Aplikasi Nanoselulosa Batang Sorgum yang Diproduksi Menggunakan Metode Deep Eutectic Solvent pada Bioplastik Berbasis Agar-Agar

Abstract

Plastik merupakan salah satu bahan pengemas yang banyak digunakan oleh manusia. Namun, dalam penggunaannya plastik memiliki dampak negatif bagi lingkungan karena proses degradasinya yang lambat. Bioplastik merupakan alternatif plastik ramah lingkungan yang terbuat dari bahan alami yang mudah terdegradasi seperti jagung, singkong, dan jerami padi. Namun, bioplastik yang terbuat dari bahan alami memiliki sifat mekanis yang lebih rendah. Salah satu solusi untuk mengatasi kekurangan tersebut adalah dengan menambahkan nanoselulosa sebagai bahan pengisi. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan nanoselulosa batang sorgum yang diproduksi menggunakan metode deep eutectic solvents pada bioplastik berbasis agar-agar. Bioplastik dalam penelitian ini dibuat dengan mencampurkan agar Gracilaria sp dan gliserol pada perbandingan 65:35, pencampuran dilakukan secara manual. Kemudian ditambahkan nanoselulosa (cellulose nanofibrils (CNF)) dalam berbagai konsentrasi (0-25%). Selanjutnya campuran dimasukkan ke dalam rheomixer pada suhu 100 °C dengan kecepatan 80 rpm selama 5 menit. Sampel yang dihasilkan ditekan menggunakan alat hot press pada suhu 135 °C dan tekanan 20 MPa selama 5 menit. Bioplastik yang telah diperoleh selanjutnya diuji untuk mengetahui karakteristiknya. Pengujian yang dilakukan yaitu analisis gugus fungsi, sifat fisis (ketebalan, opacity, dan water vapor transmission rate (WVTR)), sifat mekanis (kuat tarik dan perpanjangan putus), dan sifat termal (DSC dan TGA). Hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan nanoselulosa secara signifikan meningkatkan sifat barrier, mekanis, dan termal bioplastik dengan tetap menjaga transparansinya. Terkait sifat barrier, penambahan nanoselulosa mengakibatkan penurunan WVTR dari 2×10-5 g/m2/s menjadi 1×10-5 g/m2/s. Peningkatan sifat mekanis meliputi peningkatan nilai kuat tarik dari 5,41±0,67 MPa menjadi 7,33±0,68 MPa. Terakhir, dari segi sifat termal, bioplastik agar-agar berpengisi nanoselulosa mengalami peningkatan titik leleh dari 102,63 °C menjadi 103,62 °C, Tonset dari 55,88 °C menjadi 96,51 °C dan Tmax dari 88,20 °C menjadi 105,05 °C.

Plastic is a widely used packaging material, but it negatively impacts the environment due to its slow degradation process. Bioplastic is an eco-friendly alternative made from easily degradable natural materials like corn, cassava, and rice straw. However, bioplastics made from natural materials have inferior mechanical properties. One solution to improve this is by adding nanocellulose as a filler. This research investigates the effect of adding nanocellulose from sorghum stalks, produced using the deep eutectic solvent method, on agar-agar bioplastics. Bioplastics were produced by manually mixing Gracilaria sp agar with glycerol at a ratio of 65:35. Nanocellulose in the form of cellulose nanofibrils (CNF) was then added at concentrations ranging from 0% to 25%. The mixture was blended in a rheomixer at 100 °C and 80 rpm for 5 minutes, then pressed in a hot press at 135 °C and 20 MPa for 5 minutes. The resulting bioplastics were tested to evaluate their characteristics. Tests included analysis of functional groups, physical properties (thickness, opacity, and water vapor transmission rate [WVTR]), mechanical properties (tensile strength and elongation at break), and thermal properties (DSC and TGA). Results showed that the addition of nanocellulose significantly improved the barrier, mechanical, and thermal properties of the bioplastics while maintaining transparency. In terms of barrier properties, nanocellulose reduced WVTR from 2×10-5 g/m2/s to 1×10-5 g/m2/s. Mechanical improvements included an increase in tensile strength from 5,41±0,67 MPa to 7,33±0,68 MPa. Finally, in terms of thermal properties, the addition of nanocellulose raised the melting point from 102,63 °C to 103,62 °C, the onset temperature (Tonset) from 55,88 °C to 96,51 °C and the maximum degradation (Tmax) from 88,20 °C to 105,05 °C.