Materi kuliah bioplastik oleh Widya Mudyantini, M.Si

2. Bioplastik adalah plastik atau
polimer yang secara alamiah dapat
dengan mudah terdegradasi baik
melalui serangan mikroorganisme
maupun oleh cuaca (kelembaban
dan radiasi sinar matahari).
Bioplastik terbuat dari
sumber biomassa seperti minyak
nabati, amilum jagung,
klobot jagung, amilum ercis atau
mikrobiota.

3. • Bioplastik atau yang sering disebut plastik
biodegradable, merupakan salah satu jenis
plastik yang hampir keseluruhannya terbuat
dari bahan yang dapat diperbarui, seperti pati,
minyak nabati, dan mikrobiota.
• Ketersediaan bahan dasarnya di alam sangat
melimpah dengan keragaman struktur tidak
beracun. Bahan yang dapat diperbarui ini
memiliki biodegradabilitas yang tinggi
sehingga sangat berpotensi untuk dijadikan
bahan pembuat bioplastik.

4. • Secara definitif, istilah bioplastik dapat
diterapkan pada setiap material plastik yang
terbuat dari material terbarukan seperti pati
jagung, minyak nabati, dan mikrobiota. Hal
tersebut berbeda dengan plastik konvensional
lainnya yang secara umum dibuat lewat proses
polimerisasi dari minyak bumi yang
merupakan bahan baku tak terbarukan.

5. Definsi dan pengertian bioplastik dari beberapa
sumber:
• Menurut Pranamuda (2001), bioplastik adalah plastik
yang dapat digunakan layaknya seperti plastik
konvensional, namun akan hancur terurai oleh
aktivitas mikroorganisme menjadi hasil akhir air dan
gas karbondioksida setelah habis terpakai dan
dibuang ke lingkungan.
• Menurut Griffin (1994), bioplastik adalah suatu
bahan dalam kondisi tertentu, waktu tertentu
mengalami perubahan dalam struktur kimianya, yang
mempengaruhi sifat-sifat yang dimilikinya karena
pengaruh mikroorganisme (bakteri, jamur, alga).

6. • Menurut Seal (1994), bioplastik adalah suatu
material polimer yang mengubah pada senyawa
yang berat molekul rendah dimana paling sedikit
satu tahap pada proses degradasinya melalui
metabolisme organisme secara alami.
• Menurut Agustin dan Padmawijaya (2016),
bioplastik adalah plastik ramah lingkungan, dapat
terurai oleh aktivitas mikroorganisme, yang
sebagian atau hampir seluruh komponennya
berasal dari bahan baku yang dapat diperbaharui.

7. • Plastik pada umumnya berasal dari minyak bumi.
Plastik ini lebih mengandalkan bahan bakar fosil yang
langka dan menghasilkan efek gas rumah kaca.
• Beberapa, bioplastik dirancang untuk mudah terurai.
Bioplastik yang dirancang untuk terurai dapat
memecah baik dalam
lingkungan anaerobik atau aerobik, tergantung pada
bagaimana mereka diproduksi.
• Ada berbagai bioplastik yang dibuat, mereka dapat
terdiri dari pati, selulosa, atau biopolimer lainnya.
• Beberapa aplikasi umum bioplastik adalah kemasan
bahan, peralatan makan, kemasan makanan, dan
isolasi.

8. Tipe Bioplastik :
1. Bioplastik hanyalah satu bagian dari bio-
based polymer yang beragam dengan
karakteristik dan pengaplikasian yang berbeda
pula. Beberapa contoh tipe plastik bio-
based antara lain:
2. Bioplastik berbahan pati: Merupakan bioplastik
sederhana yang terbuat dari pati jagung.
Bioplastik ini biasanya dicampur
dengan biodegradable polyester.
3. Bioplastik berbahan selulosa: Diproduksi
menggunakan ester selulosa dan turunannya.

