Apakah yang dimaksud dengan Bioplastik? Terbuat dari apakah Bioplastik? Apa saja keuntungan dan kerugian dari penggunaan Bioplastik?
Bioplastik
Bioplastik atau yang sering disebut plastik biodegradable , merupakan salah satu jenis plastik yang hampir keseluruhannya terbuat dari bahan yang dapat diperbarui, seperti pati, minyak nabati, dan mikrobiota. Ketersediaan bahan dasarnya di alam sangat melimpah dengan keragaman struktur tidak beracun. Bahan yang dapat diperbarui ini memiliki biodegradabilitas yang tinggi sehingga sangat berpotensi untuk dijadikan bahan pembuat bioplastik (Stevens, 2002).
Permintaan bioplastik yang meningkat menyebabkan bioplastik berkembang cepat dalam produk termoplastik global, baik yang bersifat biodegradable atau non- biodegradable . Permintaan bioplastik global diperkirakan akan mencapai lebih dari satu milyar pon pada 2012. Saat ini, segmen bioplastik biodegradable adalah segmen terbesar dari kategori bioplastik, tetapi diperkirakan akan digeser oleh kelompok produk bioplastik non-biodegradable , yang paling tidak 100% berasal dari biomassa. Penggunaan utama bioplastik ditujukan untuk kemasan, pelayanan makanan sekali pakai, dan serat aplikasi (Phil S. dan Stephen W., 2008).
Bioplastik dapat dibuat dengan berbagai teknik dan metode sesuai dengan tujuannya. Menurut Sri Widia (2010), bioplastik diproduksi pada skala industri dalam bentuk PCL (poli-ε-kaprolakton), PHB (poli-β- hidroksi butirat), PBS (poli butilena suksinat), dan PLA ( polilactic acid ). Bahannya pun dapat berupa bahan yang dapat diperbarui seperi pati dalam pembuatan PLA atau minyak bumi seperti pada pembuatan PCL (Pusporini, 2011). Cara lain yang lebih mudah adalah dengan membuat bioplastik dari nata. Pembuatan bioplastik dengan cara ini membutuhkan bahan dasar seperti dari air cucian beras (Budi Haryono, 2011), air kelapa (Lisbeth Tampubolon, 2009), air limbah tahu dan sari buah (Ani S., Erliza H., dan Prayoga S., 2005).
Karakterisasi Bioplastik
1. Sifat Mekanik
Sifat mekanik dari bahan polimer dapat diketahui dengan mengaplikasikan gaya pada sampel tersebut. Pengaplikasian gaya dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan mengaplikasikan gaya searah atau gaya bolak-balik pada sampel. Gaya searah biasa diaplikasikan pada sampel untuk mengetahui kekuatan tekan. Untuk melakukan pengujian ini, sampel dibuat menjadi bentuk dumbbell berdasarkan ketebalannya (Ike Nur P., 2011). Sifat mekanik tersebut meliputi kuat putus ( strength at break ) dan perpanjangan saat putus.
- Kuat Putus ( strength at break )
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui ketahanan suatu bahan terhadap pembebanan pada titik lentur dan juga untuk mengetahui keelastisan suatu bahan (Haygreen, 1996).
* Perpanjangan Saat Putus ( *elongation at break* )
Perpanjangan didefinisikan sebagai persentase perubahan panjang film pada saat film ditarik sampai putus. Kekuatan regang putus merupakan tarikan maksimum yang dapat dicapai sampai film dapat tetap bertahan sebelum film putus atau robek. Pengukuran kekuatan regang putus berguna untuk mengetahui besarnya gaya yang dicapai untuk mencapai tarikan maksimum pada setiap satuan luas film untuk merenggang atau memanjang.
Perbandingan antara kuat putus dan perpanjangan saat putus dikenal dengan modulus elastisitas. Modulus elasitas bahan disebut modulus Young . Moduluds Young memiliki satuan sama seperti kuat putus karena unuit regangan merupakan bilangan tanpa dimensi (Ricky Kristyanto dkk, 2011).
