PEMANFAATAN LIMBAH KULIT UDANG DAN PATI SINGKONG SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUATAN PLASTIK BIODEGRADABLE DENGAN VARIASI KITOSAN DAN GLISEROL
DiajukanSebagaiPersyaratanuntukMenyelesaikan Pendidikan Diploma III JurusanTeknik Kimia PoliteknikNegeriSriwijaya
Oleh: Istiana Emiliana Vera 0612 3040 1041
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015
LEMBAR PERSETUJUAN PENGESAHAN LAPORAN AKHIR PEMANFAATAN LIMBAH KULIT UDANG DAN PATI SINGKONG SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUATAN PLASTIK BIODEGRADABLE DENGAN VARIASI KITOSAN DAN GLISEROL
Oleh : ISTIANA EMILIANA VERA 0612 3040 1041
Palembang,
Juni 2015
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Dr. Ir. Rusdianasari, M.Si NIP 196711191993032003
Adi Syakdani, S.T., M.T. NIP 196904111992031001
Mengetahui, KetuaJurusanTeknik Kimia
Ir. Robert Junaidi, M.T NIP 196607121993031003
TelahDiseminarkan di Hadapan Tim Penguji
Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya pada tanggal 30 Juni 2015
Tim Penguji: 1. Dr. Hj. Martha Aznury, M.Si
(
)
(
)
(
)
(
)
NIP 197006192001122003
2. Ir. Hj. Erwana Dewi, M.Eng NIP 196011141988112001
3. Ir. MustainZamhari, M.Si NIP 196106181989031004
4. Zulkarnain, S.T., M.T NIP 197102251995021001
Palembang, Juni 2015 Mengetahui, Ketua Jurusan
Ir. Robert Junaidi, M.T NIP 196607121993031003
MOTTO “Tidak ada hasil yang mengkhianati usahanya” (Elvira Devinamira) “Sesungguhnya bersama kesukaran itu ada keringanan. Karena itu bila kau sudah selesai (mengerjakan yang lain). Dan berharaplah kepada Tuhanmu” (Q.S Al Insyirah : 6-8) “Fa bi ayyi ala’i rabbikuma tukazziban” “Nikmat tuhanmu yang mana lagi yang kau dustakan” (Q.S Ar-Rahman : 13) "Hiduplah seperti pohon kayu yang lebat buahnya; hidup di tepi jalan dan dilempari orang dengan batu, tetapi dibalas dengan buah." (Abu Bakar Sibli) "Kemenangan yang seindah-indahnya dan sesukar-sukarnya yang boleh direbut oleh manusia ialah menundukan diri sendiri." (Ibu Kartini)
Laporan Akhir ini ku persembahkan untuk: Kedua orang tuaku tercinta Papa dan Mama (H.M Helmizal dan Ibunda Hj. Herlina Septiani A.MKG) Adik-adikku tersayang M. Dwi Septian dan M. Sahrul Gunawan Seluruh keluarga besarku dan almamaterku.
ABSTRAK PEMANFAATAN LIMBAH KULIT UDANG DAN PATI SINGKONG SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUATAN PLASTIK BIODEGRADABLE DENGAN VARIASI KITOSAN DAN GLISEROL Istiana Emiliana Vera, 2015, 90 Halaman, 21 Tabel, 20 Gambar, 4 Lampiran
Plastik biodegradable berbahan tepung tapioka dari pati singkong telah di buat dengan penambahan variasi kitosan dari limbah kulit udang dan gliserol. Dalam penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan kadar kitosan dan gliserol terhadap sifat fisik dan mekanik plastik biodegradable. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah tahap persiapan bahan, pencampuran pati singkong, kitosan dan gliserol, pemanasan dengan suhu 60oC, pengeringan dengan oven pada suhu 60oC, pencetakan di atas cetakan kaca, dan menganalisa plastik biodegradable. Pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah uji biodegradasi, uji kuat tarik (tensile strenght), ketahanan air (swelling), dan titik leleh (melting point). Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan dua variabel bebas yaitu variasi komposisi kitosan (1%, 2%, dan 3%) dan komposisi gliserol (10%, dan 20%). Hasil yang didapat dari penelitian ini yaitu kehancuran terbaik pada sampel plastik dengan komposisi pati tanpa kitosan, uji kuat tarik tertinggi 0,650 kg/second, penyerapan air tertinggi 62,34%, dan titik leleh tertinggi 258oC Kata kunci: kitosan, pati singkong, plastik biodegradable
KATA PENGANTAR
Pujisyukurkehadirat
Allah
sehinggaLaporanAkhir
SWT
yang telahmemberikanrahmat-Nya yang
berjudul
“PemanfaatanLimbahKulitUdangdanPatiSingkongsebagaiBahan
Baku
PembuatanPlastikBiodegradabledenganVariasiKitosandanGliserol” dapatdiselesaikandenganbaik. Laporaninidisusunberdasarkanstudipustakadanpenelitian
yang
dilakukanpadaLaboratoriumTeknik Kimia PoliteknikNegeriSriwijayadaritanggal 09 Maretsampai 18 April 2015.LaporanAkhirmerupakansalahsatutugas yang harusditempuhsebagaipersyaratanmenyelesaikan
Diploma
III
(D3)
di
JurusanTeknik Kimia PoliteknikNegeriSriwijaya. Padakesempatan inipenulismengucapkanterimakasihkepadasemuapihak
kali yang
telahmemberikanbantuanbaikmorilmaupunmaterildalammenyelesaikanLaporanAk hirinidantaklupa pula penulismengucapkanterimakasihkepada: 1.
