Teknologi Proses Pembuatan Bioplastik

Teknologi Proses Pembuatan Bioplastik  Triyana Defi Program Studi Teknik Kimia Universitas RiauKampus Binawidya Km 12,5 Simpang Baru Panam, Pekanbaru 28293 [email protected] Abstrak  Dala Dalam m kehi kehidu dupa pan n seha sehari ri-h -har ari, i, baik baik kegi kegiat atan an dan dan kebu kebutu tuha han n manu manusi siaa seba sebagi gian an  besar berhubungan berhubungan dengan plastik, plastik, seperti seperti peralatan peralatan dapur, peralatan peralatan elektronik, elektronik, peralatan makan, dansebagainya. Plastik yang sering kita gunakan pada umumnya merupakan barang yang berbahan dasar minyak bumi atau gas alam. Seperti yang kita ketahui, kedua bahan alam tersebut terrgolong sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui. Oleh sebab itu,  perlu dicari alternative bahan baku plastik pengganti pengganti minyak bumi dan gas alam tersebut. Selain itu, masalah yang dihadapi dari plastik ini adalahmengenai limbahnya yang sulit diuraikan, diuraikan, bahkan bisa memakan waktu ratusan ratusan tahun untuk menguraikannya. menguraikannya. Bila plastic plastik ini dibakar bisa menyebabkan menyebabkan polusi udara, bila dibuang begitusaja begitusaja justru justru bisa memicu terjadinya banjir. Ini merupakan merupakan permasalahan permasalahan lingkungan yang serius,menging serius,mengingat at sema semaki kin n bert bertam amba bahn hnya ya juml jumlah ah pend pendud uduk uk Indo Indone nesi siaa dan dan sema semaki kin n meni mening ngka katn tnya ya kebu kebutu tuha hanm nmas asya yara raka kat. t. Sala Salah h satu satu alte altern rnat ativ ivee yang yang dapa dapatt diam diambi bill adal adalah ah deng dengan an memproduksi bioplastik.Bioplastik merupakan plastik yang berbahan baku biotik, seperti  jagung, ubi kayu, mikroba, mikroba, dansemacamnya. dansemacamnya. Dengan Dengan bahan baku yang lebih mudah terurai terurai dan banyak tersedia di alam, bioplastik merupakan solusi baik yang dapat diambil oleh masyar masyarakat akat Indones Indonesia. ia. Perkem Perkembang bangan an bioplas bioplastik tik inisend inisendiri iri terus terus meningk meningkat. at. Namun, Namun,  perkembangan  perkembangan di Indonesia Indonesia tidaklah sepesat sepesat Negara-negara Negara-negara majuseperti majuseperti di Amerika Amerika atau di Eropa karena mengingat biaya produksinya yang masih tinggi. Namun begitu, para peneliti dan pemerintah tetap terus mencari solusi terbaik untuk mengatasi permasalahanini. Kata kunci: Bahan baku, biodegradable, bioplastik, degradasi, minyak bumi, pati, terura Pendahuluan Indonesia sangat terkenal akan kekayaan alamnya yang sangat indah dan beragam, terutama laut. Laut menyimpan banyak biota yang unik dan menarik. Namunapabila biota tersebut hanya kita  biarkan , maka biota-biota biota-biota unik tersebut tersebut hanya akanmenjadi akanmenjadi limbah limbah bagi kehidupan kita. Selama Sel ama ini kita kit a menget men getahu ahuii bahwa bah wa limbah lim bah selalu sela lume menja njadi di bar barang ang yang yang ter terbu buang ang,, dan dan bara barang ng lim limba bah h hany hanyaa menj menjad adii bar barang ang yang yang sud sudahtidak ahtidak kita sadari di sekitar kita, padahal jika kita dapat mema memanfa nfaat atka kanny nnya, a, barang barang-- baran barang g ters terseb ebut ut akan akan memi memili liki ki kegu kegunaa naan n yang yang cukup cukup  bermanfaat.  bermanfaat. Selain itu limbah bisamenjadi bisamenjadi barang yang memiliki memiliki nilai jual yang cukup tinggi. Jika kita lebih peduliterhadap limbah maka kita akan bisa merubah limbah menjadi sesuatu yang yang mena menari rik k dan dan berm berman anfa faat at bagi bagi kehi kehidu dupa pan n kita kita dan dan kita kita jug juga bisa bisa mengu engura rang ngii polu polusi si untu untuk k lingkungan lingk ungan kita.Se kita. Sema mara rakn knya ya isu isu meng mengen enai ai pema pemana nasa san n glob global al (glo (globa ball warm warmin ing) g) dan dan lingkunganmenjadi sebuah permasalahan tersendiri pada abad ini. Salah satu permasalahan  pentingmengenai  pentingmengenai lingkungan lingkungan di dunia ataupun di Indonesia Indonesia khususnya, khususnya, adalah mengenai mengenaisam sampah pah plastik plastik.. Plastik Plastik telah telah menjadi menjadi kebutuha kebutuhan n utama utama masyara masyarakat kat saat saat ini. Tuntutangaya hidup yang praktis dan konsumtif mendorong pemakaian plastik semakin bertambah tiap tahunnya. tahunnya. Plasti Plastik k telah telah digunaka digunakan n sejak sejak 50 tahun tahun yang lalu. lalu. Dan pemakai pemakaianny annyaa telah telah

