Resin Sintetik Terbarukan Dan Dapat Terdegradasi Secara Alami

Dewasa ini, resin sintetik dibuat dari bahan-bahan fosil, seperti halnya minyak bumi. Resin sintetik ini relatif tidak dapat terurai secara alami (non-biodegradable) dan hanya dapat dibakar dengan tindakan pencegahan yang ketat serta dapat menghasilkan zat toksik bergantung pada jenis monomernya. Polimer sintetik yang berasal dari bahan fosil ini telah lama menjadi permasalahan lingkungan, karena sifatnya yang relatif tidak dapat diurai secara alami sehingga menimbulkan berbagai dampak buruk terhadap lingkungan. Permasalahan ini memerlukan suatu inovasi untuk mengganti penggunaan polimer sintetik yang tak terurai dengan jenis polimer lain yang mudah terurai secara alami.

Untuk menjawab tantangan itulah, Prof. Gadi Rothenberg and Dr. Albert Alberts dari University of Amsterdam (UvA) telah menemukan jenis resin termoset (termoset merupakan jenis resin polimer yang tidak melunak ketika dipanaskan) yang terbuat dari bahan terbarukan yang sepenuhnya dapat didegradasi secara alami, tidak beracun, dan tidak berbahaya bagi manusia maupun lingkungan.

Kebanyakan produk plastik untuk keperluan rumah tangga maupun konstruksi terdiri atas jaringan tiga dimensi dari polimer yang saling berhubungan silang (crossed link). Jenis polimer dengan karakteristik seperti ini merupakan jenis polimer termosetting. Suatu contoh yang klasik adalah resin Bakelite yang diproduksi dari reaksi antara fenol dengan formaldehida. Resin sintesis lainnya seperti resin urea/formaldehida digunakan secara luas pada konstruksi industri seperti pada lembaran berdensitas sedang (Medium Density Overlay/MDO), sebagai campuran beton dan tripleks.

Dengan memilih material mentah dan kondisi proses yang tepat untuk reaksi hubung-silang (cross-linking) polimer, kimiawan yang tergabung dalam grup riset UvA’s Heterogeneous Catalysis and Sustainable Chemistry telah berhasil membuat bioplastik yang bervariasi mulai dari material plastik keras hingga lembaran tipis yang fleksibel. Semua bioplastik yang berhasil dibuat tidak beracun, tidak berbahaya untuk digunakan manusia, dan dapat terdegradasi secara alami. Proses pembuatannya tidak menggunakan bahan-bahan yang beracun, dan ketika dibakar bioplastik ini juga tidak menghasilkan bahan-bahan yang berbahaya. Material yang digunakan sebagai bahan bioplastik ini juga telah tersedia di pasar dunia dengan harga yang kompetitif.

Plastik jenis baru ini dapat menggantikan posisi poliuretan dan polistirena dalam industri konstruksi dan pengemasan makanan. Bioplastik ini juga dapat digunakan untuk menggantikan kegunaan epoksi resin yang biasa digunakan sebagai panel. Riset selanjutnya akan lebih difokuskan pada aplikasi terbaru dan produksi skala besar dari bioplastik ini.

Perubahan Tanaman Ke Plastik Dan Menggantikan Minyak Masih Dalam Proses

Sebuah proses baru memungkinkan tanaman untuk menjadi akar bahan kimia, plastik dan bahan bakar daripada minyak Glukosa merupakan karbohidrat utama produk fotosintesis dan sumber utama energi di kebanyakan makhluk hidup. Glukosa adalah gula dan tubuh manusia sumber utama bahan bakar. Dan, di mana-mana, glukosa adalah kandidat utama untuk menggantikan minyak sebagai sumber yang melimpah untuk bahan bakar, plastik dan produk-produk minyak bumi lainnya. Sayangnya, mengubah bentuk barang-barang ini menjadi tepat guna tetap merupakan proses yang sulit. Sebagai contoh, menggunakan katalis asam untuk mengubahnya menjadi dasar blok bangunan, untuk plastik juga menghasilkan tong kotoran/limbah  (seperti levulinic dan asam format). Tapi sekarang kimia di Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) di Richland, Wash, telah meneliti dengan cara mengubah secara efisien dan mengubah sumber alami seperti gula ke dalam plastik, membuat pohon Tupperware dari kemungkinan nyata.

Conrad kimiawan Zhang dan rekan-rekannya di PNNL menguji berbagai logam katalis-senyawa yang mempercepat reaksi kimia dalam penelitian mereka untuk mencari metode yang efisien mengubah glukosa dan gula alam lainnya ke hydroxymethylfurfural (HMF), sebuah molekul yang dapat dengan mudah dimanipulasi dalam berbagai bahan kimia dan plastik.

“Karena glukosa dapat diturunkan langsung dari selulosa dan pati, itu adalah kekayaan alam yang paling melimpah dalam turunan karbohidrat,” kata Zhang. “HMF dari karbohidrat terbarukan, seperti fruktosa dan glukosa, adalah platform serbaguna kimia yang mana dapat menghasilkan ratusan bahan kimia lain.”

Para kimiawan merincikan dalam Sains bagaimana mereka menggunakan logam klorida-kromium, tembaga dan logam lain dipasangkan dengan dua atau lebih atom klorin untuk mengubah 70 persen glukosa dan hampir 90 persen fruktosa ke HMF. Mereka melaporkan bahwa kromium klorida (CrCl ₂₎ bekerja terbaik, tampaknya dengan meningkatkan molekul gula kemampuan untuk membuka dan menggeser atom-atom dalam struktur seperti itu berubah bentuk, walaupun mekanisme yang tepat tidak diketahui, kata Zhang.

Penelitian dapat menjadi dasar dari sebuah proses yang mengubah biomassa seperti pohon-pohon, jagung dan ganggang ke feedstock untuk bahan kimia, plastik dan bahan bakar pada kira-kira 100 derajat Celsius (212 derajat Fahrenheit), yang jauh lebih dingin dari 600 derajat C (1.112 derajat F) yang diperlukan untuk penyulingan minyak atau suhu tinggi (dan juga tekanan) minyak tersebut harus menjalani saat terbentuk secara alami. “Sejumlah langkah, termasuk pengembangan dan optimasi proses, harus terjadi sebelum skala penuh komersialisasi,” catatan Zhang. “Mungkin diperlukan waktu beberapa tahun untuk mencapai tahap itu.”

