PEMANFAATAN SERAT ENCENG GONDOK DAN KITOSAN SEBAGAI BAHAN BAKU UNTUK PEMBUATAN POLY LACTIC ACID SEBAGAI KEMASAN RAMAH LINGKUNGAN SKRIPSI
FARIDA 060801041
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara
PEMANFAATAN SERAT ENCENG GONDOK DAN KITOSAN SEBAGAI BAHAN BAKU UNTUK PEMBUATAN POLY LACTIC ACID SEBAGAI KEMASAN RAMAH LINGKUNGAN
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
FARIDA 060801041
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori Nama NIM Program Study Departemen Fakultas
: PEMANFAATAN SERAT ENCENG GONDOK DAN KITOSAN SEBAGAI BAHAN BAKU UNTUK PEMBUATAN POLY LACTIC ACID SEBAGAI KEMASAN RAMAH LINGKUNGAN : SKRIPSI : FARIDA : 060801041 : SARJANA (S1) FISIKA : FISIKA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan, 10 April 2012
Diketahui/disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,
Pembimbing,
Dr. Marhaposan Situmorang NIP: 195510301980031003
Dr. Kerista Sibayang, M.S NIP: 195806231986011001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PEMANFAATAN SERAT ENCENG GONDOK DAN KITOSAN SEBAGAI BAHAN BAKU UNTUK PEMBUATAN POLY LACTIC ACID SEBAGAI KEMASAN RAMAH LINGKUNGAN
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya
Medan, 10 April 2012
FARIDA 060801041
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan Syukur penulis persembahkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan setiap anugerah, rahmat, rahmanNya serta memberikan yang terindah di setiap rencana yang telah di buat penulis hingga skripsi yang berjudul: “ Pemanfaatan Serat Enceng Gondok dan Kitosan Sebagai Bahan Baku Untuk Pembuatan Poly Lactic Acid sebagai Kemasan Ramah Lingkungan ” berhasil diselesaikan dengan baik dan tepat pada waktu yang telah ditetapkan. Sholawat dan salam kepada Rasululloh Muhammad SAW sebagai suri teladan terbaik di muka bumi, semoga juga disampaikan kepada para sahabat, tabi’ dan tabi’in.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada, Dr. Kerista Sebayang, MS selaku pembimbing yang telah memberikan panduan, bantuan serta segenap perhatian dan dorongan kepada penulis dalam menyempurnakan skripsi ini. Paduan ringkas dan padat serta profesional telah diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas ini. Kemudian ucapan terimakasih kepada Ibu Dra. Manis Sembiring, M.Si selaku dosen wali yang telah memperhatikan kemajuan studi penulis. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Fisika Dr. Marhaposan Situmorang dan Dra. Justinon, M.Si, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU, Bapak dan Ibu Staf Pengajar Departemen Fisika FMIPA USU terima kasih atas ilmu yang diberikan selama ini, semoga menjadi ilmu yang bermanfaat dan juga kepada dosen Penguji seminar hasil dan sidang saya, Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, Dr. Susilawati, M.Si, S.Si dan Drs. Aditia Warman, M.S yang telah menguji dengan pertanyaan-pertanyaan yang cukup menegangkan, serta terima kasih saya ucapkan kepada seluruh staf pegawai di Departemen Fisika FMIPA USU.
Ucapan terima kasih terbesar penulis sampaikan kepada Bapak dan Mamak tercinta Edi Syahputra dan Fatimah atas segala kasih sayang, cinta dan do’a yang selalu dihadiahkan kepada penulis tanpa henti, juga tak lupa kepada kakak dan adikadik penulis, kak pipit, isa dan dian yang selalu memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Adik-adik di Komisariat Nusantara (Evi, Yanti, rini,
Universitas Sumatera Utara
Saidah, anna, dll), KAMDA SU, BINSAT KAMMI MEDAN, Anak-anak FORSAI (Shand, Qi, Rica, kak Dian, kak Nailul, Uni, dll) dan adik-adik penginspirasi (Juni, mega dkk, Lisda, ami dkk, wika, fika,ulan dkk, winny dkk, Maya,wanda, zuhra, dkk), teman-teman di sakan MAUT Tahfidz Putri, Ustadzah Ramlah, Ummi dan buya. Serta untuk Ummi Fahrina, Arni, dan lainnya yang banyak membantu dan memotivasi dengan senyum dan candaaan kalian. Semoga Allah SWT akan membalas semua kebaikan dan do’a kalian semuannya. Dan orang-orang yang selalu mendukung untuk menyelesaikan studi ini (kak yesi, kak cici, kak devi, kak sarah, arinil, putri).
