DEGRADASI LIMBAH PLASTIK
OLEH
BENNY HIDAYAT
108104007
PROGRAM DOKTOR
UNIVERISTAS SUMATERA UTARA
I. PENDAHULUAN
1.Latar Belakang
Plastik adalah bahan banyak sekali di gunakan dalam kehidupan manusia, plastik dapat di gunakan sebagai alat bantu yang relative kuat, ringan, dan mempunyai harga yang murah. Dalam bidang pertanian plastikpun tidak ketinggalan mengambil peran sehingga terjadi peningkatan produksi pertanian dengan demikian pemanfaatan pelastik terus meningkat. Plastik merupakan bahan yang relative nondegradable sehingga pemanfaatan plastik harus diperhatikan mengingat besarnya limbah yang di hasilkannya .
Plastik merupakan material yang baru secara luas dikembangkan dan digunakan sejak abad ke-20 yang berkembang secara luar biasa penggunaannya dari hanya beberapa ratus ton pada tahun 1930-an, menjadi 150 juta ton/tahun pada tahun 1990-an dan 220 juta ton/tahun pada tahun 2005. Saat ini penggunaan material plastik di negara-negara Eropa Barat mencapai 60kg/orang/tahun, di Amerika Serikat mencapai 80kg/orang/tahun, sementara di India hanya 2kg/orang/tahun (kyrikou,2007).
Meningkatnya penggunaan plastik dalam pertanian memungkinkan petani untuk meningkatkan produksi tanaman mereka. Salah satu kelemahan utama dari polimer yang paling banyak digunakan di bidang pertanian adalah masalah dengan pembuangan mereka, karena pemanfatan yang terus menerus.Plastik bersifat non-degradable polimer, yang resistif terhadap degradasi (tergantung pada polimer, aditif, kondisi dll) cenderung menumpuk sebagai sampah plastik, menciptakan serius masalah bagi pengelolaan sampah plastik. Dalam kasus plastik seperti berakhir-sampah di tempat pembuangan sampah atau dikuburkan, pertanyaan mengangkat tentang dampak yang mungkin mereka terhadap lingkungan adalah, apakah plastic dapat terurai ? jika terurai bagaimana dengan kecepatan degradasinya dan bagaimana efek degradasi tersebut kepada lingkungan,termasuk efek dari aditif yang digunakan (kyrikou,2007).
Kemungkinan degradasi sampah plastik pertanian tidak harus menghasilkan kontaminasi tanah dan pencemaran lingkungan (termasuk estetika polusi atau masalah dengan produk pertanian keselamatan). Idealnya, polimer degradable harus sepenuhnya
biodegradable sehingga tidak ada zat berbahaya di lingkungan. Kebanyakan ahli dan standar yang dapat diterima menetapkan sepenuhnya biodegradable polimer sebagai polimer yang benar-benar dikonversi oleh mikroorganisme untuk karbon dioksida, air, mineral dan biomassa, tanpa negatif lingkungan dampak atau kadar racun lingkungan.
biodegradable sehingga tidak ada zat berbahaya di lingkungan. Kebanyakan ahli dan standar yang dapat diterima menetapkan sepenuhnya biodegradable polimer sebagai polimer yang benar-benar dikonversi oleh mikroorganisme untuk karbon dioksida, air, mineral dan biomassa, tanpa negatif lingkungan dampak atau kadar racun lingkungan.
2. Tujuan Penulisan
a. Untuk mengetahui proses Biodegradasi Plastik dan meminimalisai kontaminasi yang di hasilkan oleh degradasi Plastik
b. Sebagai menyelesaikan tugas mata kuliah Pengelolaan limbah dan Bioremediasi
3. PERUMUSAN MASALAH
Pemanfaatan plastik telah terbukti meningkatkan produksi pertanian seperti pemanfaatan plastik film bisa meningkatkan kualitas produk dan hasil dilakukan dengan mitigasi ekstrim perubahan cuaca, mengoptimalkan kondisi pertumbuhan, memperluas musim tumbuh dan mengurangi penyakit tanaman (Jouet,2001).
Salah satu kelemahan utama dari polimer yang paling banyak digunakan di bidang pertanian adalah masalah dengan pembuangan mereka, karena pemanfatan yang terus menerus.Plastik bersifat non-degradable polimer, yang resistif terhadap degradasi (tergantung pada polimer, aditif, kondisi dll) cenderung menumpuk sebagai sampah plastik, menciptakan serius masalah bagi pengelolaan sampah plastik. Dalam kasus plastik seperti berakhir-sampah di tempat pembuangan sampah atau dikuburkan, pertanyaan mengangkat tentang dampak yang mungkin mereka terhadap lingkungan adalah, apakah plastic dapat terurai ? jika terurai bagaimana dengan kecepatan degradasinya dan bagaimana efek degradasi tersebut kepada lingkungan,termasuk efek dari aditif yang digunakan.
Kemungkinan degradasi sampah plastik pertanian tidak harus menghasilkan kontaminasi tanah dan pencemaran lingkungan (termasuk estetika polusi atau masalah dengan produk pertanian keselamatan). Idealnya, polimer degradable harus sepenuhnya
biodegradable sehingga tidak ada zat berbahaya di lingkungan. Kebanyakan ahli dan standar yang dapat diterima menetapkan sepenuhnya biodegradable polimer sebagai polimer yang benar-benar dikonversi oleh mikroorganisme untuk karbon dioksida, air, mineral dan biomassa, tanpa negatif lingkungan dampak atau kadar racun lingkungan.
biodegradable sehingga tidak ada zat berbahaya di lingkungan. Kebanyakan ahli dan standar yang dapat diterima menetapkan sepenuhnya biodegradable polimer sebagai polimer yang benar-benar dikonversi oleh mikroorganisme untuk karbon dioksida, air, mineral dan biomassa, tanpa negatif lingkungan dampak atau kadar racun lingkungan.