Pada akhirnya, di sebuah garpu plastik yang digunakan di halaman belakang sebagai barbeque terdapat langsung sisa nabati seperti arang dalam panggangan dan poliester pada celemek koki. ” pemanfaatan Langsung cellulosic biomassa untuk bahan kimia dan produksi bahan bakar adalah tujuan yang menantang,” Zhang menambahkan. “Hasil penelitian kami menunjukkan proses yang potensial untuk produksi HMF dari sumber terbarukan paling berlimpah.”

Definisi Plastik

Plastik adalah bahan yang mempunyai derajat kekristalan lebih rendah daripada serat, dan dapat dilunakkan atau dicetak pada suhu tinggi (suhu peralihan kacanya diatas suhu ruang), jika tidak banyak bersambung silang. Plastik merupakan polimer bercabang atau linier yang dapat dilelehkan diatas panas penggunaannya. Plastik dapat dicetak (dan dicetak ulang) sesuai dengan bentuk yang diinginkan dan yang dibutuhkan dengan menggunakan proses injection molding dan ekstrusi.

Istilah plastik mencakup produk polimerisasi sintetik atau semi-sintetik. Mereka terbentuk dari kondensasi organik atau penambahan polimer dan bisa juga terdiri dari zat lain untuk meningkatkan performa atau ekonomi. Ada beberapa polimer alam yang termasuk plastik. Plastik dapat dibentuk menjadi film atau fiber sintetik. Nama ini berasal dari fakta bahwa banyak dari mereka “malleable”, memiliki properti keplastikan. Plastik didesain dengan variasi yang sangat banyak dalam properti yang dapat menolerans panas, keras, “reliency” dan lain-lain. Digabungkan dengan kemampuan adaptasinya, komposisi yang umum dan beratnya yang ringan memastikan plastik digunakan hampir di seluruh bidang industri.

Plastik dapat juga menuju ke setiap barang yang memiliki karakter yang deformasi atau gagal karena shear stress- lihat keplastikan (fisika) dan ductile.

Plastik dapat dikategorisasikan dengan banyak cara tapi paling umum dengan melihat tulang-belakang polimernya (vinyl{chloride, polyethylene, acrylic, silicone, urethane, dll.). Klasifikasi lainnya juga umum.

Plastik adalah polimer; rantai-panjang atom mengikat satu sama lain. Rantai ini membentuk banyak unit molekul berulang, atau “monomer”. Plastik yang umum terdiri dari polimer karbon saja atau dengan oksigen, nitrogen, chlorine atau belerang di tulang belakang (beberapa minat komersial juga berdasar silikon). Tulang-belakang adalah bagian dari rantai di jalur utama yang menghubungkan unit monomer menjadi kesatuan. Untuk mengeset properti plastik grup molekuler berlainan “bergantung” dari tulang-belakgan (biasanya “digantung” sebagai bagian dari monomer sebelum menyambungkan monomer bersama untuk membentuk rantai polimer). Pengesetan ini oleh grup “pendant” telah membuat plastik menjadi bagian tak terpisahkan di kehidupan abad 21 dengan memperbaiki properti dari polimer tersebut.

Pengembangan plastik berasal dari penggunaan material alami (seperti: permen karet, “shellac”) sampai ke material alami yang dimodifikasi secara kimia (seperti: karet alami, “nitrocellulose”) dan akhirnya ke molekul buatan-manusia (seperti: epoxy, polyvinyl chloride, polyethylene).

Bentuk Polimer : Plastik

Meskipun istilah plastik dan polimer seringkali dipakai secara sinonim, namun tidak berarti semua polimer adalah plastik. Plastik merupakan polimer yang dapat dicetak menjadi berbagai bentuk yang berbeda. Umumnya setelah suatu polimer plastik terbentuk, polimer tersebut dipanaskan secukupnya hingga menjadi cair dan dapat dituangkan ke dalam cetakan. Setelah penuangan, plastik akan mengeras jika plastik dibiarkan mendingin. Perhatikan Gambar 1, sebuah meja dari plastik yang dibuat dengan cara cetakan.

Gambar 1. Meja yang terbuat dari plastik merupakan plastik cetakan dengan kualitas yang kuat dan tahan lama dan lebih kuat dari bahan-bahan semula.

Sifat plastik pada dasarnya adalah antara serat dan elastomer. Jenis plastik dan penggunaannya sangat luas. Plastik yang banyak digunakan berupa lempeng, lembaran dan film. Ditinjau dari penggunaannya plastik digolongankan menjadi dua yaitu plastik keperluan umum dan plastik untuk bahan konstruksi (engineering plastics). Plastik mempunyai berbagai sifat yang menguntungkan, diantaranya:

a. Umumnya kuat namun ringan.

b. Secara kimia stabil (tidak bereaksi dengan udara, air, asam, alkali dan berbagai zat kimia lain).

c. Merupakan isolator listrik yang baik.

d. Mudah dibentuk, khusunya dipanaskan.

e. Biasanya transparan dan jernih.

f. Dapat diwarnai.

g. Fleksibel/plastis

h. Dapat dijahit.

i. Harganya relatif murah.

Beberapa contoh plastik yang banyak digunakan antara lain polietilen, poli(vinil klorida), polipropilen, polistiren, poli(metil pentena), poli (tetrafluoroetilen) atau teflon.

1. Polietilen

Poli etilen adalah bahan termoplastik yang kuat dan dapat dibuat dari yang lunak sampai yang kaku. Ada dua jenis polietilen yaitu polietilen densitas rendah (low-density polyethylene / LDPE) dan polietilen densitas tinggi (high-density polyethylene / HDPE). Polietilen densitas rendah relatif lemas dan kuat, digunakan antara lain untuk pembuatan kantong kemas, tas, botol, industri bangunan, dan lain-lain.