meningkat tajam sejak 25 tahun terakhir. Hal ini wajar, sebagaiakibat dari kelebihan plastik yang ringan, kuat, tahan lama, mudah dibentuk, harganyarelatif murah, dan merupakan isolator yang baik. Diperkirakan ada 500 juta sampai 1 milyar kantong plastik digunakan penduduk dunia dalam satu tahun. Untuk membuatnya, diperlukan 12 juta barel minyak per tahun,dan 14 juta pohon ditebang. Di Indonesia sendiri pada tahun 2003 kebutuhan plastik mencapai 1,35 juta ton per tahun. Setelah menjadi sampah, pemerintah hanya mampumengelola 20-30 persennya. Selebihnya ditimbun ke area pembuangan sampah. Hal inidapat memperburuk global warming karena kurangnya pohon sebagai paru-paru bumiyang dapat menyerap emisi gas rumah kaca. Selain bahan dasarnya yang non-renewable(dari hasil samping pengambilan bahan bakar  minyak), plastik juga tidak hemat energidalam proses pembuatannya. Sebagai informasi, sampah plastik mempunyai daur siklusterbatas hingga kualitas tertentu yang masih bisa diubah menjadi produk lain, setelah itutetap akan menjadi limbah. Sementara negara yang bersedia membeli sampah plastik tersebut pada dasarnya berusaha menekan emisi karbon dan minyak bumi sebagai bagian dari proses produksi plastik.Data dari Kementrian Lingkungan Hidup Indonesia menunjukkan bahwa jumlahsampah plastik yang terbuang mencapai 26.500 ton per hari. Data tersebut  jugadidukung oleh data dunia yang diperoleh dari Suyatma, 2007. Sampah dunia ternyatadidominasi oleh sampah plastik dengan persentase 32%. Meningkatnya jumlah sampah plastik ini menjadi sebuah hal yang dapat mengancam kestabilan ekosistem lingkungan,mengingat plastik yang digunakan saat ini adalah nonbiodegradable (plastik yang tidak dapat terurai secara biologis). Permasalahan tersebut tidak dengan serta merta dapatterselesaikan melalui pelarangan atau pengurangan penggunaan plastik. Hal tersebut,memberikan peluang pengembangan kemasan plastik biodegradable. Penggunaankemasan biodegradable diharapkan dapat menjadi alternatif solusi bagi  permasalahanlimbah, lingkungan, dan pemanasan global. 1. Bioplastik  Bioplastik merupakan jenis plastik atau polimer yang dibuat dari bahan-bahan biotik  seperti jagung, singkong ataupun mikroba. Bioplastik yang tersusun ataskomponenkomponen alam lebih mudah didegradasi oleh bakteri-bakteri penguraikarena senyawa penyusunnya sudah ³dikenal´ oleh bakteri-bakteri pengurai. Bioplastik ini sering disebut juga dengan plastik   biodegradable, karena sifatnya yang dapatdiuraikan. Sebenarnya semua jenis plastik dapat diuraikan. Namun plastik yang butuhwaktu yang sangat lama untuk diuraikan sering disebut dengan non-degredable.Plastik konvensional menggunakan bahan yang terbuat dari minyak bumimaupun gas alam (petroplatik). Sementara plastik biodegradable terbuat dari materialyang dapat diperbaharui, yaitu dari senyawa-senyawa yang terdapat dalam tanamanmisalnya selulosa, kolagen, kasein, protein maupun lipid yang terdapat dalam hewan.Karena sumber bahan  baku plastik yang dapat diperbaharui ini, maka tentu saja bahan bakunya dapat terus tersedia dan akan lebih bersifat berkesinambungan dalam jangka panjang. Akan tetapi produk   bioplastik merupakan produk yang mahal. Mengingatmasih barunya teknologi untuk   pembuatannya dan kemampuan kompetisi dengan plastik konvensional yang tidak  memadai. Indonesia sendiri berancang-ancang untuk menerapkan kemasan menggunakan  bioplastik pada seluruh produk. Hal ini bertujuanuntuk menyelaraskan konsep green industry di Indonesia. Namun demikian di Indonesia masih sangat sulit ditemukan produk berbahan baku material  bioplastik. Permasalahan yang utama ada pada ³market´ dan ³kebijakan pemerintah¶. Pemerintah tidak mampu berintrospeksi atas kerusakan lingkungan yangdisesbabkan oleh

