Jurnal Penelitian Sains Volume 13 Nomer 2(C) 13207

Studi Biodegradasi Blend PVC-Minyak Nabati Epoksi

Sebagai Salah Satu Upaya Mengurangi Pencemaran Lingkungan

Oleh Limbah Plastik

Desnelli dan Miksusanti

Jurusan Kimia FMIPA, Universitas Sriwijaya, Sumatera Selatan, Indonesia

Intisari: Polivinil klorida(PVC) merupakan salah satu bahan plastic yang yang banyak digunakan sebagai pengemas

makanan, tetapi sulit terdegradasi. Pada penelitian ini dilakukan pencampuran polivinil klorida dengan minyak biji

karet epoksi untuk mendapatkan plastic yang dapat terbiodegradasi. Komposisi poliblend yang dibuat adalah 35%

berat minyak biji karet epoksi.Proses biodegradasi dilakukan dengan menggunakan bakteri Staphylococus aureus selama

30 hari. Pengamatan terhadap poliblend setelah proses biodegradasi yaitu terlihat adanya bintik-bintik coklat. Hasil

analisa dengan SEM menunjukkan adanya kerusakan pada permukaan poliblend setelah proses biodegradasi. Hasil

penentuan temperature leleh dan berat molekul rerata viskosistas polivinil klorida menurun setelah biodegradasi.

Kata kunci: biodegradasi, minyak biji karet epoksi, PVC

Abstract: Polyvinyl Chloride (PVC) is plastic used among others as food packaging material, but difficult to be

degraded. This research is aimed to make a biodegradable plastic by studying polyvinyl chloride-epoxidized have nut oil

polyblend. The composition is 35%(w/w) epoxidized havea nut oil. Biodegradation process was carried out employing

Staphylococcus aureus in nutrient broth solid medium along 30 days. Observation on polyblend showed brown spots after

biodegradation. The result of analysis SEM after biodegradation process showed that polyblend broken. Determination

of melting temperature and viscosity- average molecular weight from polyvinyl chloride dereased after biodegradation

Keywords: biodegradation, epoxidized havea nut oil, polyvinyl chloride

E-mail: desneli69@yahoo.com

Mei 2010

1 PENDAHULUAN

D ewasa ini pemakaian plastik sebagai bahan pe-ngemas makanan/minuman berkembang pesat.

Salah satu kelemahan plastik adalah sukar terde-grasi oleh mikroorganisme. Plastik setelah digu-nakan dibuang, akan menimbulkan sampah yang se-makin menumpuk dari hari ke hari, sehingga dapatmenimbulkan masalah lingkungan yang serius. Un-tuk mengantisipasi masalah lingkungan yang ditim-bulkan oleh menumpuknya sampah plastik, makaperlu dicari langkah-langkah yang tepat. Langkahyang ditempuh harus aman bagi konsumen polimeritu sendiri dan tidak merusak lingkungan. Polivinilklorida merupakan salah satu polimer sintetik yangbanyak digunakan sebagai bahan utama pemben-tuk plastik untuk mengemas makanan dan minuman.PVC dalam keadaan murni merupakan bahan yangbersifat kaku[1]. Jenis plastik yang terbentuk daribahan utama polivinil klorida ini merupakan bahan

yang sulit terdegradasi, hal ini disebabkan hampirsemua komponen dalam plastik tersebut (termasukpemlastisnya) terdiri dari zat-zat anorganik, sehinggamikroorganisme tanah tidak bisa mencernanya.

Banyak usaha telah dilakukan untuk mengurangimasalah pencemaran lingkungan yang disebabkan olehsampah plastik. Daur ulang dan pembakaran sampahplastik merupakan teknik konvensional yang telah di-lakukan. Proses daur ulang memerlukan biaya yangbesar dan kurang efektif karena harus memisahkansampah plastik yang dapat didaur ulang[2]. Sedang-kan pembakaran plastik dapat menimbulkan gas yangbersifat korosif dan beracun, seperti HCl, HCN, danSO2. Usaha lain yang bisa dilakukan adalah mensinte-sis polimer yang dapat terdegradasi oleh mikroba ta-nah, maka salah satu komponen polimer harus meru-pakan material yang dapat diuraikan oleh mikroba.