Polietilen densitas tinggi sifatnya lebih keras, kurang transparan dan tahan panas sampai suhu 100⁰C. Campuran polietilen densitas rendah dan polietilen densitas tinggi dapat digunakan sebagai bahan pengganti karat, mainan anak-anak, dan lain-lain.

2. Polipropilen

Polipropilen mempunyai sifat sangat kaku; berat jenis rendah; tahan terhadap bahan kimia, asam, basa, tahan terhadap panas, dan tidak mudah retak. Plastik polipropilen digunakan untuk membuat alat-alat rumah sakit, komponen mesin cuci, komponen mobil, pembungkus tekstil, botol, permadani, tali plastik, serta bahan pembuat karung.

3. Polistirena

Polistiren adalah jenis plastik termoplast yang termurah dan paling berguna serta bersifat jernih, keras, halus, mengkilap, dapat diperoleh dalam berbagai warna, dan secara kimia tidak reaktif. Busa polistirena digunakan untuk membuat gelas dan kotak tempat makanan, polistirena juga digunakan untuk peralatan medis, mainan, alat olah raga, sikat gigi, dan lainnya.

4. Polivinil klorida (PVC)

Plastik jenis ini mempunyai sifat keras, kuat, tahan terhadap bahan kimia, dan dapat diperoleh dalam berbagai warna. Jenis plastik ini dapat dibuat dari yang keras sampai yang kaku keras. Banyak barang yang dahulu dapat dibuat dari karet sekarang dibuat dari PVC. Penggunaan PVC terutama untuk membuat jas hujan, kantong kemas, isolator kabel listrik, ubin lantai, piringan hitam, fiber, kulit imitasi untuk dompet, dan pembalut kabel.

5. Politetrafluoroetilena (teflon)

Teflon memiliki daya tahan kimia dan daya tahan panas yang tinggi (sampai 260⁰C) Keistimewaan teflon adalah sifatnya yang licin dan bahan lain tidak melekat padanya. Penggorengan yang dilapisi teflon dapat dipakai untuk menggoreng telur tanpa minyak.

6. Polimetil pentena (PMP)

Plastik poli metil pentena adalah plastik yang ringan dan melebur

pada suhu 240⁰C. Barang yang dibuat dari PMP bentuknya tidak berubah

bila dipanaskan sampai 200⁰C dan daya tahannya terhadap benturan lebih

tinggi dari barang yang dibuat dari polistiren.

Bahan ini tahan terhadap zat-zat kimia yang korosif dan tahan terhadap pelarut organik, kecuali pelarut organik yang mengandung klor, misalnya kloroform dan karbon tetraklorida. PMP cocok untuk membuat alat­alat laboratorium dan kedokteran yang tahan panas dan tekanan, tanpa mengalami perubahan, Barang-barang dari bahan ini tahan lama.

Ancaman Plastik Dan Air Panas

Plastik polikarbonat mengandung senyawa Bisphenol A (BPA). Fakta bahwa BPA dapat terlepas dari  botol minuman plastik ke dalam matriks air bukan hanya sekedar permasalahan dari baru atau lama umur dari botol plastik tersebut. Hal lain yang lebih perlu disoroti adalah faktor temperatur dari cairan yang dimasukkan ke dalam wadah plastik yang digunakan adalah faktor utama berapa banyak BPA yang terlepas  menurut para ilmuwan dari University of Cincinnati (UC).

Scott Belcher, PhD, dan timnya menemukan bahwa ketika botol minuman polikarbonat, baik baru maupun usang, terdedah pada air panas mendidih maka BPA akan terlepas 55 kali lebih banyak dibandingkan bila diisi dengan air biasa.

“Previous studies have shown that if you repeatedly scrub, dish-wash and boil polycarbonate baby bottles, they release BPA. That tells us that BPA can migrate from various polycarbonate plastics,” explains Belcher, UC associate professor of pharmacology and cell biophysics and corresponding study author. “But we wanted to know if ‘normal’ use caused increased release from something that we all use, and to identify what was the most important factor that impacts release.”

“Terinspirasi oleh pertanyaan dari masyarakat yang semakin meluas, kami melakukan tes langsung yang berdasarkan dari penggunaan konsumen terhadap produk botol plastik polikarbonat. Dari hasil ini ditemukan bahwa perbedaan yang signifikan dari eksposur terletak pada rentang suhu penggunaan. Pada dasarnya, botol berumur sembilan tahun pemakaian melepaskan jumlah BPA yang sama dengan botol baru.”

BPA adalah salah satu dari sekian banyak senyawa kimia yang diciptakan manusia dan memiliki klasifikasi penghambat endokrin. Mekanisme kerusakan pada endokrin terjadi dimana BPA akan meniru fungsi dari hormon alami tubuh. BPA kemudian akan menghambat sistem endokrin. Hormon disekresikan melalui kelenjar endokrin dan memiliki fungsi berbeda di seluruh bagian tubuh.

BPA digunakan secara luas di berbagai macam produk seperti botol bekal minuman, pelapis kaleng makanan, pipa air dan penutup tambalan gigi. Dalam beberapa studi BPA telah menunjukkan pengaruh terhadap reproduksi dan perkembangan otak pada hewan.

“Terdapat bukti-bukti ilmiah yang kuat tentang efek-efek berbahaya dari BPA dalam jumlah sangat kecildi dalam percobaan laboratorium dan studi hewan, namun terdapat sedikit sekali bukti klinis yang berhubungan dengan manusia.”, ujar Belcher. “Walau begitu, ada sebuah kecurigaan kuat dari komunitas saintifik bahwa senyawa kimia ini memiliki efek yang berbahaya terhadap manusia.”

Belcher dan timnya menganalisis botol polikarbonat usang dari klub memanjat lokal, lalu membeli botol dengan merk yang sama dari sebuah penyedia peralatan outdoor.