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata, sesungguhnya Allah Maha Kuasa atas apa yang dikehendaki-Nya
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
HALAMAN Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Lampiran Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1.2 Rumusan Masalah 1.3 Batasan Masalah 1.4 Tujuan Penelitian 1.5 Manfaat Penelitian 1.6 Sistematika Penulisan
iii iv v vi vii viii xi xii 1 1 6 6 7 7 8
Bab 2 Tinjauan Pustaka 2.1 Plastik 2.1.1 Pengertian Plastik 2.1.2 Sampah Plastik 2.1.3 Penanggulangannya 2.2 Biodegradable 2.2.3 Pengertian Biodegredable 2.3 Poly Lactic Acid (PLA) 2.3.3 Pengertian 2.3.2 Prospek Perkembangan PLA di Indonesia 2.4 Kemasan Makanan 2.5 Enceng Gondok 2.5.1 Ketersediaan Enceng Gondok 2.5.2 Selulosa dan Lignin 2.5.2.1 Selulosa 2.4.2.2 Lignin 2.6 Proses Pemisahan Lignin 2.6.1 Proses Pemisahan Lignin Secara Mekanik 2.6.2 Proses Pemisahan Lignin Secara Semikimia 2.6.3 Proses Pemisahan Lignin Secara Kimia 2.7 Proses Pemutihan Pulp 2.7.1 Teori Pemutihan Pulp 2.7.2 Bahan Kimia Proses Pemutihan 2.7.2.1 Klor Dioksida 2.7.2.2 Oksigen (O2)
9 9 9 11 12 14 14 18 18 20 22 25 25 31 32 35 36 36 37 37 38 39 39 39 40
Universitas Sumatera Utara
2.7.2.3 Natrium Hipoklorit (NaOCl) 2.8 Kitin dan Kitosan 2.8.1 Kitin 2.8.1.1 Sumber Kitin 2.8.1.2 Karakteristik kitin 2.8.2 Kitosan 2.8.2.1 Karakteristik Kitosan 2.8.2.2 Sifat-Sifat Kitosan 2.8.2.3 Reaksi Kimia 2.8.2.4 Hidrolisa Kitosan 2.8.2.5 Pemanfaatan Kitosan 2.7.3 Beberapa Manfaat Kitin dan Kitosan 2.9 Tepung Beras 2.9.1 Anatomi Beras 2.9.2 Kandungan Beras 2.9.3 Macam dan Warna Beras 2.9.4 Aspek Pangan 2.9.5 Aspek Budaya dan Bahasa 2.9.6 Karbohidrat 2.9.6.1 Definisi 2.9.6.2 Klasifikasi 2.9.6.2.1 Monosakarida 2.9.6.2.1.1 Glukosa 2.9.6.2.1.2 Fruktosa 2.9.6.2.1.3 Galaktosa 2.9.6.2.2 Disakarida 2.9.6.2.2.1 Sukrosa 2.9.6.2.2.2 Maltosa 2.9.6.2.2.3 Laktosa 2.9.7 Pati 2.10 Bahan Aditif 2.10.1 Mekanisme Plastisasi 2.10.2 Gliserol 2.10.2.1 Pengertian Gliserol 2.10.2.2 Pemanfaatan gliserol dan Turunannya 2.10.2.3 Kompatibilitas Polimer 2.10.2.4 Proses Pembuatan Campuran Polimer Bab 3 Metodologi Penelitian 3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Peralatan 3.1.2 Bahan 3.2 Tempat Penelitian 3.3 Diagram alir(flow Chart) penelitian 3.3.1 Variasi komposisi sampel penelitian 3.4 Prosedur Pembuatan Sampel Uji 3.4.1 Persiapan Bahan 3.4.2 Pembuatan Plastik 3.5 Proses Pengujian Sampel
40 40 41 42 42 42 44 44 44 45 45 46 47 47 47 48 49 50 50 50 51 52 52 52 53 53 53 53 54 54 58 59 59 60 61 62 63 64 64 64 65 65 66 69 70 70 71 72
Universitas Sumatera Utara
3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4
Pengujian Kuat Tarik Uji Kemuluran Uji Densitas Uji Kelarutan
72 74 74 75
Bab 4 Hasil dan Pembahasan 4.1 Hasil Penelitian 4.1.1 Hasil Pengujian Kuat tarik 4.1.2 Hasil Pengujian Kemuluran 4.1.3 Hasil Pengujian Densitas 4.1.4 Hasil Pengujian Biodegradasi 4.2 Pembahasan 4.2.1 Pengujian Kuat Tarik 4.2.2 Pengujian Kemuluran 4.2.3 Pengujian Densitas 4.2.4 Pengujian Biodegradasi
76 76 76 77 77 78 79 79 80 82 83
Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran
86 86 87
Daftar Pustaka Lampiran
88 98
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
HALAMAN
Tabel 1.1 Kandungan kimia enceng gondok kering
5
Tabel 3.1 Variasi komposisi sampel penelitian
69
Tabel 4.1 Data hasil pengujian kuat tarik
76
Tabel 4.2 Data hasil pengujian kemuluran
77
Tabel 4.3 Hasil pengujian densitas
77
Tabel 4.4 Hasil pengujian biodegradasi
78
Tabel 4.5 Sifat Mekanik dari Plastik Polyetylen