sampah pengemas dan produk plastik lainnya, yang salah satudiantaranya dapat menyebabkan  banjir, demikian pula polusi udara yang disebabkan

oleh pembakaran sampah plastik. Hingga saat ini biaya produksi material bioplastik masih lebih tinggi dibanding biaya produksi material plastik minyak bumi. Namun,  jika pemerintah bijak dan serius dalam melindungi kelestarian alam, maka  pemerintahdengan ³power kebijakannya´ seharusnya mampu menerapkan pemakaian  produk bioplastik di masyarakat dengan kebijakannya tersebut dan sedikit menganggarkan danauntuk reward bagi produser bioplastik nasional, misalnya bentuk subsidi. 2. Sumber Daya Bioplastik  Bahan baku bioplastik melimpah ruah di manapun dan dapat diperbaharuimelalui  perkebunan atau pertanian. Bahan bioplastik yang pertama kali dibuat adalahdari tepung  jagung, lalu berkembang menjadi tepung pati, gula dan sekarang banyak digunakan PLA (Polylactate acid). PLA merupakan poliester alifatik yang dibentuk dariasam laktat yang diperoleh dari hasil fermentasi karbohidrat. Pada umumnya PLA inidiperoleh dari proses hidrolisa tepung jagung, namun karena harganya cukup mahal,maka sekarang ini banyak diusahakan dari tepung tapioka (starch). Sifat fisik yang baik dari PLA diantaranya adalah titik  lelehnya cukup tinggi, yaitu 180oC, transparan danyang utama adalah dapat terdegradasi alamiah dalam waktu yang tidak terlalu lama.Sifat mekanik dari PLA dapat ditentukan melalui  besar molekul yang dibentuknya,sebagai contoh untuk pemakaian pengemas yang tahan lama maka diperlukan PLAdengan berat molekul tinggi, sedangkan untuk PLA yang dapat dicerna langsung dalamtubuh seperti untuk kapsul obat maka diperlukan PLA dengan berat molekul yangsangat rendah. Namun pada umumnya jenis PLA ini banyak digunakan sebagai bioplastik untuk   pengemas.Selain PLA material bioplastik ini adalah PHA (Poli-3-Hidroksialkanoat). PHAdibuat dari substrat hidrolisa pati dengan bantuan kerja mikroorganisme RalstoniaEutropa. PHA juga bisa dihasilkan dari hidrolisat minyak sawit dengan  bantuanmikroorganisme yang sama dengan di atas. Beberapa manfaat dari bioplastik PHA iniantara lain sebagai bahan pengemas makanan dan minuman, juga digunakan dalamkesehatan sebagai implan, kain kasa, filamen jahitan dan lainnya.Suatu kemajuan teknologi bioplastik telah dengan sukses diluncurkan oleh perusahaan kendaraan Jepang TOYOTA. Toyota¶s Bio-Plastic Project Departement berhasil mengembangkan material bioplastik dari tanaman tebu sebagai substitusikomponen kendaraan mewah, dimana bioplastik dari tebu ini digunakan untuk bagian bumper, spare wheel cover, karpet dalam, panel dan lainnya. Mobil pertama yangdiluncurkannya adalah tipe Raum pada tahun 2003 lalu tipe Prius pada tahun 2005.Bahan biopolymer  lain yang sudah lama digunakan adalah jenis pengemas yangdapat dimakan (edible). Jenis ini biasanya didominasi oleh gula, protein, gandum, agar,gelatin dan PLA juga. Para peneliti Indonesiapun telah ahli dalam pembuatan bioplastik edible dan akhir-akhir ini telah dapat disintesa dari tepung tapioka melalui proseshidrolisa dengan asam asetat, untuk sifat plastis bisa ditambahkan dengan gliserol.Tanaman sagu dan sawit diketahui dapat menjadi bahan baku bioplastik  yangr a m a h l i n g k u n g a n , n a m u n b e l u m b a n y a k k a l a n g a n industri yang tertarik k a r e n a b i a y a u n t u k   m e n g h a s i l k a n 1 k g p o l i m e r    b i o p l a s t i k b e r k i s a r US$17, sedangkan  b i a y a u n t u k m e n g h a s i l k a n b i j i p l a s t i k h a n y a U S $ 1

