PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
JUDUL PROGRAM
MENGATASI MASALAH SAMPAH PLASTIK MELALUI PEMANFAATAN LIMBAH TAPIOKA
BIDANG KEGIATAN: PKM GT
Diusulkan oleh:
Dayu Dian P
F34070101
2007
Laras Sukmawati
F34070094
2007
Nur Astri Mufthia S
F34090152
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2010
2009
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN KEMAJUAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASWA
1. Judul Kegiatan 2. Bidang Kegiatan 3. Ketua Pelaksana a. Nama Lengkap b. NIM c. Departemen d. Universitas e. Alamat Rumah dan No. HP f. Alamat email 5. Anggota Pelaksana 6. Dosen Pembimbing a. Nama Lengkap b. NIP c. Alamat
: Mengatasi Masalah Sampah Plastik Pemanfaatan Limbah Tapioka : ( ) PKM-AI ( X ) PKM-GT
Melalui Mela lui
: : : : :
Dayu Dian Perwatasari F34070101 Teknologi Industri Pertanian Institut Pertanian Bogor Komplek setia negara 38F, Kota Jambi 08567778212 :
[email protected] : 2 Orang : Dr. Ir. Suprihatin, Dipl. Ing : 19631221 199003 1 002 : Kavl. Panorama Blok A 20 Sindang Barang Bogor Bogor, 26 Maret 2010
Menyetujui, Ketua Departemen Teknologi Industri Pertanian
Ketua Pelaksana Kegiatan
Prof. Dr. Ir. Nastiti Siswi Indrasti NIP. 1962 1009 198903 2 001
Dayu Dian Perwatasari NIM. F34070101
Wakil Rektor Bidang Akademik dan Kemahasiswaan
Dosen Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS. NIP. 1958 1228 198503 1 003
Dr. Ir. Suprihatin, Dipl. Ing NIP. 19631221 199003 1 002
KATA PENGANTAR
Plastik merupakan hal yang begitu erat kaitannya dengan kehidupan kita. Setiap hari kita menggunakan plastik dan hampir setiap hari pula kita membuang plastik ke lingkungan dalam jumlah yang tidak sedikit. Padahal plastik merupakan sampah yang sangat sulit terurai di lingkungan, sehingga timbunan sampah plastik dapat menimbulkan masalah lingkungan yang serius seperti tumpukan sampah yang kian meninggi, terganggunya sistem aerasi tanah, terganggunya penyerapan air oleh tanah, dan tercemarnya perairan bila sampah ini sampai ke perairan. Biodegradable plastic merupakan jenis plastik yang dapat terurai dengan bantuan mikroorganisme. Salah satu cara pembuatan biodegradable plastic adalah dengan mencampurkan polimer sintetik seperti LLDPE dengan bahan berpati seperti onggok tapioka. Pemilihan onggok tapioka didasarkan ketersediaannya yang melimpah di Indonesia dan kesesuaian sifatnya untuk mengahsilkan plastik yang dapat terdegradasi namun tetap memiliki sifat-sifat yang diinginkan konsumen seperti kekuatan tarik yang tinggi. Karya tulis ini mencoba menghadirkan suatu solusi terhadap permasalahan lingkungan yang disebabkan oleh menumpuknya sampah plastik yang sangat sulit terurai walaupun telah dibuang ke tanah selama puluhan tahun. Pemanfaatan limbah onggok tapioka sebagai bahan campuran pembuatan biodegradable plastic diharapkan dapat menjadi suatu pilihan bijak untuk mengurangi masalah sampah dengan memanfaatkan sampah yang ada sehingga lingkungan dapat benar-benar terselamatkan. Penulis menyadari bahwa karya tulis ini tidak luput dari kesalahan dan masih memerlukan beberapa perbaikan lagi. Untuk itu, penulis membuka diri terhadap segala bentuk tanggapan, saran, serta kritik yang membangun yang berkaitan dengan tulisan ini. Semoga kehadiran karya tulis ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR DAFTAR ISI I.
...................................................................................... i
.................................................................................................... ii
PENDAHULUAN
................................................................................. 1
I.1 Latar Belakang ................................................................................... 1 I.2 Rumusan Masalah .............................................................................. 2 I.3 Tujuan Penulisan ................................................................................ 2 I.4 Manfaat Penulisan ............................................................................. 2 II.
TELAAH PUSTAKA .............................................................................
3
II.1 Plastik .............................................................................................. 3 II.2 Biodegradable Plastic ...................................................................... 3 II.3 Pati ................................................................................................... 5 III.
METODE PENULISAN
....................................................................... 6
III.1 Penentuan Gagasan ......................................................................... 6 III.2 Kerangka Pemikiran ........................................................................ 6 III.3 Jenis dan Sumber Data .................................................................... 7 III.4 Metode Analisis Data ...................................................................... 7 III.5 Penarikan Kesimpulan dan Saran ..................................................... 7 IV.
ANALISIS DAN SINTESIS
.................................................................. 8
IV.1 Permasalahan Akibat Sampah Plastik .............................................. 8 IV.2 Pemilihan Onggok Tapioka Sebagai Bahan Baku .......................... 10 IV.3 Proses Pembuatan Biodegradable Plastic....................................... 12 IV.4 Peran Sifat Biodegradable dalam Mengatasi Masalah Sampah Plastik .............................................. 12 V.
