4.bio polimer

TEKNOLOGI BIO POLIMER
Arie Febrianto Mulyadi
Jur TIP-FTP-Univ. Brawijaya
arie_febrianto@ub.ac.id
ariefm.lecture.ub.ac.id

POLIMER
 Polimer diklasifikasikan dalam:
 Sintetik
 Alami
 Polimer sintetik diperoleh dari polimerisasi
minyak bumi melalui rekayasa proses
menggunakan katalis dan panas.

CONTOH POLIMER SINTETIK
 Polyethylene
 Polypropylene
 Polytetrafluoroethylene
(Teflon®)
 Polyvinylchloride
 Polyvinylidenechloride
 Polystyrene
 Polyvinylacetate
 Polymethylmethacrylate
(Plexiglas®)
 Polyacrylonitrile
 Polybutadiene
 Polyisoprene
 Polycarbonate
 Polyester
 Polyamide (nylons)
 Polyurethane
 Polyimide
 Polyureas
 Polysiloxanes
 Polysilanes
 Polyethers

POLIMER ALAMI
 Polimer alami telah lama digunakan untuk:
pakaian, dekorasi, peralatan, perlindungan, trans
portasi, dsb.
 Contoh polimer alami:
 Pati
 Selulosa (kayu)
 Protein
 Rambut
 Sutera
 DNA and RNA
 Tanduk
 Karet

BIOPOLIMER
 Biopolimers diperoleh dari polimerisasi bahan
baku bio dengan rekayasa proses industri.
 Bahan baku Bioplomer diisolasi dari tanaman,
binatang atau disintesis dari biomass
menggunakan enzim/mikrobia.

CONTOH BIOPOLIMER
 Polyesters
 Polylactic acid
 Polyhydroxyalkanoates
 Proteins
 Silk
 Soy protein
 Corn protein (zein)
 Polysaccharides
 Xanthan
 Gellan
 Cellulose
 Starch
 Chitin
 Polyphenols
 Lignin
 Tannin
 Humic acid
 Lipids
 Waxes
 Surfactants
 Specialty polymers
 Shellac
 Natural rubber
 Nylon (from castor oil)

MENGAPA BIOPOLIMER?
 Bahan bakar fosil (minyak, gas, batubara) semakin mahal
dan langka karena tidak dapat diperbaharui sehingga
diperlukan bahan baku yang terbaharui.
 Kini mulai dikembangkan teknologi untuk biopolimer baru
menggunakan tanaman.
 Sebagian besar polimer sintetik tidak biodegradable

BIODEGRADABLE POLYMERS
 Polimer seperti polyethylene dan polypropylene
tahan di lingkungan sampai beberapa tahun
setelah pembuangan.
 Recycling secara fisis terhadap plastik sering
tidak praktis dan tidak diinginkan
 Biodegradable polymers mudah dirombak
secara enzimatis atau hidrolisis alami.

UNTUK APA POLIMER BIODEGRADABLE?
 Bahan pengemas (mis, tas belanja, kemasan
makanan, karton untuk telur, dsb)
 Medik (mis alat suntik, wadah infus, dsb)
 Kosmetik
 Mainan anak,
 dsb

ADA TIGA KELOMPOK BIOPOLIMER YANG
MENJADI BAHAN DASAR DALAM PEMBUATAN
FILM KEMASAN BIODEGRADABLE
 Campuran biopolimer dengan polimer sintetis
Film jenis ini dibuat dari campuran granula pati (5 –
20 %) dan polimer sintetis serta bahan
tambahan (prooksidan dan autooksidan). Bahan ini
memiliki nilai biodegradabilitas yang rendah dan
biofragmentasi sangat terbatas.
www.themegallery.com

POLIMER MIKROBIOLOGI (POLYESTER)
 Biopolimer ini dihasilkan secara bioteknologis atau
fermentasi dengan mikroba genus Alcaligenes .
 Biopolimer jenis ini diantaranya polihidroksi butirat
(PHB), polihidroksi valerat (PHV), asam polilaktat
(polylactic acid) dan asam poliglikolat (polyglycolic
acid).
 Bahan ini dapat terdegradasi secara penuh oleh
bakteri, jamur dan alga. Namun oleh karena
proses produksi bahan dasarnya yang rumit
mengakibatkan harga kemasan biodegradable ini
relatif mahal.

