Plastik Degradable PLA dan Metode Pembuatannya
Daftar Isi
Dalam artikel sebelumnya telah diterangkan sedikit
tentang apa itu Bioplastik. Dalam artikel tersebut juga telah disebutkan
beberapa contoh dari Bioplastik.
Artikel Terkait : Apa Itu Bioplastik
Mungkin dari beberapa contoh produk Bioplastik yang dipaparkan,
yang paling menarik untuk dibahas secara lanjut adalah Bioplastik jenis PLA (Polylactic Acid). Bioplastik jenis ini
memiliki potensi besar untuk dilakukan suatu pengembangan di Indonesia. Karena
Indonesia memiliki kekayaan alam berupa sumber karbohidrat berbentuk Pati.
Dimana Pati ini merupakan salah satu sumber bahan dasar untuk pembuatan
Bioplastik PLA.
Sumber Pati di Indonesia berupa 2 jenis sumber yaitu
pangan dan biomassa. Untuk biomassa itu sendiri di Indonesia belum
termanfaatkan secara maksimal, sehingga hal ini mungkin bisa menjadi suatu
upaya untuk memulai penelitian dan pengembangan pemanfaatan dari biomassa itu
sendiri.
Sekitar 15 tahun lalu, penelitian dan pengembangan
Bioplastik telah dilakukan, namun untuk produksi skala industri masih terbatas
dilakukan, karena mengingat proses produksi dari Bioplastik yang berlangsung
lambat, mahal, dan sifat yang tak sama bila dibandingkan dengan plastik yang
dibuat dari Petroleum. Namun karena adanya sebuah isu mengenai keberadaan
minyak bumi yang semakin hari semakin menurun, maka proses produksi dan
pengembangan Bioplastik masih bisa dilakukan. Mengingat bioplastik bisa
dijadikan sebagai produk plastik alternatif jika pembuatan plastik konvesional
tidak bisa diteruskan akibat dari terbatasnya cadangan minyak bumi.
Entah kapan hal itu akan terjadi!
Baik kembali lagi ke topik utama yaitu PLA (Polylactic Acid). Seperti yang telah di
bahas dalam artikel sebelumnya. PLA merupakan sejenis Biopoliester yang terbuat
dari polimer asam laktat. PLA tergolong dalam kelompok Biodegradable Polyester.
PLA atau Poli asam laktat ditemukan pada tahun 1932
Oleh Carothers (DuPont), beliau memproduksi PLA melalui proses pemanasan asam
laktat dalam kondisi vacuum. Poli laktat yang dihasilkan memiliki nilai berat
molekul rendah. Selanjutnya, DuPont dan Ethicon bekerja sama dalam pemfokusan
pembuatan PLA untuk aplikasi medical
grade satures, implan, dan kemasan obat.
PLA memiliki rumus kimia (CH3CHOHCOOH)n, walaupun
PLA telah dikenal sejak abad 19, namun produksi PLA baru saja dilakukan di
akhir-akhir tahun 2008. Terbukti perusahaan Jepang seperti Shimadzu dan Mitsui
telah memproduksi PLA untuk aplikasi plastik. PLA memiliki sifat Biodegradable, Thermoplastis, dan dapat
dibuat dari segala sumber PATI seperti kulit singkong, pati jagung, maupun pati
tebu.
Proses dalam sintesa poli asam laktat menurut
Averous (2008) dapat melalui 3 metode, yaitu:
1. Polikondensasi
Langsung (direct condensation
polymerization)
Poli asam laktat yang dihasilkan melalu proses ini
memiliki berat molekul rendah sehingga sebagian besar tidak dapat digunakan
karena rapuh, perlu adanya menambahan agen Chain
Coupling yang berfungsi untuk meningkatkan panjang rantai polimer.
Proses ini merupakan proses yang paling murah namun
memiliki segi kekurangan dari PLA yang dihasilkan. Menurut Hasibuan (2006)
adanya gugus hidroksil dan karboksil pada reaksi asam laktat tidak dapat
meningkatkan berat molekul PLA dan metode ini juga berlangsung sangat lama
akibat dari sulitnya mengeluarkan air dari produk PLA. Kandungan air dalam PLA
akan cenderung menghidrolisis polimer yang terbentuk.
Reaksi polikondensasi langsung akan menghasilkan PLA
dengn bobot kurang dari 1,6x10^4 (Hyon et al, 1998). Biasanya polikondensasi
langsung akan melibatkan suatu proses pengurangan air menggunakan pelarut dan
tekanan vacuum serta suhu yang tinggi.
