KIMIA ORGANIK : DAUR ULANG PLASTIK

 DAUR ULANG PLASTIK

Oleh : Bagus Julian Tri Kusuma (@Z20-BAGUS)

Abstrak

     Kimia Organik adalah bidang ilmu yang mempelajari tentang struktur, sifat-sifat, perubahan, komposisi, reaksi dan sintesis senyawa yang mengandung atom karbon tidak hanya senyawa hidrokarbon, tetapi juga senyawa yang mengandung unsur lain, seperti hidrogen, nitrogen, oksigen, halogen fosfor, silikon dan sulfur.

Kata kunci : Kimia organik, perubahan komposisi, silikon

Pendahuluan

     Daur ulang bahan kimia adalah istilah luas yang digunakan untuk menggambarkan serangkaian teknologi baru dalam industri pengelolaan limbah yang memungkinkan plastik didaur ulang, yang sulit atau tidak ekonomis untuk didaur ulang secara mekanis.

Dengan mengubah sampah plastik kembali menjadi bahan kimia dasar dan bahan baku kimia, proses daur ulang bahan kimia berpotensi meningkatkan tingkat daur ulang secara signifikan dan mengalihkan sampah plastik dari tempat pembuangan sampah atau pembakaran.

Rumusan Masalah

A. Jelaskan apa yang dimaksud Plastik ?

B. Jelaskan apa yang dimaksud Polimer ?

C. Jelaskan jenis – jenis Plastik ?

D. Jelaskan Teknologi dan Penerapannya ?

Tujuan

A. Untuk mengetahui pengertian plastic

B. Untuk mengetahui pengertian polimer

C. Untuk memahami jenis – jenis plastic

D. Untuk mengetahui dan memahami tentang teknologi dan penerapannya

Pembahasan

A. Pengertian plastic

Plastik adalah material jenis polimer yang tersusun atas rantai monomer serta bersifat ringan. Plastik ditemukan pertama kali oleh Alexander Parker melalui pengolahan bahan organik dari selulosa. 

Kala itu, Parker memberi nama produk temuannya sebagai parkesine. Seiring zaman, mulai banyak ilmuwan yang mengembangkannya hingga diperoleh plastik seperti sekarang. 

Umumnya, plastik yang digunakan sekarang ini tidak berasal dari bahan alami, melainkan dari hasil cracking minyak Bumi yang berbentuk serbuk putih. Dalam penerapannya, plastik bisa ditemukan dalam bentuk lembaran, lempengan, dan film.

 

B. Pengertian polimer

Polimer adalah material berbentuk rantai molekul panjang dan berulang. Hasil ini didapatkan dari proses bernama polimerisasi. Ada berbagai macam polimer. Selain itu, karakteristik pun berbeda-beda. Semuanya tergantung dari sifat molekul yang membentuk serta bagaimana proses pembentukannya. 

Ada beberapa polimer yang memiliki sifat lentur. Contohnya seperti karet dan polister. Namun, juga ada polimer dengan sifat keras dan kuat, yakni kaca dan epoksi.

C. Jenis – Jenis plastic

1. Polyethylene (PE)

     Polietilena (disingkat PE) (IUPAC: Polietena) adalah termoplastik yang digunakan secara luas oleh konsumen produk sebagai kantong plastik. Sekitar 80 juta metrik ton plastik ini diproduksi setiap tahunnya. Polietilena adalah polimer yang terdiri dari rantai panjang monomer etilena (IUPAC: etena). Di industri polimer, polietilena ditulis dengan singkatan PE, perlakuan yang sama yang dilakukan oleh Polistirena (PS) dan Polipropilena (PP). Molekul etena C2H4 adalah CH2=CH2. Dua grup CH2 bersatu dengan ikatan ganda. Polietilena dibentuk melalui proses polimerisasi dari etena. Polietilena bisa diproduksi melalu proses polimerisasi radikal, polimerisasi adisi anionik, polimerisasi ion koordinasi, atau polimerisasi adisi kationik.