Minyak nabati adalah polimer alam yang mudahterbiodegradasi yang dapat digunakan sebagai ba-han baku pembuatan pemlastis bagi polivinil klorida

c© 2010 FMIPA Universitas Sriwijaya 13207-33

Desnelli & Miksusanti/Studi Biodegradasi ... Jurnal Penelitian Sains 13 2(C) 13207

(PVC). Pemlastis yang digunakan untuk pengemasmakanan dan minuman harus tidak beracun terhadapproduk yang dikemas.Untuk itu digunakan bahan-bahan yang berasal dari alam yang tidak beracunseperti minyak nabati. Minyak nabati yang digu-nakan sebagai pemlastis adalah dalam bentuk minyakepoksi yang diperoleh dengan mengepoksidasi asam-asam lemak tak jenuh yang ada dalam minyak. Plas-ticizer ditambahkan ke dalam polimer untuk memper-baiki fleksibilitas, dan prosesibilitas. Pemlastis secaraumum merupakan cairan massa molar rendah dan di-gunakan dalam jumlah sedikit[3].

Penambahan minyak nabati yang terepoksidasi kedalam PVC pada penelitian sebelumnya digunakan se-bagai plasticizer yaitu untuk memperbaiki sifat PVCyang kaku menjadi fleksibel. Dari hasil penelitiantersebut menunjukkan penurunan kekuatan tarik PVCsetelah ditambah minyak biji karet epoksi[4]. Jika kon-sentrasi plasticizer ditingkatkan, kekuatan tarik akanturun, kekuatan impact dan permeabilitas terhadapgas dan liquid akan meningkat[5,6].

Perusakan suatu senyawa bisa dari jamur, bak-teri, atau mikroorganisme lainnya dari bahan-bahanyang terdapat di dalamnya mengandung komponenyang bertindak sebagai nutrien. Seperti penambahanpati (material organik) ke dalam matriks polimer sin-tetik, menyebabkan mikroorganisme akan mengkon-sumsi pati dan membuat pori pada matrikis polimer.Rusaknya keutuhan matriks polimer sintetik yang di-akibatkan kekosongan ini secara mekanik dapat me-nyebabkan deteriorasi dan memudahkan terjadinyabiodegradasi pada polimer[7].

Dalam penelitian ini minyak biji karet epoksi se-lain diharapkan dapat memperbaiki sifat polimer yangkaku menjadi polimer yang fleksibel (syarat bahan pe-ngemas), juga bisa terdegradasi oleh mikroorganisme.Karena minyak biji karet merupakan material organikdiharapkan nantinya selain berfungsi sebagai pem-lastis, ia dapat juga sebagai substrat bagi mikroor-ganisme dalam mendegradasi polimer sintetik sepertiPVC. Untuk itu resin polimer tersebut di blending de-ngan material organik yang bertindak sebagai nutrienbagi mikroba tanah, seperti asam lemak.

Dalam penelitian ini biodegradasi PVC-minyak bijikaret epoksi dilakukan menggunakan bakteri Staphylo-coocus aureus dalam medium nutrient broth. Mediumyang digunakan adalah berbentuk padat. Minyaknabati yang digunakan adalah minyak biji karet de-ngan komposisi 35% berat.

2 METODOLOGI PENELITIAN

2.1 Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan adalah serbuk PVC, minyakbiji karet epoksi yang berfungsi sebagai pemlastis,

bakteri Staphylococcus aureus, nutrient broth, THF.Alat yang digunakan labo plstomil, alat uji tarik ,

hot press, viskometer, SEM, dan DTA

2.2 Prosedur Kerja

Pembuatan poliblend Polivinil klorida dan mi-nyak nabati epoksi dengan komposisi 35% berat ditim-bang. Alat labo plastomil dipanaskan mencapai tem-peratur blending yang diinginkan. Polivinil kloridadimasukkan ke dalam labo plastomil, kemudian di-lakukan inching selama 5 menit sampai polivinilklorida melunak seluruhnya. Setelah itu minyak bijikaret epoksi dimasukkan,kemudian di blending selama10 menit dan dibiarkan dingin pada temperatur ka-mar. Selesai proses ini akan didapatkan suatu poli-blend.

Pembuatan lempeng film Alat hot press disetpada temperatur 160◦C. Poliblend ditimbang se-banyak 3 gram dan diletakkan ditengah cetakan yangberada diantara dua lempengan plat. Kemudian di-masukkan ke dalam tempat sanpel pada alat hot pressdan dibiarkan selama 5 menit. Setelah itu diberikantekanan 50 kgf/cm selama 5 menit, kemudian tekanandinaikkan menjadi 100 kgf/cm dan dibiarkan selamabeberapa menit. Sampel diambil dari alat hot pressdan didinginkan dengan menggunakan air.