2. Penentuan Gugus Fungsi dengan Metode FTIR
Jika seberkas sinar inframerah dilewatkan pada suatu sampel polimer, maka beberapa frekuensinya diabsorpsi oleh molekul sedangkan frekuensi lainnya ditransmisikan. Transisi yang terlibat pada absorpsi IR berhubungan dengan perubahan vibrasi yang terjadi pada molekul. Jenis ikatan yang ada dalam molekul polimer (C-C, C=C, C-O, C=O) memiliki frekuensi vibrasi yang berbeda. Adanya ikatan tersebut dalam molekul polimer dapat diketahui melalui identifikasi frekuensi karakteristik sebagai puncak absorpsi dalam spektrum IR (Eli Rohaeti, 2005).
Menurut Hardjono (2007), intensitas pita serapan dalam penentuan gugus fungsi dalam kimia organik cukup dengan intensitas kuat (s), medium (m), dan lemah (w).
I0 dan I adalah intensitas cahaya sebelum dan sesudah mengadakan interaksi dengan cuplikan. Untuk melihat puncak serapan dari gugus fungsi produk polimer, dilakukan pengamatan tentang spektrum serapan, yaitu pada daerah bilangan gelombang 400-4000 cm-1. Puncak karakteristik dari bioplastik dari air cucian beras dapat dilihat pada Tabel dibawah ini :
Selulosa merupakan monomer glukosa yang berulang. Ciri dari adanya selulosa diketahui dari adanya gugus hidroksil dan ikatan C-O glikosidik. Karakteristik dari kitosan sedikit berbeda dari selulosa. Adanya gugus amina menyebabkan adanya serapan pada daerah tertentu. Serapan untuk kitosan murni dapat dilihat pada Tabel dibawah ini :
3. Penentuan Derajat Kristalinitas dengan X-Ray Diffraction (XRD)
Metode difraksi sinar-X merupakan suatu cara untuk mempelajari keteraturan atom atau molekul dalam suatu struktur tertentu. Radiasi elektromagnetik pada kondisi eksperimen tertentu akan mengalami penguatan jika struktur atom atau molekul tertata secara teratur membentuk kisi. Pengetahuan tentang kondisi eksperimen itu dapat memberikan informasi yang sangat berharga tentang penataan atom atau molekul dalam suatu struktur (Eli Rohaeti, 2009).
Sinar-X dapat terbentuk jika suatu logam sasaran ditembaki dengan berkas elektron berenergi tinggi. Dalam eksperimen digunakan sinar-X yang monokromatis. Kristal akan memberikan hamburan yang kuat jika arah bidang kristal terhadap berkas sinar-X (sudut θ) memenuhi persamaan Bragg, seperti ditunjukkan dalam persamaan berikut ini :
2d sin θ = nλ…
dimana:
d = jarak antar bidang dalam kristal
= sudut deviasi
n = orde (0, 1, 2, 3,… )
= panjang gelombang
Difraksi sinar-X dapat memberikan informasi tentang struktur polimer, termasuk tentang keadaan amorf dan kristalin polimer. Polimer dapat mengandung daerah kristalin yang secara acak bercampur dengan daerah amorf. Difraktogram sinar-X polimer kristalin menghasilkan puncak-puncak yang tajam, sedangkan polimer amorf cenderung menghasilkan puncak yang melebar. Pola hamburan sinar-X juga dapat memberikan informasi tentang konfigurasi rantai dalam kristalit, perkiraan ukuran kristalit, dan perbandingan daerah kristalin dengan daerah amorf (derajat kristalinitas) dalam sampel polimer (Eli Rohaeti dan Senam, 2008).
4. Analisis Foto Permukaan Bioplastik dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)
SEM ( Scanning Electron Microscopy ) merupakan suatu metode untuk membentuk bayangan daerah mikroskopis permukaan sampel. Suatu berkas elektron berdiameter antara 5 hingga 10 nm dilewatkan sepanjang spesimen sehingga terjadi interaksi antara berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena berupa pemantulan elektron berenergi tinggi, pembentukan elektron sekunder berenergi rendah, penyerapan elektron, pembentukan sinar-X, atau pembentukan sinar tampak ( cathodoluminescence ). Setiap sinyal yang terjadi dapat dimonitor oleh suatu detektor (Eli Rohaeti, 2009).
Menurut Jaehwan Kim et al (2010) morfologi cross-section menunjukkan struktur berlapis pada selulosa bakteri tanpa kitosan, sedangkan pada selulosa bakteri dengan kitosan, nanofibril teramati antar lapisan. Kitosan dapat menembus selulosa bakteri membentuk selulosa bakteri komposit. Hal ini memperlihatkan bahwa selulosa bakteri komposit dapat membentuk jaringan permukaan yang baik, sehingga cocok untuk aplikasi rekayasa jaringan.
