PROSES BIOTEKNOLOGI UNTUK DAUR ULANG PRODUK KARET

PROSES BIOTEKNOLOGI UNTUK DAUR ULANG PRODUK KARET

Oleh : Arga Gautama, Feble Fuji Pertiwi, Yohanes T. R Sinaga, Yulianti

Pendahuluan

Elastisitas dan keregangan adalah fitur paling khas untuk karet. Penambahan beberapa persen sulfur dan pemanasan dengan pengadukan di bawah tekanan, jembatan sulfur akan terbentuk antara rantai hidokarbon. Reaksi irreversible ini akan menghasilkan material yang unik dan termoelastis, yang stabil pada selisih suhu yang lebar. Sayangnya, bahan tidak memungkinkan untuk dibentuk ulang.

Karet sintetis berbeda dari karet alam dari struktur kimia maupun struktur fisik. Bahan karet dapat berbeda dengan penambahan akselerator, activator, retarders, dan pengisi.

Pada tahun 1999 , konsumsi karet alam di seluruh dunia adalah 6,7 juta ton , sementara konsumsi karet sintetis adalah 10 juta ton (irsg, 1999). Perbandingan antara konsumsi karet alam dan sintetis meningkat beberapa persen selama sepuluh tahun terakhir. Produksi karet yang paling banyak adalah produksi ban, dan yang lainnya seperti bahan otomotif, bahan bukan otomotif, modifikasi plastik, alas kaki, konstruksi, kawat, perekat, dan lain-lain.

Masalah pada penggunaan kembali karet disebabkan oleh ikatan sulfur yangn sangat kuat antara rantai hidrokarbon, yang membuat ketidakmungkinan dalam penghancuran dan pembentukan ulangUmumnya, prioritas pengurangan jumlah limbah harus :

1.      Mengurangi konsumsi

2.      Penggunaan kembali produk

3.      Daur ulang bahan baku

4.      Pemulihan energi

5.      Penurunan limbah

Metode dalam penggunaan kembali dan daur ulang yang paling umum dilakukan adalah membakar ban mobil, pembangkit listrik sebagai bahan bakar,land-fill, bahan karet baru, plastik, semen, sol sepatu, pot, ayunan anak-anak, dan lain-lain.

Penggilingan bahan karet

Pada umumnya, beberapa tahapan diperlukan dalam proses penggilingan. Ban di potong atau dipotong menjadi potongan yang besar. Pada aplikasi tertentu diperlukan ukuran < 1 mm. Konsumsi energi merupakan biaya terbesar dari proses penggilingan. Ketika menggunakan karet remah baru dalam pembuatan produk karet, harga karet alam harus berada di sekitar setengah harga bahan baku sehingga  dapat membuat efisiensi biaya.

Pemotongan dan penggilingan bahan karet memerlukan alat khusus untuk keelastisitasannya. Proses ini berdasarkan  pada kombinasi pemotongan dan merobek. Masalah utama dari teknologi penggilingan adalah peningkatan panas pada bahan karet, yang berarti bahwa pendinginan harus diterapkan di semua teknik menggiling. Proses lainnya yaitu shreeding, granulator/hammer mill. Keuntungan dari cara ini adalah keseragaman.

Cara lain untuk menghindari degradasi adalah mendinginkan karet di bawah suhu transisi dengan  Nitrogen cair pada suhu-70 ^oC sampai -130 ^oC. Cryo-grinding menghasilkan bubuk dengan ukuran partikel di bawah 0.2 mm yang dapat diproduksi tanpa degradasi dan oksidasi. Cryo-grinding menghasilkan permukaan yang lembut dibandingkan dengan struktur ‘cauliflower’yang diperoleh dengan proses penggilingan.cryo-grinding adalah metode yang relatif mahal, karena biaya nitrogen cair.

Daur ulang bahan karet

Salah satu cara daur-ulang bahan karet yang telah rusak dengan cara: menggiling , mencampur remah-remah dengan virgin karet, dan kemudian di vulkanisasi menjadi produk karet baru. Sifat mekanik bahan  menurun secara drastis karena rendahnya cross linking antar virgin rubber, dan hanya sedikit ikatan sulfur yang terbentuk selama proses vulkanisasi.

