Kajian Kekuatan Tarik dan Lentur Biokomposit Polylactic Acid/Tandan Kosong Kelapa Sawit untuk Bilah Turbin Angin

Abstract

Peningkatan limbah bilah turbin angin berbahan Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) dan Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) yang sulit didaur ulang memicu urgensi pengembangan material alternatif ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan mengembangkan dan mengkaji sifat mekanik biokomposit Polylactic Acid (PLA) diperkuat serbuk Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) untuk aplikasi bilah turbin angin skala mikro. Serbuk TKKS berukuran mesh 100 ($\le$149 µm) diberi perlakuan alkalisasi menggunakan larutan NaOH 5% pada suhu 60°C selama 5 jam. Penambahan Polyethylene Glycol (PEG) 4000 sebesar 15% berat digunakan sebagai plasticizer sekaligus compatibilizer. Spesimen komposit dengan variasi fraksi volume TKKS (3%, 6%, dan 9% vol.) difabrikasi melalui hot mechanical mixing, ekstrusi filamen (155°C), dan pencetakan 3D Fused Deposition Modeling (FDM). Pengujian mekanik dilakukan melalui uji tarik (ASTM D638) dan uji lentur (ASTM D790). Hasil penelitian menunjukkan penambahan serat TKKS secara signifikan meningkatkan kekuatan mekanik hingga batas optimum pada fraksi volume 6%. Pada kondisi optimum, kekuatan tarik mencapai 55,68 MPa (meningkat 23,7% dibanding PLA murni sebesar 45 MPa) dan kekuatan lentur mencapai 86,26 MPa (meningkat 18,4%). Nilai modulus lentur tertinggi dicapai sebesar 2.543 MPa dengan standar deviasi rendah (97,5 MPa), mengindikasikan dispersi filler homogen serta distribusi PEG merata. Elongasi lentur variasi 6% tercatat sebesar 3,44%, tetap berada di atas PLA murni (3,21%). Analisis komparatif menunjukkan biokomposit PLA/TKKS 6% memiliki kekuatan 11–14% lebih tinggi dari PLA komersial (49–50 MPa) turbin mikro 100 W, setara SCFR-PLA, serta melampaui Nylon PA12 (41 MPa) dan Nylon/PETG (27 MPa). Dengan demikian, biokomposit PLA/TKKS fraksi volume 6% sangat berpotensi sebagai material alternatif berkelanjutan ramah lingkungan untuk bilah turbin angin skala mikro (100–500 W).