How to use palm oil waste as a bioplastic alternative? || Bagaimana cara menggunakan limbah sawit sebagai alternatif bioplastik?
Of the many environmental problems, of course, plastic bags become one of the many factors that often damage and pollute the environment. Various efforts have been made by various parties to overcome this. However, the plastic waste in question never stops.
Waste A plastic bag that can not be destroyed by microbes is an environmental issue that often decorates newspapers and other media. In addition to impacting the environment, the production of plastics made from petroleum or fossil sources and other sources of non-renewable natural products is believed to be increasingly depleted.
Plastic waste as a serious problem to the environment
Over the last 50 years, the production and use of plastics for the needs of human life. Data from UNEP (UN Enviroment Programe), in 2013 the number of plastic use increased, reaching 299 million tons. Up 3.9% from production in 2012. It is predicted to increase every year. Although various efforts have been made by various parties but has not produced satisfactory results. Until now, plastic waste still damaging marine and terrestrial ecosystems.
Meanwhile, according to Ministry of Industry of the Republic of Indonesia estimates, national plastic per capita consumption of 10 kg per year. And it increases by 6-7% every year. The value may still be small compared to some of Indonesia's neighboring countries, such as Malaysia which reached 56 kg, Thailand 46 kg, and Singapore 93 kg. However, with the Indonesian population of 230 million, it is not possible to potentially with greater plastic consumption.
The chemical structure of plastics is a polymer organic compound formed from a very strong carbon chain. So that makes plastic waste can only decompose in a very long time. Maybe hundreds to thousands of years. To solve this environmental problem, some experts have now made plastic (bioplastic) made from a renewable and easily biodegradable plant structure.
Bioplastic is one type of plastic made from plant structure (biomass) and can decompose quickly in nature. Bioplastic will disintegrate by itself in the not-distant future, it will be destroyed and become soil and will not pollute the environment. Based on data from Eropean-bioplastics, the number of bioplastic demand is increasing globally. That is the amount of production in 2017 of 2.05 million tons increased to 2.44 million tons in 2022. Bioplastik is divided into two types, namely biosed / nonbiodegradable is a type of plastic made from biomass (plant) and biodegradable material is a plastic bag made of non-oil earth and very easily degraded by nature.
The global production amount of these two eco-friendly plastics is biosed / nonbiodegradable reach 60.9% while for biodegradable plastics amounted to 39.1%. Biosed Examples: Bio PET30, Bio PE, PTT, Bio PA; and examples of biodegradable plastics: PLA (polylactic acid), starch derivatives, PHA (polyhydroxy alkanoate), biodegradable polyester, and regenerated cellulose. While the percentage of biodegradable palstics is 13% polyester, PLA 12.2%, starch 10%, PHA 2%, cellulose regenerated 1.6%.
Using palm wastes as bioplastic making materials
Researchers from the institute research biotechnology and Indonesian bio-industry has conducted research on the use of palm waste or empty palm oil bunches as raw material for making bioplastics. Oil palm empty bunches are the result of palm oil extraction which then leaves garbage in the form of empty bunches.
Increasing number of palm oil production making garbage problems also increasing According to data from the Central Bureau of Statistics (BPS), the total production of Indonesian Palm Oil reaches 31.07 million tons per year. A total of 23 tons of the total production amount is empty bunches. Only 10 percent of 23 percent are used solely for boiler and compost fuel manufacturing. Although quite a lot of products can be made from empty marks of palm oil.
Therefore the researchers took the initiative to make bioplastics environmentally friendly by using waste palm oil bunches because it is easy to decompose, not damage the environment, is also easy to get raw materials and is expected to be a solution to the amount of waste plastic that has been damaging the environment and this also became an increase the selling price of empty palm bunches that had been wasted a lot. Oil palm bunches are believed to contain cellulose of 30-40%.
How is the process of making bioplastics from palm bunch waste?
Before the extraction process is done, the palm bunches are washed first and cut into 3-5 inch pieces. Extraction can be done in two ways by delignification using a solution of sodium hydroxide solution (Noah). 12% (w / v) within 3 hours at 90 ° -95 ° C and followed by bleaching process using 10% (w / v) hydrogen peroxide (H / O) solution within 1.5 hours.
Indirect cellulose can be used as a bioplastic. This is because cellulose is not soluble in all solvents. To form it, cellulose is acetylated with acetic anhydrous and produces cellulose acetate. For the purposes of making bioplastics then what is required is cellulose diacetate or secondary cellulose with substitution of 1.2-1.9. Conversion requires additional Ethylene Glycol Poly (PEG) additives and physical processes such as injection and laminating to form sheets.
