Rabu, 20 Juni 2018

Mikrokristalin Selulosa: Pengantar

Berbagai jenis material memainkan peran penting dalam peradaban modern. Antara lain, bahan berbasis polimer yang biasanya digunakan di berbagai industri yang terkait dengan peralatan kimia, listrik dan peralatan elektronik, otomotif, pesawat ruang angkasa, medis, penyimpanan energi dalam baterai dan superkapasitor. Material polimer ini telah menggantikan penggunaan bahan tradisional seperti keramik, gelas dan logam dalam beberapa bidang dikarenakan biayanya yang murah, ketersediaan, ringan, bahan kimia, kelembaman, kekuatan, dan kemudahan dalam pemrosesan.

Polimer-polimer ini memungkinkan pengembangan luas dalam berbagai jenis bahan seperti plastik, elastomer, serat buatan, dan komposit. Namun, menipisnya sumber daya fosil ditambah dengan peningkatan kesadaran lingkungan dan masalah kesehatan bersinergis dalam menyediakan produk dan bahan yang muncul yang memuaskan kepedulian lingkungan dan kemandirian dari sumber petrokimia. Akibatnya, prinsip-prinsip keberlanjutan, eko-efisiensi, ekologi industri, kimia hijau dan rekayasa sedang diperkenalkan ke pengembangan berikutnya menghasilkan produk, bahan, dan proses.

Selama dua dekade terakhir, banyak perhatian diberikan terhadap penggunaan bahan berbasis alam yang dapat mencegah meluasnya ketergantungan pada bahan bakar fosil. Tempat yang ramah lingkungan diharapkan dapat meningkatkannya secara signifikan; hal ini membutuhkan pencarian beberapa alternatif baru yang keberlanjutan dengan menjelajahi secara luas sumber daya alam yang tersedia. Dengan demikian, ada keinginan dalam pengembangan penelitian bio-komposit dlam rangka mengurangi jumlah komposit sintetik berbasis minyak bumi karena sebagian besar komposit polimer berbasis minyak bumi tidak dapat terurai. Dibutuhkan waktu bertahun-tahun, bahkan berabad-abad, bagi alam untuk menurunkan bahan-bahan ini. Biokomposit polimer sangat menarik. Perbaikan dalam sifat mekanik bio-komposit adalah prasyarat kunci untuk meningkatkan potensi penggunaannya dalam beberapa aplikasi. Sekarang ini, penyesuaian sifat fisikokimia dan mekanis seperti itu komposit telah terbukti bergantung pada karakteristik intrinsiknya, pengaturan ruang fase dan sifat antarmuka. Mereka dapat diperoleh dari matriks biopolimer dengan serat yang asal-usulnya dapat ditemukan baik sebagai mineral alami atau sebagai bahan baku tanaman terbarukan. Keuntungan serat alami lebih dari yang buatan seperti aramid, karbon, dan kaca, adalah sebagai berikut: dapat diperbarui, dapat terbiodegradasi, murah, densitas rendah dan sifat mekanik yang baik.

Manusia telah menggunakan selulosa selama ribuan tahun sebagai bahan penting untuk penyemprotan dan pakaian. Berbeda dengan selulosa alam, aplikasi biopolimer ini sebagai bahan baku kimia dimulai hanya 170 tahun yang lalu dengan penemuan ini dari turunan selulosa pertama oleh Braconnot, tetapi kemudian berkembang menjadi volume produksi lebih dari 5 juta ton per tahun selama abad ini. Seperti dilansir oleh Berglund, Boldizar dkk. pertama sekali menunjukkan selulosa bisa digunakan untuk memperkuat material polimer. Jenis selulosa yang dapat memperkuat material polimer tersebut adalah selulosa mikrokristalin. MCC telah banyak digunakan terutama dalam kosmetik, makanan, suspensi industri stabilizer, pertahanan dan medis.  

Biokomposit Mikrokristalin selulosa sekarang muncul sebagai alternatif komposit polimer. Bio-komposit ramah lingkungan ini memiliki potensi untuk menjadi produk baru abad ini dan remediasi parsial dari beberapa masalah lingkungan. Rekayasa bio-komposit menggunakan penguatan MCC saat ini sedang dikembangkan untuk seiring kebutuhan beragam untuk komoditas ramah lingkungan dan ekonomis produk dengan kinerja tinggi, daya tahan dan sepenuhnya teknologi berkelanjutan. Generasi bio-komposit selanjutnya membutuhkan pembuatan produk dan bahan yang jauh melebihi arus harapan. Apakah itu untuk otomotif, obat-obatan, bangunan, laut, atau aerospace, material semacam itu memiliki sifat yang canggih, biaya lebih rendah, dapat diandalkan dan mudah beradaptasi.

Karena sifat ramah lingkungannya, produk MCC kini dapat dengan mudah ditemukan di seluruh siklus hidup. Isolasi serat MCC dan aplikasinya dalam material komposit telah menarik banyak perhatian karena kekuatan mekanik dan kekakuannya yang tinggi dikombinasikan dengan terbarukan, biodegradabilitas dan ringan, hal ini dibuktikan dengan semakin banyaknya laporan ilmiah yang diterbitkan dalam dua dekade terakhir. Ini karena sejumlah unik karakteristik dan sifat MCC yang mencakup keterbaruan, non-toksisitas, biodegradabilitas, sifat mekanik yang tinggi, besar luas permukaan, kepadatan rendah, biokompatibilitas, dll. Aplikasi terbatas serat MCC hingga saat ini dikarenakan proses pemisahan dari sumber alami dan ketidakcocokan yang melekat dan dispersibilitas serat selulosa hidrofilik dan sangat polar dengan serat selulosa dengan matriks polimer hidrofobik dan non-polar. 

Dibandingkan dengan polimer polisakarida alami lainnya, MCC juga memiliki beberapa kekurangan untuk beberapa aplikasi, seperti, keterbasahan rendah, penyerapan air, ketidakcocokan dengan sebagian besar matriks polimer dan pembatasan suhu pemrosesan. Dengan demikian, berbagai solusi telah disarankan dalam literatur dalam mengatasi kerugian ini. Namun, belum ada ulasan komprehensif tentang perbedaan metode yang digunakan untuk mengisolasi partikel MCC dan aplikasi di bio-kompositnya. 

adapted from, "Microcrystalline cellulose: Isolation, characterization and bio-composites application-A review", by D. Trache and coworkers.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Karakterisasi Material Polimer: Studi Kasus Mikrokristalin Selulosa (MCC)

Untuk mempelajari stuktur dan sifat mikrokristalin selulosa (MCC), beberapa teknik telah banyak dilakukan peneliti. Analisis-analisis te...