Siringmakar 27: Komposit Bioplastik, Kemasan Ramah Lingkungan Untuk Masa Depan

Pemateri: Dr. Mochamad Asrofi (Konsultan Produksi Bioplastik di Green Dot Biopak Ltd, Gujarat, India | Peneliti material biokomposit di Laboratorium Uji Material, Teknik Mesin, Universitas Jember)

Moderator: Abdul Halim, PhD (Founder Warstek)

Diskusi

Pada data penelitian dari Jambeck diatas, mereka melaporkan bahwa Indonesia merupakan negara penghasil plastik terbesar kedua setelah China. Ini membuktikan bahwa Indonesia darurat sampah plastik.

Infografis dari KLHK diatas, menggambarkan bahwa masyarakat Indonesia tergantung dengan kantong plastik. Bahkan diprediksi 1 (satu) tahun ada 1.758 miliar lembar sampah kantong plastik dari 32.000 gerai. Plastik tersebut merupakan plastik yang tidak bisa didegradasi oleh lingkungan. Hal tersebut sangat berdampak pada lingkungan, utamanya penumpukan sampah yang mengakibatkan banjir. Salah satu cara untuk mengatasi hal tersebut yaitu dengan beberapa cara sebagai berikut:

1. Kurangi penggunaan plastik (gunakan 1 kantong dari rumah ketika pergi ke pasar);
2. Pengelolaan limbah plastik;
3. Mengubahnya jadi sumber energi; dan
4. Inovasi dengan menciptakan bioplastik, yaitu plastik dari bahan 100% alam. Dalam bahasan kali ini, kita akan berdiskusi tentang Inovasi Bioplastik (plastik dari bahan 100% bahan alam).

Apa itu ‘Bioplastik’ ?

Bioplastik adalah bahan plastik yang dibuat dari bahan berbasis bio (alam). Contohnya: pati, kitosan, rumput laut, asam poli laktat, protein dan sebagainya. Umumnya, bioplastik sendiri mempunyai kekuatan tarik yang rendah. Jadi, perlu ditambahkan “penguat” untuk memperbaiki kelemahan tersebut. Penguat pada bioplastik yang umum digunakan adalah serat tanaman, partikel mineral dan jenis bahan ramah lingkungan lainnya. Paduan antara ‘bioplastik’ dan ‘penguat’ dinamakan komposit.

Beberapa contoh bioplastik hasil dari penelitian sebelumnya, seperti berikut.

Kemasan bioplastik yang berfungsi untuk membungkus buah cherry (buah berwarna merah). Bioplastik tersebut merupakan inovasi dari Lopez dkk.(2015) yang menemukan bioplastik dari pati jagung dengan campuran gliserol dan mineral talc. Sebelumnya, Lopez dkk. di tahun 2013 juga membuat lembaran plastik seperti contoh berikut ini.

Komposisi pembuatan plastik tersebut berasal 100% dari bahan alam, yaitu pati jagung dan gliserol. Peneliti lainnya seperti Herrera dkk. (2016) juga menunjukkan inovasi bioplastik dari asam poli laktat dengan gliserol dan kitin, hasil formulasinya secara fisik sebagai berikut.

Terlihat dalam foto tersebut jika lembaran plastik dapat digunakan untuk membungkus buah apel. Pati merupakan bahan dasar pembuatan matriks dari bioplastik. Beberapa pati yang banyak kita jumpai di Indonesia seperti: pati singkong, pati jagung, pati gandum, pati sagu, pati bengkuang, pati kentang dan lain sebagainya.

Pembuatan bioplastik dari bahan alam, yaitu pati, menunjukkan kesuksesan. Hal tersebut ditandai dengan sifat biodegradasi bahan yang terkikis terus-menerus seiring berjalannya waktu. Ilustrasi tersebut bisa dilihat pada gambar dibawah ini.

Terlihat pada gambar, jika bioplastik di hari pertama belum menunjukkan perubahan fisik, yaitu berupa pengikisan. Setelah 73 hari, plastik tersebut sudah hancur tidak tersisa. Hal tersebut menunjukkan bahwa plastik dari bahan alam (bioplastik) bersifat ramah lingkungan.