Semua botol kemudian dites selama tujuh hari penyimpanan untuk mensimulasikan penggunaan normal ketika melakukan backpacking, hiking, dan aktivitas alam bebas lainnya.

Tim peneliti ini menemukan bahwa jumlah BPA yang terlepas ke dalam air dari botol polikarbonat baru dan usang jumlahnya sama. Keduanya memiliki sisi kesamaan baik dari segi konsentrasi maupun laju pelepasan pada matriks air dingin atau suhu normal.

Namun, konsentrasi BPA yang tinggi ditemukan ketika pengujian dilakukan menggunakan botol sama namun menggunakan air panas mendidih dan terdedah pada waktu yang relatif singkat. “Dibandingkan dengan laju pelepasan dari botol yang sama, maka pelepasan BPA pada matriks air panas mendidih meningkat sebesar 15 hingga 55 kali lebih cepat,” jelas Belcher. Sebelum terdedah oleh air panas mendidih, laju pelepasan BPA pada botol-botol ini memiliki rentang antara 0.2 hingga 0.8 nanogram per jam. Namun setelah diisi dengan air panas mendidih, laju ini meningkat menjadi 8 hingga 32 nanogram per jam.

Belcher menekankan bahwa tingkat BPA yang berbahaya terhaap manusia belum diketahui. Ia meminta para konsumen untuk memikirkan efek lingkungan kumulatif yang mungkin terjadi pada kesehatan mereka bila ini dialami pada mereka.

“BPA hanyalah salah satu dari sekian banyak senyawa kimia yang menyerupai estrogen dan manusia terpapar terhadapnya, sedangkan para ilmuwan masih menyelidiki bagaimana efek pengganggu endokrin ini terhadap kesehatan manusia,” ujarnya. “Namun telah bermunculan bukti-bukti saintifik yang mendukung fakta bahwa resiko dari pemaparan ini adalah kesehatan anda.”

Tim ini melaporkan penemuan ini pada tanggal 30 Januari 2008 pada jurnal Toxicology Letters. Lulusan UC yaitu Hoa Le dan seorang bimbingan penelitian lainnya Jason Chua juga ikut berpartisipasi dalam studi ini, dimana studi ini didanai oleh hibah National Institute of Environmental Health Sciences.

Melamin Dalam Produk Makanan

Melamin belum lama ini ditemukan dalam produk-produk susu di berbagai negara. Bahkan melamin telah membuat sakit hampir 300 ribu bayi di China dan menewaskan setidaknya enam bayi di negeri itu. Organisasi Kesehatan Dunia alias WHO oleh karenanya merasa perlu untuk menetapkan batas aman level melamin dalam makanan dan minuman. Menurut WHO, kecuali susu formula bayi, sedikit kandungan zat kimia tersebut dalam makanan tidak berbahaya bagi kesehatan. ditetapkan bahwa maksimum 0,2 miligram melamin per kilogram berat badan bisa ditolerir setiap hari (News.com.au, Sabtu, 6/12/2008).

Apa sebenarnya melamin itu?

Melamin adalah basa organik dengan rumus kimia C3H6N6. Zat ini merupakan trimer dari cyanida. Bersama dengan formaldehyde melamin digunakan untuk memproduksi resin melamin, plastik yang sangat tahan panas, dan busa melamin, produk polimer pembersih. Melamin juga merupakan metabolit dari cyromazine, salah satu senyawa pestisida.

Mengapa melamin ditambahkan pada produk susu untuk bayi?
Di Cina, dimana hal itu telah terjadi, untuk menambah volume susu murni maka biasanya ditambahkan air. Pengenceran ini mengakibatkan konsentrasi proteinnya menjadi turun. Pabrik-pabrik yang menggunakan bahan dasar susu murni (misalnya susu formula untuk bayi) biasanya menganalisa kadar proteinnya menggunakan metode kjeldahl yang mengukur jumlah nitrogen dan kemudian dikonversi menjadi jumlah protein dengan suatu tetapan standar. Dengan demikian penambahan melamin akan menaikkan kandungan nitrogen susu murni sehingga seolah-olah susu itu memiliki kadar protein yang tinggi.

Bagaimana efek melamin pada kesehatan manusia?
Meskipun belum ada penelitian tentang efek melamin pada manusia, namun demikian hasil penelitian terhadap hewan akan dapat digunakan sebagai acuan bagaimana efeknya terhadap manusia. Melamin mempunyai LD50 >3000 mg/kg berdasar data percobaan terhadap
tikus. Data dari eksperimen terhadap hewan menunjukkan melamin dapat menyebabkan terjadinya batu pada kandung kemih. Jika berkombinasi dengan asam sianurat (cyanuric acid), yang bisa juga ada dalam bubuk melamin, melamin dapat membentuk kristal yang bisa membentuk batu ginjal.
Kristal-kristal kecil ini dapat juga menutup saluran-saluran kecil di ginjal yang dapat menghentikan produksi urin sehingga menyebabkan kegagalan ginjal, dan pada beberapa kasus bisa terjadi kematian. Pada beberapa kasus melamin juga diketahui memiliki efek karsinogenik terhadap hewan eksperimen, meskipun belum ada bukti cukup tentang ini pada manusia.

Bagaimana tanda-tanda keracunan melamin?
Iritasi, darah dalam urin, urin sedikit atau malah tidak ada sama sekali, infeksi ginjal, tekanan darah tinggi.

Dengan demikian meskipun secara ilmiah belum terbukti efeknya terhadap manusia tapi tak ada salahnya kalau kita tetap berhati-hati

Sel Tenaga Surya Plastik Untuk Peralatan Elektronik Genggam

Solarmer Energy Inc. tengah mengembangkan panel tenaga surya plastik untuk peralatan elektronik genggam menggunakan teknologi yang dikembangkan di Universitas Chicago.

Perusahaan ini tengah menyempurnakan prototype tingkat komersial akhir tahun ini ungkap Dina Lozofsky, wakil presiden dari pengembangan IP dan penerapan strategi di Solarmer. Prototype berupa sebuah panel berukuran 8 inchi persegi (50 sentimeter persegi), diharapkan untuk mencapai efisiense sebesar 8 % dan waktu penggunaan setidaknya tiga tahun.

