DEGRADASI POLIMER (DEGRADABLE POLYMER )
A. Degradasi Secara Non Alami
1. Degradasi kimia
Degradasi kimia ialah berubahnya keadaan suatu polimer karena reaksi kimia atau terjadi penguraian bagian-bagian polimer akibat reaksi dengan polimer lain di dekatnya, sehingga menyebabkan terjadinya pemecahan suatu molekul jadi lebih kecil/sederhana dengan cara alami atau buatan.
Seperti pada polimer-polimer vinil terjadi penguraian secara kimia, karena struktur polimer vinil yang terdiri atas
rantai karbon tak punya gugus-gugus fungsional selain ikatan rangkap dua pada polimer diena namun reaksinya terbatas hanya oksidasi.
Polimer ini penguraiannya sangat lama jika hanya mengandalkan reaksi dengan oksigen dan sifatnya otokatalitik. Reaksi tersebut akan lebih cepat dengan adanya katalis pada proses oksidasi atau bisa juga dengan pemanasan/penyinaran. Untuk polimer tak jenuh penguraian oksidatifnya sangat cepat melalui proses radikal bebas yang komplek dengan memakai peroksida dan hidroperoksida untuk zat antaranya. Selain itu polimer tak jenuh cepat sekali bereaksi dengan ozon. Degradasi dengan ozonolisis berguna meningkatkan daya tahan ozon yaitu meletakkan alkena pada ikatan silangnya, maka pemotongan ikatan oksidatif tak mengurangi berat molekulnya.
Tanda-tanda terjadi degradasi kimia pada polimer ialah berubahnya sifat kimia, fisik dan mekaniknya. Perubahan sifat kimia dimana rantai dan ikatan polimer berbeda dengan ikatan polimer asal. Perubahan sifat fisik tampak dari warna yang berubah, banyak pori/retakan sehingga menjadi rapuh, muncul bau air yang menyengat. Perubahan sifat mekaniknya antara lain kuat tarik, kuat tekanan, kuat patahan, kuat menahan pukulan yang mendadak dan kekerasan.
a. Degradasi Kimia Negatif 1) Hidrolisis
Hidrolisis adalah kepekaan nilon terhadap penguraian/ degradasi yang disebabkan asam dan akan mengalami keretakan bila terkena asam kuat. Hal tersebut sering disebut stress korosi retak.
79
2) Fluoroelastomer
Degradasi kimia fluoroelastomer pada kondisi alkalin yaitu NaOH 10% dan suhu 80oC adalah penguraian/degradasi yang mula-mula terjadi hanya di sekitar wilayah permukaan beberapa nanometer saja. Awalnya permukaan paparan menjadi kasar waktunya kira-kira satu minggu dan selanjutnya pada permukaan akan terjadi keretakan setelah kontak dalam waktu yang lebih lama. Adanya penyinaran dalam waktu yang cukup lama kurang lebih 12 minggu akan menyebabkan degradasi yang lebih luas sampai di bawah permukaan fluoroelastomer. Hal ini akan berpengaruh cukup kuat terhadap sifat mekanik. Untuk mengukur mekanisme molekuler pada degradasi kimia permukaan ini dengan analisis permukaan (XPS dan ATR-FTIR), dimana terjadinya awal penguraian/degradasi diketahui dengan dehydrofluorination.
3) Klor-Induced Cracking
Klorin adalah salah satu gas yang reaktif sekali yang mampu menyerbu polimer yang lemah misalnya resin asetal dan polybutylene pipa. Gas ini akan menyerang bagian yang paling sensitif dari rantai molekul yaitu bagian sekunder, tersier atau allylic atom karbon. Setelah itu akan terjadi oksidasi rantai karbon yang mengakibatnya terjadinya retakan/perpecahan. Hal ini disebabkan oleh sisa-sisa klorin yang ada pada air dan penambahan bahan anti bakteri. Selain itu berubahnya warna di permukaan fraktur diakibatkan adanya endapan karbonat yang berasal dari pasokan air
yang mengakibatkan sendi telah dalam keadaan yang kritis selama berbulan-bulan.
