Daftar isi Potensi Bahan A/am Sebagai Bahan Baku Polimer (N. M. Surdia)
POTENSI BAHAN ALAM SEBAGAI BAHAN BAKU POLIMER N. M. Surdia Departemen Kimia, ITB Jl. Ganesha No. 10, Bandung 40132 ABSTRAK Plastik masa kini atau polimer sintetik, bahan mentah utamanya adalah minyak bumi, suatu bahan yang tak dapat diperbaharui. Oleh karena itu perlu dicari sumber altematif baru, yaitu bahan alam tanaman. Plastik yang berasal dari bahan tanaman atau plastik hijau di negara maju dimulai dari poli-asam laktat (PLA) dan poli-hidroksi alkanoat (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 mempunyai bahan-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 terus menerus diragukan. Penelitian global mengenai minyak diramal akan habis setelah 80 tahun, gas alam 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 dapat menggantikan sumber minyak dengan material tumbuh-tumbuhan sebagai bahan mentah untuk polimer.
PLASTIK HIJAU DI NEGARA MAJU Cargill, suatu industri pertanian, dan Dow Chemical, suatu perusahaan di USA bergabung dalam usaha mengubah gula dari jagung menjadi PLA. Mikroorganisme mengubah gula menjadi asam laktat, kemudian secara kimia menjadi poliester, suatu polimer yang banyak digunakan dalam pertekstilan. Imperial Chemical Industries (ICI) dari Inggris mengembangkanjenis plastik lain, yaitu poli-hidroksi alkanoat (pHA) yang mengubah gula langsung menjadi plastik dengan menggunakan bakteri. Prinsip ini kemudian digunakan oleh ICI untuk memproduksi plastik lewat proses
fermentasi secara besar-besaran. Namun temyata produk ini, meskipun dapat terbiodegradasi, lebih mahal dari pada produk yang berasal dari minyak bumi. Monsanto dari USA kemudian membeli proses ini dan berusaha untuk membuat plastik dengan mengubah bibit tanaman secara genetik, yaitu dengan memasukkan enzim ke dalam tanaman, 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 jagung produksi makanan. Kedua, pemisahan plastik dari tanaman memerlukan pelarut banyak yang harus didaur kembali. Ketiga, PHA dan PLA adalah bahan yang dapat dibiodegradasi, tetapi proses pembuatan polimer tersebut menghasilkan gas CO2 yang mempengaruhi
atmosfir. Selain itu pembuatan serta pemanfaatan produk yang mudah terbiodegradasi terbatas, karena masih diperlukan material dengan sifat khas lain, seperti material berkekuatan tinggi. 1
Prosiding Simposium
Nasional Polimer V
BAHAN ALAM DI INDONESIA Bahan alam yang berasal dari tanaman disebut pula sebagai polimer hijau, adalah antara lain karet alam, selulosa, bamboo, produk kayu, produk tumbuhan buah (nenas, pisang), produk yang berasal dari hewan (wol domba) dan produk laut (kulit udang, kepiting) dan ulat sutra. Karet alam Di Indonesia kegunaan utama dari karet alam adalah untuk ban kendaraan bermotor, meskipun akhir-akhir ini beberapa komponen industrijuga dibuat, seperti ban berjalan (conveyor belt), bantalan mesin (engine mounting) dan seal. Bahan-bahan terakhir ini dibuat dengan pencampuran atau blending dengan karet sintetik atau dengan polimer sintetik yang berasal dari bahan bakar fosil. Karet alam berasal dari pohon Hevea brasiliensis yang tumbuh baik di daerah tropis, sedangkan karet sintetik terutama berasal dari fraksi minyak bumi. Elastomer total yang dikonsumsi dunia adalah 39% alam dan 61% sintetik. Di Indonesia, 84% karet dihasilkan oleh pengusaha kedl, yaitu karet rakyat. Hasilnya rendah sertamutu kurang. Yang harus ditingkatkan adalah penggantian pohon tua oleh pohon yang lebih muda dan lebih baik hasilnya. Kemungkinan untuk mengembangkan teknik genetika dalam kultivasi karet perlu ditinjau. Selain itu produksi komponen karet untuk industri perlu digalakkan untuk mengurangi ketergantungan akan produk luar. Selulosa Indonesia adalah N egara tropis dan berpenduduk 