9. 4.Bioplastik berbahan protein: Diproduksi
menggunakan bahan dasar protein
seperti gluten gandum, kasein, dan susu.
5. Bioplastik berbahan poliester alifatik:
Sekelompok bio-based polyester termasuk PHB
(poly-3-hydroxybutyrate), PHA
(polyhydroxyalkanoates), PHV
(polyhydroxyvalerate), polyhydroxyhexanoate PH
H, PLA (polylactic acid), polyamide 11 (PA11).
6. Polietilena organik: Polietilena yang terbuat dari
proses fermentasi atas material agrikultural
seperti tebu dan jagung.

10. Jenis Bioplastik
1. Bioplastik berbahan pati
Bioplastik berbahan pati merupakan sekitar 50 persen
dari pasar bioplastik, termoplastik pati, saat ini
merupakan bioplastik yang paling banyak digunakan.
Pati murni memiliki karakteristik mampu menyerap
kelembaban, dan dengan demikian digunakan untuk
produksi kapsul obat di sektor farmasi. Flexibiliser dan
peliat seperti sorbitol dan gliserin ditambahkan
sehingga pati juga dapat diproses thermo-plastis.
Dengan memvariasikan jumlah zat aditif, karakteristik
material dapat disesuaikan dengan kebutuhan khusus
(juga disebut "thermo-pati dari plastik"). Plastik pati
sederhana dapat dibuat di rumah

11. * Flexibiliser dan peliat
seperti sorbitol dan gliserin ditambahkan
sehingga pati juga dapat diproses thermo-
plastis.
* Dengan memvariasikan jumlah zat aditif,
karakteristik material dapat disesuaikan
dengan kebutuhan khusus (juga disebut
"thermo-pati dari plastik").
* Plastik pati sederhana dapat dibuat di
rumah.

12. 2. Bioplastik berbahan selulosa
Bioplastik berbahan selulosa terutama ester
selulosa, (termasuk selulosa
asetat dan nitroselulosa) dan turunannya,
termasuk seluloid.

13. 3. Beberapa Poliester Alifatik
• Biopoliester alifatik terutama:
polihidroksialkanoat (Odha) seperti :
poli-3-hidroksibutirat (PHB),
polihidroksivalerat (PHV) dan
polihidroksiheksanoat (PHH).
Plastik asam polilaktik (PLA)
Plastik mulsa terbuat dari asam polilaktik (PLA)

14. PLA adalah plastik yang terbuat
dari tebu atau glukosa. Dalam hal
karakteristik, plastik ini bukan hanya
menyerupai plastik petrokimia
konvinsional (seperti PE dan PP)
tetapi juga dapat diproses dengan
mudah, meskipun lebih mahal, pada
peralatan standar yang sudah ada
untuk produksi plastik konvensional.

15. • Poli-3-hidroksibutirat (PHB)
Biopolimer poli-3-hidroksibutirat adalah poliester
anggota polihidroksi alkanoat yang dihasilkan
oleh bakteri tertentu pengolah glukosa, pati
jagung atau air limbah. Karakteristik menyerupai
petroplastik polipropilena.
PHB dibedakan berdasarkan karakteristik fisiknya.
Material ini akan membentuk lapisan transparan
pada titik leleh melebihi 130 derajat celcius, dan
dapat terurai tanpa sisa.

16. • Polihidroksialkanoat (PHA)
*Polihidroksi alkanoat adalah poliester linier yang
diproduksi di alam dalam proses fermentasi gula atau
lemak oleh bakteri.
* Poliester ini diproduksi oleh bakteri untuk menyimpan
karbon dan energi.
* Pada proses produksi di tingkat industri, poliester
diekstrak dan dimurnikan dari bakteri dengan
mengoptimalkan kondisi fermentasi gula.
* Lebih dari 150 monomer yang berbeda dapat
dikombinasikan dalam keluarga ini untuk memberikan
bahan dengan sifat yang sangat berbeda.
* PHA lebih ulet dan kurang elastis dibanding plastik
lainnya, dan juga dapat terurai. Plastik ini sedang banyak
digunakan dalam industri medis.

