PLASTIK BIODEGRADABEL BERBAHAN BAKU PATI TROPIS

A. Pengertian plastik biodegradabel
Plastik biodegradable, artinya plastik ini dapat duraikan kembali mikroorganisme secara alami menjadi senyawa yang ramah lingkungan. Biasanya plastik konvensional berbahan dasar petroleum, gas alam, atau batu bara. Sementara plastik biodegradable terbuat dari material yang dapat diperbaharui, yaitu dari senyawa-senyawa yang terdapat dalam tanaman misalnya selulosa, kolagen, kasein, protein atau lipid yang terdapat dalam hewan.
Berdasarkan bahan baku yang dipakai, plastik biodegradabel dikelompokkan menjadi 2 kelompok, yaitu
1. bahan baku petrokimia
2. bahan baku produk tanaman seperti pati dan selulosa.
Polimer plastik biodegradabel yang sudah diproduksi skala industri.
1. Poli (e-kaprolakton) (PCL) :
PCL adalah polimer hasil sintesa kimia menggunakan bahan baku minyak bumi. PCL mempunyai sifat biodegradabilitas yang tinggi, dapat dihidrolisa oleh enzim lipase dan esterase yang tersebar luas pada tanaman, hewan dan mikroorganisme. Namun titik lelehnya yang rendah, Tm =60oC, menyebabkan bidang aplikasi PCL menjadi terbatas.
2. Poli (ß-hidroksi butirat) (PHB) :
PHB adalah poliester yang diproduksi sebagai cadangan makanan oleh mikroorganisme seperti Alcaligenes (Ralstonia) eutrophus, Bacillus megaterium dsb. PHB mempunyai titik leleh yang tinggi (Tm = 180o C), tetapi karena kristalinitasnya yang tinggi menyebabkan sifat mekanik dari PHB kurang baik. Kopolimer poli (b-hidroksi butirat-ko-valerat) (PHB/ V) merupakan kopolimer hasil usaha perbaikan sifat kristalinitas dari PHB.
3. Poli (butilena suksinat) (PBS):
PBS mempunyai titik leleh yang setara dengan plastik konvensional polietilen, yaitu Tm =113o C. Kemampuan enzim lipase dalam menghidrolisa PBS relatif lebih rendah dibandingkan dengan kemampuannya menghidrolisa PCL. Untuk meningkatkan sifat biodegradabilitas PBS, dilakukan kopolimerisasi membentuk poli (butilen suksinat-ko-adipat) (PBS/A)
. PBS dan PBS/ A memiliki sifat ketahanan hidrolisa kimiawi yang rendah, sehingga tidak dapat diaplikasikan untuk bidang aplikasi lingkungan lembab. Kopolimerisasi PBS dengan poli karbonat menghasilkan produk poliester karbonat yang memiliki sifat biodegradabilitas, ketahanan hidrolisa kimiawi dan titik leleh yang tinggi.
4. Poli asam laktat (PLA) :
PLA merupakan poliester yang dapat diproduksi menggunakan bahan baku sumberdaya alam terbarui seperti pati dan selulosa melaui fermentasi asam laktat. Polimerisasi secara kimiawi untuk menghasilkan PLA dari asam laktat dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu secara langsung dari asam laktat dan secara tidak langsung melalui pembentukan laktida (dimer asam laktat) terlebih dahulu, dan diikuti dengan polimerisasi menjadi PLA. PLA mempunyai titik leleh yang tinggi sekitar 175o C, dan dapat dibuat menjadi lembaran film yang transparans.
B. SIFAT PLASTIK BIODEGRADABEL
Pengujian sifat biodegradabilitas bahan plastik dapat dilakukan menggunakan enzim,mikroorganisme dan uji penguburan. Lembaga standarisasi internasional (ISO) telah mengeluarkan metode standar pengujian sifat biodegradabilitas bahan plastik sebagai berikut :
(a) ISO 14851 : Penentuan biodegradabilitas aerobik final dari bahan plastik dalam media cair - Metode pengukuran kebutuhan oksigen dalam respirometer tertutup
(b) ISO 14852 : Penentuan biodegradabilitas aerobik final dari bahan plastik dalam media cair - Metode analisa karbondioksida yang dihasilkan.
(c) ISO 14855 : Penentuan biodegradabilitas aerobik final dan disintegrasi dari bahan plastik dalam kondisi komposting terkendali - Metode analisa karbondioksida yang dihasilkan.
C. Pati tropis untuk bahan baku plastik biodegradabel
Indonesia kaya akan sumberdaya alam, diantaranya pati-patian (tapioka dan pati sagu) yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan plastik biodegradabel. Pengkajian pemanfaatan sumberdaya pati Indonesia untuk produksi plastik biodegradabel dapat dilakukan melalui 3 cara yaitu :
(1) Pencampuran (blending) antara polimer plastik dengan pati
Pencampuran dilakukan dengan menggunakan extruder atau dalam mixer berkecepatan tinggi (high speed mixer) yang dilengkapi pemanas untuk melelehkan polimer plastik. Plastik yang digunakan dapat berupa plastik biodegradabel (PCL, PBS, atau PLA) maupun plastik konvensional (polietilen). Sedangkan pati yang digunakan dapat berupa pati mentah berbentuk granular maupun pati yang sudah tergelatinisasi.
Sifat mekanik dari plastik biodegradabel yang dihasilkan tergantung dari keadaan penyebaran pati dalam fase plastik, dimana bila pati tersebar merata dalam ukuran mikron dalam fase plastik, maka produk plastik biodegradabel yang didapat akan mempunyai sifat mekanik yang baik.
Sifat biodegradabilitas dari plastik biodegradabel berbasiskan pati sangat tergantung dari rasio kandungan patinya. Semakin besar kandungan patinya, maka semakin tinggi tingkat biodegradabilitasnya. Gambar 3 menunjukkan perubahan morfologis dari sampel lempengan setebal 0.5 mm setelah uji penguburan selama 0, 1, 2, 4 dan 6 bulan. Terlihat bahwa semakin tinggi kandungan pati dalam campuran PCL/pati, semakin mudah terdegradasi.
(2) Modifikasi kimiawi pati
Untuk menambahkan sifat plastisitas pada pati, metode grafting sering digunakan. Sifat biodegradabilitas dari produk plastik yang dihasilkan tergantung daripada jenis polimer yang dicangkokkkan pada pati. Jika polimer yang dicangkokkan adalah polimer yang bersifat biodegradabel, maka produk yang dihasilkan juga akan bersifat biodegradabel. Namun demikian, biasanya sifat biodegradabilitas pati akan berkurang atau bahkan hilang sama sekali dengan proses modifikasi kimiawi. Tabel 2 menunjukkkan hasil grafting antara pati sagu dan tapioka dengan poli metil akrilat.
(3) Penggunaan pati sebagai bahan baku fermentasi menghasilkan monomer / polimer plastik biodegradabel
Pati dapat dipakai sebagai bahan baku fermentasi untuk menghasilkan asam laktat (monomer dari PLA), 1,4-butanediol (monomer dari PBS) atau poliester mikroba (PHB) atau biopolimer lainnya seperti pullulan