Pemanfaatan Limbah Pucuk Tebu sebagai Sumber Selulosa Bahan Baku Plastik Biodegradable

Eva Agustina; Risa Purnamasari; Nasrul Fuad Erfansyah; Funsu Andiarna; Nova Lusiana; Irul Hidayati

doi:10.29080/biotropic.v8i1.2082

Authors

Eva Agustina Program Studi Biologi Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Ampel, Surabaya, Indonesia
Risa Purnamasari Program Studi Biologi, Fakultas Sains & Teknologi UIN Sunan Ampel Surabaya
Nasrul Fuad Erfansyah Program Studi Pendidikan Guru Madrasah Ibtidaiyah Fakultas Tarbiyah dan Keguruan UIN Sunan Ampel, Surabaya, Indonesia
Funsu Andiarna Program Studi Gizi, Fakultas Psikologi dan Kesehatan UIN Sunan Ampel, Surabaya, Indonesia
Nova Lusiana Program Studi Gizi, Fakultas Psikologi dan Kesehatan UIN Sunan Ampel, Surabaya, Indonesia
Irul Hidayati Program Studi Gizi, Fakultas Psikologi dan Kesehatan UIN Sunan Ampel, Surabaya, Indonesia

DOI:

https://doi.org/10.29080/biotropic.v8i1.2082

Keywords:

Biodegradable, Bioplastic, cellulose, chitosan, glycerol

Abstract

Plastic waste continues to be a significant environmental issue due to the extended degradation period it requires. Bioplastics represent an innovation in the conventional plastic cycle, being made from natural materials such as agricultural waste containing cellulose. The objective of this research is to determine the influence of adding cellulose from sugarcane tops in the production of biodegradable plastic. The research method begins with the extraction of cellulose from sugarcane tops, including preparation stages, wax removal, bleaching, hemicellulose removal, and delignification. Sugarcane top cellulose is utilized as a raw material for bioplastic. Cellulose with concentrations of 0%, 10%, 30%, and 50% by weight is processed together with a mixture of water and tapioca, to which chitosan and glycerol are subsequently added. Observation parameters for the bioplastic include functional group characterization and mechanical tests, encompassing transparency, tensile strength, elongation, density, thickness, water absorption, and biodegradability. The research results indicate that the characterization of functional groups using FTIR produces spectra of O-H, C-H, C=C, C-O, indicating the constituent components of cellulose, glycerol, and chitosan. Meanwhile, based on the mechanical tests, the 50% sugarcane top bioplastic is the most favorable, with transparency value of 89% transmittance, tensile strength of 39.2 MPa, elongation percentage of 17.32%, density of 0.8444 g/cm3, thickness of 0.276 mm, water absorption of 98.36%, and biodegradability over 4 days. Based on the mechanical tests, the produced bioplastic holds potential for food packaging material.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Ardiansyah, R. (2011). Pemanfaatan Umbi Garut untuk Pembuatan Plastik Biodegradable [Skripsi]. Universitas Indonesia.

Azizaturrohmah, A. (2019). Perbandingan Plasticizer Giserol dan Sorbitol pada Bioplastik Pati Sagu (Metroxylon sp.) dengan Penambahan Minyak Kulit Jeruk Manis (Citrus sinensis L.) sebagai Antioksidan. [Skripsi]. Universitas Islam Negeri Sunan Ampel.

Chong, T. Y., Chan, Y. S. C., Law, M. C., & Ling, J. K. U. (2021). The Thermo-Mechanical Properties of Corn Cob Lignin-Containing Cellulose Nanofibril Reinforced Bioplastics. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-486140/v1

Danni, E. R., Hasan, A., & Junaidi, R. (2023). Pengaruh Penambahan Filler dari Selulosa Tongkol Jagung dan Zink Oksida Pada Plastik Biodegradable. Scientica: Jurnal Ilmiah Sains Dan Teknologi, 1(3), Article 3. https://doi.org/10.572349/scientica.v1i3.389

Darni, Y., & Lia, L. (2017). Pengaruh Konsentrasi Plasticizer Gliserol Terhadap Karakteristik Komposit Bioplastik Berbasis Pati Sorgum. Prosiding Seminar Nasional Riset Dan Industri Dan Industri Balai Riset Dan Standarisasi Industri Bandar Lampung. http://repository.lppm.unila.ac.id/3123/

Direktorat Statistik Tanaman Pangan, Holtikultura, dan Perkebunan. (2023). STATISTIK TEBU INDONESIA Indonesian Sugar Cane Statistics 2022 (Vol. 13). BPS-RI/BPS-Statistics Indonesia.

