Physicomechanical properties of bioplastics from kappa-carrageenan and cassava peel starch : Sifat fisikomekanik bioplastik dari campuran kappa-karagenan dan pati limbah kulit singkong

Abstract

Kappa-carrageenan, derived from red seaweed, is well-known for its excellent film-forming properties and is widely used as a bioplastic material. It is possible to improve the physical and mechanical properties of bioplas-tics by mixing kappa-carrageenan with cassava peel starch and polyvinyl alcohol (PVA) as a reinforcement. The goal of this study is to find the best combination of kappa-carrageenan and cassava peel starch for bio-plastic based on its thickness, tensile strength, elongation, and water vapor transmission rate (WVTR), as specified in JIS Z 1707. A completely randomized block design (CRBD) was employed with varying ratios of kappa-carrageenan and cassava peel waste starch. The findings show that the mixtures of kappa-carrageenan and cassava peel starch had a big effect on all of the bioplastic's physical and mechanical properties, except for its density. All bioplastic formulations met the JIS standard for tensile strength and elongation. Higher starch con-centrations significantly improved the barrier properties by reducing WVTR and water absorption. However, increasing starch concentration enhanced elongation while decreasing thickness, tensile strength, and Young's modulus, resulting in slower biodegradation. The best mix, which had 4% starch and 1% kappa-carrageenan, was thickest at 0.35 mm, a tensile strength of 1.14 MPa, an elongation of 25.78%, and a WVTR of 18.47 g/m²/day (Grade 3). The results show that kappa-carrageenan and waste starch from cassava peel can be used to make bioplastics that meet the standards for physical and mechanical properties. This could also help reduce plastic pollution in the future.Kappa-karagenan yang berasal dari rumput laut merah dikenal bersifat membentuk film yang sangat baik dan banyak digunakan sebagai bahan bioplastik. Formulasi kappa-karagenan dan pati limbah kulit singkong yang diperkuat dengan polivinil alkohol (PVA) berpotensi menghasilkan bioplastik dengan sifat fisikomekanik yang lebih optimal. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan formula terbaik kappa-karagenan dan pati limbah kulit singkong sebagai bioplastik berdasarkan sifat fisikomekaniknya yang meliputi ketebalan, kuat tarik, elongasi, dan laju transmisi uap air dengan mengacu pada standar JIS Z 1707. Penelitian menggunakan rancangan acak kelompok lengkap (RAKL) dengan variasi rasio kappa-karagenan dan pati limbah kulit singkong. Hasil menunjukkan bahwa formula kappa-karagenan dan pati limbah kulit singkong secara signifikan memengaruhi seluruh sifat fisikomekanik bioplastik, kecuali densitas. Seluruh formula memenuhi standar JIS untuk kuat tarik dan elongasi. Formula yang menggunakan pati limbah kulit singkong dengan konsentrasi yang lebih tinggi secara signifikan memperbaiki sifat penghalang bioplastik dengan menurunkan laju transmisi uap air dan penyerapan air. Peningkatan konsentrasi pati meningkatkan elongasi film secara signifikan, tetapi mengurangi ketebalan, kuat tarik, dan modulus Young, serta menghasilkan biodegradasi yang lebih lambat. Formula terbaik diperoleh pada rasio 1% kappa-karagenan: 4% pati dengan ketebalan 0,35 mm, kuat tarik 1,14 MPa, elongasi 25,78%, dan laju transmisi uap air 18,47 g/m2/hari. Hasil ini menunjukkan bahwa formulasi kappa-karagenan dan pati limbah kulit singkong dapat menghasilkan bioplastik dengan sifat fisikomekanik yang memenuhi standar dan berpotensi mengurangi polusi plastik secara keberlanjutan di masa depan