220 juta orang, sehingga keperluan akan katun/selulosa sangat besar. Produksi selulosa dalam tahun 1978 hanya 455 ton, sedangkan keperluan adalah 91.300 ton. Dalam tahun 1988 produksi 5000 ton, keperluan 200.000 ton. Dalam tahun 1995, Indonesia menjadi pengimpor selulosa kedua terbesar di dunia. Dalam usaha mengurangi ketergantungan akan impor katun, maka perlu dicari sumber selulosa 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, selulosa dapat digunakan untuk kertas. Dalam hal ini serat selulosa dibuat pulp. Kualitas pulp sangat bergantung pada sumber bahan mentah dan proses yang digunakan. Sumber bahan mentah selain yang telah disebut di atas, dapat berupa berbagai jenis jerami Gerami padi, gandum), bagase tebu danjenis rerumputan lain. Selain selulosanya, produk samping berupa lignin dapat dimanfaatkanuntuk membuat polimer, antara lain poliuretan. Limbah kayu dan non kayu dapat dimanfaatkan untuk produk bangunan (particle board), sabut kelapa untuk jok/bantal dan sebagainya. Sumber selulosa terkini adalah selulosa bakterial, yaitu polimer alam yang dibuat lewat proses fermentasi dengan bakteri. Jenis polimer inimempunyaikekuatan lebihtinggi dibandingkan dengan pulp dari tanaman. Contoh dari selulosa bakterial adalah hasil fermentasi air kelapa, atau nata de coco, yang kini berupa makanan, tetapi dapat diproses lanjut menjadi kertas. Kanji (Starch) Polimer yang biodegradabel dari kanji didapat dari pencampuran atau blending kanji sebagaipolimeralam dengan suatupolimer sintetik dengan penambahan suatu aditif. Aditif ini berfungsi sebagai zat antara untuk kedua polimer membentuk blend yang kompatibel. Cara lain adalah mengubah kanji yang secara kimia bersifat hidrofil menjadi hidrofob, misalnya dengan cara asetilasi dari tapioka. Cara ketiga adalah mensintesa polimer barn dengan kanji sebagai bahan mentah, misalnya sintesa poliuretan dari kanji. Material lain Selain tanaman, produk laut atau hewan dapat dimanfaatkan sebagai bahan mentah polimer, contoh : wol domba untuk bahan tekstil, kokon dari ulat sutera untuk tekstil halus. Produk laut adalah antara lain kulit udang dan kepiting,yang khitinnya dapat diubah menjadi
Potensi Bahan A/am Sebagai Bahan Baku Polimer (N. M. Surdia)
khitosan. Khitosan ini dapat dimanfaatkan untuk membran, benang operasi dan obat-obatan. Produk laut lainnya masih banyak yang belum ditelitidan dimanfaatkan. Produk tanaman laut yang kini menjadi perhatianadalahrumput laut yang antaralain dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengental dalam pertekstilan. KESIMPULAN Banyak bahan mentah untuk polimer yang dapat dimanfaatkan dari tanaman, produk laut dan hewan di Indonesia. Jenis bahan alam yang dapat menjadi andalan untuk menjadi produk industri adalah karet alam, berbagai produk selulosa dari kayu dan non-kayu, kanji dan lain-lain. DAFTAR PUSTAKA [1]. GERNGROSS, TILLMAN U, STEVEN C. SLATER, Scientific American, (2000) [2]. ROWELL, ROGER M., RAYMOND A. YOUNG, JUDITH K. ROWELL, Paper and Composites from Agro-Based Resources, CRC Press, Inc., Lewis Publisher, (1997) [3]. SURDIA, N.M., et ai. URGE Batch II, 1995/1996, Department of Higher Education, Jakarta, (1999) [4]. SURD lA, N.M., et ai. URGE Batch IV, 1998/1999, Department of Higher Education, Jakarta, (2000)
3
Prosiding Simposium Nasional Polimer V
ISSN 14/0-8720
PENDAHULUAN ~ Bahan mentah plastik masa kini
PE,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
Sumber baru
Q
Perlu sumber alternatif baru
Polimer hijau
II tanaman (kayu, kapas, karet, bambu) II hewan (domba, ulat sutera) II sumber laut ( udang, kepiting)
Perkembangan plastik hijau di Negara Maju
1. Cargill, Dow Chemical (USA) memanfaatkan mikroba jagung
cara kimia
I
gula
a5am laktat
Kekurangan metoda
4
mikroba.