Ada beberapa teknik pembuatan bioplastik, yaitu:

1. Metode Penuangan Sederhana (Solution Casting)

   Metode ini umumnya dipakai pada skala laboratorium. Proses pembuatannya pun cukup mudah, yaitu dengan cara mencampurkan bahan yang dijadikan Bioplastik, kemudian dituang kedalam cetakan. Ilustrasi metode solution casting dapat dilihat pada gambar berikut.
   

2. Metode Kompresi (Compression molding)

   Metode ini dapat diterapkan pada skala laboratorium dan industri. Prinsipnya adalah pemanasan yang diikuti dengan penekanan. Jadi, ketika ada campuran bahan polimer alam yang telah melalui proses gelatinisasi akan ditekan sesuai dengan cetakannya. Ilustrasi tersebut bisa dilihat pada gambar berikut.
   

3. Metode Injection molding

   Metode yang juga umum diterapkan pada skala laboratorium maupun industri. Prinsip kerja dari alat ini adalah mencampur bahan bioplastik di dalam hopper yang diteruskan oleh screw extruder serta diikuti pemanasan untuk dilanjutkan proses pencetakan. Ilustrasi proses metode injection molding dapat dilihat pada gambar berikut.
   

4. Metode Blow molding

   Metode ini lebih umum diterapkan pada skala industri untuk membuat kantung plastik. Prinsip kerja metode ini bahan bioplastik dicampur dalam suatu mesin blow molding membentuk lembaran plastik.
   

Dapat disimpulkan jika pembuatan Bioplastik tidaklah susah, hanya saja dibutuhkan bahan alam yang sesuai (compatible) terhadap sifat plastik yang memiliki kekuatan tarik yang tinggi, ketahanan panas yang baik dan tahan terhadap kelembaban.

Sesi Tanya-Jawab (Q&A)

1. Anonim: Q. Dari materi disampaikan bahwa bioplastik dapat terdegradasi karena terkikis. Padahal plastik juga bisa terkikis secara mekanis sehingga menjadi mikroplastik. Dan mikroplastik ini bisa masuk ke sistem pencernaan hewan seperti ikan. Apakah sudah ada riset yang membuktikan bahwa bioplastik dapat terurai secara kimia oleh mikroba sampai secara fisik?.  A. Bioplastik dapat terdegradasi dalam beberapa media seperti tanah, air, udara maupun seperti yang dijelakan oleh penanya salah satunya karena mekanik. Bioplastik itu terbuhat dari bahan alam. jadi aman jikalau sampai temakan oleh hewan karena asalanya dari alam, jadi yang ditekankan disini yaitu bahannya. Selama bahan dari alam, itu aman. Riset yang membuktikan tentang penguraian bioplastik itu sudah ada. Penguraian bioplastik secara biologis seperti pemendaman di dalam tanah dan uji penuaan bioplastik terhadap lingkungan. Cara kerja mikroba itu dengan memakan unsur bahan bioplastik tersebut. Jadi, degradasi dalam hal ini, yaitu secara bio.
2. Remilda: Q. Bagaimana cara mempopulerkan bioplastik agar bisa digunakan seluruh masyarakat indonesia?. A. Memang penggunaan bioplastik masih kurang populer dibandingkan plastik sintetis. Hal tersebut dikarenakan harga bioplastik yang masih mahal yaitu sekitar 2-3 kali harga plastik sintetis. Cara mempopulerkan bioplastik tentunya harus dibantu dengan kebijakan Pemerintah bahwa ada peraturan yang mengharuskan untuk menggunakan bioplastik.
3. Anonim: Q1. Apakah memungkinkan jika suatu saat bioplastik ini dapat diproduksi skala industri rumahan? Kalau bisa, apa yang perlu kita persiapkan pada level industri sederhana ini ?. A1. Sangat mungkin di produksi pada skala industri. Bahkan di Indonesia ada 2 pabrik besar yang memproduksi bioplastik dari pati singkong. Kedepannya, berharap ada industri-industri bioplastik rumahan. | Q2. Berapa kilogram ketahanan bioplastik? Dan berapa harga per lembar bioplastik?, apakah lebih mahal atau lebih murah dibandingkan dengan plastik kresek biasa?. A2. Ketahanan bioplastik terhadap apa?, Itu harus diuji sesuai standarnya. Mahal atau murahnya, tentunya plastik sintetis lebih murah dibanding bioplastik, bahkan bisa 2x lipatnya. Masyarakat Indonesia masih belum siap akan hal itu. Jadi, perlu adanya regulasi pemerintah yang membantu dan mengharuskan untuk memakai kantong bioplastik.
4. Erza: Q. Tadi disebutkan bahwa Bioplastik dibuat dari bahan berbasis bio (alam) seperti pati dan protein. Apakah semua tumbuhan yang mengandung pati dapat dibuat sebagai bioplastik?, adakah persyaratan khusus untuk membuat bioplastik dari pati tumbuhan tersebut seperti kadar pati dalam tumbuhan tersebut, selain itu, jenis protein apa yang dapat dibuat sebagai bioplastik?. A. Dalam tumbuhan yang berumbi umumnya mengandung pati. Umbi satu dangan yang lain mempunyai kandungan pati yang berbeda-beda. Kandungan ini nantinya akan mempengaruhi sifat pembentukan pati dan kekuatannya.Selain itu, pemilihan pati sebagai bioplastik harus memperhatikan banyaknya pati yang kita dapat dari 1 kg umbi (singkong, misalnya). Umbi singkong 1 kg mendapatkan pati kering hanya 15% saja dari total tersebut, artinya pati yang kita ekstraksi sangat sedikit. Itu harus diperhatikan.