 p e r k g . U n t u k m e n e k a n d a n m e n u r u n k a n b i a y a p r o d u k s i y a n g m a s i h tergolong tinggi, mengingat potensi t a n a m a n s a g u d a n s a w i t s a n g a t b e s a r . Bioplastik yang dikembangkan memiliki keunggulan dibanding plastik konvensional berbahan minyak bumi (PP, PE, PS dan PVC) karena bersifat kompatibel,kuat mekanik tinggi dan ramah lingkungan yakni mudah terdegradasi sekaligus oleh bakteri dalam tanah maupun sinar matahari (fotobiodegradabel). Bioplastik jugalebih lentur daripada plastik biasa. Selain itu , kek uatan dan kek era san nya dap atdivariasikan sesuai kebutuhan, resisten terhadap kelembaban, biaya bahan baku relatif jauh lebih murah, dan menggunakan teknologi Bioplastik. 3. Jenis Bioplastik  Jenis-jenisBioplastik: 1.Plastik berbahan dasar amilum, disebut juga Plastarch, adalah bioplastik yang paling luas digunakan, mendominasi 50% pasar bioplastik. Plastarch ini terbuatdari amilum, yang dalam  bentuk murni sering digunakan sebagai kapsul obat.Amilum ditambahi dengan bahan fleksibiliser  dan plastikeser seperti sorbitol dangliserin sehingga amilum menjadi bersifat termoplas (lebur dan dapat dibentuk pada suhu tinggi, mengeras dan stabil pada suhu sedang) 2.Plastik PLA (asam polilaktat) adalah plastik transparan yang diproduksi dari gulatebu atau glukosa. Sifat plastik PLA ini mirip dengan plastik petrokimia yangkonvensinal, seperti PE dan PP, sehingga dapat diproduksi dengan alat-alat pabrik plastik standar yang sudah ada. Plastik PLA umumnya digunakan untuk membuatkantong pembungkus, botol minuman dan cangkir. 3.Poli-3-hidroksibutirat (PHB) adalah polyester yang dibuat dari amilum atauglukosa yang dihasilakn oleh bakteri tertentu. Karakteristiknya serupa dengan petroplastik polipropilene (PP). PHB memiliki titik lebur lebih dari 130oC dandapat terbiodegradasi tanpa sisa. 4. Genetically modified (GM), masih merupakan tantangan bagi industri bioplastik.Salah satu percobaan adalah menggunakan. Sedangkan berdasarkan proses pembuatannya, bioplastik terbagi atas: 1.Plastik yang dihasilkan dari suatu bahan akibat kerja dari suatu jenis mikroorganisme (precursor) 2.Plastik yang dibuat berdasarkan hasil rekayasa kimia dari bahan polimer alamiseperti serat selulosa dan bahan berpati (amylase), dan 3.Plastik dengan bahan baku polimer sintetik sebagai hasil dari sintesaminyak bumi seperti  poliester copolimer.

