Kebutuhan akan plastic sangat tinggi namun memerlukan proses dekomposisi hingga 300 bahkan 500 tahun dalam penguraiannya. Pembuatan kantong plastic dengan tipe plastic Low Density Polyethylene (LDPE) dapat digantikan dengan bahan bioplastic. Bioplastic memiliki ikatan polymer yang terbentuk secara alami dan merupakan bahan yang bisa diperbaharui serta diuraikan secara mudah oleh mikro organisme. Bioplastic memiliki komponen sebagai penyusunnya. Komponen utama akan membentuk bioplastic dan komponen tambahan berguna untuk memperbaiki sifat fisik dan mekanik seperti plasticizer dan filler.
Polysacharida dari karagenan rumput laut Eucheuma cottonii merupakan bahan biofilm potensial yang bisa di eksplorasi lebih jauh, seperti halnya sebagai pati termodifikasi yang merupakan bahan yang dapat mengurangi sifat hidrofilik dan meningkatkan sifat mekanik bioplastic. Karagenan merupakan ikatan polysacharida linier yang di ekstraksi dari rumput laut Rhodophyceae. Kantong bioplastic biodegradable dari karagenan menyerupai karakteristik plastic konvensional. Bahan plasticizer yang digunakan adalah sorbitol dimana kekuatan daya tarik dan pemanjangan lebih baik dibandingkan glycerol.
Karakteristik bioplastic atau plastic yaitu tahan terhadap air sedangkan karagenan dan sorbitol bersifat hidrofilik karena keberadaan hydroxyl dan sulfat sehingga produksi bioplastic perlu ditambahkan bahan hydrophobic. Pada sisi lain, pati termodifikasi adalah pati dengan karakteristik thermoplastic yang dimodifikasi sehingga dapat meningkatkan kemampuan hydrophobicnya. Penambahan bahan hydrophobic sebagai bagian penambahan pati termodifikasi dapat memperbaiki sifat mekanik bioplastic yang di bentuk dengan reaksi kimia.
Tujuan dari penelitian yang dilakukan untuk menentukan pengaruh penggunaan pati termodifikasi dan karagenan dari rumput laut Eucheuma cottonii terhadap sifat mekanik, biodegradasi dan menentukan interaksi pati termodifikasi dan karagenan rumput laut Eucheuma cottonii dalam menyusun formulasi terbaik guna memproduksi kantong plastic. Prosedur penelitian menggunakan metode Rancangan Acak Lengkap Faktorial dengan komponen 2 faktorial (penambahan karagenan dan pati termodifikasi) dan 3 ulangan. Faktor pertama berupa penambahan konsentrasi karagenan 2 dan 3 g sedangkan factor kedua berupa penambahan konsentrasi pati termodifikasi 0, 0.5, 0.7 dan 0.9 g.
Proses pembuatan pati termodifikasi dengan menggunakan 100 g tapioca yang di campur 225 mL distilled water, kemudian di homogenasi pada temperatur ruang selama 1 jam. Langkah berikutnya adalah menambahkan 5% asam asetat sebanyak 16% dari berat pati yang digunakan. Suspensi yang terbentuk dipertahankan memiliki pH 8 dengan cara menambahkan 3% NaOH pada temperature ruang. Proses didiamkan selama 50 menit untuk mendapatkan reaksi yang terbentuk. Selanjutnya dilakukan penambahan HCl dengan konsentrasi 0.5N hingga mencapai pH 4.5 dan terbentuk endapan. Proses berikutnya adalah pencucian dengan menggunakan aquadest dan ethanol dan difiltrasi dengan watman paper. Pati selanjutnya dikeringkan dalam oven selama 20 jam pada suhu 50oC, kemudian dilakukan penggilingan dan di ayak untuk mengurangi granula atau memperbaiki tekstur pati.
