Para ahli kimia membuat langkah besar menuju bahan-bahan yang bebas limbah dan berkelanjutan. Ya, suatu hari nanti bahan baru ini dapat bersaing dengan plastik konvensional yang ada saat ini.
Dunia jatuh cinta dengan plastik karena sifatnya yang murah, nyaman digunakan, ringan, dan tahan lama. Tapi karena alasan-alasan tersebutlah, plastik yang ada saat ini semakin banyak mencemari Bumi.
Baru-baru ini para ahli kimia mengumumkan sebuah langkah besar menuju bahan yang bebas limbah dan berkelanjutan. Bahan ini diharapkan suatu hari nanti dapat bersaing dengan plastik konvensional.
Ahli kimia Colorado State University mengumumkan hasil riset mereka dalam jurnal Science. Dipimpin oleh Eugene Chen, profesor di Departemen Kimia, para peneliti ini telah menemukan polimer dengan karakteristik yang sama dari yang apa yang kita nikmati selama ini dari plastik, seperti sifatnya yang ringan, tahan panas, kuat, dan daya tahan.
Akan tetapi polimer baru tidak seperti minyak petroleum biasa, ia dapat diubah kembali ke keadaan molekul-molekul kecil seperti semula untuk di daur ulang secara kimia yang lengkap. Proses tersebut juga dapat dicapai tanpa menggunakan bahan kimia beracun atau prosedur laboratorium intensif.
Polimer adalah kelas material yang luas yang dicirikan oleh rantai panjang unit molekul berantai yang diikat secara kimia dan disebut monomer. Polimer sintetik saat ini termasuk plastik, serta serat, keramik, karet, pelapis, dan banyak produk komersial lainnya.
Proyek ini sebenarnya dikembangkan dari generasi sebelumnya yang juga di kembangkan di laboratorium Chen. Proses daur ulang secara kimiawi saat itu, pertama kali ditunjukkan pada tahun 2015.
Akan tetapi, pembuat polimer baru versi lama membutuhkan kondisi yang sangat dingin yang akan membatasi potensi industrinya. Polimer sebelumnya juga memiliki ketahanan panas yang rendah dan meskipun mirip plastik, tapi polimer generasi pertama Chen relatif lunak.
Meskipun generasi pertama dirasa kurang memuaskan, tapi menurut Chen ia mendapatkan pengetahuan dasar yang tidak ternilai yang ia dapatkan dari studinya saat itu. Dimana hal tersebut mengarah pada prinsip desain untuk mengembangkan polimer generasi masa depan yang tidak hanya dapat didaur ulang secara kimia, tetapi juga menunjukkan sifat kepraktisan yang kuat.
Struktur polimer baru mengalami banyak perbaikan dan mampu menyelesaikan masalah-masalah yang ada pada materi generasi pertama. Monomer dapat dengan mudah terpolimerisasi di bawah kondisi realistis industri yang ramah lingkungan: bebas pelarut, pada suhu kamar, hanya dengan beberapa menit waktu reaksi dan hanya sejumlah kecil katalis.
Bahan yang dihasilkan memiliki berat molekul tinggi, stabilitas termal dan kristalinitas, dan sifat mekanik yang sangat mirip dengan plastik. Yang paling penting, polimer dapat didaur ulang kembali ke aslinya, keadaan monomer di bawah kondisi lab ringan, menggunakan katalis.
Tanpa perlu pemurnian lebih lanjut, monomer dapat dipolimerisasi ulang, sehingga membentuk apa yang disebut Chen sebagai lingkaran siklus hidup bahan.
Bagian kimia inovatif ini telah membuat Chen dan rekan-rekannya bersemangat untuk masa depan dimana plastik hijau baru menjadi lebih dekat. Daripada bertahan hidup di landfill dan lautan selama jutaan tahun, polimer jenis baru ini dapat dengan mudah ditempatkan dalam reaktor dan dipulihkan ke bentuk asalnya dan kondisi ini tidak mungkin untuk plastik petroleum yang ada saat ini.
Kembali pada titik awal kimianya, bahan bisa digunakan berulang kali - benar-benar mendefinisikan apa yang disebuat sebagai proses "mendaur ulang."
"Polimer dapat didaur ulang secara kimia dan digunakan kembali, pada prinsipnya, ini sangat tak terbatas," kata Chen.
