Bioplastik Berbasis Poliasam Laktat dengan Nanokristal Selulosa Termodifikasi Surfaktan Setil Trimetil Amonium Klorida (CTAC).

Abstract

Konsumsi plastik yang kian meningkat menyebabkan penumpukan sampah yang tidak terkendali karena umumnya plastik yang digunakan merupakan plastik berbasis minyak bumi dan turunannya yang sifatnya nonbiodegradabel. Bahan plastik tersebut membutuhkan waktu hingga ratusan tahun agar dapat terurai. Untuk mengurangi penumpukan limbah tersebut, alternatif yang dapat dilakukan adalah menggunakan bahan plastik lain yang sifatnya biodegradabel, salah satunya adalah poliasam laktat. Poliasam laktat (PLA) merupakan bahan plastik yang dapat disintesis baik dari minyak bumi maupun biomassa. Namun, kelemahan dari PLA ini adalah sifatnya yang rapuh sehingga membutuhkan agen penguat untuk memperbaiki sifat mekaniknya. Material penguat yang paling banyak digunakan adalah kristal selulosa karena kelimpahannya yang banyak di alam, sifatnya yang biodegradabel, serta biokompatibel. Sifat yang berbeda antara nanokristal selulosa dengan matriks PLA menyebabkan kompatibilitasnya kurang baik, sehingga permukaan nanokristal selulosa harus dimodifikasi terlebih dahulu. Salah satu sumber selulosa adalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang merupakan limbah industri kelapa sawit. Pemanfaatan TKKS secara optimal masih sangat rendah padahal kandungan selulosanya mencapai 30–40%. Selulosa dengan persentase yang tinggi ini dapat dijadikan sebagai bahan penguat dengan memperkecil ukurannya menjadi skala nano sehingga dapat terdispersi dengan baik dalam matriks polimer. Selulosa dari TKKS diisolasi melalui beberapa tahap, yaitu delignifikasi, pulping, dan bleaching untuk memperoleh α-selulosa. α-selulosa tersebut dihidrolisis untuk mendapatkan kristalin tunggal dan diultrasonikasi untuk memperkecil ukuran partikelnya. Hidrolisis menggunakan asam dan ultrasonikasi selama 60 menit menghasilkan nanokristal selulosa dengan persentase kristalin sebesar 84% dan ukuran rerata partikel sebesar 7.97 nm. Nanokristal selulosa yang dihasilkan dimodifikasi menggunakan surfaktan untuk mengubah hidrofilisitasnya. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat bioplastik berbasis polipaduan poliasam laktat dengan penambahan agen penguat berupa nanokristal selulosa yang dimodifikasi oleh surfaktan CTAC. Modifikasi nanokristal selulosa dengan penambahan surfaktan adalah cara yang paling mudah dan efektif. Interaksi antara nanokristal selulosa dengan CTAC dapat dilihat melalui spektrum FTIR. Berdasarkan hasil FTIR, keberadaan CTAC ditandai dengan adanya serapan pada bilangan gelombang 2850 cm-1 dan 2960 cm-1 menandakan adanya regangan CH2 simetris dan asimetris dan bilangan gelombang 1400 cm-1 menandakan adanya gugus C-N. Nanokristal selulosa yang menunjukkan interaksi dengan CTAC, dikompositkan dengan PLA untuk mengurangi kerapuhan PLA tersebut. Plastik yang dihasilkan dari polipaduan PLA dan nanokristal selulosa termodifikasi 0.2 mol CTAC dengan rasio 90:10 memiliki nilai kekuatan tarik lebih tinggi dan laju transmisi uap air lebh rendah dibandingkan PLA murni dengan nilai kekuatan tarik dan perpanjangan putus masing-masing sebesar 26.40 MPa dan 68.18%. Sedangkan nanokristal selulosa dalam jumlah lebih banyak menyebabkan penurunan nilai kekuatan tarik.