The fibers of the palm bunches have a unique character after being examined under a microscope. Strands of the structure are covered by a structure similar to a sphere. There are two visible structures: rounded structure and straight fiber. The round structure is named with Lignin while straight fibers are called cellulose. Lignin is present on all cellulose walls and spread evenly on palm bunches. By delignification the structure will decrease even disappear thus increasing the cellulose level.
To perform the delignification process it is necessary to add the NaOH solution to the dry palm bunches with the ratio 1: 100 in a container that has been heated for 5 hours. It serves as a solvent of other substances other than the cellulose found in oil palm pandanus. So in this way will get cellulose with high purity.
After that done, the oil palm bunches had changed into liquid waste in the form of black liquor. The black leaf is a mixture of Lignin oil palm bunch dissolved in NaOH.
Then washed to remove the remaining black liquor and NaOH. After being washed the black slurry is dried as preparation for the raw material of bioplastic manufacture.
The process of making bioplastics from palm bunches, should use cassava starch for polymer matrix and glesirol for palsticizer. You can easily find it in chemical stores. How to make a bioplastic with 30 grams of cassava fluid and then dissolved in 1000 ml of water that is heated at 60 degrees Celsius in the duration of 15 minutes to gel or gelatinisasi.
According to the researchers the amount of cellulose found in oil palm bunches varies considerably: 0% C0, 12.5% C1, 25% C2, 37.5% C3, 50% C4 and C5 by 75%. Meanwhile, the addition of glycerol researchers varied by 0%, 12.5%, 25%, 37.5% to 50%. after which glycerol is added and mixed into the gel Cassava starch and mix evenly. The mixture is then fed into the mold to be cooled to room temperature. The result of this bioplastic mold is then packaged in a sealed container.
Results this study shows that the more mixed cellulose and glycerol the thicker the bioplastic makes the resulting bioplastic is not translucent from light. Plastics will be stronger with the addition of glycerol as a platicezer.
Conclusion of discussion
The study concluded that the addition of glycerol above 60% would decrease the level of elasticity and could reduce the physical properties of the bioplastic itself. Bioplastics are widely used as disposable needs such as for packaging, bags for shopping equipment, catering needs as food and fruits wrappers and so forth.
Bioplastic is also safe to use because it is not made from raw materials that can cause chemical elements when you wrap fruit or other food types. So it is very safe from the danger of diseases caused by substances derived from chemical elements. Nor does it damage your environment. []
Reference article for further reading:
[wikipedia.org]
[www.kemenperin.go.id]
[www.european-bioplastics.org]
[fakta.news]
[www.researchgate.net]
[www.researchgate.net]
[ejurnal.bppt.go.id]
[warstek.com]
[iopscience.iop.org]
INDONESIA
Dari banyaknya masalah lingkungan, tentu kantong plastik menjadi salah satu dari banyaknya faktor yang sering merusak dan mengotori lingkungan. Berbagai upaya telah dilakukan oleh berbagai pihak untuk mengatasi hal ini. Namun, limbah plastik yang dimaksud tidak pernah terhenti.
Limbah Kantong plastik yang tidak dapat dihancurkan oleh mikroba adalah sebuah isu lingkungan yang kerap menghiasi surat kabar dan berbagai media lainnya. Selain berdampak pada lingkungan, produksi plastik yang terbuat dari minyak bumi atau sumber fosil dan sumber lain dari hasil alam yang tidak dapat diperbaharui diyakini telah semakin menipis.
Limbah plastik sebagai masalah serius terhadap lingkungan
Selama 50 tahun terakhir, produksi dan pemakaian plastik bagi kebutuhan kehidupan manusia. Data dari UNEP (UN Enviroment Programe), pada tahun 2013 jumlah pemakaian plastik meningkat, capai 299 juta ton. Naik 3,9% dari produksi pada 2012. Ini diprediksi akan terus meningkat, setiap tahun. Meski berbagai upaya telah dilakukan oleh berbagai pihak namun belum membuahkan hasil yang memuaskan. Sampai saat ini, sampah plastik masih merusak ekosistem laut dan darat.
Sementara itu, menurut Kementrian Industri Republik Indonesia memperkirakan, kosumsi plastik nasional perkapita 10 kg pertahun. Dan meningkat sebesar 6-7% setiap tahunnya. Nilai tersebut mungkin masih kecil dibandingkan beberapa negara tetangga Indonesia, seperti Malaysia yang mencapai 56 kg, Thailand 46 kg, dan Singapura 93 kg. Namun dengan jumlah masyarakat Indonesia 230 juta, bukan tidak mungkin akan berpotensi dengan konsumsi plastik yang lebih besar.