Chen menekankan bahwa teknologi polimer barunya ini hanya ditunjukkan pada skala laboratorium akademis. Masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk menyempurnakan proses produksi monomer dan polimer. Termasuk pada hak paten yang tertunda atas apa yang telah ia dan rekannya ciptakan.
Para ahli kimia mengoptimalkan proses sintesis monomer mereka dan mengembangkan bahan baru baru, bahkan rute yang lebih efektif biaya untuk polimer tersebut. Mereka juga bekerja pada masalah skalabilitas pada pengaturan daur ulang monomer-polimer-monomer mereka, sambil terus melakukan penelitian lebih lanjut terhadap struktur kimia baru untuk bahan daur ulang yang lebih baik.
"Akan menjadi impian kami untuk melihat teknologi polimer yang dapat didaur ulang secara kimia ini terwujud di pasar," kata Chen. nik/berbagai sumber/E-6
Plastik Masa Depan yang Terbuat dari Karbon Dioksida
Para ilmuwan dari Centre for Sustainable Chemical Technologies (CSCT), University of Bath mengembangkan teknologi plastik biodegradable yang dibuat menggunakan gula dan karbon dioksida, sehingga dimasa depan diharapkan bisa menggantikan plastik yang tidak berkelanjutan yang terbuat dari minyak mentah.
Polycarbonate digunakan untuk membuat botol minuman, lensa untuk kacamata dan lapisan anti gores untuk ponsel, CD dan DVD. Proses pembuatan saat ini menggunakan polikarbonat BPA (dilarang digunakan dalam botol bayi) dan phosgene yang sangat beracun dan digunakan sebagai senjata kimia dalam Perang Dunia Pertama.
Para ilmuwan dari Bath telah membuat polikarbonat alternatif dari gula dan karbon dioksida dalam proses baru yang juga menggunakan tekanan rendah dan suhu ruangan, membuatnya lebih murah dan lebih aman untuk diproduksi.
Plastik baru ini juga di masa depan dapat digunakan untuk implan medis atau sebagai perancah untuk menumbuhkan organ pengganti untuk transplantasi.
Plastik yang dihasilkan oleh para ilmuan ini memiliki sifat fisik yang mirip dengan bahan yang berasal dari petrokimia, yakni kuat, transparan dan anti gores. Perbedaan yang krusial adalah bahwa mereka dapat terdegradasi kembali menjadi karbon dioksida dan gula menggunakan enzim yang ditemukan dalam bakteri tanah.
Dr Antoine Buchard, Rekan Penelitian Whorrod di Departemen Kimia mengatakan: "Dengan populasi yang terus bertambah, ada peningkatan permintaan untuk plastik. Plastik baru ini adalah alternatif terbarukan untuk polimer berbasis bahan bakar fosil dan, karena biodegradable, tidak akan berkontribusi pada pertumbuhan limbah laut dan TPA," kata Buchard..
"Proses kami menggunakan karbon dioksida daripada fosgen kimia yang sangat beracun, dan menghasilkan plastik yang bebas dari BPA, jadi tidak hanya plastik lebih aman, tetapi proses pembuatannya juga lebih bersih." Tambah Buchard.
Buchard dan timnya mempublikasikan karya mereka dalam serangkaian artikel di jurnal Polymer Chemistry and Macromolecules.
Secara khusus, mereka menggunakan alam sebagai inspirasi, menggunakan gula yang ditemukan dalam DNA yang disebut timidin untuk membuat plastik polikarbonat baru dengan banyak potensi. "Thymidine sendiri adalah salah satu unit yang membentuk DNA. Karena itu sudah ada di tubuh, itu berarti plastik ini akan bio-kompatibel dan dapat digunakan dengan aman untuk aplikasi rekayasa jaringan," kata Georgina Gregory yang ikut dalam penelitian ini.
Para peneliti juga melihat menggunakan gula lain seperti ribosa dan mannose. Buchard menambahkan, "Para ahli kimia memiliki pengalaman 100 tahun dengan menggunakan petrokimia sebagai bahan baku sehingga kita perlu mulai lagi menggunakan bahan baku terbarukan seperti gula sebagai dasar untuk bahan sintetis tetapi berkelanjutan. Ini adalah hari-hari awal, tetapi masa depan tampak menjanjikan," tambah Buchard. nik/berbagai sumber/E-6
