| dc.description.abstract | Bioplastik merupakan plastik yang bersumber dari bahan alam yang ramah lingkungan dan mudah terdegradasi. Pati adalah salah satu polimer alam yang ketersediaannya melimpah dan dapat dijadikan bahan baku alternatif untuk menggantikan polimer sintetik. Nanosilika sekam padi dapat dimanfaatkan untuk bahan pengisi atau filler dalam pembuatan matriks polimer nanokomposit. Penggunaan silika sebagai bahan komposit untuk memperbaiki karakteristik suatu bioplastik. Nanosilika berpengaruh pada meningkatnya kekakuan dan kekuatan rantai-rantai polimer. Bahkan, dengan ukuran yang lebih kecil (nanosize) proses penyusupan partikel-partikel akan lebih cepat dan merata sehingga struktur partikel menjadi lebih solid, luas permukaan interaksi menjadi lebih besar dan partikel-partikel yang berinteraksipun bertambah.
Tujuan penelitian ini adalah memperoleh nanosilika, mengetahui pengaruh penggunaan nanosilika pada bioplastik berbasis pati kulit singkong dan mendapatkan formula terbaik dari penggunaan berbagai konsentrasi nanosilika yang ditambahkan dalam pembuatan bioplastik. Penelitian ini terdiri dari dua tahap yaitu tahap pertama ekstraksi nanosilika dengan perlakuan suhu pirolisis 500, 700 dan 1000. Tahap kedua yaitu pembuatan pati kulit singkong dan pembuatan bioplastik. Pembuatan bioplastik ini menggunakan perlakuan konsentrasi nanosilika 0, 2, 4, 6 dan 8%.
Hasil penelitian pada tahap satu berupa karakteristik nanosilika yang terdiri dari tingkat kecerahan, rendemen, SEM dan XRD. Perlakuan 500oC menunjukkan tingkat kecerahan sebesar 80.26 dengan tampilan silika yang agak buram abu-abu dan rendemen sebesar 12.44%. Perlakuan 700oC memiliki tingkat kecerahan sebesar 84.55 dengan tampilan silika putih cerah dan rendemen sebesar 12.48%. Perlakuan 1000oC tingkat kecerahan sebesar 80.86oC dengan tampilan silika agak putih buram dan rendemen sebesar 12.50%. Hasil SEM memperlihatkan nanosilika berbentuk gumpalan (aglomerasi) dan tidak beraturan. Ukuran nanopartikel masing-masing perlakuan berdasarkan perhitungan rata-rata yaitu perlakuan suhu 500oC memiliki ukuran nanopartikel rata-rata 115.51 nm (nanometer) dengan rentang nilai terkecil 64.81 nm hingga terbesar 331.02 nm. Perlakuan suhu 700oC memiliki ukuran nanopartikel dengan rata-rata 100.14 nm dengan rentang nilai terkecil 53.24 nm hingga terbesar 236.11 nm. Dan Perlakuan suhu 1000oC memiliki ukuran nanopartikel dengan rata-rata 109.35 nm dengan rentang nilai terkecil 57.87 nm hingga terbesar 250 nm. Hasil XRD pada perlakuan suhu 500oC dan 700oC memperlihatkan puncak (peak) yang sama terbentuk pada sudut 2θ = 21-23o. Perlakuan suhu 500oC memiliki struktur amorf sebesar 51.7% dan tingkat kristalinnya 48.3%. Perlakuan suhu 700oC memiliki struktur amorf 52.6% dan kristalin 47.4%. Pada perlakuan suhu 1000oC struktur amorf 43.8% dan struktur kristalin 56.2%. Perlakuan terbaik yaitu suhu 700oC.