17. • Poliamida 11 (PA 11)
* PA 11 adalah biopolimer yang berasal dari
minyak alami. Polimer ini juga dikenal dengan
nama dagang Rilsan B, dikomersialisasikan oleh
Arkema.
* PA 11 masuk dalam keluarga polimer teknis dan
tidak dapat terurai.
* Sifat-sifatnya yang mirip dengan PA 12,
meskipun dalam proses pembuatannya,
menggunakan lebih sediki emisi gas rumah kaca
dan konsumsi sumber daya tak terbarukan.
* Daya tahan terhadap panas juga lebih tinggi
dibandingkan dengan PA 12.

18. • Kelebihan ini yang membuat PA 11 digunakan dalam
aplikasi yang memerlukan performa tinggi seperti
saluran bahan bakar otomotif, pneumatik tabung rem,
selubung kabel listrik, pipa minyak fleksibel dan pipa
gas, sepatu olahraga, komponen perangkat elektronik,
dan kateter.
• Plastik yang serupa dengan PA 11 adalah Poliamida 410
(PA 410), 70% berasal dari minyak jarak, di bawah
nama dagang EcoPaXX yang dikomersialisasikan oleh
DSM.
• PA 410 adalah poliamida dengan performa tinggi yang
menggabungkan keunggulan dari titik lebur yang tinggi
(sekitar 250 °C), penyerapan air rendah dan ketahanan
yang sangat baik untuk berbagai zat kimia.

19. • Bahayanya plastik polimer sintetis untuk
lingkungan karena plastik tersebut
membutuhkan waktu ratusan hingga ribuan
tahun untuk bisa terdegradasi secara alami.
Berdasarkan penelitian R.Geyer, J.R Jambeck
dan K.L.Law, Indonesia merupakan penghasil
sampah plastik di laut nomor dua terbanyak di
dunia.

20. • Dari jumlah sampah plastik di Indonesia, 36%
merupakan sampah dari kemasan. Oleh
karena itu, salah satu solusi yang ditawarkan
adalah dengan membuat bioplastik dari
bahan alam sebagai alternatif bahan
kemasan ramah lingkungan.”
• Bioplastik disebut memiliki sifat mekanis yang
kurang baik sehingga diperlukan polimer
tambahan untuk memperkuat matriks
bioplastik tersebut. Salah satu contoh bahan
penguat alami yang bisa digunakan adalah
selulosa dari kulit jagung.

21. • Terdapat 4 solusi dalam upaya mengurangi
jumlah sampah plastik di dunia, yaitu dengan
mengurangi penggunaan plastik berbasis fosil,
manajemen sampah plastik, konversi limbah
plastik menjadi energi, dan pembuatan bioplastik
sebagai alternatif plastik yang compostable.
• Saat ini, banyak peneliti yang mengembangkan
pembuatan plastik biodegradable dengan
memanfaatkan bahan alam. Upaya tersebut
bukanlah solusi terbaik dalam mengurangi jumlah
sampah plastik di dunia. Proses pembuatan
plastik biodegradable membutuhkan biaya
operasional yang tinggi.

22. • Bioplastik terbagi menjadi dua
yaitu biobased dan biodegradable. Bioplastik
merupakan plastik yang terbuat dari bahan
alam sedangkan biodegradable plastik
merupakan bioplastik yang dapat terdegradasi
baik secara aerobic maupun non aerobic.

23. Prinsip Komersialisasi Bioplastik
Pasokan bahan baku harus selalu tersedia, baik
kuantitas maupun kualitas serta memiliki industrial
based-nya, contohnya industri tapioka,
kemudian processability yang baik di sisi hilir (semua
proses harus berdasarkan prinsip pembuatan plastik)
serta formulasi juga harus diperhatikan sehingga
pemahanan sifat polimer dapat diidentifikasi
dan processability saat manufacturing,
utamanya process-control dapat terkendali. Prinsip
lainnya yaitu memiliki perfomance produk yang baik
dengan harga terjangkau oleh pelanggan, dan
terakhir end of life bioplastik memenuhi standar yang
ada.