RD. Kusumanto,S.T,M.M., Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.
2.
Ir. Robert Junaidi,M.T., Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
3.
Zulkarnain, S.T, M.T., Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
4.
Ibu Dr. Ir. Rusdianasari,M.Si., selaku Pembimbing I yang telah membimbing dan memberi masukan dalam penulisan Laporan Akhir.
5.
Adi Syakdani, S.T, M.T., selaku Pembimbing II yang juga telah membimbing dan memberi masukandalam penulisan Laporan Akhir.
6.
Ir. Erwana dewi, M. Eng, selaku Kepala Laboratorium Teknik Kima Politeknik Negeri Sriwijaya.
7.
Ir. Fatria, M.T., selakukasieLaboratorium Kimia Fisika.
8.
Yulisman,S.Kom, selaku Teknisi Laboratorium Kimia Fisika dan Polimer yang senantiasa membantu dan mengarahkan selama penelitian.
9.
Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Staf Pengajar, Staf Administrasi dan Teknisi Laboratorium Jurusan Teknik Kimia.
10. Sahabat-sahabat KIB tahun 2012 yang banyakmembantu. 11. Rekan-rekan penelitian diLaboratorium Kimia Fisika. 12. Dan orang-orang yang berjasa yang telah membantu dalam penyelesaian Laporan Akhir ini yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa Laporan Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan. Akhir kata semogalaporaninidapatmemberimanfaat.
Palembang,
Penulis
Juni 2015
DAFTAR ISI
ABSTRAK .................................................................................................... ABSTRACT ................................................................................................... KATA PENGANTAR .................................................................................. v DAFTAR ISI ................................................................................................. DAFTAR TABEL ........................................................................................ DAFTAR GAMBAR .................................................................................... DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................
Hal iii iv vii ix x xi
BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................................................................... 1.2 TujuanPenelitian ........................................................................ 1.3 Manfaatpenelitian ...................................................................... 1.4 RumusanMasalah .......................................................................
1 4 5 5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Plastik......................................................................................... 2.1.1 Jenis Plastik...................................................................... 2.1.2 Pengukuran Sifat-Sifat Mekanik ...................................... 2.2 Polimer ....................................................................................... 2.2.1 PenggolonganPolimer ...................................................... 2.2.1.1 Polimer Alam ...................................................... 2.2.1.2 PolimerSintetis .................................................... 2.2.1.3 Polimer Termoplastik .......................................... 2.2.1.4 Polimer Termosetting .......................................... 2.3 Biodegradable ............................................................................ 2.4 Kulit Udang ................................................................................ 2.4.1Chitin ................................................................................ 2.4.2 Chitosan ........................................................................... 2.5 Singkong .................................................................................... 2.5.1 PatiSingkong .................................................................... 2.6 Gliserol ....................................................................................... 2.7 Air (H2O) ................................................................................... 2.8 NatriumHidroksida (NaOH) ...................................................... 2.9 AsamKlorida (HCl) ....................................................................
6 7 11 13 14 14 15 16 17 18 20 22 24 27 29 30 32 33 34
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1WaktudanTempatPenelitian ........................................................ 3.2 AlatdanBahan .............................................................................
