Polisakarida dari karagenan mempunyai potensi sebagai bahan pembentuk bioplastic. Bioplastic memiliki sifat tahan air (hydrophobic) yang mana dapat ditingkatkan dengan penggunaan pati termodifikasi, dimana pati termodifikasi adalah bahan yang dapat mengurangi sifat hydrophilic bioplastic. Pada sisi lain, plastic sebagai bahan pengemas digunakan pada berbagai produk dan digunakan untuk pengemasan sekali pakai saat ini. Plastic dapat di buat dari synthetic atau bahan organic semi synthetic. Plastic juga bisa menjadi alat pengemas karena ringan, hemat biaya dan tahan lama. Namun, plastic juga menjadi salah satu sumber utama masalah polusi lingkungan saat ini. Salah satu penyumbang limbah plastic yang menyebabkan meningkatnya sampah adalah penggunaan gelas plastic.
Gelas plastic adalah gelas yang dibuat dari bahan plastic dengan kelebihan memiliki berat yang ringan dan tahan air. Gelas plastic dibuat dari polypropylene yang sulit terdekomposisi bakteri sebab elemen karbon membentuk ikatan kompleks dan rantai kimia panjang. Pengurangan penggunaan gelas plastic dapat diatasi dengan cara teknologi pengolahan sampah, recycling dan pembakaran. Namun yang terbanyak dilakukan dengan cara membakar limbah plastic. Cara pembakaran tersebut bukanlah penyelesaian masalah yang efektiv sebab dapat berakibat memproduksi gas toxic seperti dioxin, furan, mercury dan polychlorinated biphenyl yang menyebabkan pemanasan global. Berdasarkan munculnya problem tersebut maka dilakukan studi tentang bioplastic sebagai alternative kemasan plastic yang dibuat dari bahan alami sehingga dalam penggunaannya ramah lingkungan dan mudah terdegradasi.
Bahan alami yang sering digunakan sebagai bahan bioplastic dari polisakarida karagenan dan pati. Karagenan adalah bahan alami yang digunakan sebagai agen pembentuk gel selama produksi bioplastic. Karagenan juga termasuk kelompok galactose polysaccharide yang diproduksi dari ekstraksi rumput laut merah. Karagenan memiliki senyawa hydrocolloid yang dapat digunakan dalam pembuatan bioplastic dan mempunyai kelompok hydroxyl bebas (OH–) yang mampu mengikat hydrogen menjadi H2O sehingga karagenan bersifat hydrophilic.
Bioplastic dari bahan alami memiliki sifat kaku dan mudah rapuh sehingga membutuhkan plasticizer, yaitu bahan organic yang memiliki berat molekul rendah dan ditambahkan pada produk untuk mengurangi kekakuan polymer sehingga meningkatkan fleksibilitas dan pemanjangan polymer. Sorbitol juga salah satu plasticizer yang sering digunakan dalam pembuatan bioplastic. Salah satu sifat yang harusdimiliki bioplastic adalah ketahanan terhadap air (hydrophobic). Filler dari pati termodifikasi dapat ditambahkan untuk meningkatkan sifat hydrophobic bioplastic.
Proses pembuatan pati termodifikasi dengan acetylation, yaitu menyiapkan 100 g tepung tapioca yang dilarutkan dalam 225 mL distilled water dan dilakukan pengadukan dengan magnetic strirrer selama 1 jam pada suhu ruangan. pH dipertahankan pada nilai 8 dengan menambahkan 3% NaOH. Selanjutnya 16% asam asetat ditambahkan pada bahan dan didiamkan selama 1 jam. Langkah berikutnya suspensi dipertahankan pada pH 8 selama 50 menit dengan menambahkan 3% NaOH pada suhu ruangan. Kemudian 0.5 N HCl ditambahkan hingga tercapai pH 4.5-5. Proses berikutnya adalah pengendapan dan mencuci dengan distilled water tiga kali dan ethanol satu kali. Pencucian dilakukan dengan meletakkan suspense pada beaker glass dan menambahkan 50 mL distilled water , mengaduk dengan kuat menggunakan batang pengaduk dan memfilter dengan whatman paper dan vacuum pump. Proses pencucian diulangi hingga tiga kali dan dilanjutkan dengan pencucian dengan ethanol. Selanjutnya pengeringan dilakukan di oven dengan suhu 50oC selama 20 jam. Tahap terakhir adalah pemurnian dan penyaringan.