24. • Indonesia belum memiliki standar kemasan
yang terkomposkan seperti yang ada di Eropa
(EN 13432).
• Diperlukan laboratorium yang terakreditasi
dalam menjamin clean marketing dan
menghindarkan green washing sehingga
dihasilkan bioplastik yang ramah lingkungan.

25. * Plastik biodegradable atau biasa disebut bioplastik
adalah suatu jenis plastik ramah lingkungan, dapat
terurai oleh mikroorganisme serta seluruh
komponennya terbuat dari bahan baku yang dapat
diperbaharui.
* Bioplastik biasanya terbuat dari pati, minyak nabati
dan mikrobiota, dimana dalam kondisi tertentu dan
waktu tertentu mengalami perubahan dalam struktur
kimianya, yang mempengaruhi sifat-sifat yang
dimilikinya karena pengaruh mikroorganisme
sehingga dapat terurai dengan mudah.

26. • Plastik biodegradable merupakan jenis plastik yang
terbuat dari biopolimer, yaitu sejenis polimer yang
tersusun atas biomassa yang dapat diperbaharui.
• Bioplastik dapat digunakan sebagai kemasan karena
tidak mudah ditembus uap air sehingga dapat
dimanfaatkan sebagai bahan pengemas pengganti
plastik biasa.
• Bioplastik yang terbakar tidak menghasilkan senyawa
kimia berbahaya.
• Selain itu, kualitas tanah akan meningkat dengan
adanya bioplastik, karena hasil penguraian
mikroorganisme meningkatkan unsur hara dalam
tanah.

27. • Bioplastik dapat digunakan untuk pengemasan
produk-produk pangan.
• Bioplastik berfungsi sebagai penahan difusi
oksigen dan uap air serta komponen flavor
sehingga mampu menciptakan suatu kondisi
atmosfer internal yang sesuai dengan
kebutuhan produk yang dikemas.
• Keuntungan penggunaan bioplastik sebagai
pengemas bahan pangan adalah mampu
memperpanjang umur simpan produk dan
bersifat ramah lingkungan.

28. • Berdasarkan bahan dasarnya, bioplastik dapat
dikelompokkan :
a. Campuran biopolimer dengan polimer sintetis
• Bioplastik dengan film jenis ini dibuat dari
campuran granula pati (5 - 20 %) dan polimer
sintetis serta bahan tambahan (prooksidan dan
autooksidan).
• Komponen ini memiliki angka biodegradabilitas
yang rendah dan biofragmentasi sangat terbatas.

29. b. Polimer mikrobiologi (poliester)
• Biopolimer ini dihasilkan secara bioteknologis
atau fermentasi dengan mikroba genus
Alcaligenes.
• Berbagai jenis ini diantaranya polihidroksi butirat
(PHB), polihidroksi valerat (PHV), asam polilaktat
dan asam poliglikolat.
• Bahan ini dapat terdegradasi secara penuh oleh
bakteri, jamur dan alga.
• Tetapi karena proses produksi bahan dasarnya
yang rumit mengakibatkan harga kemasan
biodegradable ini relatif mahal.

30. c. Polimer pertanian
• Biopolimer ini tidak dicampur dengan bahan sintetis dan
diperoleh secara murni dari hasil pertanian.
• Polimer pertanian ini diantaranya selulosa (bagian dari
dinding sel tanaman), kitin (pada kulit Crustaceae) dan
pullulan (hasil fermentasi pati oleh Pullularia pullulans).
• Polimer ini memiliki sifat termoplastik, yaitu mempunyai
kemampuan untuk dibentuk atau dicetak menjadi film
kemasan.
• Kelebihan dari polimer jenis ini adalah ketersediaan
sepanjang tahun (renewable) dan mudah hancur secara
alami (biodegradable).
• Kekekurangan daalm hal penyerapan air yang tinggi dan
tidak dapat dilelehkan tanpa bantuan aditif.