82
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
HALAMAN
Gambar 1.1
Struktur Selulosa
4
Gambar 2.2
Polimer biodegradabel sebagai bahan biokemasan
16
Gambar 2.2 Klasifikasi polimer biodegradable
17
Gambar 2.3 Rumus struktur Poly Asam Laktat
18
Gambar 2.4 Struktur molekul asam asetat
19
Gambar 2.5
25
Enceng gondok (Eichornia Crassipes)
Gambar 2.6 Skema ringkasan faktor yang membatasi hidrolisa selulosa
32
Gambar 2.7
33
Struktur polimer selulosa
Gambar 2.8 Struktur polimer kitin
42
Gambar 2.9 Struktur polimer kitosan
43
Gambar 2.10 Berbagai Macam Beras di Indonesia
48
Gambar 2.11 Struktur Kimia Amilosa
56
Gambar 2.12 Struktur Kimia Amilopektin
56
Gambar 3.1 Pengeringan enceng gondok
66
Gambar 3.2 Proses pembuatan pulp dan pati enceng gondok
67
Gambar 3.3 Proses pencetakan dan pengujian sampel
68
Gambar 3.4 Ukuran Sampel Uji Tarik
73
Gambar 4.1 Grafik kuat tarik versus massa kitosan
79
Gambar 4.2 Grafik kemuluran versus massa kitosan
81
Gambar 4.3 Grafik densitas versus massa kitosan
82
Gambar 4.4 Grafik massa yang hilang versus massa kitosan
83
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pembuatan komposit Plastik Biodegradabel berbahan baku Enceng gondok dan gliserol telah dilakukan dengan modifikasi kitosan sebagai plastisizer. Metode yang digunakan adalah dengan mencampurkan Pati enceng gondok, kitosan dan tepung beras dengan formulasi 10:0:3, 9:1:3, 8:2:1, 7:3:3, 6:4:3 (m/m) kemudian diaduk dengan menggunakan kecepatan pengadukan 50 rpm dan suhu 90-100o C selama 30 menit, kemudian ditambahkan gliserol 10 ml dan diaduk dengan suhu 90-100o C selama 30 menit. Kemudian plastik dicetak dan dipanaskan dalam oven dengan temperature 60-70o C selama 24 jam. Sifat mekanik dan fisis benda uji seperti : Kuat tarik, Kemuluran, Densitas, Biodegradasi. Kuat tarik yang Optimal senilai 3,87 Mpa pada variasi kitosan 30%. Nilai kemuluran yang Optimal sebesar 10,691% pada variasi kitosan sebesar 30%. Nilai densitas yang optimal senilai 1,543 gr/mm3 pada variasi kitosan sebesar 40%. Sedangkan nilai biodegradasi (kelarutan dalam air) yang optimal pada waktu perendaman selama 7 hari yaitu senilai 91,7% pada variasi kitosan 40%, dan pada perendaman 14 hari yaitu senilai 93,3% pada variasi kitosan sebesar 40%.
Universitas Sumatera Utara
USE OF FIBER ENCENG GONDOK AND CHITOSAN AS RAW MATERIALS FOR POLY LACTIC ACID AS ENVIRONMENTALLY FRIENDLY PACKAGING
ABSTRACT
Manufacture of biodegradable plastic composites made from enceng gondok and glycerol have been made with modified chitosan as a plasticizer. The method used is by mixing the enceng gondok starch, chitosan and rice flour with formulation of 10:0:3, 9:1:3, 8:2:1, 7:3:3, 6:4:3 (m/m) Then stirred by mixed 50 rpm and temperature 90-100o C during 30 minutes. Then add 10 ml glycerol and stirred with temperature of 90-100o C for 30 minutes. Then plastic molded and heated in the oven with temperature 60-70o C during 24 hours. Mechanical and physical properties of test objects such as: Tensile strength, elasticity, density and biodegradation (dissolve in water). Tensile strenght Optimal in the value of 3,88 Mpa at chitosan variation of 30%. The optimal elasticity in the value 10,691% at chitosan variation of 30%. The optimal density value of 1.543 gr/mm3 at chitosan variation of 40%. While optimal biodegradation with value when soaking in during 7 days, that is 91,7% at kitosan variation of 40% and in during 14 days, that is 93,3% at chitosan variation of 40%.
Universitas Sumatera Utara