Cara lain untuk daur-ulang karet misalnya, proses bioteknologi seperti degradasi mikroba dari karet menjadi produk  dalam satu cara atau lebih berguna. Secara umum, terdapat beberapa keuntungan tertentu dengan bioteknologi dibandingkan dengan proses kimia dan proses fisika. Bioteknologi tidak mencakup bahan kimia berbahaya atau beracun, dan tidak normalnya energi intensif.Lebih lanjut, spesifisitas enzim dan mikroorganisme mendegradasi yang tidak diinginkan dari materi. Namun, ada juga beberapa kekurangan, yang paling menonjol adalah mikroorganisme sensitif terhadap banyak zat kimia, termasuk bahan tambahan karet.

Pada karet vulkanisasi, campuran komposisi untuk ketahan mikroorganisme harus dipilih. Menemukan komposisi yang tahan terhadap mikroorganisme lebih sulit dibandingkan menemukan obat pembasmi untuk karet. Beberapa campuran komposisi akan menyebabkan masalah ketika bioteknologi digunakan untuk daur ulang karet.

Proses Bioteknologi

Proses bioteknologi dapat didefinisikan secara umum sebagai “penegndalian dan aplikasi dari agen biologi secara sederhana - sel hidup atau mati atau komponen sel- dalam perlakuan teknologi yang berguna.  Mereka juga disebut sebagai “penggabungan dari ilmu alami dan ilmu keteknikan untuk mencapai aplikasi dari organisme, sel, dan bagian dari itu dan molekul analog untuk produk dan pelayanan”. Proses seperti ini antara lain seperti operasi beragam produksi seperti pakan ternak, asam sitrat dan antibiotik, pengolahan limbah, pemurnian air dan perbaikan tanaman pertanian. Dalam proses bioteknologi, yang perlu diperhatikan adalah metode seperti aerobic ataupun anaerobik, reaktor kontinyu atau batch. Setiap prosedur memiliki kekurangan dan kelebihan masing-masing.

Garis besar sejarah

Karet telah digunakan oleh manusia selama ribuan tahun. Columbus dan teman-temannya adalah orang eropa pertama menemukan karet ketika menjelajahi Amerika selatan pada tahun 1490. Pada masa itu, suku Indiana sudah mengetahui dan menggunakannya, selain sebagai bola juga digunakan untuk botol, sepatu, topi anti air.

Masalah dengan karet ini adalah lengket dan tahan air.penggunaan produk karet relative terbatas hingga Charles Goodyear meninggalkan sepotong karet dengan sulfur pada oven bersuhu hangat tahun 1839. Hasil yang mengejutkan, bahan menjadi tidak lengket dan stabil, yang beberapa tahun selanjutnya menjadi salah satubahan yang paling banyak digunakan di dunia. 50 tahun kemudian Dunlop menemukan ban pneumatic, yang menjadi produk penting. Pada perang dunia I, Jerman memproduksi karet sintetik, dan mereka mengembangkan tekniknya selama tahun 1930-an. Perang dunia II, Amerika dipaksa untuk memproduksi karet sintetis. Saat ini, sekitar 60% perusahaan karet adalah karet sintetis.

Selama bertahun-tahun mengunakan produk karet, selalu ada masalah pada penurunan mikroba, dan kajian secara luas dilakukan yang bertujuan untuk pencegahan. Satu ide yaitu menggunakan pengurangan mikroba yang dibuang dari  bahan karet, dan mungkin itu digunakan untuk memperoleh keuntungan produk akhir sebagai pemecahan masalah.

Produk karet yang mengaplikasikan daur ulang secara bioteknologi

Jumlah proses bioteknolgi yang digunakan untuk daur ulang bahan karet masih sangat terbatas. Daur ulang dengan desulfurisasi mikroba saat ini merupakan pilihan yang paling memungkinkan, tapi tidak digunakan secara komersial. Secara umum metode bioteknologi ini prospek bisnis yang menjanjikan sebagai solusi dimasa depan dari peningkatan permintaan daur ulang karet.