31. Komponen penyusun bioplastik terdiri dari beberapa jenis,
antara lain :
a. Hidrokoloid
• Hidrokoloid yang digunakan dalam pembuatan bioplastik
adalah protein dan karbohidrat. Film yang terbentuk dari
karbohidrat dapat berupa pati, gum (alginat, pektin, dan
gum arab), dan juga pati hasil modifikasi secara kimia.
Pembentukan film berbahan dasar protein dapat
menggunakan kasein, protein kedelai, gluten gandum, dan
protein jagung.
• Film yang terbuat dari hidrokoloid sangat baik digunakan
sebagai penghambat perpindahan oksigen, karbondioksida,
dan lemak. Film ini memiliki karakteristik mekanik yang
sangat baik, sehingga cocok untuk memperbaiki struktur
film agar tidak mudah hancur.

32. b. Lipida
• Bioplastik yang berasal dari lipida biasanya digunakan
sebagai penghambat uap air, ataupun bahan pelapis
dalam meningkatkan kilap pada produk-produk
permen.
• Film yang terbuat dari lemak murni bersifat terbatas
karena menghasilkan kekuatan struktur film yang
kurang baik.
• Lipida yang sering digunakan sebagai edible film antara
lain seperti lilin (wax), asam lemak, monogliserida dan
resin.
• Lipida turut ditambahkan dalam edible film karena
berperan dalam memberi sifat hidrofobik.

33. c. Komposit
• Komposit bioplastik terdiri dari komponen lipida dan
hidrokoloid.
• Aplikasi dari komposit film terdapat dalam lapisan satu-satu
(bilayer), dimana satu lapisan hidrokoloid dan satu lapisan lain
merupakan lipida atau dapat berupa gabungan antara lipida
dan hidrokoloid dalam satu kesatuan film.
• Gabungan keduanya digunakan dengan mengambil
keuntungan dari komponen lipida dan hidrokoloid.
• Lipida diketahui dapat meningkatkan ketahanan terhadap
penguapan air dan hidrokoloid sendiri dapat memberikan
daya tahan.
• Film gabungan antara lipida dan hidrokoloid dapat digunakan
sebagai pelapis buah-buahan atau sayur-sayuran.

34. Proses Pembuatan Bioplastik
• Menurut Fieger (2003), plastik
biodegradable atau bioplastik dapat
dihasilkan melalui beberapa cara, salah
satunya adalah biosintesis menggunakan
bahan berpati atau berselulosa.
• Cara pembuatan bioplastik yang berbasiskan
pati adalah sebagai berikut:

35. • Mencampur pati dengan plastik
konvensional (PE atau PP) dalam jumlah
kecil (10-20%).
• Mencampur pati dengan turunan hasil
samping minyak bumi, seperti PCL,
dalam komposisi yang sama (50%).
• Menggunakan proses ekstruksi untuk
mencampur pati dengan bahan- bahan
seperti protein kedelai, gliserol, alginate,
lignin dan sebagainya sebagai bahan
plasticizer.

36. Terdapat beberapa metode yang dikembangkan dalam
pembuatan bioplastik, antara lain yaitu sebagai berikut:
• Metode Isobe (1991). Pada metode ini bahan dasar
(zein) dilarutkan dalam aseton dengan air 30% (v/v)
atau etanol dengan air 20% (v/v). Kemudian
ditambahkan bahan pemplastik (lipida atau gliserin),
dipanaskan pada suhu 50°C selama 10 menit.
Selanjutnya dilakukan pencetakan pada casting dengan
menuangkan 10 ml campuran ke permukaan plat
polietilen yang licin. Bahan dibiarkan selama 5 jam
pada suhu 30 sampai 45°C. Film yang terbentuk
dilepaskan dari permukaan cetakan, dikeringkan dan
disimpan.