II. PEMANFAATAN PLASTIK DALAM PENINGKATAN PRODUKSI PERTANIAN
Polimer ini telah lama digunakan dalam pertanian dan hortikultura sejak pertengahan abad yang lalu (Albertsson et al. 1995). Penggunaan berkembang plastik di bidang pertanian telah memungkinkan petani untuk meningkatkan produksi tanaman mereka. Penggunaan plastik dalam pertanian hasil panen meningkat, panen sebelumnya, kurang ketergantungan pada herbisida dan pestisida, perlindungan yang lebih baik produk makanan dan konservasi air yang lebih efisien. film plastik digunakan sebagai penutup dari rumah kaca atau terowongan lebih dari baris tanaman, sebagai silase sampul, film bale-wrap, dan sebagai film mulsa untuk menutup tanah .
Plastik film bisa meningkatkan kualitas produk dan hasil dilakukan dengan mitigasi ekstrim perubahan cuaca, mengoptimalkan kondisi pertumbuhan, memperluas musim tumbuh dan mengurangi penyakit tanaman. Rumah kaca terutama terkonsentrasi di dua wilayah geografis: Timur Jauh (terutama Cina, Jepang, dan Korea) dengan hampir 80% dan cekungan Mediterania sekitar mencakup 15% area rumah kaca dunia. Daerah yang dicakup oleh rumah kaca telah terus meningkat pada tingkat 20% per tahun selama dekade terakhir. Pembangunan di Eropa sangat lemah tetapi Afrika dan Timur Tengah tumbuh 15-20% per tahun. Dari minat khusus nya terjadi China, yang telah tumbuh dari 4200 ha pada tahun 1981 menjadi 1.250.000 ha pada tahun 2002 (30% per tahun). Volume film plastik yang digunakan untuk aplikasi ini sekitar 1.000.000 t / tahun (Jouet,2001). Secara umum, diperkirakan 2-3 juta ton plastik digunakan setiap tahun dalam aplikasi pertanian (Dilara, 2000). Hampir setengah dari jumlah ini digunakan dalam budidaya (Rumah kaca, mulsa, terowongan kecil, penutup sementara struktur untuk pohon buah-buahan, dll). Sangat penting adalah dampak keuangan produk yang berasal budidaya dengan penutup plastic dengan peningkatan pendapatan pertanian tinggi diwilayah Negara selatan Uni Eropa (UE) . Sebagian besar dari budidaya dilindungi wilayah yang dicakup oleh bahan plastik ini didominasi oleh penggunaan plastik terbuat dari olyethylene (PE) (Briassoulis,2005). Secara khusus, low density polyethylene (LDPE) adalah yang paling banyak digunakan kelas polietilen, karena relatif baik mekanis dan sifat optik, dikombinasikan dengan pasar harga yang kompetitif.
III. BIODEGRADASI PLASTIK
1. Biodegradasi
Biodegradasi atau degradasi biotik adalah degradasi kimia bahan (polimer misalnya) disebabkan oleh tindakan yang terjadi secara alami mikroorganisme seperti bakteri, jamur dan ganggang (degradasi kimia yang tidak melibatkan aktivitas biologis didefinisikan sebagai degradasi abiotik) (Stevens 2002). Sebagai hasil biodegradasi menghasilkan karbon dioksida dan / atau metana dan air. Jika oksigen saat ini biotik degradasi yang terjadi adalah degradasi aerobik dan karbon dioksida dihasilkan. Jika tidak ada oksigen tidak tersedia, degradasi biotik adalah degradasi anaerobik, dan metana diproduksi bukan karbon dioksida. Dalam beberapa kondisi kedua gas yang dihasilkan. Mineralisasi didefinisikan sebagai konversi biodegradable bahan atau biomassa untuk gas (seperti karbon dioksida,metana, dan nitrogen senyawa), air, garam dan mineral, dan biomassa sisa. Mineralisasi selesai ketika semua bahan biodegradable atau biomassa dikonsumsi dan semua karbon di dalamnya diubah menjadi karbon dioksida. mineralisasi Lengkapi mewakili rendering dari semua unsur kimia menjadi siklus biogeokimia alami (Bonhomme et al, 2003).
Biasanya, ada dua langkah yang terlibat dalam biodegradasi polimer :
a. Teknik (penggilingan), kimia (iradiasi dengan ultraviolet sinar; mis fotodegradasi), atau degradasi termal. Selama tahap ini, mikroskopis jamur dan bakteri, atau agen biologi lainnya (cacing tanah, serangga, akar tanaman, bahkan tikus), bisa juga fragmen produk (biofragmentation). Tahap pertama sangat berguna, karena dapat menyebabkan peningkatan permukaan materi terkena microbodies terjadi di tahap kedua.
b. Tahap kedua berhubungan dengan biodegradasi Sensu Stricto. Microbodies menyerang dan mencerna produk, yang diubah oleh-produk yang adalah berasimilasi oleh microbodies, hasil akhir menjadi CO2 atau CH4, air dan produksi biomassa. Ini tahap kedua sering diabaikan akan mencuat dalam pertama (Bonhomme et al, 2003).
2.Faktor yang Mempengaruhi Biodegradasi
Biodegradasi pada dasarnya proses transfer elektron . Biologi energi diperoleh melalui oksidasi bahan dikurangi. enzim mikroba mengkatalisasi transfer elektron. Elektron akan dihapus dari organik substrat untuk menangkap energi yang tersedia melalui proses oksidasi. Elektron bergerak melalui pernapasan atau transfer elektron rantai (jalur metabolisme) terdiri dari serangkaian senyawa ke terminal akseptor elektron . Sebagian besar dari mikroba penduduk di tanah tergantung pada oksigen sebagai terminal akseptor elektron untuk metabolisme. Hilangnya oksigen menginduksi perubahan dalam kegiatan ini dan komposisi mikroba tanah populasi. Anaerobik fakultatif organisme (yang dapat menggunakan oksigen ketika hadir atau dapat beralih ke alternatif akseptor elektron, seperti nitrat dan sulfat, dalam ketiadaan oksigen) dan organisme anaerobik wajib menjadi dominan ketika oksigen tidak tersedia, namun aerobik biodegradasi biasanya lebih efisien (Stevens, 2002).
