Upload
dayuipb
View
1.520
Download
14
Embed Size (px)
Citation preview
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 2009
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN KEMAJUAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASWA
1. Judul Kegiatan : Mengatasi Masalah Sampah Plastik Melalui Pemanfaatan Limbah Tapioka
2. Bidang Kegiatan : ( ) PKM-AI ( X ) PKM-GT3. Ketua Pelaksana
a. Nama Lengkapb. NIMc. Departemend. Universitase. Alamat Rumah
dan No. HPf. Alamat email
:::::
:
Dayu Dian PerwatasariF34070101Teknologi Industri PertanianInstitut Pertanian BogorKomplek setia negara 38F, Kota [email protected]
5. Anggota Pelaksana : 2 Orang6. Dosen Pembimbing
a. Nama Lengkapb. NIPc. Alamat
:::
Dr. Ir. Suprihatin, Dipl. Ing19631221 199003 1 002Kavl. Panorama Blok A 20 Sindang Barang Bogor
Bogor, 26 Maret 2010
Menyetujui,Ketua DepartemenTeknologi Industri Pertanian
Prof. Dr. Ir. Nastiti Siswi Indrasti NIP. 1962 1009 198903 2 001
Ketua Pelaksana Kegiatan
Dayu Dian PerwatasariNIM. F34070101
Wakil Rektor Bidang Akademik dan Kemahasiswaan
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS.NIP. 1958 1228 198503 1 003
Dosen Pembimbing
Dr. Ir. Suprihatin, Dipl. IngNIP. 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 ........................................................................................... i
DAFTAR ISI ......................................................................................................... ii
I. 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 ......................................................................................... 16
LAMPIRAN ........................................................................................................ 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 lifr, 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 sifat-
sifat 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 15-
45%. Pemanfaatan pati dalam pembuatan plastik dikarenakankeunggulan-
keunggulan 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 kondisi 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).
Sampah plastik merusak ekosistem darat dan laut
Pemanfaatan onggok tapioca untuk membuat plastik biodegradabel
Melimpahnya onggok tapiokaSemakin banyaknya sampah plastik konvensional yang tidak dapat diuraikan
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
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 topik 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 lifr, 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 and granular sago starch filled poly (€-caprolactone). European Polym J 38: 393-401.
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 with 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): 7193-7200.
Pati onggok tapioka termoplastis
Gliserol 20% AkuadesPenambahan hingga kadar air pati 25%
Pencampuran 5 menit
Pencampuran 45 menit
Pati sagu
Campuran gliserol-akuades
Aging 2 minggu
Campuran pati onggok tapioca-gliserol-akuades
Pengecilan ukuran
Pencampuran dalam rheomix 90oc, 100 rpm, 80 menit
LAMPIRAN
Proses Pembuatan Plastik Biodegradabel
a. Tahapan Pembuatan Pati Termoplastis
Maleat anhidrida 1%
Compatibilized LLDPE
Dikumil peroksida 0,1%
Pengeringan 90oC, 45 menit
Pelletizer
Ekstrusi 180oC, 6 rpm
LLDPE
Plastik
Bongkahan plastik
Pengecilan ukuran
Pencampuran pati termoplastis dan Compatibilized LLDPE 40:60 dalam rheomix
210oC, 100 rpm, 3 menit
Compatibilized LLDPEPati onggok tapioka termoplastis
b. Tahapan Pembuatan Compatibilized LLDPE
c. Tahapan Pembuatan Biodegradable Plastic