   Pati ini mempunyai 2 kandungan terbesar, yaitu amilosa dan amilopektin. Hal tersebut yang mempengaruhi sifat fisik, kimia dan mekanik dari pati. Menurut Mali dkk. 2005 peneliti asal Brazil melaporkan bahwa kandungan amilosa yang besar pada pati memberikan sifat mekanik yang baik.

5. Nailul: Q.  Apakah ketahanan bioplastik sudah pernah diujikan utk penyimpanan produk?, produk apakah dan bagaimana bahan bioplastik tidak mempengaruhi kualitas makanan/ minuman dari segi rasa dan ketahanan makanan/ minuman tersebut?. A. Ketahanan bioplastik sudah diuji dalam penyimpanan produk sperti yang dilakukan oleh Lopez dkk. Mereka melakukan pengujian penuaan terhadap bioplastik yang dipakai. Untuk kemasan tersebut harus disesuaikan pada standar yang digunakan misalnya SNI. Dalam SNI mengatur dari sifat ketahanan bioplastik terhadap lingkungan sampai sifat mekaniknya.Mengenai pengaruh pada isi kemasan, saya belum pernah menjumpai artikel yang memaparkan hal tersebut. Ini sangat saya sarankan untuk diteliti lebih dalam lagi. Sifat hidrofilik bioplastik dapat diatasi dengan penambahan partikel hidrofobik seperti monmoriilonit, calcium carbinat, dan mineral lainnya. Hal tersebut dapat meningkatkan sifat hidrophobisitas dari bioplastik tersebut.
6. Isna: Q1. Partikel bioplastik yang sudah terurai, akan jadi berakhir apa ya (dalam bentuk mikro atau nano)?. A1.  Bioplastik akan terurai secara biologi karena adanya mikroorganisme dalam tanah. Hasil dari bio degradasi tersebut menjadi gas metana, gas CO2 dan H2O. Partikel bioplastik akan kembali ke tanah karena sifat alaminya. Bahkan, ada penelitian yang mengatakan bahwa hasil tersebut bisa menjadi kompos. Mengenai ukuran partikelnya saya kurang tahu dalam bentuk mikro atau nano. Mungkin ini bisa jadi penelitian yang menarik untuk dikembangkan. | Q2. Jika bioplastik digunakan untuk produk makanan, minuman dan kosmetik, apakah tidak akan bereaksi dengan produk-produk tersebut?, dan apakah wadah bioplastik jadi lebih cepat hancur daripada produk-produk tersebut?. A2. Tergantung desain untuk wadah apa. Kalau wadah yg di desain agak lama tentunya ada campuran bahan tambahan, seperti PLA, bukan hanya pati saja. | Q3. Apakah untuk pembuatan bioplastik skala industri, bisa pakai mesin pembuatan plastik konvensional?, hal ini terkait mesin yang tidak terpakai oleh produsen jika beralih ke bioplastik dan produsen jadi harus mengeluarkan investasi lagi untuk pembelian mesin baru jika harus menggunakan mesin khusus. A3. Iya, bisa saja menggunakan mesin konvensional tergantung aplikasi wadah dan cetakannya.
   
