Upload
others
View
19
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Potensi Bahan A/am Sebagai Bahan Baku Polimer (N. M. Surdia)
POTENSI BAHAN ALAM SEBAGAIBAHAN BAKU POLIMER
N. M. Surdia
Departemen Kimia, ITBJl. Ganesha No. 10, Bandung 40132
ABSTRAK
Plastik masa kini atau polimer sintetik, bahan mentah utamanya adalah minyak bumi, suatu bahan yang takdapat diperbaharui. Oleh karena itu perlu dicari sumber altematif baru, yaitu bahan alam tanaman. Plastik yangberasal dari bahan tanaman atau plastik hijau di negara maju dimulai dari poli-asam laktat (PLA) dan poli-hidroksialkanoat (PHA) melalui proses fermentasi, namun proses-proses ini masih mahal, sehingga perlu dicari cara lain.Polimer alam yang langsung berasal dari tanaman adalah karet alam, selulosa dari kapas, produk kayu, bamboo,rami, tumbuhan buah (nenas, pisang). Sumber polimer lain adalah sumber laut dan hewani, seperti kulit udang,kulit kepiting, wol domba dan ulat sutra. Umumnya produk-produk ini ramah lingkungan. Indonesia mempunyaibahan-bahan mentah ini, namun pemanfaatannya sebagai produk industri masih pada tahap awal.
PENDAHULUAN
Kebanyakan plastik seperti polietilen,
polipropilen, polistiren dibuat dari minyak bumi,yang kemampuan pengadaannya secara terusmenerus diragukan. Penelitian global mengenai
minyak diramal akan habis setelah 80 tahun, gasalam 70 tahun dan batu bara 700 tahun. Namun
dampak ekonomi dari penurunan produksi minyak
dapat terasa lebih awal. Bila sumber berkurang,maka harga-harga akan naik. Atas dasar itu, maka
para peneliti hams bemsaha untuk dapatmenggantikan sumber minyak dengan materialtumbuh-tumbuhan sebagai bahan mentah untuk
polimer.
PLASTIK HIJAU DI NEGARA MAJU
Cargill, suatu industri pertanian, dan DowChemical, suatu perusahaan di USA bergabungdalam usaha mengubah gula dari jagung menjadi
PLA. Mikroorganisme mengubah gula menjadiasam laktat, kemudian secara kimia menjadi
poliester, suatu polimer yang banyak digunakandalam pertekstilan.
Imperial Chemical Industries (ICI) dari
Inggris mengembangkanjenis plastik lain, yaitu
poli-hidroksi alkanoat (pHA) yang mengubah gulalangsung menjadi plastik dengan menggunakanbakteri. Prinsip ini kemudian digunakan oleh ICIuntuk memproduksi plastik lewat proses
fermentasi secara besar-besaran. Namun temyata
produk ini, meskipun dapat terbiodegradasi, lebihmahal dari pada produk yang berasal dari minyakbumi.
Monsanto dari USA kemudian membeli
proses ini dan berusaha untuk membuat plastikdengan mengubah bibit tanaman secara genetik,
yaitu dengan memasukkan enzim ke dalamtanaman, yang kemudian dengan pengaruh sinar
matahari mengubahnyamenjadi plastik.
MASALAH PROSES DAN LINGKUNGAN
Meskipun produksi PHA dan PLA tampak
menjanjikan, namun timbul beberapa
permasalahan.Pertama, penumbuhan plastik dari tanaman
jagung hams berkompetisi dengan jagungproduksi makanan. Kedua, pemisahan plastik daritanaman memerlukan pelarut banyak yang harusdidaur kembali. Ketiga, PHA dan PLA adalah
bahan yang dapat dibiodegradasi, tetapi prosespembuatan polimer tersebut menghasilkan gas
CO2 yang mempengaruhi atmosfir.Selain itu pembuatan serta pemanfaatan
produk yang mudah terbiodegradasiterbatas, karena masih diperlukan materialdengan sifat khas lain, seperti material
berkekuatan tinggi.
1
Prosiding Simposium Nasional Polimer V
BAHAN ALAM DI INDONESIA
Bahan alam yang berasal dari tanamandisebut pula sebagai polimer hijau, adalah antaralain karet alam, selulosa, bamboo, produk kayu,produk tumbuhan buah (nenas, pisang), produkyang berasal dari hewan (wol domba) dan produklaut (kulit udang, kepiting) dan ulat sutra.
Karet alam
Di Indonesia kegunaan utama dari karetalam adalah untuk ban kendaraan bermotor,meskipun akhir-akhir ini beberapa komponenindustrijuga dibuat, seperti ban berjalan (conveyorbelt), bantalan mesin (engine mounting) danseal. Bahan-bahan terakhir ini dibuat denganpencampuran atau blending dengan karet sintetikatau dengan polimer sintetik yang berasal daribahan bakar fosil. Karet alam berasal dari pohonHevea brasiliensis yang tumbuh baik di daerahtropis, sedangkan karet sintetik terutama berasaldari fraksi minyak bumi. Elastomer total yangdikonsumsi dunia adalah 39% alam dan 61%sintetik.