KESIMPULAN DAN SARAN
............................................................. 14
V.1 Kesimpulan .................................................................................... 14 V.2 Saran .............................................................................................. 14
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
...................................................................................... 16
.................................................................................................... 18
RINGKASAN
Plastik adalah bahan yang sangat sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Penggunaan plastik sangat luas baik itu sebagai bahan pengemas primer, bahan pengemas sekunder, ataupun sebagai bahan campuran produk otomotif, perabot rumah tangga, terdapat dalam pipa, paralon dan sebagainya. Menurut data yang ada, plastik yang dikonsumsi masyarakat Indonesia mencapai 1,5 juta ton atau tujuh kilogram per kapita, termasuk jenis sampah yang tak bisa dilebur dalam tanah. Ada sekitar 3.700.000 ton per tahun bahan plastik diproduksi di Indonesia sebagai bahan campuran produk otomotif, perabotan rumah tangga, komponen elektronik dan banyak lagi. Jumlah sampah yang berasal dari produk kemasan plastik saja mencapai 1.600.000 ton per tahun atau 4.400 ton per hari. Jumlah sampah plastik impor sekitar 3.000 ton per bulannya dan hanya 60 persen saja yang bisa didaur ulang. Dari sisa yang 40 persen tersebut, 10 persennya mengandung bahan beracun dan materi berbahaya yang dapat mengakibatkan penyakit lif r, kanker dan hipertensi (Prasetyo, 2008). Onggok tapioka merupakan limbah padat dalam industri tapioka yang hingga saat ini belum dimanfaatkan secara optimal. Bila tidak dibuang begitu saja, onggok biasanya dimanfaatkan sebagai pakan ternak. Dalam industri tapioka dihasilkan 75% onggok tapioka dari total bahan baku yang digunakan. Onggok tapioka mengandung pati dalam jumlah yang cukup tinggi yaitu sebesar 79,7% dengan kadar amilosa 17% dan amilopektin 83%. Komponen lainnya berupa 18,3% air, 0,8% protein, 2,2% serat kasar, 0,2% lemak dan 2,5% abu. Pemanfaatan onggok tapioka sebagai bahan campuran pembuatan biodegradable plastic merupakan suatu langkah untuk memberi added value pada onggok. Biodegradable plastic merupakan plastik yang dapat terdegradasi secara alami. Penggunaan biodegradable plastic merupakan salah satu langkahuntuk mengatasi masalah yang timbul akibat tumpukan sampah plastik. Bila plastik dapat terurai dengan sendirinya di tanah, maka tidak akan ada tumpukan plastik yang kian lama
kian menggunung. Plastik juga tidak akan menutupi permukaan tanah secara sempurna, sehingga peresapan air oleh tanah dapat tetap berlangsung dan potensi banjir menurun. Begitu pula dengan proses aerasi yang tetap berjalan lancar sehingga kehidupan hewan tanah tidak terganggu. Pembuatan biodegradable plastic dilakukan melalui teknik biosintesis yaitu mencampurkan polimer sintetik dengan pati yang dalam hal ini berasal dari onggok tapioka. Untuk tetap mempertahankan sifat plastik seperti kekuatan tarik yang tinggi, tidak kaku, dan kuat maka ditambahkan compatibilizer dan bahan pemlastis berupa maleat anhidrida beserta gliserol dan air dengan beberapa bahan penunjang lainnya.
I. PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang Dewasa ini kebutuhan masyarakat akan plastik semakin meningkat. Sebagai kemasan, plastik memiliki banyak keunggulan. Plastik cenderung lebih ringan dibanding dengan bahan lain, tidak berkarat, mudah dibentuk, murahdan tidak mudah pecah. Hampir semua pusat perbelanjaan masih menggunakan kantong plastik bagi konsumen. Sebagai contoh, kantong belanja di hipermarket, supermarket, dan minimarket masih berupa kantong plastik. Demikian pula di toko-toko lain, seperti toko buku, bahkan di pasar tradisional. Plastik-plastik tersebut kemudian hanya dibuang setelah sekali dipakai. Bahkan, sebagian plastik tersebut dibuang di tanah begitu saja. Plastik yang beredar dipasaran pada umumnya berasal dari polimer sintetis yang tidak dapat diuraikan. Menumpuknya sampah plastik di permukaan tanah menyebabkan tertutupnya pori-pori tanah sehingga air tidak dapat diserap ke dalam tanah. Dengan tidak terserapnya air ke dalam tanah, dalam jangka panjang dapat menyebabkan banjir. Bukan hanya di darat, di laut pun, sampah plastik menyebabkan matinya ribuan hewan laut. Untuk mengatasi hal itu, hingga kini plastik diolah dengan cara daur ulang. Namun, plastik hasil daur ulang tersebut memiliki kualitas yang tidak terlalu bagus sehingga berdampak semakin banyaknya penggunaan plastik daur ulang untuk menjamin keamanan barang yang dikemas. Seringkali plastik daur ulang digunakan berlapis untuk meningkatkan kekuatannya dan menjamin keamanan barang terkemas. Sementara itu, sektor industri pertanian menghasilkan limbah tapioka dalam jumlah sangat banyak. Tapioka terbuat dari ubi kayu yang memiliki produktivitas tinggi di Indonesia. Pada industri tapioka, limbah yang dihasilkan antara lain onggok singkong. Setiap ton ubi kayu dapat dihasilkan 250 kg tepung tapioka dan
114 kg onggok. Onggok ini merupakan limbah pertanian yang sering menimbulkan masalah lingkungan, karena berpotensi sebagai polutan di daerah sekitar pabrik. Pemanfaatan onggok tapiokaselama ini belum optimal, sehingga perlu penanganan dan pengolahan lagi terhadap limbah onggok tersebut. Pemanfaatan limbah tapioka untuk pembuatan plastik biodegradabel merupakan solusi dari kedua masalah tersebut. Melalui proses tersebut kita dapat memanfaatkan onggok tapioka untuk menghasilkan plastik biodegradabel sehingga masalah akibat tumpukan sampah plastik dapat teratasi.