Untuk mikroflora (jamur, bakteri dan sejenisnya) untuk mengkonversi dan mengasimilasi karbon dalam substrat apapun, sejumlah kriteria yang harus dipenuhi. substrat harus dapat dibasahi air, dan molekul konstituen harus cukup kecil bahwa jumlah yang sangat besar ujung rantai mereka dapat diakses pada permukaan material (Billingham, 2004). Hidrokarbon termoplastik adalah bioinert karena mereka hidrofobik, dan karena sifat mekanik baik mereka memerlukan sangat tinggi berat molekul, yang mengarah ke rantai diakses sangat sedikit berakhir. Juga tahan terhadap hidrolisis (dan untuk alasan ini tidak dapat hydrobiodegrade) dan oksidasi dan biodegradasi karena kehadiran anti-oksidan, dan stabilisator aditif (Billingham, 2004).
Berbagai macam bahan organik mudah terdegradasi dalam kondisi aerobik. Dalam metabolisme aerobik, O2 adalah terminal akseptor elektron. Ketika biodegradasi berikut pola ini, populasi mikroba cepat beradaptasi dan mencapai kepadatan tinggi. Akibatnya, laju biodegradasi cepat menjadi terbatas oleh laju pasokan oksigen atau beberapa gizi, bukan kapasitas mikroba yang melekat untuk menurunkan polimer atau kontaminan lainnya . Beberapa senyawa organik juga bisa diturunkan dalam kondisi anaerobik. Ketika oksigen tidak ada, nitrat (NO3), sulfat (SO4), ferric besi (Fe3+), mangan (Mn3+, Mn4+), dan bikarbonat
(HCO3 -) dapat berfungsi sebagai akseptor elektron terminal, jika mikrobamemiliki sistem enzim yang sesuai (Stevens, 2002).
(HCO3 -) dapat berfungsi sebagai akseptor elektron terminal, jika mikrobamemiliki sistem enzim yang sesuai (Stevens, 2002).
Dalam kondisi anaerobik, laju degradasi biasanya dibatasi oleh laju reaksi yang melekat pada aktif mikroorganisme; adaptasi lambat, membutuhkan bulan atau tahun, dan hasil aktivitas metabolisme dalam pembentukan tidak lengkap teroksidasi, zat organik sederhana, seperti asam organik, dan oleh-produk seperti metana atau hidrogen gas. Mikroorganisme membantu menguraikan bahan organik di lingkungan laut serta. Banyak faktor yang mempengaruhi kekuatan potensial dan laju yang terjadi secara alami biodegradasi di situs tertentu, seperti sebagai: kadar air tanah, porositas, temperatur tanah, pH tanah, ketersediaan O2, kehadiran mikroba yang cocok, kehadiran kontaminan dan konsentrasi mereka, ketersediaan nutrisi, kehadiran akseptor elektron lainnya, redoks potensial dll ( Matsunaga, 2000).
Khusus untuk polimer biodegradable dalam tanah, tingkat di biodegradasi yang terjadi tergantung pada kondisi tanah seperti suhu, kadar air (ukuran dari konsentrasi air), tingkat aerasi (ukuran konsentrasi oksigen), keasaman (ukuran konsentrasi asam) dan konsentrasi mikroorganisme sendiri. Di bawah sangat tidak menguntungkan kondisi laju degradasi dapat dikurangi menjadi hampir nol (Calmon 1998). Suhu rendah sangat menghambat degradasi dalam tanah. Kadar air tanah juga penting, melainkan mendukung degradasi hidrolitik. Aerasi mendukung oksidatif degradasi dan tingkat aerasi menentukan apakah biotik degradasi aerobik atau anaerobik atau keduanya-mengambil tempat. Meskipun ada banyak bakteri yang berkembang pada lingkungan bebas oksigen, ada banyak lagi yang menggunakan oksigen. degradasi biotik juga mensyaratkan bahwa tanah dapat menjadi mikroba aktif. Tingkat degradasi biotik dapat dikurangi menjadi hampir nol dalam lingkungan steril, atau ketika konsentrasi mikroorganisme sangat rendah atau bahkan jika material tidak benar-benar biodegradable (Stevens, 2002).
Banyak metabolit berbahaya dapat dihasilkan mikrobiologis dalam berbagai lingkungan. Produk ini dapat merupakan ancaman substantif dengan pertumbuhan, kesehatan, atau kekuatan manusia dan berbagai hewan dan tumbuhan, sehingga menentukan dampak lingkungan dari biodegradasi tersebut. Apa mikroorganisme lakukan untuk kimia yang mungkin dari sangat penting bagi kesehatan manusia, produktivitas pertanian atau populasi dalam ekosistem alam. Secara biologis aktif metabolit terbentuk dari racun tidak selalu beracun. Kadang-kadang, mungkin stimulasi (Martin,1994).
3.Biodegradable Polimer
Ini di luar lingkup pekerjaan ini untuk menyajikan analitis ikhtisar berbagai bahan biodegradable. Hanya beberapa informasi umum ditawarkan di bagian ini
mendukung tujuan utama dari karya ini. Biodegradasinya merupakan fenomena yang kompleks sulit untuk diukur. Sebagaimana dinyatakan di atas, bahan mungkin dianggap''''biodegradable jika dapat ditampilkan di luar keraguan bahwa hal itu sepenuhnya dan lingkungan aman terdegradasi oleh microbodies dalam kondisi khusus. Hasilnya adalah pembentukan air, CO2 dan / atau CH4, dan mineral dan biomassa baru, tanpa meninggalkan unsur-unsur beracun untuk
lingkungan dan apa pun tetap atau fragmen. polimer Biodegradable mungkin terjadi secara alami atau dapat disintesis dengan cara kimia (Chandra dan Rustgi, 1998).
mendukung tujuan utama dari karya ini. Biodegradasinya merupakan fenomena yang kompleks sulit untuk diukur. Sebagaimana dinyatakan di atas, bahan mungkin dianggap''''biodegradable jika dapat ditampilkan di luar keraguan bahwa hal itu sepenuhnya dan lingkungan aman terdegradasi oleh microbodies dalam kondisi khusus. Hasilnya adalah pembentukan air, CO2 dan / atau CH4, dan mineral dan biomassa baru, tanpa meninggalkan unsur-unsur beracun untuk
lingkungan dan apa pun tetap atau fragmen. polimer Biodegradable mungkin terjadi secara alami atau dapat disintesis dengan cara kimia (Chandra dan Rustgi, 1998).