“Material baru dengan efisiensi yang lebih tinggi adalah kunci yang sesungguhnya dalam industri kami. Sel tenaga surya plastik berada di belakang sel tenaga surya tradisional dalam hal efisiensi yang dapat dicapai saat ini,” ujar Lozofsky. “Efisiensi (untuk panel tenaga surya plastik – red) saat ini di kisaran 5 hingga 6 persen.” Penemuan ini, sebuah semi konduktor baru yang disebut PTB1, mengubah cahaya matahari menjadi tenaga listrik. Sang penemu Luping Yu, Profesor Kimia, dan Yongye Liang, seorang mahasiswa doktoral, keduanya di Universitas Chicago, dan 5 rekan penelitinya menggambarkan detail teknis dari teknologi ini dalam artikel online yang diterbitkan pada Desember 18, 2008, di Journal of the American Chemical Society.

“Yongye adalah seorang yang sangat berpengetahuna dan ahli. Sangat kreatif,” puji Yu. “Dia memegang andil yang besar untuk kemajuan proyek ini.” Lapisan aktif dari PTBI1 hanyalah setebal 100 nanometer, lebar dari sekitar 1000 atom. Usaha menghasilkan bahkan sejumlah kecil dari material ini memerlukan waktu yang lama dan berbagai langkah. “Anda perlu memastikan bahwa anda mendapatkan apa yang anda pikir anda dapatkan,” jelas Yu.

Pihak universitas mendaftarkan paten atas temuan ini kepada Solarmer September lalu. Patent ini melingkupi beberapa jenis polimer dalam tahap pengembangan di laboratorium Yu, kata Matthew Martin, proyek manager di UChicagoTech, kantor urusan teknologi dan hak atas kekayaan intelektual. Paten ini sedang menunggu pengesahan.

Kelebihan dari teknologi ini adalah kesederhanaanya. Beberapa laboratorium di Ameriak Serikat telah menemukan polimer lain dengan tingkat efisiensi seperti yang Yu capai, tapi polimer – polimer ini memerlukan proses lebih lanjut untuk dapat menjadi produk komersial.

“Menurut kami, system kami memiliki potensi,” ujar Yu. “Sistem terbaik yang pernah dilaporkan adalah 6.5 persen tapi itu bukanlah sebuah peralatan tunggal. Itulah adalah dua peralatan.” Dengan menggabungkan keahliah Solarmer dalam bidang peralatan elektronik dan material semi konduktor temuan Yu dan Liang, mereka mampu mendorong efisiensi dari material tersebut bahkan lebih tinggi.

Solarmer didirikan tahun 2006, berkantor di El Monte, California, untuk mengkomersialisasi teknologi yang dikembangkan di laboratorium Profesor Yang Yang dari Universitas California, Los Angeles. Perusahaan ini mengembangkan panel tenaga surya yang fleksibel dan tembus pandang yang menghasilkan energi murah dan bersih dari matahari. Yu mulai berkerja dengan Solarmer atas rekomendasi dari Profesor Yang, professor di bidang teknologi bahan. Sesialisi penelitian Yu melingkupi pengembangan polimer baru dan pembuatan rantai atom yang serupa untuk membuat plastik dan material lainnya.

Program penelitian Yu termasuk pendanaan dari the National Science Foundation and a Collaborative Research Seed Grant dari Universitas Chicago dan Laboratorium Nasional Argonne . Solarmer bergabung kedalam kerjasam pendanaan dengan pihak universitas untuk menyediakan dukungan bagi peneliti  postdoctoral di laboratorium Yu. Lozofsky berkata bahwa Solarmer mengharapkan penemuan polimer baru dari hasil kerjasama ini. Panel surya berbasis silikion mendominasi pasar saat ini. Pengamat industri melihat potensi dari panel surya yang murah dan fleksibel ungkap Martin. “Jika panel surya dapat dibuat efisien, panel – panel ini dapat digunak untuk berbagai hal selain dari panel surya tradisional di atap rumah,” ujarnya.

Robot Yang Bekerja Dalam Tubuh

Ilmuwan di Korea telah membuat robot-robot yang cukup kecil untuk bisa menjelajahi tubuh manusia dan digerakkan oleh otot jantung.

Sukho Park di Chonnam National University, Korea, dan rekan-rekannya telah merancang sebuah robot-mikro yang digerakkan oleh sel. Tim Park membuat robot tersebut dengan menumbuhkan jaringan otot jantung dari sebuah mencit pada kerangka-kerangka robot kecil yang dibuat dari polidimetilsiloksana (PDMS). PDMS merupakan polimer biokompatibel sehingga membuat robot tersebut cocok digunakan dalam pengaplikasian biomedik.

Yang istimewa pada robot-robot ini, kata Park, adalah mereka tidak memerlukan suplai energi eksternal. Tetapi sel-sel otot jantung yang berelaksasi dan berkontraksi yang memberikan energi. Sel-sel otot jantung sendiri mendapatkan energinya dari sebuah medium kultur glukosa. Sel-sel yang berdenyut sendiri ini memungkinkan robot tersebut menggerakkan keenam kakinya.

Sel-sel jantung ditumbuhkan pada kerangka plastik yang telah dibentuk.

Robot ini memiliki tiga kaki depan yang pendek (panjang 400 mikrometer) dan tiga kaki belakang yang lebih panjang (panjang 1200 mikrometer), semuanya terpasang pada sebuah badan segiempat. Pada saat sel-sel jantung berkontraksi, kaki belakang yang lebih panjang menekuk ke dalam. Ini menghasilkan perbedaan gesekan antara kaki depan dan kaki belakang, yang menekan robot bergerak maju. Para peneliti mengukur kecepatan rata-rata robot ini sekitar 100 mikrometer per detik.

Park mengatakan robot-robot yang mirip kepiting ini bisa digunakan di dalam tubuh untuk membersihkan rongga atau pembuluh yang tersumbat, dengan melepaskan sebuah agen pelarut untuk membersihkan penyumbatan yang mereka lalui.