4. Produksi Bioplastik  Pembuatan bahan bioplastik seringkali masih bergantung pada minyak bumisebagai sumber  energi dan bahan-bahan. Contohnya energi yang dibutuhkan untuk mesin pertanian dan pengairan tanaman, untuk memproduksi pupuk dan pestisida, untuk mengangkut hasil panen, untuk  memproses bahan mentah, dan akhirnya untuk menghasilkan bioplastik.Produsen bioplastik Italia,

 Novamont menyatakan bahwa memproduksi satukilogram plastarch menggunakan 500 g minyak   bumi dan mengonsumsi hampir 80%dari energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan polimer   polietilen konvensional. Datalingkungan dari NatureWorks, satu-satunya produsen komersial Plastik PLA (asam polilaktat), mengatakan bahwa membuat bahan plastik memberikan  penghematan bahan bakar fosil antara 25 dan 68 persen dibandingkan dengan polietilen.Sebuah studi dari Institut Athena, AS, menyatakan bahwa sebagian produk bioplastik merusak lingkungan hidup karena besarnya energi pembuatannya, namun ada juga produk yang menguntungkan. Ada juga studi lain yang menyatakan bioplastik  mewakili 42% pengurangan karbon. Terlihat bahwa masih adanya kontroversi dalam produksi  bioplastik terkait lingkungan hidup. Bioplastik merupakan penemuan yangumurnya masih muda, oleh karena itu perlu lebih dikaji dan dikembangkan lagi.Untuk menghasilkan bioplastik, pati difementasi terlebih dahulu. Dengan bantuan bakteri Lactobacillus, pati kemudian di ubah menjadi glukosa (gula) dan asamlaktat. Asam laktat inilah yang berpolimerisasi menghasilkan butiran-butiran plastik.Jenis plastik yang di hasilkan dari cara fermentasi ini adalah poli asam laktak (PLA).Bioplastik PLA ternyata elestisitasnya setara dengan plastik  sintetis. Sifatnya jugatermoplastik, bisa meleleh dan kembali membeku pada suhu ruang 25 ± 35oC sehinggamudah di bentuk. Penelitian Hardaning Pranamuda dari Badan Pengkajian danPenerapan Teknologi yang di publikasikan pada 2007 memperlihatkan, selama enam bulan saja setengah plastik PLA hancur di dalam tanah. Harganya per kilogram  jugasetara dengan plastik sintetis.

Gambar 1.1 Siklus produksi dan degradasi biodegradable polimer 

5. Penggunaan Bioplastik  Diperkirakan konsumsi global bioplastik pada tahun 2006 adalah sekitar 85.000ton. Sementara konsumsi seluruh jenis plastik adalah 12,3 juta ton. Ini berarti bioplastik baru mencakup 6,9% dari total plastik dunia. Diharapkan pada tahun 2011,  penggunaan bioplastik dapat meningkat hingga 1,5 juta ton. Meskipun demikian, bioplastik  hanyamencakup sedikit dari pasar petroplastik yang diperkirakan akan meningkat hingga 220 juta ton. Perbandingan antara bioplastik dan petroplastik ini hanya dapat diubah dengan berubahnya minat pasar. Di Indonesia sendiri, sudah beberapa supermarket yangmenggunakan biodegradable bag sebagai pengganti kantong plastik. Bioplastik 