Biodegradable polimer dapat dibagi secara umum menjadi tiga kelompok:
1.Polimer alam seperti pati, selulosa, protein, poli-b-hidroksibutirat
2.Polimer alam yang dimodifikasi secara kimia biologis atau (Misalnya selulosa asetat, ester
1.Polimer alam seperti pati, selulosa, protein, poli-b-hidroksibutirat
2.Polimer alam yang dimodifikasi secara kimia biologis atau (Misalnya selulosa asetat, ester
lignoselulosa,polyalkanoate,Kopolimer...)
3.Polimer sintetik mudah terurai diubah (Dll dikomplekskan atau dicampur) dengan menambahkan alam biodegradable komponen (pati, selulosa reklamasi,
karet alam, dll) (dicatat bahwa campuran non-biodegradable polimer dengan alam terurai bahan yang tidak dan tidak boleh dianggap menjadi bahan biodegradable (Gomes, 2004). Polimer sintesis dapat berasal dari pengolahan tanaman yang ditanam untuk tujuan ini atau oleh produk lainnya tanaman (sumber daya terbarukan) atau mungkin berasal dari petrokimia bahan baku (sumber daya yang tidak terbarukan).
3.Polimer sintetik mudah terurai diubah (Dll dikomplekskan atau dicampur) dengan menambahkan alam biodegradable komponen (pati, selulosa reklamasi,
karet alam, dll) (dicatat bahwa campuran non-biodegradable polimer dengan alam terurai bahan yang tidak dan tidak boleh dianggap menjadi bahan biodegradable (Gomes, 2004). Polimer sintesis dapat berasal dari pengolahan tanaman yang ditanam untuk tujuan ini atau oleh produk lainnya tanaman (sumber daya terbarukan) atau mungkin berasal dari petrokimia bahan baku (sumber daya yang tidak terbarukan).
Biodegradable polimer membentuk kelas unik bahan yang menciptakan konsep yang sama sekali baru ketika awalnya diusulkan sebagai biomaterial. Artinya, untuk pertama kalinya, sebuah bahan melakukan aplikasi struktural dirancang harus benar-benar diserap dan menjadi lebih lemah dari waktu ke waktu (Arnaud et al 1994). Konsep ini diterapkan pertama kali berhasil dengan Catgut jahitan dan kemudian dengan hasil yang diperdebatkan banyak lagi, tulang fiksasi piring dan pin. Kemudian, bahan biodegradable juga diperkenalkan untuk pertanian aplikasi. Tinjauan sistematis biodegradable materi dan contoh-contoh bahan yang benar-benar terurai digunakan dalam pertanian, seperti film mulsa, pot bunga dan terkontrol-release pupuk, dapat ditemukan dalam literatur (Shogren,2003). Salah satu prototipe plastik biodegradable yang digunakan dalam pertanian Mater-Bi. Ini adalah biodegradable dan bahan termoplastik yang larut dalam air, berdasarkan pati, dikomplekskan dengan poliester biodegradable. The materi memenuhi biodegradasi dan dikomposkan persyaratan norma Eropa EN 13432, dan nasional UNI 10785 norma dan DIN54900. Selanju Commission Directive 97/69/CE dan modifikasi selanjutnya. Lainnya biodegradable polimer yang digunakan untuk memproduksi film biodegradable pertanian termasuk Kopoliester , poli (vinil alkohol) dan poli (vinil klorida) , pati-plastik terasilasi , dimodifikasi pati, sayuran oilbased resin dan lain-lain (Briassoulis, 2004).
IV. DEGRADASI SENYAWA ADITIF
Dalam rangka meningkatkan mutu plastik di gunakan senyawa tambahan (aditif) dan
Yang paling umum jenis aditif yang digunakan dalam adalah asetilasetonat kobalt, nikel atau ferrous dithiocarbamate, magnesium stearat atau karboksilat, kopolimer stirena-butadiena, pati dimana dimasukkan jumlah sampai dengan 20%, dimana 7% umumnya pati, yang sering dikaitkan dengan peroksida (Narayan,2000). Dalam kasus polyethylene, laju degradasi bahan dalam tanah tergantung pada sifat dari aditif . Aditif mempercepat kerusakan dan meningkatkan produksi turunan oksida . fotodegradasi ini dapat ditingkatkan dengan penambahan kecil tingkat promotor degradasi UV atau-foto pemrakarsa. Sebagai contoh, Fe, Ni atau klorida Co atau dithiocarbamates, organologam aditif, cerium aditif berdasarkan (Rhone-Poulenc) . Kurang lebih tinggi tingkat comonomers juga dapat digunakan seperti karbon monoksida Ethylene- kopolimer (Dow), Ecolyte masterbatches PE, PP, PS (Enviromer Enterprise, Dow dan DuPont) (Gorghium et al,2004). Dalam upaya untuk mempromosikan kondisi biodegradasi mungkin, untuk polimer non-biodegradable terkenal, tinggi tingkat biodegradable aditif telah digunakan. Dalam kasus, sumber nutrisi untuk mikro-organisme yang digunakan tetapi polimer konvensional, polyethylene khususnya, belum dibiodegradasi. Hanya biodegradable aditif benar-benar biodegradasi. Secara khusus, dalam kasus ini telah menunjukkan bahwa:
• Kerangka dari polimer konvensional lemah dan rapuh dan dapat hilang secara visual (tetapi
Yang paling umum jenis aditif yang digunakan dalam adalah asetilasetonat kobalt, nikel atau ferrous dithiocarbamate, magnesium stearat atau karboksilat, kopolimer stirena-butadiena, pati dimana dimasukkan jumlah sampai dengan 20%, dimana 7% umumnya pati, yang sering dikaitkan dengan peroksida (Narayan,2000). Dalam kasus polyethylene, laju degradasi bahan dalam tanah tergantung pada sifat dari aditif . Aditif mempercepat kerusakan dan meningkatkan produksi turunan oksida . fotodegradasi ini dapat ditingkatkan dengan penambahan kecil tingkat promotor degradasi UV atau-foto pemrakarsa. Sebagai contoh, Fe, Ni atau klorida Co atau dithiocarbamates, organologam aditif, cerium aditif berdasarkan (Rhone-Poulenc) . Kurang lebih tinggi tingkat comonomers juga dapat digunakan seperti karbon monoksida Ethylene- kopolimer (Dow), Ecolyte masterbatches PE, PP, PS (Enviromer Enterprise, Dow dan DuPont) (Gorghium et al,2004). Dalam upaya untuk mempromosikan kondisi biodegradasi mungkin, untuk polimer non-biodegradable terkenal, tinggi tingkat biodegradable aditif telah digunakan. Dalam kasus, sumber nutrisi untuk mikro-organisme yang digunakan tetapi polimer konvensional, polyethylene khususnya, belum dibiodegradasi. Hanya biodegradable aditif benar-benar biodegradasi. Secara khusus, dalam kasus ini telah menunjukkan bahwa:
• Kerangka dari polimer konvensional lemah dan rapuh dan dapat hilang secara visual (tetapi
Belum tentu secara fisik) lebih mudah.