Rekayasa Plastik Dari Kulit Buah Jeruk

Jangan buang kulit jeruk itu! Mungkin itulah sepenggal kata yang diucapkan oleh kedua orang tua kita setelah kita mengupas kulit jeruk bali. Hal ini karena saat itu mainan anak-anak banyak yang terbuat dari limbah rumah tangga seperti kulit jeruk. Kita masih ingat dengan kulit jeruk kita dapat membuat mobil-mobilan untuk mainan anak saat kita kecil dulu. Namun dalam dua dasawarsa terakhir mainan anak-anak telah lebih modern bahkan menggunakan teknologi canggih. Kemajuan teknologi telah merubah semua itu, sebagian besar mainan anak sat ini dibuat dari plastik karena memiliki daya tahan yang baik sehingga awet serta relatif aman untuk anak. Akan tetapi, percayakah anda bahwa mainan anak yang canggih dan terbuat dari plastik tersebut suatu saat dapat dibuat dari kulit jeruk.

Jika anda tidak percaya, tanyakan saja pada Geoffrey Coates, seorang profesor bidang kimia dan kimia biologi di Cornell University, New York, Amerika Serikat. Bersama kedua rekannya di grup riset Cornell University, Chris Byrne dan Scott Allen, ia berhasil mengubah kulit jeruk menjadi plastik. Bagaimana caranya?

Mereka menjelaskan bagaimana cara membuat polimer menggunakan limonen oksida sebagai molekul pendukung baru dan karbondioksida menggunakan katalis dalam penelitian di laboratorium. Limonin oksida adalah sejenis karbon dalam bentuk senyawa kimia yang terdapat pada 300 jenis tanaman. Pada buah jeruk, lebih dari 95 persen minyak yang mengandung senyawa tersebut terdapat pada kulit buah jeruk.

Dalam skala industri minyak kulit jeruk ini diekstraksi untuk berbagai macam kegunaan, salah satunya pembersih rumah tangga yang memiliki bau pohon jeruk. Minyak ini kemudian dapat dioksidasi sehingga menghasilkan limonin oksida. Senyawa ini tergolong reaktif dan oleh Coates dan rekannya digunakan sebagai senyawa building block(komponen utama plastik).

Building block lain yang mereka gunakan adalah karbondioksida, yang dikenal sebagai gas atmosfer yang terus meningkat terutama abad ini. Gas ini sebagian besar dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil(minyak bumi, gas alam, maupun batubara). Gas ini pada akhirnya akan mengancam keberlangsungan lingkungan karena termasuk gas rumah kaca yang pada akhirnya akan mengakibatkan pemanasan global di bumi.

Dengan menggunakan katalis untuk menggabungkan limonen oksida dan karbondioksida, grup riset Coates berhasil memproduksi polimer baru yang dikenal sebagai polilimonin karbonat. Polimer ini ternyata memiliki banyak karakteristik yang sama seperti polistiren. Polistiren bahan plastik yang dibuat dari minyak bumi dan banyak digunakan dalam produk plastik yang bisa dibuang.

Polimer merupakan unit yang berulang pada senyawa kimia, logika sederhananya adalah seperti helaian kertas pada mainan anak. Walaupun nanti suatu saat polimer sebagai plastik pada mainan anak tersebut akan menggunakan komponen pengganti dari limonin oksida ujur Coates. Baik limonen oksida maupun karbondioksida keduanya tidak dapat membentuk dengan polimer dengan sendirinya, akan tetapi harus dicampur sehingga menjadi produk yang diharapkan.

Berdasarkan observasi Coates, kebanyakan plastik yang digunakan saat ini adalah poliester dalam pakaian serta untuk keperluan kemasan makanan dan elektronik. Bahan dasar ini berasal dari minyak bumi sebagai building blok-nya. Dia mengatakan jika kita dapat menggunakan minyak bumi dan menggantinya dengan bahan yang melimpah serta terbaharukan, hal itu merupakan suatu hal yang perlu untuk di investigasi. Hal yang menarik dari sini adalah berkaitan dengan pekerjaan yang sepenuhnya menggunakan bahan baku terbaharukan walaupun pada akhirnya dapat membuat plastik dengan kualitas yang menarik.

Grup riset Coates sangat tertarik dengan penggunaan karbondioksida sebagai building blockpada polimer. Sebenarnya gas yang merupakan produk limbah di udara bebas ini dapat disolasi untuk pembuatan plastk, seperti polilimonin karbonat. Laboratorium Coates terdiri atas 18 orang kimiawan dan sebagian besar darinya menggunakan material yang dapat didaur ulang danbiodegradabel (dapat terurai oleh bakteri tanah) serta murah dan melimpah sebagai building blockyang ramah lingkungan. Riset Coates ini didukung oleh Packard Foundation fellowship program, the National Science Foundation, the Cornell Center for Materials Research and the Cornell University Center for Biotechnology.

Polimerisasi Alkena

Halaman ini menjelaskan tentang polimerisasi alkena untuk menghasilkan polimer-polimer seperti poli(etena) (biasa dikenal sebagai politena, dan terkadang juga disebut polietilena), poli(propena) (nama lama: polipropilena), PVC and PTFE. Halaman ini juga membahas secara ringkas bagaimana struktur polimer dapat mempengaruhi sifat-sifat dan kegunaannya.

Poli(etena) (politena atau polietilena)

Poli(etena) berkepadatan rendah: LDPE

Pembuatan dalam skala produksi

Seperti halnya pembuatan polimer lainnya yang akan dijelaskan di halaman ini, pembuatan LDPE merupakan sebuah contoh dari polimerisasi adisi.

Reaksi adisi adalah sebuah reaksi dimana dua atau lebih molekul bergabung membentuk satu produk tunggal. Selama polimerisasi etena, ada ribuan molekul etena yang bergabung bersama membentuk poli(etena) – umumnya disebut politena.

Jumlah molekul yang bergabung sangat bervariasi, tetapi biasanya berkisar antara 2000 sampai 20000.