sendiridiaplikasikan untuk barang-barang kebutuhan sehari-hari seperti kosmetik,  peralatandapur, edible film, pampers bayi, pot, bahan pengemas, botol, dan lain sebagainya. 6.Proses biodegradasi Proses degradasi secara kimia lingkungan terbagi atas 2 lingkungan degradasi,yaitu lingkungan biotik dan abiotik. Degradasi dalam lingkungan biotik umumnyaterjadi karena serangan mikroba seperti bakteri, kapang, ganggang dan lainnya,sedangkan proses degradasi  pada lingkungan abiotik meliputi degradasi karena sinar UV, panas, hidrolisis, oksidasi dan lainnya. Poses yang berkemungkinan pada degradasi bioplastik Aerobik: Cbioplastik + O2 CO2 +H2O + Cresidu + Biomasa Poses yang berkemungkinan pada degradasi bioplastik Anaerobik  Cbioplastik CH4 +H2O + Cresidu + Biomasa Proses pembentukan dan degradasi bioplastik merupakan satu siklus yang berkesinambungan yang dapat diperbaharui (reneweble). Tingkat degradasi  bioplastik bervariasi tergantung suhu, stabilitas polimer, dan tersedianya oksigen. Akibatnya,sebagian besar bioplastik dapat terurai pada kondisi yang dikontrol ketat dalam unitindustri kompos. Dalam tumpukan sampah, tanah atau di air, bioplastik masih sulitterdegradasi. Sebuah standar ISO yang disepakati secara internasional, EN13432,mendefinisikan seberapa cepat dan sampai sejauh mana plastik rusak di bawah kondisikompos komersial sehingga dapat dikategorikan biodegradable, yaitu suatu jenis plastik dengan sampel setebal 2 mm harus terurai 90% menjadi gas CO2dalam 6 bulan.

7.Percobaan Sederhana Secara sederhana, bioplastik dari bahan tepung jagung dapat dibuat dengan carasebagai  berikut: Bahan: 1. Satu sendok makan tepung jagung atau tepung maizena 2. Empat sendok makan air  3. Satu sendok teh gliserin 4. Satu sendok teh cuka dapur  Cara Membuat: Masukkan semua bahan ke dalam panci kecil dan panaskan dengan api kecil Aduk-aduk bahan tadi sambil dipanaskan hingga adonan berbentuk seperti  jel, pecahkan gelembung udara yang biasa agar hasilnya bagus Matikan api kompor, dan tuangkan adonan ke atas alas, atau cetakan. Jika inginmembuat plastik dalam bentuk lembaran, tuang dan ratakan adonan di atas alasdengan luas yang cukup, diamkan selama sekitar satu hari. Jadilah percobaan kita membuat plastik dari bahan organik. • •

•

•

Kesimpulan

Perkembangan produksi bioplastik di Indonesia semakin berkembang seiring bertambahnya  jumlah penduduk Indonesia dan meningkatnya kebutuhan masyarakat.Produksi bioplastik terus ditingkatkan sebagai alternative dari penggunaan plastickonvensional. Bioplastik sendiri merupakan salah satu pemecahan permasalahanlingkungan. Begitu banyak manfaat yang dirasakan dengan adanya bioplastik, terutamadari segi lingkungan, yaitu dengan mudahnya terurai  bahan baku biplastik yang berbedadengan plastic konvensional. Dan juga sebagai solusi  permasalahan sumber daya alamminyak bumi dan gas alam yang semakin lama semakin menipis. Mudahnyamendapatkan bahan baku bioplastik membuat teknologi bioplastik semakin menyebar dan  berkembang, dan terus dilakukan penelitian untuk memperbaiki setiap kekuranganyang ada. Dengan adanya bioplastik diharapkan agar permasalahan lingkungan diIndonesia dapat teratasi