a5am laktat
~
polilaktat (PLA)
----..
polie5ter (PET)
Potensi Bahan A/am Sebagai Bahan Baku Polimer (N. M. Surdia)
2. ICI (Imperial Chemical Industry), UK 1970 mengembangkan gula
bakteri
PRODUK
polihidroksi alkanoat (PHA)
~
aspek positif
--------. aspek nega"
ramah lingkungan
--
I " proses mahal berlebih hasil CO2
Proses
(llISA)
3. Penelitian awal para peneliti Michigan State University James Madison University
II~
USA,1992
sinar
Tanaman + enzim
matahari
plastik PHA (rapuh)
Monsanto mikroba
+ PHA (f1eksibef)
batang dan daun jagung
ng
dan tanaman lain secara langsung
POLIMER ALAM di INDONESIA ~ Polimer Hijau : polimer alam dari tanaman
Jenis
Q
karet alam
Sumber c::>
hevea brasiliensis
Q selulosa
c::>
kapas, jute, bambu, kayu (keras & lunak), rum put, sesal, kenaf
kanji
c::>
ketela, jagung, biji-bijian
5
ISSN 1410-8720
Prosiding Simposium Nasional PoUmer V
Selulosa 1. Terutama pendukung industri:
tekstil dan kertas Industri lain:
furniture, rumah, geotekstil 2. Mutu bergantung pad a : "t/' jenis dan umur tanaman v 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;
>dari hewan »-sumber laut
"yang terkini Q
rumput laut air buah-buahan, dikembangkan secara bioteknologi (nata de coco; nata de pina)
Karet alam PRODUKSI
-[
karet perkebunan rakyat 84% 16% karet
Kegunaan : ban kendaraan bermotor, komponen industri (ban conveyor, dudukan mesin, seal)
atanarn,~J:I;(tarJaman Qaru) ··,_,· ••._•••••• ·'·r·'·····,'.'.'.·,····,.,·.·.·.· __•••·
~produksi ~penerapan
6
komponensecara teknik genetika
lokal
Potensi Bahan A/am Sebagai Bahan Baku Polimer (N. M. Surdia)
Prod uk sam ping kayu lignin sintesa
•
POLIURETAN
Nira buah
aditif
limbah kayu
• POLIURETAN
polimer sintetik
Buah-buahan
fermentasi
air kelapa
-----+.
nata de coco
-b pres
makanan kertas
Jenis buah lain: }>Nenas
~ nata de pina
}>Air tahu
~ nata de soya
Kanji I Starch Ketela
Tapioka
Tapioka
-c
serat tapioka
Modifikasi (asetilasi)
sintesa
aditif
• blend
• produk
•
poliuretan
7
ISSN 1410-8720
Prosiding Simposium Nasional Polimer V
L
. ~ Jagung
minyak goreng poliol ~ polimer (poliester, poliuretan)
proses
Biji asam • POlisakarida:J pengental
(pendukung tekstil)
Produk laut
kulit udang kulit kepiting ~
khitin
I.
~
khitosan Membran Benang Obat-obatan
Sumber hewan Domba
ulat sutera (murbei, liar)
11_
bulu
II•••.
serat
11_ kokon II••••
serat :) C-benang kain 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 secara bioteknologi di negara maju 2.
Bahan mentah yang berpotensi sebagai bahan baku polimer di Indonesia, seperti karet alam, selulosa, kanji I prod uk laut dan hewani serta air buah-buahan
SARAN ~
Perlu ada penelitian untuk meningkatkanl memanfaatkan sumber alam Indonesia untuk mengurangi ketergantungan akan luar negeri
~
Perlu ada kerjasama dengan instansi terkait (Pertanian, kehutanan, kelautan)
~
Perlu kerjasama antara PT, Lembaga penelitian dan penentu kebijakanl Pemerintah
9