I.2 Rumusan Masalah Perumusan masalah yang dikaji dalam penulisan ini antara lain: 1. Sampah plastik konvensional semakin menumpuk dan menimbulkan beberapa dampak negatif bagi lingkungan. 2. Belum optimalnya pemanfaatan onggok tapioka.
I.3 Tujuan Penulisan Karya tulis ini disusun dengan beberapa tujuan, yaitu: 1. Menemukan cara untuk meningkatkan added value limbah tapioka. 2. Menemukan cara untuk mengatasi masalah akibat tumpukan sampah plastik. 3.
Menemukan bahan alternatif dalam pembuatan plastik bidegradable.
I.4 Manfaat Penulisan Karya tulis ini diharapkan dapat mendorong munculnya pemikiran mengenai cara menyelamatkan lingkungan melalui pemanfaatan limbah terutama yang banyak tersedia di Indonesia sehingga dapat meningkatkan daya saing bangsa berdasarkan kearifan lokal.
II. TELAAH PUSTAKA
II.1 Plastik Komponen utama plastik sebelum membentuk polimer adalah monomer, yakni rantai yang paling pendek. Polimer merupakan gabungan dari beberapa monomer yang akan membentuk rantai yang sangat panjang. Bila rantai tersebut dikelompokkan bersama-sama dalam suatu pola acak, menyerupai tumpukan jerami maka disebut amorp, jika teratur hampir sejajar disebut kristalin dengan sifat yang lebih keras dan tegar (Syarief, et al .., 1989). Plastik berisi beberapa aditif yang diperlukan untuk memperbaiki sifatsifat fisiko kimia plastik itu sendiri. Bahan aditif yang sengaja ditambahkan itu disebut komponen non plastik, diantaranya berfungsi sebagai pewarna, antioksidan, penyerap cahaya ultraviolet, penstabil panas, penurun viskositas, penyerap asam, pengurai peroksida, pelumas, peliat, dan lain-lain (Crompton, 1979).
II.2 Biodegradable Plastic Biodegradable didefinisikan sebagai kemampuan mendekomposisi bahan menjadi karbondioksida, metana, air, komponen anorganik atau biomassa melalui mekanisme enzimatis mikroorganisme, yang bisa diuji dengan pengujian standar dalam periode waktu tertentu. Biodegradable merupakan salah satu mekanisme degradasi material, selain compostable,
hydrobiodegradable,
photobiodegradable, biodegradable (Nolan-ITU, 2002). Pengomposan yang sempurna sampai ke tahap mineralisasi akan menghasilkan karbondioksida dan air (Budiman, 2003). Biodegradable plastic adalah plastik yang dapat digunakan layaknya plastik konvensional, namun akan hancur terurai oleh aktivitas mikroorganisme menjadi hasil akhir air dan gas karbondioksida setelah habis terpakai dan
dibuang ke lingkungan (Pranamuda, 2001). Biodegradable plastic merupakan suatu bahan dalam kondisi dan waktu tertentu mengalami perubahan dalam struktur kimianya oleh pengaruh mikroorganisme seperti bakteri, jamur, dan alga. Biodegradable plastic dapat pula diartikan sebagai suatu material polimer yang berubah menjadi senyawa dengan berat molekul rendah dimana paling sedikit satu atau beberapa tahap degradasinya melalui metabolisme organisme secara alami (Latief, 2001). Polimer-polimer yang mampu terdegradasi harus memenuhi beberapa kriteria, yaitu mengandung salah satu dari jenis ikatan asetal, amida, atau ester, memiliki berat molekul dan kristalinitas rendah, serta memiliki hidrofilitas yang tinggi. Persyaratan ini tidak sesuai dengan spesifikasi teknis plastik yang diinginkan dan dibutuhkan pasar sehingga perlu adanya pengoptimalan pengaruh berat molekul, kristalinitas dan hidrofilitas terhadap biodegradabilitas dan sifat mekanik. Biodegradable plastic dapat dihasilkan melalui beberapa cara, salah satunya adalah biosintesis menggunakan bahan berpati atau berselulosa. Cara pembuatan biodegradable plastic yang berbasiskan pati antara lain : 1.
