Optimalisasi Komposisi Bioplastik Pati Kentang dengan ZnO dan Gliserol untuk Meningkatkan Kekuatan Tarik pada Aplikasi Kedokteran Gigi Ramah Lingkungan
DOI:
https://doi.org/10.52436/1.jpti.1457Kata Kunci:
Bioplastik, Gliserol, ISO 20795-1, Kekuatan Tarik, Pati Kentang, ZnOAbstrak
Penelitian ini bertujuan mengoptimalkan komposisi bioplastik berbasis pati kentang dengan variasi penambahan zinc oxide (ZnO) dan gliserol untuk memperoleh karakteristik mekanik terbaik sebagai material alternatif ramah lingkungan bagi aplikasi kedokteran gigi. Enam formula bioplastik diuji menggunakan standar ASTM D882 dan dibandingkan dengan resin akrilik TMMA sebagai kontrol. Hasil pengujian menunjukkan bahwa formula 58 (2 g ZnO dan 2,5 g gliserol) memiliki performa terbaik dengan kekuatan tarik 0,96 MPa dan regangan terbesar, meskipun nilai modulus Young relatif rendah (75,63 MPa). Sementara itu, formula 59 menunjukkan modulus tertinggi (2064,84 MPa), menandakan karakteristik yang lebih kaku. Jika dibandingkan secara proporsional, bioplastik formula 58 memiliki nilai kekuatan tarik relatif lebih tinggi daripada resin TMMA (0,29 MPa) dalam skala uji laboratorium. Namun, nilai ini masih jauh di bawah rentang standar material PMMA (40–80 MPa, ISO 20795-1) sehingga tidak dapat disetarakan secara absolut. Oleh karena itu, perbandingan hanya bersifat indikatif untuk menunjukkan potensi peningkatan relatif dari komposisi bioplastik. Temuan ini menegaskan bahwa pati kentang berpotensi dikembangkan sebagai material bioplastik berkelanjutan dengan performa mekanik yang dapat direkayasa melalui pengaturan komposisi, meskipun masih diperlukan penelitian lanjutan untuk verifikasi biokompatibilitas, penyesuaian standar ISO, dan peningkatan kekuatan absolut sebelum aplikasi klinis.
Unduhan
Referensi
J. Y. Q. Ong, J. Y. C. Lim, D. C. Watts, N. Silikas, dan V. Rosa, “The global burden of plastics in oral health: prospects for circularity, sustainable materials development and practice,” RSC Sustainability, vol. 2, pp. 881–902, 2024, doi: 10.1039/D3SU00364G.
L. C. Ardelean, L. C. Rusu, C. V. Tigmeanu, M. L. Negrutiu, and D. M. Pop, “Advances in dentures: novel polymeric materials and manufacturing technologies,” in Polymeric Materials and Manufacturing Technologies, 2023, pp. 1–14, doi: 10.5772/intechopen.113936.
A. Widyanto, “Pembuatan dan karakterisasi bioplastik pati-kitosan dengan menggunakan metode dialisis-solution casting,” Mesin, vol. 27, no. 1, pp. 32–42, 2018, doi: 10.5614/mesin.2018.27.1.4.
U. Ulyarti, “Pengaruh amilosa dan amilopektin terhadap sifat pasta pati jagung,” J. Sains dan Matematika Univ. Jambi, vol. 7, no. 1, 2022, doi: 10.1234/sainmatika.v7i1.2371. Jurnal Online Universitas Jambi
N. Ayu, E. Jumiati, dan M. Husnah, “Analisis uji mekanik bioplastik berbahan pati tepung sagu-kitosan dan sorbitol,” J. Online Physics, vol. 8, no. 3, 2023, doi: 10.22437/jop.v8i3.23332.
S. Tareq, J. Jeevanandam, C. Acquah, and M. K. Danquah, “Biomedical applications of bioplastics,” in Handbook of Bioplastics and Biocomposites Engineering Applications, 2022, pp. 175–197, doi: 10.1002/9781119160182.ch9.
D. Negrete-Bolagay and V. H. Guerrero, “Opportunities and challenges in the application of bioplastics: perspectives from formulation, processing, and performance,” Polymers, vol. 16, no. 18, p. 2561, 2024, doi: 10.3390/polym1618256.
H. Hernando, et al., “Impact of glycerol on starch-based bioplastic films: mechanical and physicochemical properties,” Carbohydrate Polymers / Materials Today Communications, 2024.
S. W. Lee, et al., “The effects of zinc oxide nanoparticles on the physical, barrier and antibacterial properties of gelatin/starch films,” Food Hydrocolloids, 2020.
M. K. Marichelvam, “Extraction and development of starch-based bioplastics: mechanical property comparisons,” Journal of Cleaner Production, 2022
R. E. Ashtiani, et al., “The role of biomaterials and biocompatible materials in prosthetics and dental applications,” Biomaterials Reviews, 2021.
A. H. D. Abdullah, O. D. Putri, dan A. K. Fikriyyah, “Harnessing the excellent mechanical, barrier and antimicrobial properties of zinc oxide (ZnO) to improve the performance of starch-based bioplastic,”Polymer-Plastics Technology and Materials, vol. 59, no. 14, pp. 1501–1513, 2020, doi: 10.1080/25740881.2020.1738466.
R. Anugrahwidya, B. Armynah, dan D. Tahir, “Starch-based bioplastics with additional fiber and nanoparticle: characteristics and biodegradation performance,” Journal of Polymers and the Environment, vol. 29, pp. 3535–3550, 2021, doi: 10.1007/s10924-021-02152-z.
S. X. Tan, A. Andriyana, H. C. Ong, S. Lim, dan Y. L. Pang, “A comprehensive review on the emerging roles of nanofillers and plasticizers towards sustainable starch-based bioplastic fabrication,”Polymers, vol. 14, no. 4, p. 664, 2022, doi: 10.3390/polym14040664.
D. Dutta dan N. Sit, “A comprehensive review on types and properties of biopolymers as sustainable biobased alternatives,”Food Biomacromolecules, vol. 5, no. 2, pp. 100–118, 2024, doi: 10.1002/fob2.12019.
L. R. Carneiro da Silva dan A. O. Rios, “Effect of plasticizers on the properties of cassava and potato starch-based films,” Polymers, vol. 15, no. 3, p. 742, 2023, doi: 10.3390/polym15030742.
K. Olonisakin, A. K. Mohanty, dan M. Thimmanagari, “Recent advances in biodegradable polymer blends and their biocomposites,” Green Chemistry, vol. 27, pp. 1123–1148, 2025, doi: 10.1039/D5GC01294E.