Di Indonesia, 84% karet dihasilkan oleh
pengusaha kedl, yaitu karet rakyat. Hasilnyarendah sertamutu kurang.Yangharus ditingkatkanadalah penggantian pohon tua oleh pohon yanglebih muda dan lebih baik hasilnya. Kemungkinanuntuk mengembangkan teknik genetika dalamkultivasi karet perlu ditinjau.
Selain itu produksi komponen karet untukindustri perlu digalakkan untuk mengurangiketergantungan akan produk luar.
Selulosa
Indonesia adalah N egara tropis danberpenduduk 220juta orang, sehingga keperluanakan katun/selulosa sangat besar. Produksiselulosa dalam tahun 1978 hanya 455 ton,sedangkan keperluan adalah 91.300 ton. Dalamtahun 1988 produksi 5000 ton, keperluan200.000 ton. Dalam tahun 1995, Indonesiamenjadi pengimpor selulosa kedua terbesar didunia.
Dalam usaha mengurangi ketergantunganakan impor katun, maka perlu dicari sumberselulosa lain, selain kapas. Sumber tanaman dapat
2
ISSN 1410-8720
berupa batang (bambu, linen, jute, rami, kenaf),daun (abaca, sisal, nenas) atau buahnya (kapuk,kelapa).
Selain sebagai bahan baku tekstil, selulosadapat digunakan untuk kertas. Dalam hal ini seratselulosa dibuat pulp. Kualitas pulp sangatbergantung pada sumber bahan mentah danproses yang digunakan. Sumber bahan mentahselain yang telah disebut di atas, dapat berupaberbagai jenis jerami Gerami padi, gandum),bagase tebu danjenis rerumputan lain. Selainselulosanya, produk samping berupa lignin dapatdimanfaatkanuntuk membuat polimer, antara lainpoliuretan.
Limbah kayu dan non kayu dapatdimanfaatkan untuk produk bangunan (particleboard), sabut kelapa untuk jok/bantal dansebagainya.
Sumber selulosa terkini adalah selulosa
bakterial, yaitu polimer alam yang dibuat lewatproses fermentasi dengan bakteri. Jenis polimerinimempunyaikekuatan lebihtinggi dibandingkandengan pulp dari tanaman. Contoh dari selulosabakterial adalah hasil fermentasi air kelapa, ataunata de coco, yang kini berupa makanan, tetapidapat diproses lanjut menjadi kertas.
Kanji (Starch)
Polimer yang biodegradabel dari kanjididapat dari pencampuran atau blending kanjisebagaipolimeralam dengan suatupolimer sintetikdengan penambahan suatu aditif. Aditif iniberfungsi sebagai zat antara untuk kedua polimermembentuk blend yang kompatibel.
Cara lain adalah mengubah kanji yangsecara kimia bersifat hidrofil menjadi hidrofob,misalnya dengan cara asetilasi dari tapioka.
Caraketiga adalah mensintesa polimer barndengan kanji sebagai bahan mentah, misalnyasintesa poliuretan dari kanji.
Material lain
Selain tanaman, produk laut atau hewandapat dimanfaatkan sebagai bahan mentahpolimer, contoh :wol domba untuk bahan tekstil,kokon dari ulat sutera untuk tekstil halus.
Produk laut adalah antara lain kulit udangdan kepiting,yang khitinnya dapat diubah menjadi
Potensi Bahan A/am Sebagai Bahan Baku Polimer (N. M. Surdia)
khitosan. Khitosan ini dapat dimanfaatkan untukmembran, benang operasi dan obat-obatan.Produk laut lainnya masih banyak yang belumditelitidan dimanfaatkan.
Produk tanaman laut yang kini menjadiperhatianadalahrumput lautyangantaralaindapatdimanfaatkan sebagai bahan pengental dalampertekstilan.
KESIMPULAN
Banyak bahan mentah untuk polimer yangdapat dimanfaatkan dari tanaman, produk laut danhewan di Indonesia. Jenis bahan alam yang dapatmenjadi andalan untuk menjadi produk industriadalah karet alam, berbagai produk selulosa darikayu dan non-kayu, kanji dan lain-lain.