Mencampur pati dengan plastik konvensional (PE atau PP) dalam jumlah kecil (10-20%)
2.
Mencampur pati dengan turunan hasil samping minyak bumi, seperti PCL, dalam komposisi yang sama (50%)
3.
Menggunakan proses ekstruksi untuk mencampur pati dengan bahan bahan seperti protein kedelai, gliserol, alginate, lignin dan sebagainya sebagai plasticizer (Flieger et al .., 2003). Vilpoux dan Averous (2006) melaporkan potensi penggunaan pati sebagai
biodegradable plastic berkisar 80-95% dari pasar biodegradable plastic yang ada. Sumber pati yang banyak digunakan antara lain jagung, ubi kayu, gandum, beras, dan kentang.
II.3 Pati Pati merupakan biopolymer alami dengan komponen utama kelompok glukosa yakni amilosa dan amilopektin. Pati memiliki tingkat kristalinitas 1545%. Pemanfaatan pati dalam pembuatan plastik dikarenakankeunggulankeunggulan yang dimiliki pati, yakni sifatnya yang dapat diperbarui, penahan yang baik untuk oksigen, ketersediaan yang melimpah, harga murah dan mampu terdegradasi. Pati memiliki stabilitas termal dan minimum interference dengan sifat pencairan yang cukup untuk membentuk produk dengan kualitas yang baik. Campuran polimer hidrokarbon dan pati sering digunakan untuk menghasilkan lembaran dan film berkualitas tinggi untuk kemasan. Pembuatan film dari 100% pati sulit untuk diproses saat ko ndisi melting (Nolan-ITU, 2002). Komposit atau campuran plastik berbasiskan pati memiliki sifat mekanis yang lemah seperti kekuatan tarik, kekuatan mulur, kekakuan, perpanjangan putus, stabilitas kelembaban yang rendah serta melepaskan molekul pemlastis dalam jumlah kecil
dari matriks pati (Zhang et al .., 2007). Modifikasi pati,
penggunaan compatibilizer, reinforcement, serta perbaikan kondisi proses, diharapkan
mampu
menjadikan
pati
sebagai
material
subtitusi
plastik
konvensional. Bahan pemlastis memegang peranan penting dalam pembuatan pati termoplastis. Pemlastis adalah bahan organik dengan berat molekul rendah yang ditambahkan utuk memperlemah kekakuan dari polimer, sekaligus meningkatkan fleksibilitas dan ekstensibilitas polimer (Julianti & Nurminah, 2006). Pada umumnya bahan yang bersifat kaku disebabkan karena suhu transisi gelasnya (Tg) di atas suhu ruang dan struktur molekul bahan yang sangat kristalin (Wade, 1991). Efek penambahan pemlastis dapat mengurangi kristalinitas polimer. Namun demikian, adanya bahan pemlastis dapat berpengaruh negatif terhadap sifat mekanis plastik yaitu memberikan sifat soft dan weak (Kalambur & Rizvi, 2006).
III.
METODE PENULISAN
III.1 Penentuan Gagasan Karya tulis ini mengangkat gagasan mengenai cara mengatasi masalah penumpukan sampah plastik yang tidak dapat diuraikan melalui pemanfaatan limbah. Plastik biodegradabel dapat dibuat dengan campuran pati dari onggok tapioka. Keberadaan onggok tapioka di Indonesia sangat melimpah dan pemanfaatannya selama ini terbatas pada pakan ternak.
III.2 Kerangka Pemikiran
Melimpahnya onggok tapioka
Semakin banyaknya sampah plastik konvensional yang tidak dapat diuraikan
Sampah plastik merusak ekosistem darat dan laut
Pemanfaatan onggok tapioca untuk membuat plastik biodegradabel
Metode analisis diawali dengan analisis penggunaan plastik yang semakin meningkat sehingga merusak ekosistem darat dan laut. Sementara itu, industri pertanian menghasilkan onggok tapioka sebagai limbah yang dapat berdampak buruk jika tidak diolah. Pemanfaatan onggok tapioka sebagai bahan pembuat plastik biodegradabel merupakan suatu cara alternatif penanganan limbah secara efektif, karena dapat meningkatkan nilai guna serta nilai ekonomis
onggok sekaligus mengurangi pencemaran lingkungan akibat penumpukan plastik dan onggok tapioka. III.3 Jenis dan Sumber Data Jenis data yang digunakan dalam penulisan ini adalah data sekunder yang berasal dari literatur-literatur yang ada seperti buku, artikel, internet, jurnal, dan tulisan lain yang terkait dengan to pik pembahasan.
III.4 Metode Analisis Data Analisis data dan informasi yang diperoleh dilakukan dengan pendekatan kualitatif deskriptif. Proses penyelesaian masalah yang ada dilakukan dengan cara mengidentifikasi masalah dan menentukan solusi pemecahan masalah dengan studi pustaka komparatif terhadap data yang digunakan.
III.5 Penarikan Kesimpulan dan Saran Tahap akhir penulisan ini adalah penarikan kesimpulan dari pembahasan, sehingga dapat menghasilkan saran-saran yang diperlukan berkaitan dengan permasalahan yang ada.