Kemasan polietilen banyak digunakan untuk mengemas buah-buahan, sayursayuran segar, roti, produk pangan beku dan tekstil. Setiap metode menghasilkan tipe polietilena yang berbeda. Polietilena terdiri dari berbagai jenis berdasarkan kepadatan dan percabangan molekul. Sifat mekanis dari polietilena bergantung pada tipe percabangan, struktur kristal, dan berat molekulnya.

2. HDPE         
     HDPE dicirikan dengan densitas yang melebihi atau sama dengan 0.941 g/cm3. HDPE memiliki derajat rendah dalam percabangannya dan memiliki kekuatan antar molekul yang sangat tinggi dan kekuatan tensil. HDPE bisa diproduksi dengan katalis kromium/silika, katalis Ziegler-Natta, atau katalis metallocene. HDPE digunakan sebagai bahan pembuat botol susu, botol/kemasan deterjen, kemasan margarin, pipa air, dan tempat sampah.

3. POLYETHYLENE TEREPHTALATE (PET)

     Polyethylene terephtalate yang sering disebut PET dibuat dari glikol (EG) dan terephtalic acid (TPA) atau dimetyl ester atau asam terepthalat (DMT). sifat-sifat PET : PET merupakan keluarga polyester seperti halnya PC. Polymer PET dapat diberi penguat fiber glass, atau filler mineral. PET film bersifat jernih, kuat, liat, dimensinya stabil, tahan nyala api, tidak beracun, permeabilitas terhadap gas, aroma maupun air rendah.    
PET engineer resin mempunyai kombinasi sifat-sifat: kekuatan (strength)-nya tinggi, kaku (stiffness), dimensinya stabil, tahan bahan kimia dan panas, serta mempunyai sifat elektrikal yang baik. PET memiliki daya serap uap air yang rendah, demikian juga daya serap terhadap air.
PET dapat diproses dengan proses ekstrusi pada suhu tinggi 518- 608 oF, selain itu juga dapat diproses dengan tehnik cetak injeksi maupun cetak tiup. Sebelum dicetak sebaiknya resin PET dikeringkan lebih dahulu (maksimum kandungan uap air 0,02 %) untuk mencegah terjadinya proses hidrolisa selama pencetakan. Penggunaan PET sangat luas antara lain : botol-botol untuk air mineral, soft drink, kemasan sirup, saus, selai, minyak makan. 

4. Polipropilena         
     Pengolahan lelehnya polipropilena bisa dicapai melalui ekstrusi dan pencetakan. Metode ekstrusi (peleleran) yang umum menyertakan produksi serat pintal ikat (spun bond) dan tiup (hembus) leleh untuk membentuk gulungan yang panjang untuk nantinya diubah menjadi berbagai macam produk yang berguna seperti masker muka, penyaring, popok dan lap.

Teknik pembentukan yang paling umum adalah pencetakan suntik, yang digunakan untuk berbagai bagian seperti cangkir, alat pemotong, botol kecil, topi, wadah, perabotan, dan suku cadang otomotif seperti baterai. Teknik pencetakan tiup dan injection-stretch blow molding juga digunakan, yang melibatkan ekstrusi dan pencetakan. 

5. POLYSTIRENE (PS)         
     Polistirena adalah sebuah polimer dengan monomer stirena, sebuah hidrokarbon cair yang dibuat secara komersial dari minyak bumi. Pada suhu ruangan, polistirena biasanya bersifat termoplastik padat, dapat mencair pada suhu yang lebih tinggi. Stirena tergolong senyawa aromatik.
Polistirena pertama kali dibuat pada 1839 oleh Eduard Simon, seorang apoteker Jerman.
Ketika mengisolasi zat tersebut dari resin alami, dia tidak menyadari apa yang dia telah temukan. Seorang kimiawan organik Jerman lainnya, Hermann Staudinger, menyadari bahwa penemuan Simon terdiri dari rantai panjang molekul stirena, sebagai polimer plastik.