36 36
3.2.1 Alat yang Digunakan ....................................................... 3.2.2 Bahan yang Digunakan .................................................... 3.3 PerlakuandanRancanganPenelitian ............................................ 3.4 ProsedurPenelitian ..................................................................... 3.4.1 ProsedurPembuatanKitosandariLimbahKulit Udang .............................................................................. 3.4.2 ProsedurPembuatanPatidariSingkong .............................. 3.4.3 ProsedurPolimerisasi ....................................................... 3.5 ProsedurPengujianSampel ......................................................... 3.5.1 ProsedurPengujianBiodegradasi ...................................... 3.5.2 ProsedurPengujianKuat Tarik 90o (Tensile Strength) ...... 3.5.3 ProsedurPengujianKetahanan Air .................................... 3.5.4 ProsedurPengujianTitikLeleh (Melting Point)................. 3.6 Diagram ProsedurPenelitian ......................................................
36 36 36 37 37 37 38 39 39 40 40 41 42
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil ........................................................................................... 4.1.1 PengujianBiodegradasi .................................................... 4.1.2 PengujianKuat Tarik 90o (Tensile Strength) .................... 4.1.3 PengujianKetahanan Air (Swelling)................................. 4.1.4 PengujianTitikLeleh (Melting Point) ............................... 4.2 Pembahasan................................................................................ 4.2.1 PengaruhKomposisiTerhadapKondisiFisik ..................... 4.2.2 PengujianBiodegradasi .................................................... 4.2.3 PengujianKuat Tarik 90o (Tensile Strength) .................... 4.2.4 PengujianKetahanan Air (Swelling)................................. 4.2.5 PengujianTitikLeleh (Melting Point) ............................... 4.2.6 Pengujian pada Sampel Pembanding ...............................
43 44 47 48 48 49 49 53 60 61 62 63
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ................................................................................ 5.2 Saran .......................................................................................... DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... LAMPIRAN ..................................................................................................
68 69 70 72
DAFTAR TABEL
Tabel 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.
Hal Plastik-Plastik Komoditi ....................................................................... Plastik-Plastik Teknik yang Utama ...................................................... Plastik-Plastik Thermoset yang Utama ................................................. Contoh dari Jenis-Jenis Polimer Alam ................................................. Perbedaan Polimer Termoplastik dan Termosetting............................. Data Komposisi Kulit Udang................................................................ Produksi Udang Windu......................................................................... Produksi Udang Vaname ...................................................................... Komposisi Ubi/Singkong (per 100 gram Bahan) ................................. Produksi Singkong di Sumatera Selatan ............................................... Sifat Fisik Gliserol ................................................................................ Sifat-Sifat Fisik pada Air (H2O) ........................................................... Sifat-SifatFisikaNatriumHidroksida (NaOH) ....................................... Sifat-SifatFisikapadaAsamKlorida (HCl) ............................................. SampelPlastikBiodegradable................................................................ KetebalanSampelUtama ....................................................................... KetebalanSampelPembanding .............................................................. HasilUji Biodegradasi ........................................................................... HasilUjiKuat Tarik 90o (Tensile Strength) ........................................... HasilUjiKetahanan Air (Swelling) ........................................................ HasilUjiTitikLeleh (Melting Point) ......................................................
8 9 9 15 18 21 22 22 28 29 30 31 34 35 39 43 43 44 47 47 48
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.
Spesimen-Spesimen Uji Plastik Khas untuk Mengukur Kekuatan Tensil dan Impak ................................................................................ Instrumen untuk Melakukan Pengujian Tensil, Kompresi, Pengujian Pengguntingan dan Pengujian Kelenturan .......................................... Bentuk Struktur Bercabang Termoplastik .......................................... Bentuk Struktur Ikatan Silang Polimer Termoseting ......................... Proses Terurainya Plastik ................................................................... Struktur Chitin .................................................................................... Struktur Chtiosan ................................................................................ Struktur Gliserol ................................................................................. Ikatan Hidrogen dalam Air ................................................................. Diagram ProsedurPenelitian ............................................................... GrafikHasilUjiKuat Tarik ..................................................................... GrafikUjiKetahanan Air (%Swelling)................................................... GrafikHasilUjiTitikLeleh (Melting Point)............................................ Grafik Hasil Uji Kuat Tarik Sampel Pembanding .............................. Grafik Hasil Uji Ketahanan Air Sampel Pembanding ........................ Grafik HasilUji Titik Leleh (Melting Point)....................................... Proses Pembuatan Kitosan dari Limbah Kulit Udang .......................... Proses Pembuatan Tepung Tapioka dari Pati Singkong ....................... Proses Pembuatan Plastik Biodegradable ............................................ AlatUkurdanAlatAnalisaPlastik Biodegradable...................................