• Luas permukaan sangat meningkat dan mempromosikan kimia dan serangan bakteri (dengan
• Luas permukaan sangat meningkat dan mempromosikan kimia dan serangan bakteri (dengan
tarif yang tidak diketahui degradasi mungkin (bio?), jika ada; mengacu pada kontroversial data
yang dijelaskan sebelumnya).
• Salah satu cara yang paling maju adalah penambahan pati berbasis bahan tapi aditif biodegradable lain juga telah digunakan. termal stabilitas sistem untuk variasi sedikit dari suhu (Chiellini et al, 2003)
• Salah satu cara yang paling maju adalah penambahan pati berbasis bahan tapi aditif biodegradable lain juga telah digunakan. termal stabilitas sistem untuk variasi sedikit dari suhu (Chiellini et al, 2003)
Pro-oksidan yang paling aktif adalah mereka didasarkan pada kombinasi logam mampu menghasilkan dua logam ion stabilitas yang sama dan dengan bilangan oksidasi yang berbeda oleh satu unit misalnya hanya Mn2 + / Mn3 + (Jakubowiez, 1997). Jadi bahan merendahkan oleh reaksi berantai radikal bebas yang melibatkan oksigen dari atmosfir. Produk utama adalah hidroperoksida yang baik dapat thermolyse atau photolyse bawah katalitik aksi dari pro-oksidan, menyebabkan pemotongan rantai dan produksi massal oksidasi molekul rendah produk seperti asam karboksilat, alkohol, keton dan hidrokarbon massa molekul rendah malam (Jakubowiez, 1997).
Tingkat degradasi tergantung pada jenis polimer, jenis dan jumlah aditif, suhu dan kondisi lain. Sebagai nasib sisa-sisa yang mengandung polimer terdegradasi aditif tersebut dalam tanah tidak diketahui, penelitian yang sistematis diperlukan dalam arah ini. Khususnya seperti Addiflex, Ciba EnvirocareTM dan AGPTM, Pelet Masterbatch ECM oleh Biofilm ECM, EcoSafe Biodegradable Kompos, TDPA? adalah contoh beberapa dipasarkan spesialisasi (informasi yang diberikan di bawah ini, termasuk aplikasi yang disarankan, disediakan oleh terkait industri):
Addiflex untuk PE, PP dan PS. aditif AddiFlex adalah terdegradasi, biodegradable, dan / atau photodegradable. Mereka dijual di pelet masterbatches. Selain itu tingkat tergantung pada modus degradasi. Biodegradable yang biasanya ditambahkan ke PE atau PP, dan akhirnya PS di 15% sampai 30%. Photodegradable yang ditambahkan pada tingkat 3%. Pelet bisa diberi makan langsung ke dalam Pengekstrusi atau preblended. EcoSafe Biodegradable Kompos, TDPA?. Aditif ini mengarah pada dua-langkah degradasi oleh okso-degradasi dalam 12-18 bulan di TPA. Ciba Envirocare TM dan AGPTM untuk PE, PP. Ini aditif didasarkan pada panas dan / atau foto-oksidasi. The film setelah musim paparan luar cukup rapuh untuk dapat dengan mudah dicampur dengan tanah selama membajak . ECM Masterbatch Pelet oleh Biofilm ECM. Pelet ditambahkan sebesar 2% untuk PE. Keterbatasan Salah satu kelemahan utama dari polimer yang paling adalah masalah dengan mereka pembuangan. Karena mereka mungkin akan resistif terhadap degradasi (Tergantung pada polimer, aditif, kondisi dll), nondegradable polimer cenderung menumpuk dalam apa yang saat ini paling populer sistem pembuangan, TPA. Ini membawa pertanyaan tentang apa dampak polimer terhadap lingkungan, apakah mereka terurai sama sekali, dan jika mereka melakukannya, apa tingkat degradasi, (bio?) apa efek produk (bio?) degradasi terhadap lingkungan, termasuk dampak dari aditif yang digunakanm(Kitch, 2001)
Addiflex untuk PE, PP dan PS. aditif AddiFlex adalah terdegradasi, biodegradable, dan / atau photodegradable. Mereka dijual di pelet masterbatches. Selain itu tingkat tergantung pada modus degradasi. Biodegradable yang biasanya ditambahkan ke PE atau PP, dan akhirnya PS di 15% sampai 30%. Photodegradable yang ditambahkan pada tingkat 3%. Pelet bisa diberi makan langsung ke dalam Pengekstrusi atau preblended. EcoSafe Biodegradable Kompos, TDPA?. Aditif ini mengarah pada dua-langkah degradasi oleh okso-degradasi dalam 12-18 bulan di TPA. Ciba Envirocare TM dan AGPTM untuk PE, PP. Ini aditif didasarkan pada panas dan / atau foto-oksidasi. The film setelah musim paparan luar cukup rapuh untuk dapat dengan mudah dicampur dengan tanah selama membajak . ECM Masterbatch Pelet oleh Biofilm ECM. Pelet ditambahkan sebesar 2% untuk PE. Keterbatasan Salah satu kelemahan utama dari polimer yang paling adalah masalah dengan mereka pembuangan. Karena mereka mungkin akan resistif terhadap degradasi (Tergantung pada polimer, aditif, kondisi dll), nondegradable polimer cenderung menumpuk dalam apa yang saat ini paling populer sistem pembuangan, TPA. Ini membawa pertanyaan tentang apa dampak polimer terhadap lingkungan, apakah mereka terurai sama sekali, dan jika mereka melakukannya, apa tingkat degradasi, (bio?) apa efek produk (bio?) degradasi terhadap lingkungan, termasuk dampak dari aditif yang digunakanm(Kitch, 2001)
Mengenai aditif, menurut National Industri Kimia Pemberitahuan dan Skema Penilaian atau Uni Eropa Directive 67/548/EEC [7] polimer untuk menjadi Biodegradable:
• Harus tidak mengandung aditif yang bertugas atau mungkin ditugaskan salah satu frasa risiko