Struktur kimia plastik adalah senyawa organik polimer yang terbentuk dari rantai karbon yang sangat kuat. Sehingga membuat limbah plastik hanya dapat terurai dalam hitungan waktu yang sangat lama. Mungkin ratusan hingga ribuan tahun. Untuk memecahkan permasalahan lingkungan ini, kini beberapa ahli telah membuat plastik (bioplastik) yang terbuat dari struktur tumbuhan yang dapat diperbaharui dan mudah terurai.
Bioplastik adalah salah satu jenis plastik yang terbuat dari struktur tumbuhan (biomassa) dan dapat terurai dengan cepat di alam. Bioplastik akan hancur dengan sendirinya dalam waktu yang tidak lama, ia akan hancur dan menjadi tanah dan tidak akan mencemari lingkungan. Berdasarkan data dari Eropean-bioplastik, jumlah permintaan bioplastik meningkat secara global. Yaitu jumlah produksi pada tahun 2017 sebesar 2.05 juta ton meningkat menjadi 2.44 juta ton pada 2022. Bioplastik terbagi dalam dua jenis yaitu biosed/nonbiodegradable yaitu jenis plastik yang terbuat dari bahan struktur biomassa (tumbuhan) dan biodegradable adalah kantong plastik yang terbuat dari bahan non minyak bumi dan sangat mudah didegradasi oleh alam.
Jumlah produksi secara global kedua plastik ramah lingkungan ini adalah biosed/nonbiodegradable mencapai 60.9% sementara untuk plastik biodegradable berjumlah 39.1%. Contoh biosed: Bio PET30, Bio PE, PTT, Bio PA; dan contoh biodegradable plastik: PLA (polylactic acid), turunan pati/starch, PHA (polyhydroksi alkanoat), biodegradable polyester, dan selulosa terregenerasi. Sementara persentase biodegradable palstik adalah polyester 13%, PLA 12.2%, pati-patian 10%, PHA 2%, selulosa terregenerasi 1.6%.
Menggunakan limbah sawit sebagai bahan pembuatan bioplastik
Para peneliti dari lembaga penelitian bioteknologi dan bio industri Indonesia telah melakukan riset tentang penggunaan sampah sawit atau tandan kosong kelapa sawit sebagai bahan baku pembuatan bioplastik. Tandan kosong kelapa sawit adalah hasil dari ekstraksi minyak sawit yang kemudian meninggalkan sampah berupa tandan kosong.
Jumlah produksi sawit yang semakin meningkat menjadikan permasalahan sampah yang juga meningkat. Menurut data Badan Pusat Statistik (BPS), jumlah produksi Kelapa Sawit Indonesia mencapai 31,07 juta ton setiap tahun. Sebesar 23 ton dari keseluruhan jumlah produksi tersebut merupakan tandan kosong. Hanya 10 persen dari 23% yang hanya dimanfaatkan untuk pembuatan bahan bakar boiler dan kompos. Meskipun cukup banyak produk yang dapat dibuat dari tanda kosong kelapa sawit.
Oleh sebab itu para peneliti berinisiatif untuk membuat bioplastik yang ramah lingkungan dengan menggunakan sampah tandan kelapa sawit karena mudah terurai, tidak merusak lingkungan, juga mudah mendapatkan bahan baku serta diharapkan dapat menjadi solusi banyaknya limbah plastik yang selama ini merusak lingkungan dan hal ini juga menjadi peningkatan harga jual tandan kosong sawit yang selama ini banyak terbuang. Tandan kelapa sawit diyakini mengandung selulosa sebesar sebesar 30-40%.
Bagaimana proses pembuatan bioplastik dari sampah tandan sawit?
Sebelum proses ekstraksi dilakukan, tandan sawit tersebut dicuci bersih terlebih dahulu dan dipotong-potong 3-5 inci. Ekstraksi dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan delignifikasi menggunakan larutan larutan natrium hidroksida (Noah). 12% (b/v) dalam waktu 3 jam pada suhu 90 – 95 oC dan dilanjutkan dengan proses bleaching menggunakan larutan hidrogen peroksida (H2O2) 10% (b/v) dalam waktu 1,5 jam.