Kondisi-kondisi

Suhu:	sekitar 200°C
Tekanan:	sekitar 2000 atmosfir
Inisiator:	sedikit oksigen sebagai zat pengganggu kemurnian

Sifat-sifat dan kegunaan

Poli(etena) berkepadatan rendah memiliki banyak cabang di sepanjang rantai hidrokarbon, dan ini mencegah rantai tersebut berdekatan satu sama lain dalam susunan yang rapi. Daerah-daerah pada poli(etena) yang ditempati oleh rantai-rantai yang saling berdekatan satu sama lain dan terkemas secara beraturan dikatakan berhablur (kristalin). Apabila rantai-rantai bercampur baur, maka daerah tersebut dikatakan amorf. Poli(etena) berkepadatan rendah memiliki banyak daerah amorf.

Sebuah rantai terikat dengan rantai lain di dekatnya melalui gaya dispersi Van der Waals. Gaya tarik tersebut akan semakin besar jika rantai-rantai tersebut saling berdekatan satu sama lain. Daerah-daerah amorf dimana rantai-rantai tidak terkemas secara beraturan dapat mengurangi efektifitas gaya tarik Van der Waals sehingga juga mengurangi titik lebur dan kekuatan polimer. Daerah amorf ini juga akan mengurangi kepadatan polimer (sehingga disebut "poli(etena) berkepadatan rendah").

Poli(etena) berkepadatan rendah biasa digunakan untuk barang-barang umum seperti tas plastik dan material-material serupa lainnya yang fleksibel dan berkekuatan rendah.

Poli(etena) berkepadatan tinggi: HDPE

Pembuatan dalam skala produksi

Polimer ini dibuat dalam kondisi yang sedikit berbeda dengan poli(etena) berkepadatan rendah.

Kondisi-kondisi

Suhu:	sekitar 60°C
Tekanan:	rendah – beberapa atmosfir
Katalis:	Katalis Ziegler-Natta atau senyawa-senyawa logam lainnya

Katalis Ziegler-Natta adalah campuran antara senyawa-senyawa titanium seperti titanium(III) klorida, TiCl₃, atau titanium(IV) klorida, TiCl₄, dan senyawa-senyawa aluminium seperti aluminium trietil, Al(C₂H₅)₃. Masih banyak katalis lain yang terus dikembangkan.

Katalis-katalis ini bekerja melalui mekanisme yang sangat berbeda dengan proses bertekanan tinggi yang digunakan untuk membuat poli(etena) berkepadatan rendah. Rantai-rantai terbentuk dengan cara yang jauh lebih terkontrol (jauh lebih tidak acak).

Sifat-sifat dan kegunaan

Poli(etena) berkepadatan tinggi memiliki cabang yang sangat sedikit di sepanjang rantai-rantai hidrokarbon – kristalinisasinya sebesar 95% atau lebih. Pengemasan cabang yang lebih baik ini berarti bahwa gaya tarik Van der Waals antara rantai-rantai lebih besar sehingga plastik lebih kuat dan memiliki titik lebur yang lebih tinggi. Kepadatannya juga lebih tinggi karena pengemasan yang lebih baik dan jumlah ruang yang tidak terpakai dalam struktur lebih kecil.

Poli(etena) berkepadatan tinggi biasa digunakan untuk membuat barang-barang seperti botol susu plastik dan wadah-wadah yang serupa, baskom cuci, pipa plastik dan sebagainya. Biasanya terdapat huruf-huruf HDPE di dekat simbol daur-ulang pada produk-produk tersebut.

Poli(propena) (polipropilena): PP

Poli(propena) dibuat dalam skala produksi dengan menggunakan katalis Ziegler-Natta dan katalis-katalis moderen lainnya. Ada tiga jenis struktur poli(propena) yang perlu anda ketahui, tapi kita mulai membahas dari awal dengan sebuah struktur umum yang memenuhi ketiga variasi struktur tersebut.

Struktur umum

Jika hanya disebutkan struktur poli(propena) saja tanpa rincian lebih lanjut, maka kita sudah bisa mereka struktur yang dimaksud.

Struktur yang perlu dipikirkan adalah bentuk propena seperti terlihat di sebelah kanan gambar berikut:

Sekarang buat bentuk ini berjejer dalam sebuah baris dan gabungkan. Perlu diperhatikan bahwa ikatan-ikatan rangkap semuaya akan diganti dengan ikatan tunggal selama proses berlangsung.

Jika dituliskan dalam bentuk persamaan sederhana, biasanya ditulis sebagai berikut:

Tiga variasi struktur poli(propena)

Anda perlu mengingat bahwa diagram-diagram di atas adalah diagram 2-dimensi. Rantai-rantai poli(propena) yang sesungguhnya adalah 3-dimensi. Ada tiga struktur poli(propena) yang berbeda tergantung pada bagaimana gugus CH₃ tertata dalam ruang.

Ketiga struktur tersebut disebut poli(propena) isotaktis, ataktis dan sindiotaktis. Versi struktur yang umum digunakan adalah poli(propena) isotaktis.

Poli(prena) isotaktis

Beberapa rantai poli(propena) isotaktis terlihat seperti gambar berikut:

Pada struktur ini, gugus CH₃ tertata dengan tatanan yang sangat beraturan sehingga memungkinkan rantai-rantai untuk saling berdekatan satu sama lain sehingga memaksimalkan jumlah ikatan Van der Waals diantara rantai-rantai tersebut. Ini berarti bahwa poli(propena) isotaktis cukup kuat baik sebagai benda padat maupun jika dibuat dalam bentuk serat.

Struktur ini merupakan bentuk poli(propena) yang paling umum, yang biasa digunakan untuk membuat wadah dan tali plastik. Biasanya terdapat huruf-huruf PP di dekat simbol daur-ulang pada produk-produk tersebut.

Poli(propena) ataktis

Pada poli(propena) ataktis, gugus CH₃ diorientasikan secara acak di sepanjang rantai.