   
7. Astuti: Q1. Apakah setelah  terurai di tanah selama 73 hari ada dampak positif atau negatif yang ditimbulkan?, dan bagaimanakah cara pembuatan yang lebih sederhana agar bisa ditirukan oleh siswa sekolah menengah/ perguruan tinggi di bidang kependidikan?. A1. Dampak yang ditimbulkan masih belum ada. Setahu saya ada peneliti yang melaporkan bahwa hasil biodegradasi bisa jadi kompos. Pembuatan yang sederhana dengan menggunakan metode solution casting. Bahan disiapkan seperti pati, air, gliserol. Kemudian dicampurkan dalam satu wadah dan dipanaskan. Setelah itu dicetak ke dalam cetakan kaca.
8. Filemon: Q. Apakah dalam pembuatan bioplastik dapat  menggunakan bahan lain, contohnya dari kulit buah-buahan?. A. Sangat bisa. Intinya bioplastik tersebut mengandung amilosa, selulosa, atau biopolimer lainnya. Seperti halnya dengan kulit buah buahan. Dalam kulit tersebut mengandung unsur selulosa. Selulosa ini bisa diproses dan diturunkan menjadi bioplastik, contohnya dengan selulosa asetat.
9. Ellisa: Q. Untuk bahan pembuatan bioplastik sudah dipaparkan beberapa contohnya. Saya kebetulan sempat membaca artikel dengan judul “Getah Bunga Liar itu Kaya Bahan Plastik dan Karet”, dikatakan bahwa Bidgestone dan Ford berhasil mengolah getah bunga dandelion sebagai pengganti karet alami. Apakah getah dapat dibuat menjadi bioplastik?, dan apakah penggunaan bahan penguat plastik gelatin efektif?. A. Getah itu termasuk dalam kategori elastomer, jadi tidak bisa getah dijadikan bioplastik. Akan tetapi, getah tersebut bisa dicampurkan ke dalam campuran pati bioplastik. Hal tersebut bertujuan untuk meningkatkan sifat antibakteri dari bioplastik tersebut.

10. Anonim: Q. Saya pernah membaca pembuatan plastik seperti sekarang ini karena dulu merupakan solusi untuk meminimalisir penggunaan pohon yang digunakan untuk pembungkus, sehingga dikhawatirkan punah, maka dibuat plastk agar dapat digunakan berulang, namun perilaku manusia yang selalu ingin praktis menjadikan plastik sekali pakai yang menyebabkan sampah plastik menjadi keresahan seperti saat ini. Jika kita kembali menggunakan bioplastik, bagaimana upaya menjaga keanekaragaman hayati tersebut dari kepunahan ?. A. Sumber bahan bioplastik sangat banyak terutama dari alam Indonesia. Tidak harus dari pati. Contohnya PLA, yaitu dari fermentasi asam laktat dari sisa-sisa makanan. Adapun membuat bioplastik dari bonggol jagung, pelepah pisang dan lainnya.