IV. ANALISIS DAN SINTESIS
IV.1 Permasalahan Akibat Sampah Plastik Plastik adalah bahan yang sangat sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Penggunaan plastik sangat luas baik itu sebagai bahan pengemas primer, bahan pengemas sekunder, ataupun sebagai bahan campuran produk otomotif, perabot rumah tangga, terdapat dalam pipa, paralon dan sebagainya. Penggunaan plastik sebagai bahan pengemas masih menjadi primadona hingga saat ini. Plastik mempunyai banyak keunggulan dibanding bahan pengemas lain karena sifatnya yang ringan, transparan, kuat, termoplatis dan selektif dalam permeabilitasnya terhadap uap air, O2, CO2. Sifat permeabilitas plastik terhadap uap air dan udara menyebabkan plastik mampu berperan memodifikasi ruang kemas selama penyimpanan (Winarno, 1987). Ryall dan Lipton (1972) menambahkan bahwa plastik juga merupakan jenis kemasan yang dapat menarik selera konsumen. Menurut data yang ada, plastik yang dikonsumsi masyarakat Indonesia mencapai 1,5 juta ton atau tujuh kilogram per kapita, termasuk jenis sampah yang tak bisa dilebur dalam tanah. Ada sekitar 3.700.000 ton per tahun bahan plastik diproduksi di Indonesia sebagai bahan campuran produk otomotif, perabotan rumah tangga, komponen elektronik dan banyak lagi. Jumlah sampah yang berasal dari produk kemasan plastik saja mencapai 1.600.000 ton per tahun atau 4.400 ton per hari. Jumlah sampah plastik impor sekitar 3.000 ton per bulannya dan hanya 60 persen saja yang bisa didaur ulang. Dari sisa yang 40 persen tersebut, 10 persennya mengandung bahan beracun dan materi berbahaya yang dapat mengakibatkan penyakit if l r, kanker dan hipertensi (Prasetyo, 2008). Sayangnya penggunaan plastik yang begitu digemari masyarakat ini tidak diikuti oleh daya degradasi yang memadai dari plastik itu sendiri. Padahal
tingkat konsumsi plastik yang tinggi pasti menimbulkan sampah plastik dalam jumlah yang besar. Sifat plastik yang tidak mudah terdegradasi membuat plastik dapat bertahan dalam keadaan awalnya walaupun telah tertimbun dalam tanah selama puluhan tahun. Plastik yang dibuang hanya akan menimbulkan timbunan sampah yang tidak dapat diurai oleh mikroorganisme. Bila dibiarkan, sampah akan menggunung dan tentunya dibutuhkan tempat yang sangat luas untuk menampung sampah tersebut. Namun bila dibakar maka gas CO2 yang dihasilkan akan menambah emisi gas dunia dan menimbulkan efek global warming . Banyaknya sampah plastik yang dibuang di tanah juga akan mengganggu ekosistem daratan. Plastik yang menutupi tanah akan menghalangi penyerapan air ke dalam tanah sehingga potensi banjir meningkat. Selain itu plastik yang berbentuk film ini akan menutup permukaan tanah, sehingga aerasi tidak bisa berjalan semestinya sehingga kehidupan hewan-hewan kecil di dalam tanah ikut
terganggu. Plastik juga diyakini menyusun sampai 90 persen seluruh sampah yang mengapung di lautan. Setiap mil persegi diperkirakan berisi 46 ribu potongan plastik. Semua sampah itu pada akhirnya juga bisa sampai ke lambung manusia. Ratusan juta potongan plastik, termasuk bahan mentah untuk industri plastik, hilang atau tertuang setiap tahunnya ke aliran sungai-sungai yang menuju lautan. Bahan-bahan itu lalu berperan sebagai agen pengikat bahan kimia buatan manusia lainnya seperti hidrokarbon dan pestisida DDT lalu masuk ke rantai makanan. Seperti dalam jenis lingkungan lainnya, plastik juga tidak semestinya ada dalam laut. Lingkungan yang satu ini bahkan cenderung melindungi plastik dari sinar ultraviolet sehingga proses penguraian molekul-molekulnya lebih lama lagi. Melihat besarnya dampak negatif yang ditimbulkan oleh sampah plastik membuat kita harus berpikir kreatif dalam mencari solusi untuk penyelesaian masalah tersebut. Salah satunya adalah dengan membuat plastik yang dapat
terurai
oleh
mikroorganisme
dalam
waktu
yang
relatif
singkat
dan
mensosialisasikan penggunaannya kepada masyarakat. Plastik itu dikenal dengan sebutan plastik biodegradabel. Ada beberapa cara pembuatan plastik biodegradabel, salah satunya melalui biosintesis atau pencampuran antara pati dengan plastik konvensial. Salah satu bahan berpati yang potensial di Indonesia adalah onggok tapioka.