Plastik merupakan bahan yang banyak dipakai dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya sebagai pembungkus makanan, kantong belanjaan, keperluan kantor, dan berbagai sektor lainnya. Hal ini dikarenakan plastik memiliki sifat fleksibel, kuat, ringan, dan stabil. Kebutuhan plastik yang sangat besar menyebabkan permasalahan skala global yaitu sampah plastik. Sampah plastik yang terbuat dari bahan baku minyak bumi sulit untuk diuraikan oleh mikroorganisme di dalam tanah. Oleh karena itu perlu dilakukan upaya untuk menanggulangi permasalahan lingkungan tersebut, salah satunya adalah mengembangkan bahan plastik ramah lingkungan (bioplastik).
Bioplastik merupakan plastik yang dapat diuraikan kembali oleh mikroorganisme secara alami menjadi senyawa yang ramah lingkungan. Bahan alam yang telah banyak dimanfaatkan sebagai penyusun bioplastik salah satunya adalah kitosan (Katili dkk., 2013). Aplikasi kitosan sebagai pengganti plastik sintetik telah banyak dilakukan penelitian (Muhammad Ali Rohman, 2016)(M. Hasan, 2012). Kitosan adalah senyawa golongan karbohidrat yang dapat dihasilkan dari libah hasil laut (Harini dkk., 2004). Bioplastik yang dihasilkan dari kitosan memiliki kekuatan tarik yang cukup tinggi namun memiliki tekstur yang kaku (Khiar,. dkk, 2006) sehingga diperlukan penambahan bahan pemplastis (plasticizer).
Penambahan pemplastis dapat menurunkan kekakuan dan meningkatkan sifat mekanik bioplastik. (M. Hasan, 2012). Beberapa jenis pemplastis yang sering digunakan adalah sorbitol , Gliserol , Refined Bleached and Deodorized Palm Oil dan REDPO . Salah satu peggunaan plastik adalah sebagai pembungkus bahan makanan. Beras merupakan bahan baku makanan pokok sebagian besar masyarakat Indonesia. Beras yang disimpan dalam gudang seringkali mengalami kerusakan akibat hama. Serangga S. oryzae merupakan salah satu hama yang menyerang beras (Dwi Fajarwati, 2015). Senyawa sitronellol dalam minyak atsiri serai dapat digunakan sebagai insect repellent terhadap anthropoda termasuk S. oryzae (Soegiarti, 1983).
Ringkasan
Hasan, M. 2012. Pembuatan Termoplastik Ramah Lingkungan Berbasis Khitosan melalui Penambahan Refined bleached and Deodorized Palm Oil (REDPO) dan Glileserol sebagai Pemplastis. Jurnal Ilmiah Pendidikan Biologi, Biologi Edukasi, 4 (2) : 100-103
Hasan, M., R. F. I. Rahmayani dan
Bioplastik adalah plastik atau polimer yang secara alamiah dapat dengan mudah terdegradasi baik melalui serangan mikroorganisme maupun oleh cuaca. Bioplastik terbuat dari sumber biomassa seperti minyak nabati, amilum jagung, klobot jagung, amilum ercis, atau mikrobiota. Plastik pada umumnya berasal dari minyak bumi.
Plastik pada umumnya berasal dari minyak bumi. Plastik ini lebih mengandalkan bahan bakar fosil yang langka dan menghasilkan efek gas rumah kaca. Beberapa, bioplastik dirancang untuk mudah terurai. Bioplastik yang dirancang untuk terurai dapat memecah baik dalam lingkungan anaerobik atau aerobik, tergantung pada bagaimana mereka diproduksi. Ada berbagai bioplastik yang dibuat, mereka dapat terdiri dari pati, selulosa, atau biopolimer lainnya. Beberapa aplikasi umum bioplastik adalah kemasan bahan, peralatan makan, kemasan makanan, dan isolasi.
Plastik biodegradable merupakan jenis plastik yang terbuat dari biopolimer, yaitu sejenis polimer yang tersusun atas biomassa yang dapat diperbaharui. Bioplastik dapat digunakan sebagai kemasan karena tidak mudah ditembus uap air sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengemas pengganti plastik biasa. Bioplastik yang terbakar tidak menghasilkan senyawa kimia berbahaya. Selain itu, kualitas tanah akan meningkat dengan adanya bioplastik, karena hasil penguraian mikroorganisme meningkatkan unsur hara dalam tanah.