Polistirena padat murni adalah sebuah plastik tak berwarna, keras dengan fleksibilitas yang terbatas yang dapat dibentuk menjadi berbagai macam produk dengan detail yang bagus. Penambahan karet pada saat polimerisasi dapat meningkatkan fleksibilitas dan ketahanan kejut. Polistirena jenis ini dikenal dengan nama High Impact Polystyrene (HIPS). Polistirena murni yang transparan bisa dibuat menjadi beraneka warna melalui proses compounding. Polistirena banyak dipakai dalam produk-produk elektronik sebagai casing, kabinet dan komponen-komponen lainya. Peralatan rumah tangga yang terbuat dari polistirena, a.l: sapu, sisir, baskom, gantungan baju, ember.

 

D. Teknologi dan Penerapannya

     Daur ulang kimia berbeda dengan daur ulang mekanis yang menggunakan proses menyiapkan polimer limbah untuk digunakan kembali, tanpa mengubah struktur kimia bahan secara signifikan. Daur ulang mekanis memproses aliran polimer tunggal yang terpisah, yang dicuci, digranulasi, dan kemudian diekstrusi kembali untuk membuat pelet daur ulang yang siap untuk aplikasi pencetakan. Proses daur ulang bahan kimia berdasarkan depolimerisasi dan daur ulang bahan baku, memecah rantai hidrokarbon panjang dalam plastik menjadi fraksi hidrokarbon yang lebih pendek atau menjadi monomer menggunakan proses kimia, termal, atau katalitik. Pemurnian, di sisi lain, berkaitan dengan penggunaan pelarut untuk menghilangkan aditif dari polimer.

Daur ulang bahan baku adalah bagian dari daur ulang bahan kimia yang namanya diambil dari keluaran utama yang dihasilkan, yaitu bahan baku petrokimia. Istilah 'daur ulang bahan baku' digunakan untuk membedakan proses termal yang mengubah limbah plastik menjadi bahan baku untuk pabrik petrokimia, dengan proses kimia yang memurnikan aliran limbah plastik (yaitu pemurnian) atau memecah produk limbah menjadi monomer (yaitu depolimerisasi). ) untuk pemrosesan ulang atau repolimerisasi lebih lanjut.

1. Pemurnian

adalah proses di mana plastik dilarutkan dalam pelarut (atau pelarut) yang sesuai, setelah itu serangkaian langkah pemurnian dilakukan untuk memisahkan polimer dari aditif dan kontaminan. Setelah polimer dilarutkan dalam pelarut, polimer tersebut dapat dikristalisasi secara selektif. Jika suatu pelarut dapat melarutkan polimer yang diinginkan atau semua polimer lain kecuali polimer target, maka pelarut tersebut dapat digunakan untuk pelarutan selektif. Persyaratan penting untuk ini adalah memiliki pelarut selektif. Output yang dihasilkan adalah polimer yang diendapkan, yang idealnya tidak terpengaruh oleh proses tersebut dan dapat diformulasi ulang menjadi plastik.

Bahan Baku Sasaran

-  PVC, PS, PE dan PP

Produk

-  Polimer plastik “yang dimurnikan”.

Status Teknologi

Ini adalah teknologi baru dan upaya sedang dilakukan untuk meningkatkannya ke tingkat yang layak secara komersial. Umumnya sampah plastik dikumpulkan sebagai polimer campuran. Oleh karena itu, tantangan utamanya adalah pemisahan dan daur ulang komponen sampah secara selektif.