Gironi, F., & Piemonte, V. (2011). Temperature and solvent effects on polyphenol extraction process from chestnut tree wood. Chemical Engineering Research and Design, 89(7), 857–862. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2010.11.003

Handoko, F. (2020). Fabrikasi Dan Karakterisasi Selulosa Nanokristalin Dari Ampas Teh (Camelia sinensis) Sebagai Bahan Bioplastik [Thesis, Universitas Gadjah Mada]. https://etd.repository.ugm.ac.id/penelitian/detail/189038

Hidayat, F., Syaubari, S., & Salima, R. (2020). Pemanfatan Pati Tapioka dan Kitosan dalam Pembuatan Plastik Biodegradable dengan Penambahan Gliserol sebagai Plasticizer. Jurnal Litbang Industri, 10(1), Article 1. https://doi.org/10.24960/jli.v10i1.5970.33-38

Intandiana, S., Dawam, A. H., Denny, Y. R., Septiyanto, R. F., & Affifah, I. (2019). Pengaruh Karakteristik Bioplastik Pati Singkong dan Selulosa Mikrokristalin Terhadap Sifat Mekanik dan Hidrofobisitas. EduChemia (Jurnal Kimia dan Pendidikan), 4(2), Article 2. https://doi.org/10.30870/educhemia.v4i2.5953

Jabbar, U. F. (2017). Pengaruh Penambahan Kitosan Terhadap Karakteristik Bioplastik dari Pati Kulit Kentang (Solanum Tuberosum, L) [Skripsi, Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar]. https://repositori.uin-alauddin.ac.id/4620/

Kalia, S., Kaith, B. S., & Kaur, I. (2011). Cellulose Fibers: Bio- and Nano-Polymer Composites. Springer Berlin.

Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan. (2023). Tuntas Kelola Sampah untuk Kesejahteraan Masyarakat. https://sipsn.menlhk.go.id/sipsn/

Keputusan Kepala Badan Standardisasi Nasional Tentang Pencabutan SNI 7188.7:2016 Kriteria Ekolabel - Bagian 7: Kategori Produk Tas Belanja Plastik Dan Bioplastik Mudah Terurai, Pub. L. No. 222/KEP/BSN/7/2022 (2022).

Kustiyah, E., Novitasari, D., Wardani, L. A., Hasaya, H., & Widiantoro, M. (2023). Pemanfaatan Limbah Ampas Tebu untuk Pembuatan Plastik Biodegradable dengan Metode Melt Intercalation: Utilization of Sugarcane Bagasses for Making Biodegradable Plastics with the Melt Intercalation Method. Jurnal Teknologi Lingkungan, 24(2), Article 2. https://doi.org/10.55981/jtl.2023.993

Maladi, I. (2019). Pembuatan Bioplastik Berbahan Dasar Pati Kulit Singkong (Manihot utillissima) dengan Penguat Selulosa Jerami Padi, Polivini Alkohol dan Bio-Compatibe Zink Oksida [Skripsi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah]. https://repository.uinjkt.ac.id/dspace/handle/123456789/47669

Maneking, E., Sangian, H. F., & Tongkukut, S. H. J. (2020). Pembuatan dan Karakterisasi Bioplastik Berbahan Dasar Biomassa dengan Plasticizer Gliserol. Jurnal MIPA, 9(1), Article 1. https://doi.org/10.35799/jmuo.9.1.2020.27420

Muhammad, A., Roslan, A., Sanusi, S. N. A., Shahimi, M. Q., & Nazari, N. Z. (2019). Mechanical properties of bioplastic form cellulose nanocrystal (CNC) mangosteen peel using glycerol as plasticizer. Journal of Physics: Conference Series, 1349(1), 012099. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1349/1/012099

Natalia, M., Hazrifawati, W., & Wicakso, D. R. (2019). Pemanfaatan Limbah Daun Nanas (Ananas comosus) sebagai Bahan Baku Pembuatan Plastik Biodegradable. EnviroScienteae, 15(3), Article 3. https://doi.org/10.20527/es.v15i3.7428

Nurminah, M. (2002). Penelitian Sifat Berbagai Bahan Kemasan Plastik dan Kertas serta Pengaruhnya terhadap Bahan yang Dikemas. USU Digital Library.

Panjaitan, R. M., Irdoni, I., & Bahruddin, B. (2017). Pengaruh Kadar Dan Ukuran Selulosa Berbasis Batang Pisang Terhadap Sifat Dan Morfologi Bioplastik Berbahan Pati Umbi Talas. Jurnal Online Mahasiswa (JOM) Bidang Teknik dan Sains, 4(1), Article 1.

Putera, R. D. H. (2012). Ekstraksi Serat Selulosa Dari Tanaman Eceng Gondok (Eichornia crassipes) dengan Variasi Pelarut [Skripsi]. Universitas Indonesia.

Riza, M., Darmadi, Syaubari, & Abidah, N. (2013). Sintesa Plastik Biodegradable Dari Pati Sagu Dengan Gliserol Dan Sorbitol Sebagai Plasticizer. Kontribusi Kimia Dan Pendidikan Kimia Dalam Pembangunan Bangsa Yang Berkarakter, V, 499–504. https://adoc.pub/sintesa-plastik-biodegradable-dari-pati-sagu-dengan-gliserol.html

Rosato, D. V., Rosato, D. V., & Rosato Matthew V. (2024). Plastic Product Material and Process Selection Handbook (1st ed.). Elsevier.