Degradasi Mikroba Karet

Tsuchii dan pegawainya membuat studi secara luas pada degradasi karet dan mempelajari degradasi produk dari bahan karet alam setelah perlakuan dengan Nocardia 835 A. mereka menemukan bahwa peningkatan jumlah carbon black, sulfur dan cyclohexylbenzothiazole sulfonamide (CBS) meningkatkan ketahanan terhadapa degradasi mikroba. Pengamatan lain melaporkan perbedaan studi bahwa kemampuan isolasi degradasi karet umumnya dengan Actinomycetes, dan karet alami lebih mudah terdegradasi dibandingkan karet sintetik.

Enzim dari bakteri Gram negative Xanthomonas sp. Menunjukkan degradasi alami dari lateks karet alam untuk menciptakan produk degradasi yang sama seperti Nocardia 835 A. degradasi lebih efisien pada produk dengan karet alam dibandingkan dengan produk karet sintetis. Hal ini dapat dikarenakan dua alasan berikut: (1) mikroorganisme menemukan kesulitan dalam mendegradasi campuran molekul dengan kompleksitas tinggi. (2) tambahan campuran beracun pada bahan karet. Hal ini karena cross linking pada karet tervulkanisasi tidak efektif untuk didegradasi, sedangkan pada karet alam lebih efektif untuk didegradasi.

Williams(1986) mengemukakan bahwa mikroorganisme lebih menyukai menyerang kandungan asam stearate pada karet tervulkanisasi, yang merupakan ide yang menarik dan harus diperhatikan dalam upaya pencegahan kerusakan karet.

Modifikasi permukaan

Tujuan dari modifikasi permukaan adalah untuk meningkatkan interaksi antara partikel karet dasar dan matrik baru ketika remah karet dicampur dengan bahan baru.Hal ini dilakukan untuk meningkatkan sifat bahan yang terdiri sebagian dari bahan karet dasar.

Pembelahan rantai hidrokarbon

Pembelahan rantai hidrokarbon yang terbatas pada permukaan karet tervulkanisasi dapat membuat rantai lebih fleksibel, dan sejumlah besar ikatan tak jenuh dapat membentuk ikatan baru dengan bahan disekitarnya.

Desulfurisasi  bahan karet

Efek dari desulfurisasi akan sama seperti pembelahan rantai hidrokarbon, tetapi mungkin lebih efisien. Pemotongan ikatan sulfur membuat rantai hidrokarbin lebih fleksibel dan menghasilkan sejumlah besar tempat aktif untuk ikatan baru, tetapi tidak berpengaruh pada kualitas dari polimer.

Detoksifikasi Mikroba

Umumnya, karet mengandung bahan tambahan seperti accelerator, retarders dan antioksidan yang menjadi bahan beracun bagi mikroorganisme. Bahan tambahan berbahaya pada karet dapat dilarutkan pada pelarut organik, tetapi hal ini bukan solusi terbaik. Situasi ini juga menjadi masalah pada penerapan penggunaan ban.

Kemungkinan menggunakan kemampuan mikroorganisme dalam mendegradasi substansi aromatikmenggunakan detoksi pada karet perlu pertimbangan yang besar sekali. Rhodococcus, sebagai contoh di laporkan dapat mengurai senyawaaromatik dan berbagai senyawa lainnya.

Keadaan sekarang

Saat ini, jumlah proses teknologi sangat terbatas dalam penggunaan kembali limbah bahan karet. Sejumlah patent ada untuk bioteknologi desulfurisasi bahan karet, tetapi sepengetahuan kita proses ini tidak dikomersialkan.

Prinsip utama dalam proses bioteknologi adalah detoksifikasi, degradasi total, modifikasi permukaan, degradasi sebagian, degradasi permukaan dan desulfurisasi.

S

·         Tidak berbahaya dan tidak memasukan bahan kimia berbahaya

·         Tidak memerlukan energi yang intensif

·         Mendegradasi material yang tidak diinginkan

W

·         Mikroorganisme sensitif terhadap banyak bahan kimia yang terkandung pada zat tambahan pada karet

O

·         Masih banyak industri yang belum menggunakan cara ini

·         Harga dan sistem tergolong lebih mudah dan tidak berbahaya

T

Sulit dalam menjalankannya karena perlu produk karet yang memiliki ketahanan bagi mikroorganisme yang digunakan