Hal 11 12 16 17 18 23 24 31 33 42 60 61 62 64 65 66 76 77 78 79
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Hal
1. 2. 3. 4.
72 74 76 80
LembarPengesahan Data .................................................................... UraianPerhitungan .............................................................................. Gambar-Gambar ................................................................................. Lampiran Surat ...................................................................................
PERHITUNGAN
1.
Perhitungan Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M dalam 500 mL gr = M x V x Bm = 0,1 M x 0,5 L x 40 gr/mol = 2 gr
2.
Perhitungan Pengenceran HCl 0,1 M dalam 500 mL M= =
𝜌 x % x 1000 𝐵𝑚 1,19 𝑥 0,37 𝑥 1000 36,5
= 12,06 M M1 x V1
= M2 x V2
0,1 M x 500 mL = 12,06 M x V2 V2
=
50 12,06
= 4,15 mL
3.
Perhitungan mL gliserol Densitas gliserol = 1,261 gr/cm3 1mL = 1 cm3 mL gliserol 10% = mL gliserol 20% =
4.
10
x 10 gr = 1 gr x 1,261 gr/cm3 = 1,261 mL 100 20
x 10 gr = 2 gr x 1,261 gr/cm3 = 2,522 mL 100
Perhtiungan gr Kitosan
5.
grKitosan 1% (Sampel 1,2)
=
grKitosan 2% (Sampel 3,4)
=
grKitosan 3% (Sampel 5,6)
=
1
x 10 gr = 0,1 gr 100 2
x 10 gr = 0,2 gr 100 3
x 10 gr = 0,3 gr 100
Perhitungan Persen Ketahanan Air (Swelling) % Swelling =
𝑊𝑡 −𝑊𝑜 𝑊𝑡
× 100%
Ket: Wt
= Berat setelah direndam (gr)
Wo
= Beratawal (gr)
(Sumber: ITS, 2010) 0,687− 0,364
Kitosan 1%, Gliserol 10%
=
Kitosan 1%, Gliserol20%
=
Kitosan2%, Gliserol 10%
=
Kitosan2%, Gliserol20%
=
Kitosan3%, Gliserol 10%
=
Kitosan3%, Gliserol20%
=
0,687 0,695− 0,282 0,695 0,714 − 0,368 0,714 0,583 − 0,264 0,583 0,596 – 0,298 0,596 0,622 − 0,285 0,622 0,622 − 0,285
Optimum denganpemanasan =
0,622 0,622 − 0,285
Optimum tanpapemanasan
=
Patitanpakitosan
=
Wrap
=
0,622 0,563 − 0,212 0,563 0,089 − 0,087 0,089
× 100%
= 47,01%
× 100%
= 59,42%
× 100
= 48,45%
× 100%
= 54,71%
× 100%
= 50,0%
× 100%
= 54,18%
× 100%
= 49,11%
× 100%
= 56,75%
× 100%
= 62,34%
× 100%
= 2,2%
LAMPIRAN DOKUMENTASI PENELITIAN
Kulit Udang
Penghalusan
Perendaman HCl
Pencucian
Perendaman NaOH 0,1 M ± 2 jam
Setelah
Pengovenan
Pengeringan dengan Oven
HasilPenghalusan
Dikeringkan
(BubukKitosan)
Gambar 17. Proses Pembuatan Kitosan dari Limbah Kulit Udang
Pencucian
Pengendapan
Penghalusan
Hasil Endapan Pengovenan
Pemerasan
Setelah dioven Pati Singkong
Penghalusan
Tepung Tapioka
Gambar 18. Proses Pembuatan Tepung Tapioka dari Pati Singkong
Pemanasan Campuran dengan Hot Plate
Pencetakkan Plastik
Campuran yang Sudah Mengental
Plastik Sesudah Proses Pengovenan
Plastik Biodegradable
Gambar 19. Proses Pembuatan Plastik Biodegradable
AlatUjiKuat Tarik 90o (Tensile Strength)
Alat Uji Titik Leleh (Melting Point)
Jangka Sorong
Uji Biodegradasi
Uji Ketahanan Air
Gambar 20.AlatUkurdanAlatAnalisaPlastikBiodegradable