2. Depolimerisasi

     (terkadang disebut sebagai kemolisis) adalah kebalikan dari polimerisasi dan menghasilkan molekul monomer tunggal atau fragmen polimer yang lebih pendek dikenal sebagai oligomer. Monomer identik dengan yang digunakan dalam pembuatan polimer dan oleh karena itu, plastik yang dibuat dari depolimerisasi memiliki kualitas yang serupa dengan monomer murni. Kerugian utama depolimerisasi kimia adalah bahwa depolimerisasi hanya dapat diterapkan pada polimer 'kondensasi' seperti PET dan poliamida. Bahan ini tidak dapat digunakan untuk penguraian sebagian besar polimer 'tambahan' (misalnya PP, PE, PVC) yang merupakan mayoritas aliran sampah plastik.

Bahan Baku Sasaran

-  Polikondensat, yang meliputi poliester (PET), poliamida (PA), dan poliuretan

Produk

-  Monomer dari polikondensat daur ulang

Status Teknologi

Sejumlah pabrik industri yang melakukan degradasi PET saat ini beroperasi, terutama berdasarkan perlakuan metanolisis dan glikolisis. Proses hidrolitik kurang maju, sebagian besar digunakan pada skala laboratorium dan pabrik percontohan, meskipun beberapa proyek sedang dikembangkan untuk aplikasi komersial dalam beberapa tahun mendatang. Proses berbasis ammonolisis dan aminolisis merupakan pengobatan yang kurang mapan dan berkembang dengan baik. Glikolisis dan hidrolisis saat ini merupakan metode kemolisis yang paling banyak digunakan untuk membalikkan reaksi polimerisasi poliuretan. Depolimerisasi kimia poliamida terutama dilakukan melalui hidrolisis.

 3. Daur Ulang Bahan Baku

     Daur ulang bahan baku adalah proses termal apa pun yang mengubah polimer menjadi molekul yang lebih sederhana, untuk membentuk bahan baku untuk pemrosesan jenis petrokimia. Dua proses utama di sini adalah pirolisis dan gasifikasi. Keluaran dari daur ulang bahan baku adalah bahan kimia dasar (misalnya hidrokarbon atau syngas), yang perlu diproses lebih lanjut untuk menghasilkan polimer. Hal ini memungkinkan fleksibilitas untuk digunakan kembali dalam industri petrokimia.

Kesimpulan

     Plastik merupakan bahan kimiawi yang bukanlah bahan yang alami, melainkan bahan buatan atau sintetis. Plastik-plastik yang telah menjadi sampah, berbahaya dan sulit dikelola. Diperlukan waktu puluhan bahkan ratusan tahun untuk membuat sampah plastik itu benar-benar terurai. Namun yang menjadi persoalan adalah dampak negatif sampah plastik ternyata sebesar fungsinya juga. Plastik jika digunakan tidak sesuai dengan fungsinya sangat berbahaya, jika dibuang tanpa adanya penanganan yang khusus pun berbahaya bagi lingkungan. Sampah plastik tidak dapat dibuang begitu saja ke tanah. Dibutuhkan waktu 1000 tahun agar plastik dapat terurai oleh tanah secara terdekomposisi atau terurai dengan sempurna. Ini adalah sebuah waktu yang sangat lama. Saat terurai, partikel-partikel plastik akan mencemari tanah dan air tanah. Karena sifatnya yang sulit terurai, plastik juga penyebab banjir karena menyumbat saluran-saluran air. Sehingga pada saat musim penghujan tiba mengakibatkan banjir. Jika dibakar, sampah plastik akan menghasilkan asap beracun yang berbahaya bagi kesehatan yaitu jika proses pembakaranya tidak sempurna, plastik akan mengurai di udara sebagai dioksin. Senyawa ini sangat berbahaya bila terhirup manusia.

Daftar Pustaka

Imam Murjianto, 2005. Sifat dan Karakateristik Material Plastik dan Bahan Aditif.. Journal Traksi. Vol. 3. No. 2

IAPD. 2012. Introduction to Plastics. 11th edition.

 Brydson, J.A. 1999. Plastic Material. Seventh Edition. Butterworh-Heinemann

Tarmizi I.D. 2015. Kimia Lingkungan. Padang : Universitas Negeri Padang.