Pengaruh Penambahan Pengisi Nanokristal Selulosa dari Serat Buah Kelapa Sawit dan Agen Pendispersi Kalium Klorida (KCL) dalam Pembuatan Bioplastik Pati Biji Alpukat dan Gliserol sebagai Plasticizer

Abstract

This study aims to determine the effect of adding nanocrystalline cellulose (NCC) and potassium chloride (KCl) as dispersing agent to bioplastics from avocado seed starch and glycerol as plasticizer. In this study, the NCC obtained from oil palm fruit fibers hydrolyzed using sulfuric acid (H2 SO4) with a concentration of 50%, 55%, 60% and 65%. The starch used in this study was obtained from the avocado seed extraction process. The casting method is used in the manufacture of bioplastics with the addition of NCC as a filler of 1-4 (%b), potassium chloride (KCl) as dispersing agent of 0-3 (%b) glycerol as plasticizer by 30 (%b). The results of XRD analysis showed that the crystallinity index increased with the increase in the concentration of H 2 SO 4 up to 50%. FTIR analysis showed that the resulting NCC has a similar structure with cellulose. The TEM results showed that the NCC was rod-shaped (crystal structure) with an average length of 83-352 nm and a diameter of 50-500 nm. The addition of nanocrystalline cellulose (NCC) to bioplastics was able to improve the mechanical properties of the resulting bioplastics. The highest value from the analysis of the tensile strength of bioplastics was the addition of 2% nanocrystalline cellulose (NCC) and the addition of 2% KCl with a value of 1.79 MPa. The best value of elongation at break with the addition of 4% cellulose nanocrystals (NCC) with the addition of 3% potassium chloride (KCl) was 19.39%. Meanwhile, the best water uptake test is the addition of 2% nanocrystalline cellulose (NCC) and 1% KCl, with values of 57.1% and 53.8%, respectively. The results of scanning electron microscopy (SEM) analysis showed that NCC granules were uniformly distributed filling the surface of the bioplastic with the addition of 2% NCC and 2% KCl. The addition of KCl as a dispersing agent gave a good impact. The results of thermo gravimetry analysis (TGA) showed that starch bioplastics with the addition of 2% cellulose nanocrystals (NCC) had good thermal stability at high temperatures due to weight reduction compared to bioplastics with starch and starch bioplastics with the addition of 2% nanocrystalline cellulose (NCC) and potassium chloride (KCl) 2%. Based on the results of the bioplastic biodegradation test, it shows that the degradation ability of bioplastics planted in the soil has a higher degradation ability than bioplastics planted above the soil surface.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan nanokristal selulosa (NCC) dan agen pendispersi (KCl) pada bioplastik dari pati biji alpukat dan gliserol sebagai plasticizer. Pada penelitian ini, NCC yang diperoleh dari serat buah kelapa sawit dihidrolisis menggunakan asam sulfat (H2SO4) dengan konsentrasi 50%, 55%, 60% dan 65%. Pati yang digunakan pada penelitian ini diperoleh dari proses ekstraksi biji alpukat. Metode casting digunakan pada pembuatan bioplastik dengan penambahan NCC sebagai pengisi sebesar 1-4 (%b), kalium klorida (KCl) sebagai agen pendispersi sebesar 0-3 (%b) gliserol sebagai plasticizer sebesar 30 (%b). Hasil analisis XRD menunjukkan indeks kristalinitas semakin meningkat seiring peningkatan konsentrasi H2SO4 hingga 50%. Analisis FTIR menunjukkan bahwa NCC yang dihasilkan memiliki kesamaan struktur dengan selulosa. Hasil TEM menunjukkan bahwa NCC berbentuk batang (struktur kristal) dengan panjang rata-rata 83-352 nm dan diameter 50-500 nm. Penambahan nanokristal selulosa (NCC) pada bioplastik mampu meningkatkan sifat mekanik dari bioplastik yang dihasilkan, Nilai tertinggi dari analisis kekuatan tarik bioplastik pada penambahan nanokristal selulosa (NCC) 2% dan penambahan KCl 2% dengan nilai sebesar 1,79 MPa. Nilai terbaik dari pemanjangan saat putus (elongation at break) pada penambahan nanokristal selulosa (NCC) 4% dengan penambahan kalium klorida (KCl) 3% sebesar 19,39%. Sedangkan dari uji penyerapan air (water uptake) yang terbaik adalah dengan penambahan nanokristal selulosa (NCC) 2% dan KCl 1%, dengan nilai 57,1% dan 53,8%. Hasil analisis scanning electron microscopy (SEM) menunjukkan butiran-butiran NCC yang tersebar seragam mengisi permukaan bioplastik pada penambahan NCC 2% dan KCl 2%. Penambahan KCl sebagai agen pendispersi memberikan dampak yang baik. Hasil analisis thermo gravimetry analysis (TGA) menunjukkan menunjukkan bioplastik pati dengan penambahan nanokristal selulosa (NCC) 2% memiliki stabilitas termal yang baik pada temperature tinggi karena untuk pengurangan berat dibandingkan bioplastik dengan pati dan bioplastik pati dengan penambahan nanokristal selulosa (NCC) 2% dan kalium klorida (KCl) 2%. Berdasarkan hasil uji biodegradasi bioplastik menunjukkan bahwa kemampuan degradasi dari bioplastik yang ditanam di dalam tanah memiliki kemampuan degradasi yang lebih tinggi daripada bioplastik yang ditanam di atas permukaan tanah.