Untuk meningkatkan berat molekul maka PLA hasil dari
polikondensasi langsung perlu ditambahkan bahan Coupling Agent yang dapat berupa anhydride, epoxide, dan
isocyanate. Hanya saja penambahan agen ini dapat memungkinkan adanya
sisa-sisa agen yang tidak bereaksi atau adanya sisa-sisa zat pengotor, selain
itu juga beberapa agen seperti isocyanate
merupakan agen yang bersifat racun. Proses penambahan agen juga cukup rumit
dan memakan waktu yang cukup lama, sehingga dari segi efisiensi proses ini
kurang menguntungkan.
2. Kondensasi
Dehidrasi Azeotropik
Proses ini merupakan modifikasi dari proses polikondensasi
langsung. PLA yang dihasilkan dari proses ini memiliki berat molekul yang lebih
tinggi. proses ini tidak melibatkan penggunaan Coupling Agent, tidak seperti proses polikondensasi langsung yang
menggunakan tekanan vacuum, proses kondensasi azeotrop dilakukan pada tekanan
atmosferik.
Perusahaan Mitsui Chemical Jepang, telah memproduksi
PLA melalui proses dimana asam laktat dan katalis di dehidrasi secara
azeotropik reflux dengan suhu tinggi dan pelarut aprotic. Proses yang dilakukan oleh Mitsui menghasilkan produk PLA
dengan berat molekul mencapai kurang dari 300.000.
Pelarut yang dapat digunakan antara lain xilena,
bifenil, difenil eter, dan klorobenzena. Pelarut ini dipilih karena lebih mudah
dalam proses pemisahan air. Jenis katalis yang dapat digunakan dalam proses ini
adalah logam, oksida logam, logam halida, asam protonoat, logam timah dan garam
asam organik.
Hasibuan tahun 2006 dalam penelitiannya telah
berhasil menciptakan PLA melalui Kondensasi azeotropik dengan berat molekul
mencapai 22.000. Optimasi reaksi polimerisasi asam laktat dilakukannya pada
proses polimerisasi selama 30 jam dengan menggunakan katalis logam timah
konsentrasi 0,5%. Beliau menyampaikan bahwa untuk menghasilkan PLA yang
memiliki berat molekul lebih tinggi maka dibutuhkan penggunaan pelarut yang
memiliki titik didih lebih dari pelarut xilena seperti pelarut o-klorotoluena
atau difenil eter.
3. Metode Ring Opening Polymerization (ROP)
Telah dipatenkan oleh Cargill (USA) pada tahun 1992.
Proses ini merupakan proses yang paling baik dan menghasilkan PLA dengan berat
molekul yang sangat tinggi. Proses ini pertama kali digunakan oleh Carothers
pada tahun 1932, namun PLA yang dihasilkan belum memiliki berat molekul yang
cukup tinggi karena prose pemurnian belum berkembang saat itu.
ROP merupakan proses polimerisasi berupa reaksi
ionik. Secara umum proses pembuatan PLA melalui proses ROP dimulai dengan
polimerisasi kondensasi untuk menghasilkan PLA dengan berat molekul rendah,
setelah itu dilanjutkan dengan proses depolimerisasi yang berfungsi
menghasilkan dimer laktida, selanjutnya laktida dipolimerisasi ROP dengan
bantuan katalis untuk menghasilkan PLA dengan berat molekul yang tinggi.
Aplikasi PLA
PLA memiliki potensi besar untuk dikembangkan. PLA
memiliki sifat termoplastis, kekuatan tarik dan berat molekul tinggi antara
100.000-500.000 serta titik leleh berkisar antara 175-210 oC (Oota 1997)
Penggunaan PLA dapat menggantikan PET, PVC Lentur,
dan selofam film. PLA memiliki beberapa keuntungan yaitu ; ramah lingkungan,
100% terdegradasi di alam, dapat dibuat dari bahan yang dapat diperbaharui,
tidak beracun, dan dapat dibakar karena
hasil pembakaran akan menghasilkan gas CO2 dan air.
Kekurangan PLA saat ini adalah harganya yang mahal mencapai
2,6 USD/kg bila dibandingkan dengan plastik-plastik berbahan dasar petroleum
yang hanya berkisar antara 0,8-1,3 USD/kg.
Aplikasi PLA sudah diterapkan untuk sektor Medis (Sebagai benang jahit dan bahan
pembungkus kapsul), Kemasan (kemasan
produk makanan minuman, pembungkus buah sayuran dan kantong plastik), Tekstil (Kaos dan Tas).
Spesial Thanks
to Rieko Kristian dalam Blog DuniaRieko