Biodegradasi poliblend Sebelum dilakukan prosesbiodegradasi maka terlebih dahulu disiapkan mediapertumbuhan bakteri Staphylococcus aureus. Lem-peng PVC-minyak nabati epoksi sebelum diletakkanpada media yang telah dipersiapkan terlebih dahuludisterilkan menggunakan alkohol, kemudian dikering-kan dalam oven pada suhu 60◦C. Poliblend sterildicelupkan ke dalam biakan dan diletakkan ke dalamcawan petri yang berisi medium nutrient broth padatdan dibiarkan dalam suhu ruang 30◦C selama 30 hari.Proses biodegradasi dihentikan dengan mencelupkanpoliblend kedalam etanol 70%. Kemudian dicuci be-berapa kali dengan aquadest, dan poliblend selanjut-nya siap dikarakterisasi.

Karakterisasi Karakterisasi terhadap poliblendmeliputi uji kekuatan tarik, penentuan temperatureleleh dengan DTA, analisa permukaan dengan SEMdan penentuan berat molekul rerata viskositas denganviscometer.

3 HASIL DAN PEMBAHASAN

Biodegradasi film poliblend Proses biodegradasipoliblend dilakukan dengan bakteri Staphylococcus

13207-34

Desnelli & Miksusanti/Studi Biodegradasi ... Jurnal Penelitian Sains 13 2(C) 13207

aureus yang dilakukan selama 30 hari. Hasil pengama-tan terhadap poliblend setelah dilakukan biodegra-dasi terlihat bahwa pada film poliblend tersebut terda-pat bintik-bintik kecokelatan dan warna film poliblendkuning berubah menjadi kecoklatan.

Analisa uji tarik Dari hasil analisa uji tarik ter-hadap film poliblend tersebut diperoleh kekuatan tarik29,013 Mpa dan perpanjangan 1,185 Mpa pada peneli-tian ini tidak dilakukan pengujian uji tarik untuk PVCtanpa pemlastis karena pembuatan film tipis untukPVC tersebut sulit sekali terbentuk. Berdasarkan lite-ratur bahwa PVC merupakan bahan plastik yang kakudan sulit dibentuk, agar PVC dapat dibentuk, maka kedalam PVC ditambahkan pemlastis. Pada penelitianini dilakukan penambahan minyak biji karet kedalamPVC, ternyata PVC tersebut dapat dibentuk menjadilempeng film tipis. Disini dapat disimpulkan bahwaminyak biji karet epoksi dapat bertindak sebagai pem-lastis bagi polivinil klorida.

Analisa termal Analisa ini bertujuan untuk me-ngetahui sifat-sifat termal temperatur leleh dari sam-pel. Adanya puncak endotermik menunjukkan tempe-ratur leleh. Pada penelitian ini dilakukan analisa sam-pel sebelum proses biodegradasi yaitu terhadap PVCmurni dan poliblend PVC-minyak biji karet epoksi.Hasil analisa termal terhadap sampel PVC diperolehtemperatur leleh 319◦C dan setelah ditambah minyakbiji karet epoksi temperature leleh menjadi 292, 49◦C.Penambahan pemlastis ke dalam polimer akan menye-babkan antaraksi antar molekul pada rantai polimermenurun,sehingga derajat kebebasan rantai polimermeningkat dan entropi sistem bertambah. Karenameningkatnya entropi polimer akan lebih mudah me-ngalami perubahan fasa dari padat menjadi cair se-hingga temperatur lelehnya menurun. Akibatnyapolimer lebih mudah mengalami perubahan sifat,yangsemula kaku menjadi fleksibel. Hasil analisa DTA daripoliblend setelah biodegradasi yaitu diperoleh tempe-ratur lelehnya 289, 85◦C sedangkan temperatur lelehpoliblend sebelum biodegradasinya adalah 292, 49◦C.Terlihat telah terjadi penurunan temperatur leleh daripoliblend setelah biodegradasi, hal ini berarti bahwarantai polimer telah terdegradasi oleh bakteri.