11. Anonim: Q. Menurut pandangan Kak Asofri, bagaimana masa depan bio-based material di Indonesia?, akankah menjadi trend sebagaimana konsep Internet of Things yang sekarang mulai booming?. A. Indonesia merupakan negara yang akan kaya dengan kearifan lokal bidang pertanian. Hal tersebut merupakan keunggulan yang tidak dimiliki oleh orang luar negeri. Jadi, saya rasa bio-based material di Indonesia akan menjadi trend karena dari bahan alam menjadi produk luar biasa. Misalnya, produk selulosa dari kayu yang mungkin dijadikan pelindung layar HP.Bio-based material di Indonesia sangat banyak sumbernya, dan bisa jadi kita akan menjadi pelopor dunia. Kalau masalah teknologi kita sudah ketinggalan jauh dengan negara maju, yang bisa kita lakukan adalah memanfaatkan kearifan lokal menjadi suatu produk yang belum ada di luar negeri.
12. Sayyidah: Q. Bagaimana prediksi Bapak untuk masalah semakin menumpuknya sampah plastik di Indonesia ini, karena untuk tahun 2019 ini saja masalah sampah plastik kian memuncak. Banyak yang dirugikan, utamanya lingkungan kita karena ulah manusia pada sampah plastik tersebut. Dan bagaimana cara mengatasi sampah plastik di Indonesia?, kemudian adakah biodegradasi sampah plastik yang mudah dan sederhana yang semua orang bisa melakukannya (selain organisme mikrobiologi)?.
    A. Sekarang yang dilakukan oleh beberapa instansi dan pemerintah dalam negeri adalah sektor pengolahan sampah plastik. Umumnya digunakan land fill dan insenerasi. Tapi hal itu juga sudah mulai tidak bisa digunakan, karena sampah plastik yang sangat pesat penambahannya.Inovasi yang saat ini dilakukan adalah dengan mikroorganisme, seperti yang dilakukan oleh peneliti Swiss di Surabaya, mereka menggunakan mikroba pemakan plastik. Hasil mikroba yang memakan plastik tersebut bisa jadi beberapa produk yaitu ulat bulu, kompos, dan lainnya.Saran saya, mulai dari sekarang Pemerintah harus membuat regulasi tentang penggunaan plastik sintetis. Kita beralih dari plastik sintetis menjadi plastik yang biodegradable. Plastik sintetis yang menjadi sampah biarlah diolah menjadi Pembangkit Listrik Tenaga Sampah seperti yang dilakukan oleh peneliti BPPT Indonesia.
13. Ricky Jenihansen: Q. Mengenai karakterisasi material bioplastik hasil polimerisasi menggunakan instrumen apa saja dan bagaimana?. A. Pada dasarnya kita buat bioplastik untuk beberapa sifat, yaitu menginginkan sifat mekanis yang baik, tahan terhadap panas, dan tahan terhadap kelembaban. Jadi indikator pengujian bioplastik ada beberapa antara lain:  a). Ketebalan film bioplastik; b). Uji tarik; c). Morfologi setelah diuji tarik (dengan Scanning Electron Microscope) ; d). XRD untuk mengetahui kriatalinitas; e). FTIR untuk gugus fungsi; f). TGA/ DSC untuk ketahanan termal atau panas; g). Water Vapor Permeability untuk menguji ketahanan terhadap gas atau udara yang ingat berinteraksi dengan bioplastik, dan lainnya.
14. Anonim: Q1. Dalam pembuatan bioplastik digunakan bahan penguat yang salah satunya berasal dari serat tumbuhan, tumbuhan seperti apa yang dimaksud?. Lalu kenapa serat tumbuhan dapat memperkuat sifat mekanis bioplastik?. A1. Fungsi serat dalam matriks bioplastik adalah untuk memperkuat struktur bioplastik itu sendiri. Ibarat tulang dan daging, serat tanaman itu sebagai tulang dan pati sebagai dagingnya. Artinya, jikalau tanpa tulang maka manusia tidak akan bisa bergerak hanya dagingnya saja. Begitu pula dengan bioplastik pati, kehadiran serat alam akan memperkuat struktur bioplastik tersebut.  | Q2. Pada bagian pembuatan plastik yang ke dua menggunakan campuran bahan polimer alam yang sudah tergelatinasi. Campuran bahan polimer alam apa yang dimaksud?, dan kenapa yang sudah tergelatinasi?. A2. Karena pada proses gelatinisasi, pati akan mengalami masa transisi antara semikristalin ke kristalin. Artinya, ikatan antar unsur pati pada waktu tergelatinisasi lebih longgar dan mudah dimasuki daripada yang sudah berbentuk pati bubuk. Itulah sebabnya kenapa campuran dimasukkan pada waktu gelatinisasi  | Q3. Saya pernah baca pembuatan bioplastik menggunakan plasticizer. Apa itu plasticizer? Terbuat dari? Apa dampaknya bagi lingkungan?. A3. Fungsi plasticizer adalah untuk meningkatkan elastisitas dari bioplastik tersebut. Artinya, sebelum ditambahkan plasticizer, bioplastik tersebut sangat kaku. Akan tetapi ketika ditambahkan plasticizer, bioplastik menjadi fleksibel dan lebih mudah ditarik ke kanan dan ke kiri. Hal tersebut diindikasikan karena fungsi plasticizer sebagai agen mobilisasi rantai polimer bioplastik, sehingga bioplastik lebih mudah bergerak dan fleksibel. Plasticizer bermacam-macam, seperti gliserol, sorbitol, gula dll. Selama bahan plasticizer terbuat dari alam itu aman bagi lingkungan.