• Harus tidak mengandung aditif yang bertugas atau mungkin ditugaskan salah satu frasa risiko
berikut (atau kombinasi daripadanya):
• lebih besar dari 0,1% diklasifikasikan sebagai zat karsinogenik sesuai dengan kriteria yang
• lebih besar dari 0,1% diklasifikasikan sebagai zat karsinogenik sesuai dengan kriteria yang
telah disetujui untuk klasifikasi zat berbahaya oleh Nasional Industri
1. Penilaian Skema Kimia
• lebih besar dari 0,2% dari setiap bahan yang diklasifikasikan atau dapat diklasifikasikan
• lebih besar dari 0,2% dari setiap bahan yang diklasifikasikan atau dapat diklasifikasikan
sebagai mutagenik atau tetragenic menurut dengan kriteria yang telah disetujui untuk
klasifikasi zat berbahaya;
• Harus memiliki bahan alami minimum atau pati isi dari 30%.
• Plastik aditif tidak boleh mencakup lebih dari 40% aromatik poliester atau plastik degradable
• Harus memiliki bahan alami minimum atau pati isi dari 30%.
• Plastik aditif tidak boleh mencakup lebih dari 40% aromatik poliester atau plastik degradable
lain dengan berat.
• Kandungan bahan berbahaya harus dibatasi pada satu tolok ukur internasional ditentukan
• Kandungan bahan berbahaya harus dibatasi pada satu tolok ukur internasional ditentukan
sebagai berikut untuk biopolimer kompos digambarkan dalam Tabel 1.
• Ekotoksisitas: Tingkat perkecambahan dan tanaman
• Ekotoksisitas: Tingkat perkecambahan dan tanaman
Biomassa dari kompos sampel jenis tumbuhan harus lebih dari 90% dari mereka dari yang sesuai hitam kompos. Tidak ada benchmark telah dibentuk sejauh mengenai biodegradasi polimer dalam tanah.
2. Standar Metode Pengujian Biodegradasi
Di Amerika Serikat otoritas yang diakui untuk mendirikan definisi, uji metode dan standar, adalah American Society untuk Pengujian dan Material (ASTM), melalui Lembaga Penelitian Standar. Eropa mitra adalah Rökan Hilir 'Europee'n de Normalisasi (CEN)-Komite Eropa untuk Standarisasi. Masing-masing Negara-negara Eropa memiliki organisasi mereka sendiri. Organisasi Standar Internasional (ISO) bertujuan untuk mendamaikan perbedaan. Pengembangan pengujian metode yang disajikan dalam tabel di bawah ini (Weng, 2003). Beberapa metode yang digunakan untuk menilai biodegradasi meliputi pengukuran produksi karbon dioksida, sebagai dengan uji Sturm dan uji tanah. Metode lain melibatkan pengukuran berat molekul dan berat molekul distribusi; sifat tarik, penurunan berat badan; tingkat fragmentasi; data aktivitas enzim, biokimia kebutuhan oksigen (BOD), dan kadar racun lingkungan, seperti dengan uji selada dan test cacing tanah (ASTM D5338-98, ASTM 6340-98). Prosedur pengujian Multiple diperlukan dalam mengevaluasi biodegradabilitas material karena beberapa tes tunduk untuk interpretasi false-positif, yang menyimpulkan benar bahwa degradasi atau biodegradasi telah terjadi. Misalnya, penurunan berat badan yang diamati dapat mengakibatkan tidak dari degradasi polimer, tetapi dari pencucian aditif, termasuk peliat. Namun, karbon dioksida produksi mungkin timbul dari degradasi lowmolecular fraksi berat polimer, dengan tidak ada degradasi rantai lagi. Dalam kasus lain, kerugian besar kekuatan material mungkin berasal dari suatu perubahan yang sangat kecil di perusahaan kimia makeup. Kekuatan sering tidak proporsional dipengaruhi oleh hilangnya aditif dan penurunan 90% dari
kekuatan dapat hasil dari sesedikit 5% mineralisasi (Griffin, 1994). Karena ketergantungan terhadap lingkungan banyak faktor, biodegradabilitas dari plastik, atau polimer dalam evaluasi laboratorium tidak akan relevan untuk pembuangan semua
kekuatan dapat hasil dari sesedikit 5% mineralisasi (Griffin, 1994). Karena ketergantungan terhadap lingkungan banyak faktor, biodegradabilitas dari plastik, atau polimer dalam evaluasi laboratorium tidak akan relevan untuk pembuangan semua
Tabel 1. internasional ditentukan tolok ukur untuk kompos
biopolimer tentang bahan berbahaya
Chemical DIN V 54900-1(German Standard) EN 13432 (EU Standard) Green Plastics (Japanese Standard)
Zn 100 150 150
Cu 23 50 37.5
Ni 15 25 25
Cd 0.3 0.5 0.5
Pb 30 50 50
Hg 0.3 0.5 0.5
Cr 30 50 50
Mo – 1 1
Se – 0.75 0.75
As – 5 3.5
F – 100 100
( Kyrikou,2007)
3. Standar untuk Pengujian Plastik Biodegradable
Organisasi internasional utama yang telah ditetapkan standar atau metode pengujian adalah:
• American Society untuk Pengujian dan Material (ASTM)
• Komite Standardisasi Eropa (CEN)
• Organisasi Standar Internasional (ISO)
• Lembaga Penelitian Nasional Standar (ISR) (USA) (Kyrikou, 2007)
Organisasi internasional utama yang telah ditetapkan standar atau metode pengujian adalah:
• American Society untuk Pengujian dan Material (ASTM)
• Komite Standardisasi Eropa (CEN)
• Organisasi Standar Internasional (ISO)
• Lembaga Penelitian Nasional Standar (ISR) (USA) (Kyrikou, 2007)
Lembaga Jerman untuk Standardisasi (DIN)
• Reklamasi dan Kompos Organik Asosiasi (ORCA) (Belgia)
• Asosiasi Franc ¸ aise de Normalisasi (AFNOR, Perancis) (Kyrikou, 2007)
Kriteria Organisasi Standar Internasional