Analisa permukaan poliblend Analisa SEM ber-tujuan untuk mengetahui stuktur permukaan poli-blend sebelum dan sesuda biodegradasi. Hasil ana-lisa foto SEM sebelum biodagradasi dapat dilihatpada Gambar 1. Dari Gambar 1 terlihat bahwa poli-blend sebelum proses biodegradasi hanya tidak me-nunjukkan sedikit lubang dan relatif kecil, dimanalubang ini disebabkan olh proses pembuatan lempengfilm dimana adanya kerusakan akibat panas.

Gambar 1: Foto SEM Poliblend sebelum biodegradasi

Hasil foto SEM terhadap sampel setelah dilakukan-nya biodegradasi dengan bakteri Staphylococcus au-reus selama 30 hari dapat dilihat pada Gambar 2.Dari gambar tersebut terlihat kerusakan yaitu lubang-lubang yang besar. Hal ini memperlihatkan bahwaaktivitas bakteri Staphylococcus aureus selama biode-gradasi berpengaruh terhadap permukaan poliblend.Berdasarkan analisa SEM terlihat bahwa biodegradasidapat menyebabkan terjadinya lubang pada poliblend.

Gambar 2: Foto SEM Poliblend setelah biodegradasi

Penentuan berat molekul rerata Penentuan be-rat rerata terhadap poliblend polivinil klorida minyakbiji karet epoksi sebelum dan sesudah biodegradasi de-ngan menggunakan bakteri Staphylococcus aureus se-lama 30 hari. Berat molekul rerata (Mv) poliblend se-belum biodegradasi adalah 43153. hasil penentuan be-rat molekul rerata setelah biodegradasi adalah 39509.dari hasil penentuan berat molekul rerata tersebut ter-lihat bahwa terjadi penurunan berat molekul setelahdilakukan biodegradasi.

Dari data berat molekul rerata (Mv) poliblend yangdihasilkan menunjukkan bahwa biodegradasi denganmenggunakan bakteri Staphylococcus aureus terhadap

13207-35

Desnelli & Miksusanti/Studi Biodegradasi ... Jurnal Penelitian Sains 13 2(C) 13207

matriks polivinil klorida dengan minyak biji karetepoksi dapat menyebabkan polivinil klorida menga-lami degradasi. Proses yang mungkin terjadi adalahminyak biji karet yang ditambahkan kedalam polivinilklorida akan termakan oleh bakteri yang mengaki-batkan lubang pada poliblend.

4 SIMPULAN

Dari penelitian yang dilakukan dapat diambil kesim-pulan yaitu:

1. Hasil biodegradasi selma 30 hari terjadi peruba-han warna dari poliblend menjadi kecoklatan

2. Kekuatan tarik dari blending PVC-minyak bijikaret pada komposisi 35% adalah 29,013 Mpa de-ngan perpanjangan 1,185 Mpa

3. Analisa termal menunjukkan terjadinya penuru-nan temperatur leleh poliblend setelah biodegra-dasi yaitu dari 292, 49◦C menjadi 289, 85◦C.

4. Analisa foto SEM setelah biodegradasi menun-jukkan terdapatnya kerusakkan pada permukaanpoliblend yaitu berupa lubang-lubang yang me-nunjukkan poliblend tersebut telah terdegradasi

5. Terjadi penurunan berat molekul rerata viskosi-tas (Mv) poliblend PVC minyak biji karet epoksisetelah dilakukan biodegradasi dengan bakteriS5taphylococcus aureus selama 30 hari yang mem-perlihatkan terjadinya pemutusan rantai polivinilklorida.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Alllcock, H.R. dan W.L. Frederick, 1990, ContemporaryPolymer, second edition, Chemistry, Prentice-Hall, NewJersey

[2] Sailah, I. dan S. Handani, 1995, Plastik Masa Depan,Jurnal Teknologi Industri Pertanian, Edisi Khusus

[3] Billmeyer J.R. dan W. Fred, 1994, Textbook of PolymerScience, third edition, Jhn Wiley & Sons, New York

[4] Elias, H.G., 1993, An Introduction To Plastic, VCHPublisher Inc., New Jersey, USA

[5] Desnelli, 1998, Pemanfaatan Minyak Biji Karet SebagaiPemlastis PVC, Prosiding seminar Hasil penelitian, Pusatpenelitian Universitaws Sriwijaya

[6] Fried, J.R., 1995, Polymer Science And Technology,Prentice-Hall International, Inc, New Jersey

[7] Nakatsuka, S., dan A.L. Andrady, 1992,Thermogravimetric Determination of Starch Content inStarch Polyetylene Blend Film, Journal of AppliedPoymer Science, 45, 1881-1887

13207-36