37. • Metode Frinault (1997). Bioplastik ini dibuat
dengan bahan dasar (kasein) menggunakan
pencetak ekstruder dengan beberapa tahap
proses yang terdiri dari pencampuran bahan
dasar dengan aseton/etanol-air, penambahan
pemplastik, pencetakan ekstruder kemudian
pengeringan film.
• Metode Yamada (1995). Bioplastik ini terbuat
dari bahan dasar (zein) yang dilarutkan dalam
etanol 80%. Ditambahkan pemplastik, dipanaskan
pada suhu 60° sampai 70°C selama 15 menit.
Campuran kemudian cetak pada autocasting
machine. Selanjutnya dibiarkan selama 3-6 jam.

38. Tipe Bioplastik:
1. Bioplastik hanyalah satu bagian dari bio-
based polymer yang beragam dengan
karakteristik dan pengaplikasian yang berbeda
pula. Beberapa contoh tipe plastik bio-
based antara lain:
2. Bioplastik berbahan pati: Merupakan bioplastik
sederhana yang terbuat dari pati jagung.
Bioplastik ini biasanya dicampur
dengan biodegradable polyester.
3. Bioplastik berbahan selulosa: Diproduksi
menggunakan ester selulosa dan turunannya.

39. 4. Bioplastik berbahan protein: Diproduksi
menggunakan bahan dasar protein
seperti gluten gandum, kasein, dan susu.
5. Bioplastik berbahan poliester alifatik:
Sekelompok bio-based polyester termasuk PHB
(poly-3-hydroxybutyrate), PHA
(polyhydroxyalkanoates), PHV
(polyhydroxyvalerate), polyhydroxyhexanoate PH
H, PLA (polylactic acid), polyamide 11 (PA11).
6. Polietilena organik: Polietilena yang terbuat dari
proses fermentasi atas material agrikultural
seperti tebu dan jagung.

40. Kelebihan Bioplastik
• Memproduksi lebih sedikit jejak karbon.
• Membutuhkan energi produksi yang lebih kecil.
• Tidak membutuhkan bahan baku tak terbarukan
untuk pembuatannya.
• Mengurangi limbah non-biodegradable yang
dapat mencemari lingkungan.
• Tidak mengandung aditif yang berbahaya bagi
kesehatan, seperti bisfenol A.
• Tidak mengubah rasa dari makanan yang dikemas
oleh kemasan berbahan bioplastik

41. Pengaplikasian Bioplastik
• Penggunaan bioplastik saat ini terus
mengalami perkembangan di beberapa sektor.
Sebagai contoh, pada sektor medis untuk
pembuatan prosthesis dan benang jahitan,
sektor pangan untuk produk katering dan
kemasan, mainan anak, bahkan fashion
(Versace memiliki clothing line bernama Ingeo,
yang produknya terbuat dari jagung).

42. • Bioplastik biasa digunakan untuk barang sekali
pakai, seperti kemasan makanan dan katering
(pecah-belah, sendok garpu, panci, mangkuk,
sedotan).
• Digunakan untuk tas, nampan, wadah untuk
buah, sayuran, telur dan daging, botol untuk
minuman ringan dan produk susu dan foil
pembungkus untuk buah dan sayuran.
• Saat ini sedang dikembangkan bioplastik untuk
aplikasi non-disposable termasuk selongsong
ponsel, serat karpet, interior mobil, saluran
bahan bakar, aplikasi pipa plastik, dan bioplastik
elektroaktif sedang dikembangkan yang dapat
digunakan untuk mengalirkan arus listrik.

43. • Implan medis yang terbuat dari PLA, yang
larut dalam tubuh, membuat pasien tidak
harus dioperasi lagi untuk mengambil implan.
• Dalam pertanian, kantung kompos dibuat dari
polimer pati, sehingga setelah kompos
digunakan kantung dapat dibiarkan pada
lahan.

44. • Bahan yang dapat diperbarui ini memiliki
biodegradabilitas yang tinggi sehingga sangat
berpotensi untuk dijadikan bahan pembuat
bioplastik.
• Permintaan bioplastik yang meningkat
menyebabkan bioplastik berkembang cepat
dalam produk termoplastik global, baik yang
bersifat biodegradable atau non-
biodegradable.
• Permintaan bioplastik global diperkirakan
akan mencapai lebih dari satu milyar pon
mulai 2012.