Tiga Organisasi Eropa yang mengatur Standar Internasional (ISO).standar kriteria yang terurai plastik saat ini dinilai (EN tambahan standar juga telah dikembangkan atau sedang dikembangkan seperti yang dibahas nanti). Ini adalah:
• ISO 14855 (biodegradasi aerobik di bawah dikendalikan kondisi);
• ISO 14852 (biodegradasi aerobik di lingkungan berair); dan
• ISO 15985 (biodegradasi anaerobik dalam padatan tinggi air limbah lingkungan). (Kyrikou, 2007)
ISO 14855 adalah tes kompos dikontrol aerobik, dan ISO 14851 dan ISO 14852 adalah biodegradasi tes khusus dirancang untuk bahan polimer.Suatu bagian penting dari menilai plastik biodegradable adalah pengujian untuk disintegrasi dalam bentuk yang akan akhirnya digunakan. Baik uji coba skala dikendalikan atau tes di fasilitas pembuatan kompos skala penuh pengolahan aerobik dapat digunakan. Karena sifat dan kondisi disintegrasi seperti tes, tes tidak dapat membedakan antara biodegradasi dan abiotik disintegrasi, melainkan menunjukkan bahwa disintegrasi cukup bahan uji telah dicapai dalam waktu uji yang ditentukan.
4. Pengujian Toksisitas Kompos
Untuk penilaian yang komprehensif toksisitas terkait dengan aplikasi kompos, plastik dapat diuji pada kedua tanaman dan spesies hewan. Toksisitas penyaringan beberapa komersial plastik degradable menggunakan pengujian sel kultur telah dilaporkan dalam literatur (Stapleton, 1994). Sejumlah jenis poliester diuji termasuk selulosa asetat diplastisasi, sebuah poliester alifatik (Bionolle), polihidroksibutirat-cohydroxyvalerate (BiopolTM), dan polikaprolakton (NADA TM polimer). Cell medium kultur dengan serum digunakan sebagai media ekstraksi. Aktivitas relatif MTT dari sel dikultur dalam ekstrak segar menunjukkan bahwa TONETM polimer (semua bentuk) dan Bionolle (uji bar dan film) adalah sebanding dengan materi yang saat ini digunakan dalam makanan tanpa beracun efek pada sel.
Tanaman fitotoksisitas Pengujian Sementara produk mungkin tidak berdampak negatif terhadap pertumbuhan tanaman jangka pendek, seiring waktu itu bisa menjadi phytotoxic karena membangun-up bahan anorganik, yang dapat berpotensi mengakibatkan penurunan produktivitas tanah. Untuk alasan ini beberapa produsen menggunakan tanaman pengujian fitotoksisitas pada selesai kompos yang mengandung polimer terdegradasi. Fitotoksisitas pengujian dapat dilakukan pada dua kelas berbunga tanaman. Ini adalah monokotil (tumbuhan dengan satu biji daun) dan dikotil (tanaman dengan dua daun biji). Perwakilan dari kedua kelas-kelas ini biasanya digunakan dalam toksisitas pengujian-musim panas jelai untuk mewakili monokotil dan selada untuk mewakili dikotil. Pengujian melibatkan pengukuran hasil panen kedua tanaman ini diperoleh dari kompos uji dan dari kompos kontrol (Stapleton, 1994).
a. Hewan Uji Toksisitas
Hewan uji umumnya dilakukan dengan menggunakan cacing tanah (sampel organisme tanah) dan Daphnia (sebagai organisme akuatik perwakilan). Cacing tanah sangat sensitif terhadap toxicants. Sejak pakan cacing tanah pada tanah, mereka cocok untuk menguji toksisitas kompos. Pada uji toksisitas akut, cacing tanah yang terkena tinggi konsentrasi bahan uji untuk jangka pendek waktu. Uji toksisitas adalah tes Eropa (OECD pedoman # 207) ,di mana cacing tanah yang terkena tanah dan kompos dalam jumlah yang bervariasi. Setelah 14 hari pemaparan, jumlah cacing tanah hidup dihitung dan ditimbang dan tingkat kelangsungan hidup persen dihitung ( Krikou, 2007)
Hewan uji umumnya dilakukan dengan menggunakan cacing tanah (sampel organisme tanah) dan Daphnia (sebagai organisme akuatik perwakilan). Cacing tanah sangat sensitif terhadap toxicants. Sejak pakan cacing tanah pada tanah, mereka cocok untuk menguji toksisitas kompos. Pada uji toksisitas akut, cacing tanah yang terkena tinggi konsentrasi bahan uji untuk jangka pendek waktu. Uji toksisitas adalah tes Eropa (OECD pedoman # 207) ,di mana cacing tanah yang terkena tanah dan kompos dalam jumlah yang bervariasi. Setelah 14 hari pemaparan, jumlah cacing tanah hidup dihitung dan ditimbang dan tingkat kelangsungan hidup persen dihitung ( Krikou, 2007)
b. Cacing Kompos (Eisenia fetida) digunakan untuk menguji toksisitas residu plastik biodegradable. Cacing ini sangat peka terhadap logam seperti timah, seng, logam berat dan keasaman yang tinggi. Untuk tes ini cacing dibersihkan dan akurat ditimbang pada interval lebih dari 28 hari. Cacing kompos uji toksisitas dianggap metode akurat. Uji toksisitas Daphnia dapat menentukan apakah degradasi produk hadir dalam cairan menimbulkan masalah untuk air permukaan tubuh. Dalam pengujian, Daphnia ditempatkan dalam pengujian solusi untuk 24 jam Setelah paparan jumlah hidup organisme dihitung dan mortalitas persen dihitun
V. KESIMPULAN
1. Plastik dapat terdegradasi secara aerob maupun an aerob, laju degradasi plastic ditentukan oleh kompleksitas polimer pembentuk dan zat aditif yang di tambahkan serta aktifitas mikroorganisme (Jamur, bakteri, gangang)serta factor lingkungan yang akan menghasilkan karbon dioksida (aerob), Metan (an aerob) atau kedua gas dapat dihasilkan.
