Ahli Kimia Merancang Ulang Polimer Untuk Plastik Biodegradable Impian

Nationalgeographic.co.id—Para ahli kimia dari Colorado State University melaporkan telah mengupayakan untuk merancang ulang materi polimer yang menjadi bahan pembut plastik. Materi baru nantinya diharapkan dapat menjadi plastik biodegradable impian.

Plastik biodegradable adalah plastik yang mudah terurai secara alami. Plastik jenis ini tidak seperti umumnya plastik yang sangat sulit terurai dan bahkan butuh puluhan tahun.

Saat ini, plastik biodegradable komersil dibuat menggunakan yang disebut polihidroksialkanoat atau PHA. Polimer adalah molekul besar yang tersusun dari ratusan bahkan ribuan molekul sederhana. Polimer banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, termasuk bahan pembuat plastik.

Polihidroksialkanoat adalah kelas plastik yang menjanjikan yang dapat diakses secara kimia atau mikroba dari bahan baku yang relatif berkelanjutan.

Namun, sifat kinerjanya tertinggal dari alternatif turunan petrokimia komersial. Zhou melaporkan bahwa mengganti hidrogen yang berdekatan dengan karbonil reaktif dalam monomer dengan gugus metil menghasilkan polihidroksialkanoat yang lebih kuat dalam berbagai hal (lihat Perspektif oleh Guillaume).

Polimer dimetil berbentuk kristal dan elastis, berstruktur baik selama proses peleburan, dan tunduk pada degradasi yang efisien untuk memulihkan monomer pada perlakuan dengan basa.

Tidak menjadi solusi

Plasti biodegradable saat ini memang masih dianggap salah satu solusi untuk mengatasi sampah plastik yang jumlahnya terus meningkat. Plastik biodegradable yang digunakan saat ini mengklaim bahwa plastik ini dapat terurai dengan alami dalam waktu relatif cepat, sehingga tidak mencemari lingkungan.

Tapi apakah plastik biodegradable ini sudah tepat menjadi solusi untuk mengatasi pencemaran lingkungan oleh sampah plasti? Jawabannya masih menimbulkan perdebatan.

Polihidroksialkanoat sudah menjadi dasar industri pemula saat ini untuk memproduksi plastik. Polimer ini adalah kelas polimer yang dibuat secara alami oleh mikroorganisme hidup, atau diproduksi secara sintetis dari bahan baku biorenewable.

Bahan baku biorenewable adalah bahan baku alami yang dapat didaur ulang. Materi ini juga dapat terurai secara hayati atau alami di lingkungan sekitar, termasuk lautan dan tanah.

Tapi, belakangan polihidroksialkanoat juga dianggap tidak ideal. Alasan mengapa PHA tidak dianggap sebagai alternatif ramah lingkungan yang berkelanjutan dari plastik tradisional adalah karena kristal PHA rapuh, jadi tidak tahan lama dan nyaman seperti plastik konvensional.

Materi polimer yang digunakan untuk plastik biodegradable saat ini juga tidak dapat dengan mudah dilelehkan dan didaur ulang, membuatnya mahal untuk diproduksi.

"Namun, PHA semikristalin saat ini menghadapi tiga tantangan lama untuk penerapan dan penerapan komersial yang luas: kurangnya kemampuan proses peleburan, kerapuhan mekanis, dan kemampuan daur ulang yang tidak terealisasi, yang terakhir sangat penting untuk mencapai ekonomi plastik sirkular," tulis peneliti.

Rancang ulang polimer

Ahli kimia polimer Colorado State University yang dipimpin oleh Eugene Chen, Profesor Kehormatan Universitas di Departemen Kimia, telah menciptakan platform PHA sintetik yang mengatasi setiap masalah ini.

Penelitian mereka dapat membuka jalan bagi masa depan di mana PHA dapat lepas landas di pasar sebagai benar-benar plastik yang berkelanjutan.

Pekerjaan mereka ini didukung oleh Konsorsium BOTTLE Departemen Energi. Bottle adalah konsorsium multi-organisasi Departemen Energi Amerika Serikat yang berfokus pada pengembangan strategi daur ulang bahan kimia baru untuk plastik saat ini dan mendesain ulang plastik masa depan agar dapat didaur ulang sesuai desain.

Chen dan rekannya sekarang melaporkan kelas baru PHA yang telah didesain ulang, yang mudah diakses melalui katalisis kimia.

Temuan mereka tersebut telah diterbitkan secara daring di jurnal Science belum lama ini. Makalah tersebut dipublikasikan dengan judul "hemically circular, mechanically tough, and melt-processable polyhydroxyalkanoates."

Para peneliti telah mencari strategi untuk mengatasi ketidakstabilan termal intrinsik PHA konvensional, kurangnya ketahanan panas juga membuat sulit untuk melelehkannya menjadi produk akhir.

Ahli kimia Colorado State University membuat perubahan mendasar pada struktur bahan dasar plastik ini, mengganti atom hidrogen reaktif yang bertanggung jawab atas degradasi termal dengan gugus metil yang lebih kuat.

Baca Juga: Beach Clean Up, Langkah Awal Meningkatkan Kepedulian Sampah di Laut

Baca Juga: Dampak Polusi Sampah Plastik Bahayakan Kesehatan Laut dan Manusia

Baca Juga: Indonesia Masuk Sepuluh Besar Negara Pengimpor Sampah Plastik Global

Baca Juga: Flash Joule: Mengubah Polusi Sampah Plastik Jadi Bahan Nano Berharga

Modifikasi struktural ini secara drastis meningkatkan stabilitas termal PHA, menghasilkan plastik yang dapat diproses peleburan tanpa dekomposisi.

Terlebih lagi, PHA rancangan baru ini tangguh secara mekanis, bahkan mengungguli dua plastik komoditas yang paling umum, yaitu polietilen densitas tinggi yang digunakan dalam produk seperti botol susu dan sampo, dan propilena isotaktik, yang digunakan untuk membuat suku cadang otomotif dan serat sintetis.

Bagian terbaiknya adalah PHA baru dapat didaur ulang secara kimiawi kembali ke molekul pembangunnya, yang disebut monomer, dengan katalis sederhana dan panas, dan monomer bersih yang dipulihkan dapat digunakan kembali untuk mereproduksi PHA yang sama lagi, pada prinsipnya, tanpa batas .

“Kami menambahkan tiga fitur utama yang diinginkan ke PHA biologis, termasuk daur ulang bahan kimia loop tertutup, yang penting untuk mencapai ekonomi melingkar PHA,” kata Chen.

PROMOTED CONTENT