Pembuatan kemasan bioplastic sangat bergantung dari modifikasi konsentrasi bahan utama, plasticizer dan metode pnegeringan. Pati termodifikasi sebagai perlakuan (0, 1, 2, 3 g) dilarutkan dalam 100 mL distilled awater, dipanaskan pada temperature 85oC dan dilakukan pengadukan dengan magnetic strirrer pada hot plate. Selanjutnya 3 g karagenan ditambahkan dan di aduk hingga homogeny selama 15 menit. Pada kondisi homogeny ditambahkan pula sorbitol 5 mL dan dilakukan pengadukan selama 2 menit pada suhu 60oC. Suspensi yang terbentuk kemudian di cetak dalam cetakan gelas dan didiamkan pada suhu ruangan selama 2 jam dan selanjutnya di oven pada suhu 50oC selama 24 jam.
Hasil uji biodegradasi pada gelas bioplastic menunjukkan bahwa perlakuan pati termodifikasi 3 g memberikan nilai biodegradasi 42.75%. Sementara itu tanpa penambahan pati termodifikasi menghasilkan nilai biodegradasi 55.68%. Gelas bioplastic terdegradasi 100% dalam kurun waktu 13-16 hari. Hasil yang di peroleh mengindikasikan bahwa gelas bioplastic yang di produksi sesuai dengan standard ASTM5336. Berdasar standar produksi plastic Internasional waktu degradasi untuk plastic PLA dari Jepang dan PCL dari UK membutuhkan waktu 60 hari untuk terdegradasi 100%. Dari studi yang dilakukan menunjukkan bahwa semakin tinggi penambahan pati termodifikasi menyebabkan bioplastic yang diproduksi mengalami penurunan tingkat biodegradasinya. Penurunan biodegradasi tersebut dipengaruhi oleh kandungan hydrophobic alami dari pati termodifikasi yang mempengaruhi aktifitas mikro organisme dalam melakukan degradasi bioplastic. Penurunan biodegradasi bioplastic dipengaruhi juga oleh temperature dan kelembaban yang menentukan pH tanah. pH optimal untuk aktifitas mikro organisme tanah yang dilakukan oleh Bacillus sp. berkisar pada pH 6.5-7.0 untuk melakukan degradasi bioplastic dengan cara memutus ikatan polymer menjadi monomer.
Uji ketahanan air pada bioplastic dapat digunakan untuk menentukan sifat bioplastic yang dihasilkan emnyerupai plastic konvensional ataukah tidak dengan melihat pada proses penggembungan yang terjadi. Rendahnya persentase penyerapan air menunjukkan sifat plastic yang semakin baik sebaliknya tingginya persentase penyerapan air menunjukkan sifat plastic yang mudah rusak. Uji kapasitas penyerapan air pada gelas bioplastic dengan penambahan pati termodifikasi menunjukkan penyerapan paling sedikit sebesar 48.86% pada suhu 4oC dan penyerapan air tertinggi sebesar 135.80% pada suhu ruangan. Hasil uji pada gelas bioplastic pada suhu 80oC menunjukkan penyerapan air yang cukup tinggi dibandingkan pada suhu dingin dan suhu ruangan. Rusaknya gelas bioplastic dapat terlihat dari tampilan produk menjadi lunak dan berakhir kerusakan. Melalui studi yang dilakukan menunjukkan bahwa penambahan pati termodifikasi akan meningkatkan ketahanan air gelas bioplastic karena pati termodifikasi meningkatkan sifat hydrophobic produk. Aplikasi gelas bioplastic dengan pati termodifikasi dengan basis penggunaan karagenan Eucheuma cottonii menunjukkan hasil yang significant pada biodegradasi dan ketahanan air bioplastic bisa menjadi alternative pengurangan konsumsi gelas plastic.
Penulis: Prof. Ir. Mochammad Amin Alamsjah, M.Si., Ph.D.,
Link Jurnal: A. Triani, M.A. Alamsjah and D.Y. Pujiastuti. 2022. Application of modified starch on glass bioplastic based on carrageenan from Eucheuma cottonii on mechanic and biodegradation properties. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 1036 (2022)012012. Doi:10.1088/1755-1315/1036/1/012012. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/1036/1/012012/meta