2. Ada dua proses biodegradasi , tahap pertama, Penghancuran oleh mikrokopis jamur, bakteri atau makroskopis seperti cacing tanah, serangga, akar tanaman bahkan tikus, yang meningkatkan luas bidang permukaan. Tahap Kedua adalah penyerangan oleh microbodies dengan mengunakan enzim yang dihasilkan mikroba masuk kedalam rantai metabolism .
3. Plastik adalah hidrokarbon termoplastik bersifat bioinert dan hidrofobik mempunyai berat molekul yang tinggi dan relative tahan terhadap hidrolisis dan mempunyai stabilisator aditif tetapi respon terhadap cahaya sehingga fotodegradasi sangat berperan . Sebagai hasil fotodegradasi, yang rantai sensitive dengan cahaya akan rusak , dan akhirnya menjadi rapuh dan terfragmentasi.
4. Khusus Polimer yang terdegradsi dalam tanah, tingkat degradasi tergantung kepada kondisi tanah seperti suhu, kadar air, aerasi, pH dan jumlah mikroorganisme.
5. Bahan polimer biodegradable terbagi kepada tiga kelompok; 1. Polimer alam seperti pati, sellulose dan protein,2. Polimer alam modifikasi dengan kimia biologis (Selulosa asetat, ester ligno selulosa, ddl). 3. Polimer sintetik mudah terurai (mater Bi, DII) dll
6. Standarisai kompos sangat penting karena terdapat banyak metabolit berbahaya hasil sampingan mikrobiologis oleh lembaga standarisasi seperti; Eropa (EN 13432), UNI 10785, DIN 54900 dll.
DAFTAR PUSTAKA
Agamuthu P, Putri Nadzrul Faizura (2005) Waste Manage Res 23:95
Albertsson AC, Barnstedt C, Karlsson S (1995) J Appl Polym Sci 51:1097
Arnaud R, Dabin P, Lemaire J, Al-Malaika S, Chohan S, Coker M (1994) Polym Degrad Stabil 46(2):211
Billingham NC, Bonora M, De Corte D (2004) Environmentally degradable plastics based on
oxodegradation of conventional polyolefins. Plastics Solutions Canada Inc.
Bonhomme S, Cuer A, Delort A-M, Lemaire J, Sancelme M, Scott G (2003) Polym Degrad
Stabil 81:441
Briassoulis D (2004) J Polym Environ 12(2):65
Briassoulis D (2005) Polym Degrad Stabil 88:489
Calmon-Decriaud A, Bellon-Maurel V, Silvestre F (1998) Adv Polym Sci 135:207
Chandra R, Rustgi R (1998) Program Polym Sci 23:1273
Chiellini E, Corti A, Swift G (2003) Polym Degrad Stabil 81:341
Demicheli M (1996) Biodegradable plastics from renewable sources. IPTS Report, 10 Guides for
Development and Application. Biodegradable plastic for sustainable technology
development & evolving worldwide standards.
Dilara PA, Briassoulis D (2000) J Agr Eng Res 76:309
Environmental and Plastic Industry Council (2000) Biodegradable Polymers, Technical Review
Final, Re.Co.R.D. Etude No. 00-0118/1a, Fe´vrier
Garthe JW, Kowal PD (2002) The chemical composition of degradable plastics. Agricultural and
Biological Engineering,
Gomes ME, Reis RL (2004) Int Mater Rev 49(5):261
Gorghium LM, Jipa S, Zaharescu T, Setnescu R, Mihalcea I (2004) Polym Degrad Stabil 84:7
Gourdon R (2002) Aide A La Definition Des Dechets Dits Biodegradables, Fermentescibles,
Methanisables, Compostables, Rapport
Harold S (1993) Biodegradability: review of the current situation, Lubrizo
Jakubowicz I (2003) Polym Degrad Stabil 80:39
Khabbaz F, Albertsson A-C, Karlsson S (1999) Polym Degrad Stabil 63:127
Kitch D (2001) Biocycle J Compost Organ Recycl 42(2):74
Matsunaga M, Whitney PJ (2000) Polym Degrad Stabil 70:325
Narayan R (2000) Proceedings of the ICS-UNIDO International Workshop, Environmental
Degradable Plastic: Industrial PENNSTATE University.
Rabek J (1996) Photodegradation of polymers – physical characteristics and application.
Springer, Germany Seoul, Korea, pp. 24–38. Korean Institute of Science and Technology
(KIST), Chongryang, Seoul
Shogren R, Biodegradable Mulch Films, USDA ARS NCAUR Technologies for Transfer,
National Center for Agricultural
Stevens ES (2002) Green plastics: an introduction to the new science of biodegradable plastics.
Princeton University Press the use of environmental marketing claims, U.S. Federal Trade
Commission, Washington D.C., July, 1992 Utilization Research (http://www.ars.usda.gov/SP2UserFiles/ Place/36200000/Mulchfilms_flyer.pdf).
Westhoff RP, Otey RH, Mehltretter CL, Russell CR (1974) Ind Eng Chem Prod Res Dev 13(2):123
Tidak ada komentar:
Posting Komentar