IV.2 Pemilihan Onggok Tapioka Sebagai Bahan Baku Produksi ubi kayu mengalami peningkatan dari 13,3 juta ton pada tahun 1990 menjadi 19,4 juta ton pada tahun 1995. Industri tapioka mengolah ubi kayu sebagai bahan baku utama menjadi tepung tapioka. Di Indonesia industri tepung tapioka tersebar di beberapa daerah antara lain Kediri, Madiun, Pati, Banyumas, Kuningan, Garut, dan Ciamis yang meliputi industri kecil, menengah ataupun industri besar. Layaknya industri lain, industri tapioka pun menghasilkan limbah. Limbah industri tapioka terdiri dari dua jenis, yaitu limbah cair dan limbah padat. Onggok tapioka merupakan limbah padat industri tapioka yang berupa ampas hasil ekstraksi dari pengolahan tepung tapioka. Dalam industri tapioka dihasilkan 75% onggok tapioka dari total bahan baku yang digunakan. Jumlah onggok tapioka yang dihasilkan dari industri kecil dengan bahan baku lima kg per hari menghasilkan onggok tapioka sebanyak 3,75 kg. Sedangkan industri menengah dengan bahan baku rata-rata sebanyak 20 kg per hari menghasilkan 15 kg onggok tapioka dan industri besar dengan bahan baku 600 kg per hari dapat menghasilkan onggok tapioka sebanyak 450 kg. Dari tabel tersebut terlihat bahwa jumlah onggok yang dihasilkan dari industri tepung tapioka sangat besar (Virlandia et al .. , 2005) Onggok tapioka merupakan limbah industri pangan yang jumlahnya sangat banyak dan akan menjadi polusi bila tidak segera ditangani. Selama ini
pemanfaatan onggok belum begitu optimal. Pemanfaatan umum yang dilakukan adalah menjadikannya sebagai pakan ternak. Syamsir (1996) menyebutkan bahwa onggok tapioka mengandung pati dalam kadar yang tergolong tinggi yaitu sebesar 79,7% dengan kadar amilosa 17% dan amilopektin 83%. Pati merupakan bahan cadangan karbohidrat alami yang diakumulasikan oleh tanaman berklorofil dalam bentuk granula. Pati disusun oleh molekul polisakarida linier (amilosa) dan molekul bercabang (amilopektin). Polimer alami yang bersifat dapat diperbaharui dan murah menyebabkan pati banyak ditambahkan ke dalam polimer seintetik untuk menjadikan polimer lebih mudah terdegradasi dan mengurangi biaya produksi pada produk akhir. Namun demikian, perbedaan sifat antara pati dan polimer sintesis membutuhkan adanya perlakuan khusus agar keduanya dapat bercampur dengan sempurna. Pemilihan onggok tapioka sebagai bahan campuran untuk menghasilkan plastik biodegradabel didasarkan pada ketersediaannya yang melimpah di bumi Indonesia serta kandungan komponen minor seperti lemak, protein, dan serat yang sesuai dengan kebutuhan bahan baku untuk menghasilkan plastik biodegradabel yang berkualitas. Menurut Siswanti (2009), onggok tapioka mengandung 18,3% air, 0,8% protein, 78% bahan ekstrak tanpa N, 2,2% serat kasar, 0,2% lemak dan 2,5% abu. Protein dalam pati berpengaruh terhadap pencampuran dengan polimer sintetis. Adanya protein dalam pati beras meningkatkan interaksi antar granula pati sehingga menghalangi penyebaran pati yang dicampurkan ke dalam matrik polimer sintetis yang dalam hal ini adalah LDPE. Kandungan protein onggok tapioka terbilang rendah yaitu sebesar 0,8% sehingga proses penyebaran pati pun tidak akan terhambat. Sedangkan dalam hal kadar lemak, angka 0,2% juga merupakan suatu angka yang kecil yang tidak akan menghambat granula pati untuk mengikat air.
Sayangnya rasio amilosa pada onggok tapioka tidak terlalu tinggi (hanya berkisar 17%). Padahal, amilosa memiliki kecenderungan membentuk film yang kuat dibanding amilopektin. Untuk mengatasi hal ini dalam pembuatan plastik biodegradabel ditambahkan baham pemlastis yang berfungsi meningkatkan kuat tarik produk akhir nantinya. Kuat tarik merupakan ukuran besarnya beban atau gaya yang dapat ditahan sebelum suatu sampel rusak atau putus.
Bahan
pemlastis yang digunakan akan memperlemah kekakuan dari polimer sekaligus meningkatkan fleksibilitas dan ekstensibilitas polimer (Julianti & Nurminah, 2006).
IV.3 Proses Pembuatan Biodegradable Plastic Proses pembuatan plastik biodegradabel yang diajukan pada kesempatan kali ini adalah dengan cara memncampurkan polimer sintetik yaitu LLDPE ( Linier Low Density Polyethylene) komersial dengan bahan berpati yaitu onggok tapioka dengan persentase 60% berbanding 40%. Pati dan polimer hidrokarbon merupakan dua bahan yang tidak dapat bercampur sempurna (immiscible) sehingga diperlukan proses kompatibilisasi oleh compatibilizer . Compatibilizer yang umum diaplikasikan untuk campuran pati dan LLDPE adalah asam akrilat (AA) dan maleat anhidrida (MA). Menurut Mehta & Jain (2007), compatibilizer merupakan senyawa spesifik yang dapat digunakan untuk memadukan polimer yang tidak kompatibel menjadi campuran yang stabil melalui ikatan intermolekuler. Selain compatibilizer juga digunakan bahan pemlastis yaitu gliserol dan air seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Penambahan ini bertujuan untuk meningkatkan kekuatan tarik dari plastik yang akan dihasilkan. Bahan tambahan lainnya adalah inisiator dikumil peroksida (DCP) yang digunakan pada saat penambahan compatibilizer. Bahan-bahan ini kemudian kita proses
dengan peralatan berupa ekstruder dan rheocord mixer. Proses pembuatan selengkapnya dapat dilihat pada lampiran 1.