Pembuatan bioplastic dilakukan dengan menggunakan pati termodifikasi sesuai perlakuan yang dihasilkan dan dilarutkan dalam 100 mL distilled water serta dipanaskan pada suhu 85oC, selanjutnya ditambahkan karagenan dan dihomogenisasi. Sorbitol sebanyak 5 mL juga ditambahkan pada larutan yang terbentuk dan dihomogenisasi selama 2 menit serta di inkubasi pada suhu 65oC. Kemudian bioplastic di cetak dan dikeringkan dengan oven pada suhu 50oC selama 24 jam. Pada kantong bioplastic yang dihasilkan juga dilakukan pengujian mekanik berupa uji daya tarik (tensile strength), uji pemanjangan (elongation), ketahanan air (water resistance) dan biodegradasi.
Hasil uji yang dilakukan pada produk kantong bioplastic menunjukkan bahwa perlakuan K3P1 (penambahan konsentrasi karagenan 3 g dan pati termodifikasi 0 g) memiliki daya tarik (tensile strength) sebesar 10.537 MPa sedangkan uji daya tarik terendah dihasilkan pada perlakuan K2P1 (penambahan konsentrasi karagenan 2 g dan pati termodifikasi 0 g) sebesar 6.942 MPa. Hasil studi menunjukkan bahwa penambahan konsentrasi karagenan lebih berpengaruh dibandingkan penambahan konsentrasi pati termodifikasi. Penurunan nilai uji daya tarik disebabkan beberapa factor diantaranya pencampuran yang tidak homogen sehingga penyisipan bahan menjadi matrix tidak sempurna, human error, uji, proses percetakan dan waktu pengeringan di oven sehingga menyebabkan proses pemanasan atau pengeringan bioplastic berpengaruh pada penyusutan dan perubahan kadar air bioplastic. Karagenan dengan konsentrasi tinggi akan menyebabkan ikatan molekul pada bioplastic meningkat. Karagenan mempunyai kemampuan mengikat air sehingga konsentrasi rendah karagenan membentuk tampilan produk yang elastis sedangkan konsentrasi tinggi karagenan menyebakan produk menjadi keras dan kaku.
Persentase pemanjangan tertinggi dihasilkan pada perlakuan K2P4 (penambahan konsentrasi karagenan 2 g dan pati termodifikasi 0.9 g) sebesar 40.33% dan persentase pemanjangan terendah didapatkan pada perlakuan K3P1 (penambahan konsentrasi karagenan 3 g dan pati termodifikasi 0 g) sebesar 24.33%. Peningkatan konsentrasi karagenan akan meningkatkan padatan terlarut bioplastic dan peningkatan ikatan polymer.
Nilai absorbsi kandungan air tertinggi didapatkan pada perlakuan K2P1 (penambahan konsentrasi karagenan 2 g dan pati termodifikasi 0 g) sebesar 132.2% sedangkan nilai absorbs kandungan air terendah pada perlakuan K3P4 (penambahan konsentrasi karagenan 3 g dan pati termodifikasi 0.9 g) sebesar 77.39%. Penurunan absorbsi air dengan meningkatnya konsentrasi karagenan mengakibatkan karagenan sebagai bahan dasar membawa padatan terlarut pada larutan penyusun bioplastic yang berpengaruh pada ikatan hydrogen produk bioplastic.
Nilai biodegradasi tertinggi didapatkan pada perlakuan K2P1 (penambahan konsentrasi karagenan 2 g dan pati termodifikasi 0 g) sebesar 60.91% sedangkan nilai biodegradasi terendah didapatkan pada perlakuan K3P4 (penambahan konsentrasi karagenan 3 g dan pati termodifikasi 0.9 g) sebesar 44.29%. Biodegradasi dipengaruhi oleh komposisi film dari bioplastic seperti perlakuan K2P1 memiliki tingkat biodegradasi tertinggi karena sifat hydrophilic alami karagenan. Semakin tinggi kandungan hydropylic bioplastic maka semakin mudah terurai dalam tanah sebab penyerapan air memudahkan mikro organisme mempercepat proses degradasi.
Penulis: Prof. Ir. Mochammad Amin Alamsjah, M.Si., Ph.D.,
Link Jurnal: R.A. Sofianto, M.A. Alamsjah snd D.Y. Pujiastuti. 2022. Application of modified starch on plastic bag bioplastic based on carrageenan from Eucheuma cottonii on mechanic and biodegradation properties. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 1036 (2022)012033. Doi:10.1088/1755-1315/1036/1/012033. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/1036/1/012033