POLIMER PERTANIAN :
 Biopolimer ini tidak dicampur dengan bahan sintetis
dan diperoleh secara murni dari hasil pertanian.
Polimer pertanian ini diantaranya cellulose (bagian
dari dinding sel tanaman), cellophan,
celluloseacetat, chitin (pada kulit Crustaceae),
pullulan (hasil fermentasi pati oleh Pullularia
pullulans ).
 Polimer hasil pertanian mempunyai sifat
termoplastik, sehingga mempunyai potensi untuk
dibentuk atau dicetak menjadi film kemasan.

 Keunggulan polimer jenis ini adalah tersedia
sepanjang tahun (renewable) dan mudah hancur
secara alami (biodegradable). Beberapa polimer
pertanian yang potensial untuk dikembangkan
adalah pati gandum, pati jagung, kentang, casein,
zein, konsentrat whey dan soy protein.

POLYHYDROXYALKANOATES
 Polyhydroxyalkanoates (PHA) diakumulasi
sebagi granula dalam sitoplasma sel.
 PHAs adalah poliester termoplastik
 Sifat dapat elastis seperti karet (rantai
panjang) dan kaku seperti plastik (rantai
pendek).
H O C
O
(CH2) C
O
OHn
[ ]

PRODUKSI PHA
Bahan Baku
Preparasi Media
Fermentasi
Penghancuran Sel
Pencucian
Sentrifugasi
Pengeringan
PHA
Sumber Karbon
Pertumbuhan Bakteri dan
akumulasi polimer
Pemurnian Polimer

POLYLACTIC ACID
 Polylactic acid (PLA) didegradasi secara hidrolisis
dan tidak diserang mikrobia
 Serat PLA halus seperti sutera dengan menjaga
kelembaban yang bagus.
 Kopolimer asam laktat dan asam glikolat digunakan
dalam bidang kesehatan.

 Bahan baku yang dapat digunakan dalam
pembuatan PLA adalah semua bahan yang
mengandung pati seperti singkong, ubi jalar,
jagung, dan gandum.
 Pati yang telah diperoleh diolah lebih lanjut menjadi
glukosa melalui proses hidrolisis. Glukosa inilah
yang nantinya akan difermentasi oleh
mikroorganisme seperti bakteri Lactobacillus
menjadi asam laktat sebagai monomer.

 Selanjutnya asam laktat dipolimerisasi dengan
bantuan panas dan katalis logam menjadi PLA.
 Selain Lactobacillus, juga dikembangkan proses
fermentasi menggunakan ragi Sacharomieces
cerevisiae dan Escerecia coli.
 Keunggulan PLA adalah waktu penguraiannya yang
singkat hanya kurang lebih 2-6 minggu serta sedikit
dihasilkan residu CO-2.

METODE PEMBUATAN FILM
A. Metode pembuatan film yang dikembangkan oleh
Isobe
 Bahan dasar (zein) dilarutkan dalam aceton dengan air
30 % (v/v) atau etanol dengan air 20 % (v/v).
 Kemudian ditambahkan bahan pemlastik (lipida atau
gliserin), dipanaskan pada 50o c selama 10 menit.
 Selanjutnya dilakukan pencetakan pada casting dengan
menuangkan 10 ml campuran ke permukaan plat
polyethylene yang licin.
 Dibiarkan selama 5 jam pada suhu 30 sampai 45o c
dengan rh ruangan terkendali.
 Film yang terbentuk dilepas dari permukaan cetakan
(casting), dikeringkan dan disimpan pada suhu ruang
selama 24 jam

B. Metode yang dikembangkan oleh Frinault
dengan bahan dasar (casein) menggunakan
pencetak ekstruder dengan tahap proses terdiri
dari :
1. pencampuran bahan dasar dengan aceton/etanol-
air,
2. penambahan plasticiser,
3. pencetakan dengan ekstruder kemudian
pengeringan film.