Salbeti, D., Harlia, H., & Syahbanu, I. (2018). Sintesis dan Karakterisasi Termal Plastik Ramah Lingkungan Polyblend Selulosa Ampas Tebu dan Limbah Botol Plastik Polietilen Tereftalat. Jurnal Kimia Khatulistiwa, 7(2). https://jurnal.untan.ac.id/index.php/jkkmipa/article/view/25169

Saputro, A. N. C., & Arruum Linggar, O. (2017). Synthesis and Characterization of Bioplastic from Chitosan-Ganyong Starch (Canna edulis). Jurnal Kimia Dan Pendidikan Kimia, 2(1). https://jurnal.uns.ac.id/jkpk/article/view/8526

Sari, I. I. (2015). Pemanfaatan Tepung Kulit Singkong (Manihot utilissima) untuk Pembuatan Plastik ramah Lingkungan(Biodegradable) dengan Penambahan Gliserol dari Minyak Jelantah [Skripsi]. Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Sari, S. A. P., Asriza, R. O., & Adisyahputra. (2023). The Influence of Plasticizer Type on the Characteristics of Bioplastics Made from Taro Tuber Starch (Colocasia esculenta (L.) Schott) With the Addition of Cane Drague Cellulose. SPIN JURNAL KIMIA & PENDIDIKAN KIMIA, 5(2), Article 2. https://doi.org/10.20414/spin.v5i2.8211

Sari, T. (2020). Karakterisasi Bioplastik Berbahan Dasar Pati Sagu dengan Bahan Pengisi Bentonit [Skripsi]. Universitas Cokroaminoto Palopo.

Selpiana, S., Patricia, P., & Anggraeni, C. P. (2016). Pengaruh penambahan kitosan dan gliserol pada pembuatan bioplastik dari ampas tebu dan ampas tahu. Jurnal Teknik Kimia, 22(1), Article 1.

Setiani, W., Sudiarti, T., & Rahmidar, L. (2013). Preparasi dan Karakterisasi Edible Film dari Poliblend Pati Sukun-Kitosan. Jurnal Kimia Valensi, 3(2), Article 2. https://journal.uinjkt.ac.id/index.php/valensi/article/view/506

Shih, C.-M., Shieh, Y.-T., & Twu, Y.-K. (2009). Preparation and Characterization of Cellulose/Chitosan Blend Films. Carbohydrate Polymers, 78(1), 169–174. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2009.04.031

Siswanti, S., Anandito, R. B. K., & Manuhara, G. J. (2013). Karakterisasi Edible Film Komposit Dari Glukomanan Umbi Ilesiles (Amorphopallus muelleri blume) Dan Maizena. Jurnal Teknologi Hasil Pertanian, 6(2), Article 2. https://doi.org/10.20961/jthp.v0i0.13526

Sofia, I., Murdiningsih, H., & Yanti, N. (2017). Pembuatan dan Kajian Sifat-Sifat Fisikokimia, Mekanikal, Dan Fungsional Edible Film Dari Kitosan Udang Windu. Jurnal Bahan Alam Terbarukan, 5(2), Article 2. https://doi.org/10.15294/jbat.v5i2.6364

Susanti, S., Malago, J. D., & Junaedi, S. (2015). Sintesis Komposit Bioplastic Berbahan Dasar Tepung Tapioka dengan Penguat Serat Bambu. Jurnal Sains Dan Pendidikan Fisika, 11(2), Article 2. https://doi.org/10.35580/jspf.v11i2.1486

Tamiogy, W. R., Kardisa, A., Hisbullah, H., & Aprilia, S. (2019). Pemanfaatan Selulosa dari Limbah Kulit Buah Pinang sebagai Bahan Baku Pembuatan Bioplastik. Jurnal Rekayasa Kimia & Lingkungan, 14(1), Article 1. https://doi.org/10.23955/rkl.v14i1.11517

Wang, Q., Cai, J., Zhang, L., Xu, M., Cheng, H., Han, C. C., Kuga, S., Xiao, J., & Xiao, R. (2013). A bioplastic with high strength constructed from a cellulose hydrogel by changing the aggregated structure. Journal of Materials Chemistry A, 1(22), 6678–6686. https://doi.org/10.1039/C3TA11130J

Warkoyo, W., Rahardjo, B., Marseno, D. W., & Karyadi, J. N. W. (2014). Sifat Fisik, Mekanik dan Barrier Edible Film Berbasis Pati Umbi Kimpul (Xanthosoma sagittifolium) Yang Diinkorporasi dengan Kalium Sorbat. agriTECH, 34(1), Article 1. https://doi.org/10.22146/agritech.9525

Widyaningrum, B. A., Kusumaningrum, W. B., Syamani, F. A., Pramasari, D. A., Kusuma, S. S., Akbar, F., Ermawati, R., & Cahyaningtyas, A. A. (2020). Karakteristik Sifat Mekanik Bioplastik Pati Singkong/PVA dengan Penambahan Pulp Tandan Kosong Kelapa Sawit dan Asam Sitrat Teraktivasi. Jurnal Kimia dan Kemasan, 42(2), Article 2. https://doi.org/10.24817/jkk.v42i2.6130