTAKA Firdaus, F., dan Anwar, C. 2004. Potensi Limbah Padat-Cair Industri Tepung Tapioka sebagai Bahan Baku Filmplastik biodegradable, Jurnal Sain-Teknologi LOGIKA UII ISSN 1410-315, Vol. 01, No. 02. Huda, T. dan Firdaus F., 2007. Karakteristik Fisikokimiawi Film Plastik Biodegradable dari Komposit Pati Singkong-Ubi Jalar. Jurnal Penelitian Sains dan Teknologi LOGIKA, Vol. 4, No. 2. Pranamuda, H.2003. Pengembangan Bahan Plastik Biodegradable berbahan baku Pati Tropis,Hasil Penelitian dari BPPT Jakarta, http://wwwstd.ryu.titech.ac.jp/~in donesia/ zoa/paper/html/paperHardaningPr anamuda.html Roach, 2003. Kajian Biodegradasi Bioplastik Berbasis Poli-βHidroksialkanoat (PHA) dengan Pemlastis Dimetil Ftalat Dietil Glikol dan Polietilen Glikol Pada Lingkungan Tanah Yang Berbeda. http://repository.ipb.ac.id/handle/ 123456789/48545. Diakses pada tanggal 10 Februari 2012. Makassar. Seal, K.J. and Griffin, G.J.L. 1994. Test Methods and Standards for BiodegradablePlastic. In: Chemistry and Technology of Biodegradable Polymer. Blackie Academic and Proffesional, Chapman and Hall. KESIMPULAN 1. Pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl berpotensi dibuat film plastik biodegradabel. 2. Film plastik dari pati ketela pohon Manihot uttilissima Pohl dapat terdegradasi secara alami oleh mikroba tanah. 47 Jurnal Alam dan Lingkungan, Vol.5 (8) Maret 2014 ISSN 2086-4604 48