C. METODE YANG DIKEMBANGKAN YAMADA
1. Bahan dasar (zein) dilarutkan dalam etanol 80 %.
2. Ditambahkan pemlastis, dipanaskan pada suhu
60 sampai 70o C selama 15 menit.
3. Campuran kemudian dicetak pada auto-casting
machine.
4. Selanjutnya dibiarkan selama 3 – 6 jam pada
suhu 35o c dengan rh ruangan 50 %.
5. Film kemudian dikeringkan selama 12 – 18 jam
pada suhu 30o c pada rh 50 %.
6. Dilanjutkan dengan conditioning dalam ruang
selama 24 jam pada suhu dan rh ambien.

BIODEGRADABILITAS
 Alasan utama membuat kemasan plastik berbahan
dasar bioplimer adalah sifat alamiahnya yang dapat
hancur atau terdegradasi dengan mudah..
 Umumnya setelah sampah kemasan dibuang ke
tanah (landfill), akan mengalami proses
penghancuran alami baik melalui proses
fotodegradasi (cahaya matahari, katalisa),
degradasi kimiawi (air, oksigen), biodegradasi
(bakteri, jamur, alga, enzim) atau degradasi
mekanik (angin, abrasi).

 Proses-proses tersebut dapat berlansung secara
tunggal maupun kombinasi. Beberapa faktor yang
mempengaruhi tingkat biodegradabilitas kemasan
setelah kontak dengan mikroorganisme, yakni :
sifat hidrofobik, bahan aditif, proses produksi,
struktur polimer, morfologi dan berat molekul bahan
kemasan (Griffin, 1994).

PROSES TERJADINYA BIODEGRADASI FILM
KEMASAN PADA LINGKUNGAN ALAM
 Dimulai dengan tahap degradasi kimia yaitu
dengan proses oksidasi molekul, menghasilkan
polimer dengan berat molekul yang rendah.
 Proses berikutnya (secondary process)
adalah serangan mikroorganisme (bakteri, jamur
dan alga) dan aktivitas enzim (intracellular,
extracellular).

 Contoh mikroorganisme diantaranya bakteri
phototrop
(Rhodospirillium, Rhodopseudomonas, Chromatium
, Thiocystis), pembentuk endospora
(Bacillus, Clostridium), gram negatif aerob
(Pseudomonas, Zoogloa, Azotobacter, Rhizobium),
Actynomycetes, Alcaligenes
 Umumnya kecepatan degradasi pada lingkungan
limbah cair anaerob lebih besar dari pada limbah
cair aerob, kemudian dalam tanah dan air laut.

 Kendala utama yang dihadapi dalam pemasaran
kemasan ini adalah harganya yang relatif tinggi
dibandingkan film kemasan PE.
 Sebagai perbandingan untuk PHBV sekitar US$ 8
– 10/lb, sedangkan untuk film PE hanya US$ 0.30 –
0.45/lb.

 Biaya produksi yang tinggi berasal dari komponen
bahan baku (sumber karbon), proses fermentasi
(isolasi dan purifikasi polimer) dan investasi
modal. Upaya untuk menekan harga tersebut
adalah menggunakan substrat dari methanol,
molasses dan hemicellulose hydrolysate

 Di Indonesia penelitian dan pengembangan
teknologi kemasan plastik biodegradable masih
sangat terbatas.
 Hal ini terjadi karena selain kemampuan sumber
daya manusia dalam penguasaan ilmu dan
teknologi bahan, juga dukungan dana penelitian
yang terbatas. Dipahami bahwa penelitian dalam
bidang ilmu dasar memerlukan waktu lama dan
dana yang besar.

 Prospek pengembangan biopolimer untuk kemasan
plastik biodegradable di Indonesia sangat
potensial.
 Alasan ini didukung oleh adanya sumber daya
alam, khususnya hasil pertanian yang melimpah
dan dapat diperoleh sepanjang tahun. Berbagai
hasil pertanian yang potensial untuk dikembangkan
menjadi biopolimer adalah jagung, sagu, kacang
kedele, kentang, tepung tapioka, ubi kayu (nabati)
dan chitin dari kulit udang (hewani) dan lain
sebagainya

4.bio polimer

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to 4.bio polimer

Similar to 4.bio polimer (20)

More from University of Brawijaya

More from University of Brawijaya (20)

4.bio polimer