1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan industri yang dibarengi dengan peningkatan jumlah penduduk akan meningkatkan konsumsi sumber daya alam dan energi yang berakibat terciptanya beberapa masalah diantaranya adalah penumpukan sampah dalam jumlah yang besar. Salah satu produk industri yang penggunanya menembus seluruh aspek kehidupan manusia adalah plastik. Dalam era modern ini, plastik menjadi bahan yang hampir tidak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia. Dalam penggunaanya plastik lebih diterima karena disamping harganya yang murah, plastik dianggap lebih unggul dari media lainya seperti logam atau kaca karena sifatnya jauh lebih ringan, dan tidak mudah pecah. Setiap tahunya, produksi plastik dunia mencapai 100 juta ton pertahun (Setiawan et al, 2014). Berdasarkan data INAPLAS (Indonesian Oleafin Aromatic Plastic Industry Asociation, pada tahun 2015 pemakaian plastik di Indonesia mencapai 4,7 juta ton dan diperkirakan akan meningkat mencapai 5 juta ton pada tahun 2016 (Supriadi, 2016). Di Indonesia konsumsi plastik mengalami pertumbuhan mencapai 6-7% pertahunya (Lipi, 2016). Peningkatan yang cukup signifikan terhadap produksi dan konsumsi plastik ini menjadi penyebab terjadinya penumpukan sampah plastik. Plastik Konvensional yang beredar dipasaran merupakan plastik yang berbahan dasar minyak bumi (Atifah, 2010). Minyak bumi merupakan sumberdaya alam yang sifatnya terbatas (unrenewable) dan tidak bisa diperbaharui. Selain itu, plastik yang terbuat dari petroleum atau gas alam akan sulit didaur ulang dan terurai oleh pengurai sehingga akan mengakibatkan pencemaran lingkungan berupa pencemaran tanah, air, udara serta penumpukan sampah plastik (Marbun, 2012). Hal tersebut memberi gambaran potensi pengembangan kemasan plastik biodegredable yang mampu diuraikan oleh mikroorganisme sehingga dapat mengurangi pencemaran lingkungan (Setiawan, et al, 2014). 2 Plastik biodegradable atau yang sering disebut dengan bioplastik, merupakan plastik yang dapat digunakan seperti layaknya plastik konvensional dan memiliki kemampuan yang mudah terdegradasi dilingkungan oleh mikroorganisme seperti jamur dan bakteri (Avella, 2009). Bahan baku yang digunakan dalam membuat bioplastik sebagain besar merupakan bahan yang dapat diperbaharui seperti pati, minyak nabati, dan mikrobiota. Bahan yang sifatnya dapat diperbaharui memliki kemampuan biodegradabilitas yang tinggi sehingga dapat dijadikan sebagai bahan baku plastik yang bersifat ramah lingkungan (Stevens, 2009). Pembuatan bioplastik dengan memanfaatkan bahan baku yang dapat diperbaharui dan relative mudah hancur dilingkungan memiliki manfaat positif terhadap kelestarian lingkungan dibandingkan plastik konvensional. Salah satu bahan baku bioplastik yang bersifat dapat diperbaharui dan mudah terurai oleh mikroorganisme adalah pati. Selain sifatnya yang mudah terurai dan dapat diperharui, pati berasal dari sumber daya alam memiliki harga yang terjangkau, yang mudah didapat serta sehingga pati menjadi material yang menjanjikan untuk digabungkan dengan penguat dan pengisi membentuk biokomposit polimer (Ma, Chang, Yang & Yu, 2009). Potensi pati yang berasal dari ubi kayu atau yang lebih dikenal dengan singkong (Manihot Esculenta Crantz) sebagai bahan plastik ramah lingkungan sangat menjanjikan. Komponen utama yang terkandung didalam singkong adalah pati sebesar 90% dengan kandungan kecil lainya seperti lipid, protein serat dan abu (Liu, 2005). Singkong merupakan jenis tanaman yang dapat tumbuh dengan mudah sehingga tidak sulit untuk menjumpai tanaman ini khususnya di negaranegara berkembang seperti Indonesia. Menurut Kementerian Pertanian (2015), perkembangan produktivitas ubi kayu di Indonesia selama dalam kurun waktu 1970-2015 mengalami peningkatan dengan laju pertumbuhan rata-rata sebesar 2,70% pertahun. Berdasarkan kandungan pati yang tinggi, penanaman yang mudah, serta produktivitas yang cukup tinggi, tanaman singkong memiliki potensi untuk dijadikan sebagai bahan baku bioplastik. 3 1.2 Rumusan Masalah Plastik konvensional yang beredar saat ini berpotensi menimbulkan masalah ekologis yang serius, hal ini dikarenakan plastik konvensional terbuat dari bahan baku yang bersifat terbatas dan sulit untuk terdegradasi (Diez-Pascual and DiezVicente, 2014). Disamping itu, plastik berbahan baku petroleum dan gas alam sangat berbahaya bagi kesehatan manusia melalui migrasi residu monomer vinil klorida yang bersifat karsinogenik (Siswono, 2008). Plastik biodegradable atau bioplastik masih memiliki kekurangan dibandingkan plastik konvensional yaitu sifat mekanik bioplastik yang mudah robek dan tidak sekuat plastik konvensional. Hal ini membuat banyak peneliti melakukan pengembangan terhadap sifat mekanik, morfologi dan biodegradabilitas bioplastik sebagai plastik pengemasan menggantikan plastik konvensional. Teixeira et al, (2009) melakukan penelitian bioplastik berbasis pati ubi singkong dengan menggunakan selulosa ampas ubi serta pemlastis gliserol dan sorbitol. Variasi penelitian yaitu