DAFTAR PUSTAKA
[1]. GERNGROSS, TILLMAN U, STEVENC. SLATER, Scientific American, (2000)
[2]. ROWELL, ROGER M., RAYMOND A.YOUNG, JUDITH K. ROWELL, Paperand Composites from Agro-BasedResources, CRC Press, Inc., LewisPublisher, (1997)
[3]. SURDIA, N.M., et ai. URGE Batch II,1995/1996, Department of HigherEducation, Jakarta, (1999)
[4]. SURD lA, N.M., et ai. URGE Batch IV,1998/1999, Department of HigherEducation, Jakarta, (2000)
3
Prosiding Simposium Nasional Polimer V
PENDAHULUAN
~ Bahan mentah plastik masa kiniPE,PP,PVC,PS
be rasa I dari: cr minyak bumi (habis setelah 80 tahun)
cr gas alam (habis setelah 70 tahun)
(.. Sumber yang lak dapal diperbaharui
".'-It Perlu sumber alternatif baru
Sumber baru Q Polimer hijau
IItanaman (kayu, kapas, karet, bambu)
IIhewan (domba, ulat sutera)
IIsumber laut ( udang, kepiting)
Perkembangan plastik hijau di Negara Maju
1. Cargill, Dow Chemical (USA)memanfaatkan mikroba
jagung I gula mikroba. a5am laktat
cara kimia ~ polilaktat (PLA)a5am laktat
----.. polie5ter (PET)
Kekurangan metoda
4
ISSN 14/0-8720
Potensi Bahan A/am Sebagai Bahan Baku Polimer (N. M. Surdia)
2. ICI (Imperial Chemical Industry), UK 1970mengembangkan
gula bakteri polihidroksi alkanoat (PHA)
PRODUK ~ aspek positif -- ramah lingkungan
--------. aspek nega" I " proses mahalhasil CO2 berlebih
Proses
3. Penelitian awal para peneliti
(llISA)
Michigan State University
James Madison University II~ USA,1992
Tanaman + enzim
Monsanto
mikroba +
batang dan daun jagung
sinar
matahariplastik PHA (rapuh)
PHA (f1eksibef)
ng
dan tanaman lain secara langsung
POLIMER ALAM di INDONESIA
~ Polimer Hijau : polimer alam dari tanaman
Jenis
Q karet alam
Q selulosa
kanji
Sumber
c::> hevea brasiliensis
c::> kapas, jute, bambu, kayu(keras & lunak), rum put,sesal, kenaf
c::> ketela, jagung, biji-bijian
5
>dari hewan»-sumber laut
Prosiding Simposium Nasional PoUmer V
Selulosa
1. Terutama pendukung industri:tekstil dan kertas
Industri lain:
furniture, rumah, geotekstil
2. Mutu bergantung pada :"t/' jenis dan umur tanamanv bagian tanaman (akar, batang dalam dan luar, daun,
buah).,/ musim penanaman./ proses perolehan dan teknologi
POLIMER ALAM LAIN
Q wol (domba); sutera (ulat)
Q kulit udang ; kulit kepiting;rumput laut
"yang terkini Q air buah-buahan,dikembangkan secarabioteknologi (nata de coco;nata de pina)
Karet alam
-[ karet rakyat 84%PRODUKSI
karet perkebunan 16%
ISSN 1410-8720
Kegunaan : ban kendaraan bermotor, komponen industri
(ban conveyor, dudukan mesin, seal)
atanarn,~J:I;(tarJaman Qaru)··,_,· ••._•••••• ·'·r·'·····,'.'.'.·,····,.,·.·.·.· __•••·
~produksi komponensecara lokal
~penerapan teknik genetika
6
Potensi Bahan A/am Sebagai Bahan Baku Polimer (N. M. Surdia)
Prod uk sam ping kayu
lignin
Nira buah
sintesa • POLIURETAN
limbah kayu
Buah-buahan
aditif
polimer sintetik• POLIURETAN
air kelapa -bmakanan
fermentasi-----+. nata de coco
preskertas
Jenis buah lain:
}>Nenas
}>Air tahu
Kanji I Starch
~ nata de pina
~ nata de soya
-c seratKetela aditif
tapioka • blend
TapiokaModifikasi
(asetilasi)• produk
Tapioka sintesa • poliuretan
7
Prosiding Simposium Nasional Polimer V ISSN 1410-8720
. ~ minyak gorengJagung Lpoliol ~ polimer
(poliester, poliuretan)
Biji asam
Produk laut
proses
• POlisakarida:Jpengental(pendukung tekstil)
kulit udang ~ khitin ~kulit kepiting I.khitosan
Membran
Benang
Obat-obatan
Sumber hewan
Domba 11_ bulu II•••. serat
ulat sutera 11_(murbei, liar) kokon II•••• serat :)
C-benangkain sutera
;:ti', Jenis tilnam:cui'tdaunmenentukan warna
dan mutu benang
8
Potensi Bahan A/am Sebagai Bahan Baku Polimer (N. M. Surdia)
KESIMPULAN
Telah dibahas
1. Sintesa polimer baru dari tanaman secarabioteknologi di negara maju
2. Bahan mentah yang berpotensi sebagaibahan baku polimer di Indonesia, seperti karetalam, selulosa, kanji I prod uk laut dan hewaniserta air buah-buahan
SARAN
~ Perlu ada penelitian untuk meningkatkanlmemanfaatkan sumber alam Indonesia untukmengurangi ketergantungan akan luar negeri
~ Perlu ada kerjasama dengan instansi terkait(Pertanian, kehutanan, kelautan)
~ Perlu kerjasama antara PT, Lembagapenelitian dan penentu kebijakanl Pemerintah
9