IV.4 Peran Sifat Biodegradable dalam Mengatasi Masalah Sampah Plastik Pati dalam pencampuran dengan polimer sintesis dapat meningkatkan kemampuan biodegradsi dikarenakan terjadi peningkatan luasan permukaan polimer sebagai ekibat hidrolisis pati oleh mikroorganisme. Mikroorganisme yang mengkonsumsi pati akan membentuk pori-pori dalam matrik polimer dan memberikan gugus-gugus yang rentan untuk terdegradsi (Park et al .., 2002). Pati termoplastis dapat terdegradasi dengan adanya air, energy mekanis, peningkatan suhu dan enzim (Idemat, 1998). Saat konsentrasi pati yang kita gunakan tinggi, maka kapang akan tumbuh dengan maksimal dan memunculkan peningkatan pori-pori yang signifikan. Hal ini dikarenakan adanya penetrasi dan proses metabolisme kapang dalam pati. Mikroorganisme (kapang) akan memproduksi enzim yang mampu memecah pati dalam plastik menjadi segmen yang lebih kecil dengan berat molekul yang lebih rendah. Kondisi ini akan menyebabkan material polimer dapat terdegradasi dalam lingkungan. Glukosa yang dihasilkan dari hidrolisis pati oleh enzim akan digunakan kapang sebagai sumber karbon. Semakin tinggi komposisi pati dalam campuran, maka bobot bahan yang hilang karena terdegradasi juga semakin besar. Keberadaan pati jelas akan meningkatkan nilai degradasinya karena semakin banyak bagian yang mampu dipecah oleh enzim. Sifat biodegradable ini akan membantu mengurangi masalah yang timbul akibat sampah. Tumpukan sampah plastik akan semakin berkurang karena mikroorganisme dapat menguraikannya. Berkurangnya tumpukan sampah juga akan mengurangi potensi penyebaran penyakit karena sampah merupakan sarang penyakit. Selain itu plastik tidak akan 100% menutupi tanah sehingga
tanah pun masih dapat menyerap air yang ada di atasnya. Hal ini tentunya menyebabkan potensi banjir berkurang. Kehidupan hewan-hewan kecil di dalam tanah juga akan lebih stabil karena tanah kembali dapat melakukan proses aerasi. Kemungkinan hewan laut mati karena memakan plastik dapat berkurang karena plastik yang biasanya dibuang di pinggir sungai telah terurai dan menyatu dengan tanah sebelum sampai ke laut.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan Setiap harinya masyarakat dunia selalu menggunakan plastik, baik sebagai sarana untuk mempermudah membawa berbagai barang maupun plastik yang didapat sebagai kemasan berbagai alat pemenuhan kebutuhan sehari-hari. Plastik yang digunakan ini nantinya akan dibuang menjadi sampah dan dapat mencemari lingkungan. Sifat plastik yang sangat sulit terurai menjadikan sampah plastik momok yang menakutkan bagi lingkungan. Plastik yang kita buang saat ini akan kita temui dalam bentuk yang sama pada 50 tahun mendatang. Tumpukan sampah plastik akan menutupi tanah, menghambat proses penyerapan air, dan menganggu proses aerasi tanah. Sampah plastik yang sampai kelaut juga akan mengganggu ekosistem laut dan mencemari lautan. Masalah sampah tersebut dapat kita minimalisir dengan menggunakan plastik yang dapat terurai setelah dibuang yang dikenal dengan sebutan biodegradable plastic. Plastik biodegradabel dapat dibuat dengan cara mencampurkan polimer sintetik seperti LLDPE dengan bahan berpati. Produktivitas onggok tapioka yang tinggi yaitu sebesar 70% dari total bahan baku pembuatan tepung tapioka menjadikan bahan ini potensial untuk digunakan sebagai bahan baku pembuatan Plastik biodegradabel. Onggok tapioka merupakan limbah padat industry tapioka yang berasal dari singkong (ubi kayu). Pemanfaatan onggok tapioka selama ini belum optimal, baru sebatas pengolahan menjadi pakan. Penggunaannya dalam pembuatan biodegradable plastic diharapkan dapat menambah added value onggok tapioka menjadi bahan dengan nilai ekonomis lebih tinggi.