kadar selulosa ( 0, 5, 10, dan 20% ) dan gliserol (10 dan 30%) dengan perbandingan campuran gliserol dan sorbitol 1:1. Hasil terbaik didapatkan pada kadar selulosa 20% dengan kuat tarik 8,24 Mpa dan water uptake 7,90 %. Bioplastik yang dihasilkan masih memiliki sifat mekanik dibawah Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk plastik konvensional. Ezeoha, (2013) telah melakukan penelitian dalam pembuatan bioplastik dengan mencampurkan 1 kg tepung singkong dengan polimer biodegradable sintetis (PVA) 2 kg, 100 gr talc powder, dan 100 gram urea. Film yang dihasilkan memiliki biodegradabilitas 41,27 % dan kekuatan tarik 24,87 Mpa. Namun, masih terdapat kelemahan, bioplastik memiliki permukaan yang kasar karena adanya PVA yang tidak tercampur dengan komponen pati. Yuniarti et al, (2014) melakukan penelitian sintesis bioplastik berbasis pati sagu dengan melakukan variasi penambahan plasticizer gliserol yaitu 2 ml dan 3 ml dan asam asetat (7 ml, 8 ml, 9 ml, 10 ml) sebagai larutan penyusun bioplastik yang mengandung ikatan senyawa alami yang mudah terurai tanpa adanya penambahan filler. Hasil terbaik didapatkan dengan komposisi 10 gram pati, 3 ml 4 gliserol, dn 10 ml asam asetat dengan nilai karakterisasi bioplastik yaitu kuat tarik sebesar 3,72 Mpa, elongasi 16,65% serta waktu biodegradasi selama 24 hari. Bioplastik yang dihasilkan masih meliki sifat mekanik dibawah Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk plastik konvensional. Putri, (2016) telah melakukan penelitian pembuatan bioplastik dari pati singkong (Manihot Esculente) dengan menggunakan gliserol dan polivinil alkohol (PVA) dengan variasi berat pati (4,6,8,10 dan 12 gram), variasi suhu (50, 55, 60, 65, 70 0C) dan variasi penambahan polivinil alkohol (5, 10,15, 20 san 25 %). Hasil optimum yang didapatkan yaitu pada berat pati 10 gram, 20 % gliserol dan 20% PVA yang dibuat pada suhu 600C dengan nilai kuat tarik 49,17 Mpa. Uji transparansi menunjukkan plastik dengan penambahan PVA lebih transparan. Uji penyerapan air tanpa penambahan PVA adalah 27,86% selama 3 jam, sedangkan dengan penambahan PVA memiliki persen penyerapan air lebih besar yaitu 35,77%. Bioplastik yang dihasilkan memiliki kuat tarik yang memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk plastik. Namun, memiliki morfologi permukaan bioplastik yang kasar karena adanya bagian yang tidak tercampur antara pati dan PVA. Secara umum, penelitian diatas bertujuan untuk melakukan pengembangan terhadap sifat mekanik, morfologi, dan biodegradabilitas bioplastik yang tidak konsisten seiring dengan perbedaan jenis serta komposisi bahan komposit dan bahan baku yang digunakan. Sehingga hal ini menjadi perhatian utama peneliti dalam menutupi kekurangan bioplastik yang dihasilkan. Pada penelitian ini akan dilakukan inovasi dengan menambahkan graphene oxide. Graphene oxide merupakan zat yang memiliki keunggulan dalam sifat elastisitas dan kekuatan mekanis yang tinggi. Dengan memvariasikan komposisi graphene oxide dan waktu pengadukan dalam pembuatan komposit bioplastik berbasis pati singkong ini diharapkan dapat menutupi kelemahan terhadap bioplastik yang dihasilkan dari penelitian sebelumnya. 5 1.3 Tujuan Penelitian 1. Menentukan sifat mekanik bioplastik berbasis pati singkong dengan variasi penambahan graphene oxide dan waktu pengadukan. 2. Mempelajari biodegrabilitas bioplastik berbasis pati singkong dengan variasi penambahan graphene oxide dan waktu pengadukan. 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat yang akan diperoleh dari penelitian ini adalah : 1. Memberikan informasi mengenai pengaruh penambahan graphene oxide terhadap sifat mekanik, sifat fisik serta biodegradasi yang akan terbentuk dari bioplastik berbasis pati singkong. 2. Memberikan informasi mengenai komposisi terbaik antara graphene oxide dan waktu pengadukan terhadap sifat yang akan terbentuk dari bioplastik berbasis pati singkong. 3. Memberikan informasi mengenai penelitian bioplastik berbasis pati singkong dan graphene oxide. 1.5 Waktu Dan Tempat Peneltian Penelitian ini dilaksanakan dalam waktu selama 3 bulan di Laboratorium Material Dan Korosi, Fakultas Teknik . Universitas Riau. 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika dalam penulisan usulan penelitian ini mencakup tiga bab yang berisikan pendahuluan, tinjauan pustaka dan metodologi penelitian. BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi uraian latar belakang masalah yang mendasari dilakukannya penelitian ini, rumusan dan batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, serta waktu dan tempat pelaksanaan penelitian. 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pada bab ini berisi tinjauan pustaka mengenai bahan dasar seperti pati singkong, bioplastik, bahan komposit graphene oxide serta berbagai metode pembuatan bioplastik. BAB III METODOLOGI PENELITIAN Bab ini berisi uraian tentang langkah-langkah penelitian yang akan dilakukan meliputi bahan, alat yang digunakan, variabel tetap, variabel berubah dan analisa-analisa yang dilakukan.