Selulosa tidak langsung dapat dijadikan sebagai bioplastik. Hal ini disebabkan oleh selulosa tidak mudah larut dalam semua pelarut. Untuk membentuknya, selulosa diasetilasi dengan asetat anhidrat dan menghasilkan selulosa asetat. Untuk tujuan pembuatan bioplastik maka yang diperlukan adalah selulosa diasetat atau selulosa sekunder dengan substitusi 1,2-1,9. Untuk melakukan konversi memerlukan bahan tambahan Poli Etilen Glikol (PEG) dan proses fisika seperti, injeksi dan laminating sampai berbentuk lembaran.
Serat dari tandan sawit memiliki karakter yang cukup unik setelah diperiksa dibawah mikroskop. Untaian struktur tertutupi oleh oleh sebuah struktur yang mirip seperti bola. Ada dua struktur yang terlihat yaitu struktur bulat dan serat lurus. Struktur bulat dinamakan dengan Lignin sementara serat lurus dinamakan dengan selulosa. Lignin terdapat pada seluruh dinding selulosa dan tersebar merata pada tandan sawit. Dengan delignifikasi struktur tersebut akan berkurang bahkan menghilang sehingga meningkatkan kadar selulosa.
Untuk melakukan proses delignifikasi maka diperlukan menambahkan larutan NaOH kedalam tandan sawit yang kering dengan perbandingan 1:100 dalam sebuah wadah yang telah dipanaskan selama 5 jam. Ini berfungsi sebagai pelarut zat lain selain selulosa yang terdapat pada pandan kelapa sawit. Sehingga dengan cara ini akan mendapatkan selulosa dengan kemurnian yang tinggi.
Setelah itu dilakukan, tandan kelapa sawit tadi berubah bentuk menjadi limbah cair yang berupa lindi hitam. Lindi hitam tersebut merupakan campuran Lignin tandan kelapa sawit yang larut dalam NaOH.
Kemudian dicuci untuk menghilangkan sisa lindi hitam dan NaOH. Setelah dicuci bubur hitam tersebut di keringkan sebagai persiapan untuk bahan baku pembuatan bioplastik.
Proses pembuatan bioplastik dari tandan sawit, harus menggunakan Pati singkong untuk matriks polimer dan glesirol untuk palsticizer. Anda dapat dengan mudah menemukannya di toko-toko kimia. Cara membuat bioplastik yaitu dengan 30 gram cairan singkong dan kemudian dilarutkan dalam 1000 ml air yang dipanaskan pada 60 derajat celsius dalam durasi 15 menit sehingga berbentuk gel atau gelatinisasi.
Menurut para peneliti jumlah selulosa yang terdapat pada tandan kelapa sawit sangat bervariasi yaitu 0% C0, 12,5 % C1, 25% C2, 37,5% C3, 50% C4 dan C5 sebanyak 75%. Sementara itu, penambahan gliserol peneliti memvariasikan sebanyak 0%, 12,5%, 25%, 37,5% hingga 50%. setelah itu gliserol ditambahkan dan dicampurkan kedalam gel Pati singkong dan diaduk rata. Campuran kemudian dimasukkan kedalam cetakan untuk kemudian didinginkan pada suhu ruang. Hasil dari cetakan yang merupakan bioplastik ini kemudian dikemas dalam wadah tertutup.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa semakin banyak campuran selulosa dan gliserol hasil bioplastik semakin tebal membuat bioplastik yang dihasilkan tidak tembus dari cahaya. Plastik akan semakin kuat dengan penambahan gliserol sebagai platicezer.
Kesimpulan diskusi
Penelitian tersebut menyimpulkan penambahan gliserol diatas 60% akan menurunkan tingkat elastisitas dan dapat mengurangi sifat fisik dari bioplastik itu sendiri. Bioplastik banyak digunakan sebagai kebutuhan sekali pakai seperti untuk kemasan, kantong untuk perlengkapan belanja, kebutuhan katering sebagai pembungkus makanan dan buah-buahan dan lain sebagainya.
Bioplastik juga aman digunakan karena tidak berbahan baku dari bahan yang dapat menimbulkan unsur kimia saat anda membungkus buah atau jenis makanan lainnya. Sehingga sangat aman dari bahaya penyakit yang disebabkan oleh zat-zat yang berasal dari unsur kimia. Dan juga tidak merusak lingkungan Anda. []
Referensi artikel untuk bacaan lebih lanjut:
[wikipedia.org]
[www.kemenperin.go.id]
[www.european-bioplastics.org]
[fakta.news]
[www.researchgate.net]
[www.researchgate.net]
[ejurnal.bppt.go.id]
[warstek.com]
[iopscience.iop.org]