Bioplastik biasa digunakan untuk barang sekali pakai, seperti kemasan makanan dan katering (pecah-belah, sendok garpu, panci, mangkuk, sedotan). Mereka juga sering digunakan untuk tas, nampan, wadah untuk buah, sayuran, telur dan daging, botol untuk minuman ringan dan produk susu dan foil pembungkus untuk buah dan sayuran.
Saat ini sedang dikembangkan bioplastik untuk aplikasi non-disposable termasuk selongsong ponsel, serat karpet, interior mobil, saluran bahan bakar, aplikasi pipa plastik, dan bioplastik elektroaktif sedang dikembangkan yang dapat digunakan untuk mengalirkan arus listrik.
Jenis-jenis Bioplastik
Menurut Widyasari (2010), berdasarkan bahan dasarnya, bioplastik dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis, yaitu sebagai berikut:
a. Campuran biopolimer dengan polimer sintetis
Bioplastik dengan film jenis ini dibuat dari campuran granula pati (5 - 20 %) dan polimer sintetis serta bahan tambahan (prooksidan dan autooksidan). Komponen ini memiliki angka biodegradabilitas yang rendah dan biofragmentasi sangat terbatas.
b. Polimer mikrobiologi (poliester)
Biopolimer ini dihasilkan secara bioteknologis atau fermentasi dengan mikroba genus Alcaligenes. Berbagai jenis ini diantaranya polihidroksi butirat (PHB), polihidroksi valerat (PHV), asam polilaktat dan asam poliglikolat. Bahan ini dapat terdegradasi secara penuh oleh bakteri, jamur dan alga. Tetapi karena proses produksi bahan dasarnya yang rumit mengakibatkan harga kemasan biodegradable ini relatif mahal.
c. Polimer pertanian
Biopolimer ini tidak dicampur dengan bahan sintetis dan diperoleh secara murni dari hasil pertanian. Polimer pertanian ini diantaranya selulosa (bagian dari dinding sel tanaman), kitin (pada kulit Crustaceae) dan pullulan (hasil fermentasi pati oleh Pullularia pullulans). Polimer ini memiliki sifat termoplastik, yaitu mempunyai kemampuan untuk dibentuk atau dicetak menjadi film kemasan. Kelebihan dari polimer jenis ini adalah ketersediaan sepanjang tahun (renewable) dan mudah hancur secara alami (biodegradable). Namun, memilki kekekurangan daalm hal penyerapan air yang tinggi dan tidak dapat dilelehkan tanpa bantuan aditif.
Kelebihan Bioplastik adalah
- Mudah terurai oleh Mikroorganisme di tanah
Plastik Biodegredable ini yang dapat terurai dalam waktu lebih singkat dari plastik pada umumnya bisa membantu kita mengatasi permasalahan sampah plastic yang kian menumpuk.
- Tidak mengandung zat berbahaya pencemar lingkungan.
Plastik konvensional biasanya terbuat dari pengolahan bahan bakar fosil yang mengandung berbagai zat berbahaya pencemar lingkungan. Dan Plastik Biodegredablek di sini terbuat dari bahan – bahan organik yang tidak mengandung zat pencemar lingkungan.
- Mengurangi volume sampah kota.
Plastik Biodegredable yang mampu terurai dalam waktu yang lebih singkat daripada Plastik Konvensional mampu mengurangi problem sampah plastik yang menggunung.
Kekurangan Bioplastik adalah
- Tidak membusuk kecuali dibuang dengan perlakuan khusus
Dalam proses degredasinya masih memerlukan perlakuan khusus dengan menguburnya dalam tanah agar mikroorganisme dalm tanah dapat menuraikannya.
- Hanya terurai pada suhu 122 derajat Fahrenheit atau sekitar 35.
Suhu sekian hanya terjadi di daratan, sehingga bila berada di laut sulit untuk terurai. Jika ada di laut akan tenggelam, dan tidak akan terkena UV untuk terurai.
Dengan kelemahan dan kelebihan setiap produk, yang pasti dibutuhkan kepedulian lebih dari para konsumen terhadap sampah sulit terurai yang semakin menumpuk. Yaitu dengan mengganti produk-produk konvensional dengan produk yang lebih mudah terurai.