V.2 Saran Plastik biodegradabel merupakan salah satu solusi terhadap masalah yang ditimbulkan oleh sampah plastik. Sayangnya pembuatan plastik biodegradabel dalam skala komersial masih membutuhkan biaya yang cukup tinggi sehingga diperlukan
upaya
yang
komprehensif
dari
pemerintah,
akademisi,
dan
masyarakat untuk mengoptimalkan pembuatan dan penggunaan produk ini agar masalah lingkungan dapat teratasi. Penelitian yang lebih dalam dan luas tentang bahan-bahan berpati sebagai alternatif bahan baku campuran dalam Plastik biodegradabel juga perlu dilakukan, khususnya dari bahan-bahan yang kurang termanfaatkan. Mari bertindak bijak. Gunakan sampah untuk mengatasi masalah sampah.
DAFTAR PUSTAKA
Budiman N. 2003. Polimer Biodegradable. http://www.kompas.com/0302/28/llpeng/151875.htm-35k. [23 Maret 2010] Crompton, T.R. 1979. Additif Migration from Plastik into Food. Pergamon Press. Flieger MM, Kantorova A, Prell T. 2003. Biodegradable plastics from renewable sources. J Folia Microbiol 48910: 22-44. Idemat. 1998. Thermoplastic Starch (TPS). http://www.matbase.com/material/polymers/agrobased/thermoplastic a nd granular sago starch filled poly (¼-caprolactone). European Polym J 38: 393401. Julianti E, Nurminah M. 2006. Teknologi Pengemasan. http://library.usu.ac.id/download/fmipa/Kimia-Julianti.pdf. [23 Maret 2010] Kalambur S, Rizvi SSH. 2006. An overview of starch-based plastic blens from reactive extrusion. J Plast Film Sheet 22: 39-58. Latief R. 2001. Teknologi kemasan plastik biodegradabel. http://www.hayati_ipb.com/users/rudyet/individu2001/rindam_latief.htm-87k. [23 Maret 2010] Mehta AK, Jain D. 2007. Polymer blends and alloys part-I compatibilizers- a general survey. www.plusspolymers.com. [23 Maret 2010]. Nolan-ITU. 2002. Environment Australia: Biodegradable Plastics-Development and Environment Impact. Melbourne: Nolan-ITU Pty Ltd. Park HM, Lee SR, Chowdhury SR, Kang TK. 2002. Tensile Properties, Morphology, and Biodegradablility of Blends of Starch w ith Various Thermoplastics. J Appl Polym Sci (86): 2907-2915. Pranamuda H. 2001. Pengembangan Plastik Biodegradabel Berbahan Baku Pati Tropis. http://www.std.ryu.titech.ac.jp/~Indonesia/zoa/paper/pf/ makalah hardaning pdf. [23 Maret 2010]
Prasetyo Sulung. 2008. Plastik Ramah Lingkungan Kurang Difasilitasi Pemerintah. http://www.sinarharapan.co.id/berita/0808/20/kesra04.htm. [20 Maret 2010]. Ryall. A.L. dan Lipton. W.J. 1972. Handling, Transportation and Storage of Fruits And Vegetables. The The AVI Publishing. Co. Westport.Siswanti 2009 Syarief. R, S. Santausa dan Isyana. 1989. Teknologi Pengemasan Pangan, PAU Pangan dan Gizi, IPB Bogor. Syamsir Elvira. 1996. Mempelajari Karakteristik Fisikokimia Serat Makanan dari Ampas Tapioka (Onggok). FATETA IPB. Bogor. Vilpoux O, Averous L. 2006. Starch-Based Plastic. Latin American Starchy Tubers. Virlandia et al . ., 2005. Pemanfaatan Onggok Tapioka Sebagai Bahan Baku Pembuatan Minyak Melalui Teknologi Biokonversi. UNPAD. Bandung. Wade, LG. 1991. Kimia Polimer . Jakarta: PT. Pradnya Paramitha. Winarno, F.G. 1987. Mutu, Daya Simpan, Transportasi dan Penanganan Buah-buahan dan Sayuran. Konferensi Pengolahan Bahan Pangan dalam Swasemba da Eksport. Departemen Pertanian. Jakarta. Zhang QX, Yu ZZ, Xie XL, Naito K, Kagawa Y. 2007. Preparation and crystalline morphology of biodegradable starch nanocomposites. Polymer 48(24): 71937200.
LAMPIRAN
Proses Pembuatan Plastik Biodegradabel a. Tahapan Pembuatan Pati Termoplastis
Gliserol 20%
Akuades Penambahan hingga kadar air pati 25%
Pencampuran 5 menit
Campuran gliserol-akuades Pati sagu Pencampuran 45 menit
Campuran pati onggok tapioca-gliserolakuades
Aging 2 minggu
Pencampuran dalam rheomix 90 oc, 100 rpm, 80 menit
Pengecilan ukuran
Pati onggok tapioka termoplastis
b. Tahapan Pembuatan C ompatibilized LLDPE LLDPE Dikumil peroksida 0,1%
Maleat anhidrida 1% Ekstrusi 180oC, 6 rpm
Pelletizer o
Pengeringan 90 C, 45 menit
C ompatibilized LLDPE
c. Tahapan Pembuatan Biodegradable Plastic Pati
onggok tapioka
Compatibilized LLDPE
termo lastis
Pencampuran pati termoplastis dan C ompatibilized LLDPE 40:60 dalam rheomix 210oC, 100 r m, 3 menit
Bongkahan
Pen ecilan ukuran
Plastik