Kurangnya keteraturan membuat rantai-rantai saling berdekatan satu sama lain sehingga gaya-tarik Van der Waals diantara rantai-rantai tersebut lebih lemah. Poli(propena) ataktis jauh lebih halus dengan titik lebur yang lebih rendah.

Poli(propena) ataktis terbentuk sebagai sebuah produk limbah selama pembuatan poli(propena) isotaktis dan kegunaannya terbatas. Sebagai contoh, poli(propena) ataktis digunakan pada cat jalan, digunakan dalam material atap seperti "lembar atap", dan pada beberapa penutup atau perekat.

Poli(propena) sindiotaktis

Poli(propena) sindiotaktis merupakan sebuah material yang relatif baru dan merupakan poli(propena) lain yang rantai-rantainya tertata beraturan. Dalam strukturnya, setiap gugus CH₃diorientasikan dengan cara yang sama.

Adanya keteraturan ini berarti bahwa rantai-rantai bisa saling berdekatan, dan gaya tarik Van der Waals akan cukup kuat. Akan tetapi, gaya tarik tidak sama kuatnya dengan yang terdapat pada poli(propena) isotaktis. Ini menjadikan poli(propena) sindiotaktis lebih halus dan memiliki titik lebur yang lebih rendah.

Karena poli(propena) sindiotaktis relatif baru, kegunaannya masih terus berkembang – sebagai contoh, digunakan dalam lapisan plastik tipis untuk membungkus makanan. Ada juga yang digunakan dalam bidang kedokteran – misalnya, dalam tabung-tabung kedokteran dan untuk tas-tas dan kantong obat. Masih banyak kegunaan potensial lainnya – baik secara sendiri, maupun dalam bentuk campuran dengan poli(propena) isotaktis.

Poli(kloroetena) (polivnyl klorida): PVC

Poli (kloroetena) umumnya dikenal sebagai singkatan dari huruf-huruf pertama dari nama lamanya yaitu PVC.

Struktur

Poli(kloroetena) dibuat dengan polimerisasi kloroetena, CH₂=CHCl. Pembetukan strukturnya tidak jauh beda dengan pembentukan struktur poli(propena) (lihat diatas). Selama anda menggambarkan molekul kloroetena dengan benar, maka strukturya akan terlihat sangat bagus.

Dalam bentuk persamaan biasanya dituliskan sebagai:

Tidak jadi masalah pada atom karbon mana dalam molekul awal klorin ditempatkan. Yang penting anda konsisten menuliskannya pada kedua sisi persamaan reaksi.

Proses polimerisasi utamanya menghasilkan molekul-molekul polimer ataktis – dimana atom-atom klorin berorientasi secara acak di sepanjang rantai. Strukturnya tidak berbeda degan poli(propena) ataktis – cukup ganti gugus CH₃ pada poli(propena) ataktis dengan atom klorin.

Karena atom-atom klorin menonjol keluar dari rantai secara acak, dan karena ukuranya yang besar, maka sulit bagi rantai-rantai tersebut untuk berdekatan. Poli(kloroetena) bersifat amorf dan hanya memiliki sedikit daerah kristalin (berhablur).

Sifat-sifat dan kegunaan

Biasanya, polimer-polimer amorf lebih fleksibel dibanding polimer-polimer kristalin karena gaya tarik antara ranta-rantainya cenderung lebih lemah. Akan tetapi, poli(kloroetena) murni cenderung agak keras dan kaku.

Ini disebabkan oleh adanya interaksi dipol-dipol tambahan akibat polaritas ikatan karbon-klorin. Klorin jauh lebih elektronegatif dibanding karbon, sehingga menarik elektron-elektron dalam ikatan ke arahnya. Ini menjadikan atom-atom klorin sedikit engatif dan karbon sedikit positif.

Dipol-dipol permanen ini menambah gaya tarik akibat dipol-dipol sementara yang menghasilkan gaya-gaya dispersi.

Plasticiser biasa ditambahkan ke dalam poli(kloroetena) untuk mengurangi keefektifan gaya tarik ini dan membuat plastik lebih fleksibel. Semakin banyak plasticizer yang ditambahkan, semalin fleksibel plastik tersebut.

Poly(kloroetena) digunakan untuk membuat banyak barang-barang seperti pipa air, jendela plastik, insulasi kabel listrik, tikar untuk lantai dan untuk keperluan lain, alas kaki, pakaian, dan sebagainya.

Poli(tetrafluoroetena): PTFE

Polimer ini memiliki nama dagang Teflon atau Fluon.

Struktur

Secara struktural, PTFE mirip seperti poli(etena) kecuali bahwa masing-masing hidrogen dalam struktur diganti dengan sebuah atom fluorin.

Rantai-rantai PTFE cenderung terkemas dengan baik dan PTFE cukup berhablur (kristalin). Karena atom-atom fluorin, ranta-rantainya juga mengandung lebih banyak elektron (dengan panjang yang sama) dibanding rantai poli (etena) yang sebanding. Jika pengemasan yang baik dikombinasikan dengan elektron-elektron ekstra yang ada maka gaya dispersi Van der Waals akan lebih kuat dibanding pada poli(etena) sekalipun yang berkepadatan tinggi.

Sifat-sifat dan kegunaan

PTFE memiliki titik lebur yang relatif tinggi (dikarenakan oleh kekuatan gaya tarik antara rantai-rantainya) dan sangat resisten terhadap serangan kimia. Rantai karbon begitu melekat pada atom-atom fluorin sehingga tidak ada yang bisa mencapainya untuk bereaksi dengannya. Ini bermanfaat dalam industri kimia dan dalam industri makanan untuk melapisi wadah dan membuat wadah-wadah tersebut kebal terhadap hampir segala sesuatu yang dapat membuatnya korosi.

Yang tak kalah pentingnya bahwa PTFE juga memiliki sifat anti-lengket yang sangat baik – sifat inilah yang menyebabkan PTFE paling banyak digunakan dalam peralatan dapur dan perkebunan yang tidak-melengket. Dengan sifat ini juga, PTFE bisa digunakan pada barang-barang seperti bantalan antigesekan.