Pada tahap kedua berupa hasil karakteristik pati dan bioplastik. Karakteristik morfologi pati dengan SEM memperlihatkan bentuk granula pati bulat beraturan. Karakteristik struktur dengan XRD menunjukkan padatan pati didominasi bentuk
amorf sebesar 65.4 % dan bentuk kristalin sebesar 34.6 %. Karakteristik termal pati memperlihatkan adanya titik leleh (Tm) pada suhu 82.48oC dan titik kristal (Tc) pada suhu 295.19oC. Kemudian hasil karakteristik komposit bioplastik berupa fisik dan mekanis yang diberi perlakuan nanosilika. Perlakuan NPS1 (0%) merupakan perlakuan kontrol tanpa pemberian nanosilika memilki karakteristik fisik berupa ketebalan 0.20 mm, densitas 0.98 g/cm3, WVTR 12.47 g/m2, biodegradasi 100%. Dan karakteristik mekanis yaitu kuat tarik 1.58 MPa, elongasi 35.11%. Perlakuan NPS2 (2%) dengan karakteristik fisik berupa ketebalan 0.24 mm, densitas 0.99 g/cm3, WVTR 11.54 g/m2, biodegradasi 100%. Dan karakteristik mekanis yaitu kuat tarik 2.42 MPa, elongasi 54.01%. Perlakuan NPS3 (4%) dengan karakteristik fisik berupa ketebalan 0.26 mm, densitas 0.99 g/cm3, WVTR 10.57 g/m2, biodegradasi 100%. Dan karakteristik mekanis yaitu kuat tarik 3.48 MPa, elongasi 33.71%. Perlakuan NPS4 (6%) dengan karakteristik fisik berupa ketebalan 0.27 mm, densitas 0.99 g/cm3, WVTR 9.14 g/m2, biodegradasi 100%. Dan karakteristik mekanis yaitu kuat tarik 1.68 MPa, elongasi 40.80%. Dan Perlakuan NPS5 (8%) dengan karakteristik fisik berupa ketebalan 0.31 mm, densitas 0.99 g/cm3, WVTR 8.74 g/m2, biodegradasi 100%. Dan karakteristik mekanis yaitu kuat tarik 2.23 MPa, elongasi 50.79%. Selain itu karakteristik struktur SEM berupa permukaan yang homogen dan terlihat menyatu pada perlakuan NPS1 (0%) sedangkan perlakuan NPS2 terlihat permukaan bioplastik mulai tidak datar, NPS3 terlihat adanya permukaan yang menyatu dan tidak datar. Pada NPS4 dan NPS5 terlihat permukaan semakin tidak datar dan ada rongga. Hasil XRD berupa struktur amorf mendominasi semua perlakuan. Perlakuan NPS1 mengandung struktur amorf 78.8% dan kristalin 21.2%. NPS2 mengandung struktur amorf 66.6% dan kristalin 33.4%. NPS3 memiliki amorf 74.5% dan kristalin 25.5%. NPS4 mengandung struktur amorf 81.1% dan kristalin 18.9%. dan perlakuan NPS5 memiliki amorf sebesar 69.1% dan kristalin 30.9%. Hasil termal dengan DSC pada perlakuan bioplastik 0% terlihat puncak (peak) titik leleh (Tm) pada suhu 99.50oC dan 160.57oC. Selain itu ada peak titik kristal pada suhu 327.60oC. Perlakuan 2% menunjukkan titik leleh pada suhu 91.43oC dan 139.22oC. Selain itu terdapat titik kristal pada suhu 326.88oC. Pada perlakuan bioplastik 4% dan 8% tidak terlihat titik leleh (Tm) maupun titik kristal (Tc). Pada sampel bioplastik 6% terlihat memiliki titik leleh pada suhu 88.47oC. Dan setelah suhu 100oC bioplastik mengalami dekomposisi.
Komposit bioplastik terbaik didasarkan pada nilai perlakuan yang sesuai standar atau paling mendekati standar. Perlakuan terbaik yang dihasilkan dari pencampuran nanosilika dengan pati kulit singkong yaitu perlakuan NPS2 (2%). Bioplastik dengan perlakuan NPS2 (2%) memiliki karakteristik berupa ketebalan sebesar 0.24 mm, bobot jenis 0.99 g/cm3, WVTR 11.54 g/m2, biodegradasi 100%, kuat tarik 2.42 MPa, elongasi 54.01%, morfologi permukaan terlihat menyatu antara matriks pati dengan nanosilika, tetapi masih terlihat kasar. Bioplastik disusun oleh struktur amorf sebesar 66.6% dan struktur kristalin 33.4%. karakteristik termal menunjukkan adanya titik endoterm pada suhu 91.43oC dan 139.22oC yang diidentifikasi sebagai titik leleh (Tm). Selain itu terdapat titik eksoterm pada suhu 326.88oC yang diidentifikasi sebagai titik kristal. | id |