4) Degradasi Karet oleh Ozon
Ozon ialah molekul atmosfir yang terjadi secara alami yang berasal dari reaksi oksigen dan radiasi surya atau karena pelepasan muatan listrik. Ozon dihasilkan pula dari polutan atmosfir yang bereaksi dengan radiasi ultraviolet. Supaya reaksi terjadi minimal kandungan ozon adalah 3 – 5 bagian per seratus juta (pphm) dan saat konsentrasi ini tercapai, maka akan berlangsung reaksi di bagian 5 x 10-7 meter dari material. Salah satu contohnya reaksi antara molekul ozon dengan karet. Reaksi ini umumnya terjadi dalam kondisi tak jenuh dimana terdapat ikatan rangkap pada polimernya, akan tetapi reaksi tersebut hanya akan terjadi dalam kondisi jenuh yaitu hanya punya ikatan tunggal. Saat reaksi berlangsung terjadilah pemutusan rantai polimer sehingga menyebabkan pembusukan pada produk. Pemutusan rantai semakin tinggi dengan adanya atom hidrogen, alkohol dan asam. Dengan adanya reaksi kimia ini akan meningkatkan kerapuhan, memperbanyak retakan di wilayah yang mengalami tekanan tinggi dan terbentuknya paparan baru untuk degradasi.
5) Degradasi Poli Vinil Chloride (PVC)
Degradasi bisa pula berlangsung karena adanya penyusunan dan pemecahan ikatan ganda/rangkap. Misal solvolysis pada PVC (Peacock). Bila PVC dalam keadaan asam maka atom hidrogen akan aktif memutus
81
atom klor dari polimernya, maka terbentuklah asam klorida (HCl). Terbentuknya asam klorida akan menyebabkan dechlorination atom karbon disekitarnya yang menyebabkan terbentuknya ikatan rangkap/ganda. Ikatan ganda ini bisa diserang dan dihancurkan/dipecah oleh ozon
6) Degradasi Poliester
Degradasi polyester bisa berlangsung meskipun tidak ada asam katalis yang mengakibatkan degradasi PVC. Jika hidrolisis air berperan sebagai katalis reaktif bukan asam, maka selama proses berlangsung akan terjadi degradasi pada suhu dan tekanan yang tinggi. Pada reaksi ini molekul air akan menyerang CO pada ikatan ester dan akan memecah setengah dari polimer tersebut. Molekul air dipecah lalu berikatan dengan sebuah atom hydrogen maka terbentuklah asam karboksilat dari atom karbon dengan oksigen yang berikatan ganda dan pada ujung lain akan terbentuk alkohol dari sisa-sisa reaksi. Hasil reaktif tersebut bisa pula mengakibatkan terjadinya degradasi lanjutan pada rangkaian polimer. Pemutusan rangkaian tersebut biasanya menyebabkan penurunan pada berat molekul polimer, jumlah dan kekuatan rangkaian antar molekul serta tingkat keterkaitan. Hal ini menyebabkan mobilitas rantai meningkat, kekuatan polimer menurun dan deformasi pada tegangan rendah meningkat.
1) Daur ulang PET (poli (etilena tereftalat)) secara kimia. Sebagai alternatif daur ulang plastik (bekas) dengan cara depolimerisasi poli (etilena tereftalate) untuk menyintesa dibenzil tereftalat.
Dalam kehidupan manusia plastik PET sangat berperan sangat penting. Biasanya material ini dipakai untuk pengemas dan fiber. Selain itu plastik juga menjadi komponen pokok pada interior dan eksterior bodi mobil. Dibandingkan komponen lainnya misalnya keramik, kaca, baja, dan logam nonferro, komponen plastik mempunyai banyak keuntungan. Keuntungan plastik antara lain: bobotnya ringan jika dipakai pada interior atau eksterior mobil karena plastik mudah dibentuk sesuai dengan desain yang dibutuhkan mobil sampai sekecil-kecilnya, bobotnya lebih ringan, awet, harga atau biayanya lebih murah.
Selain mempunyai dampak positif/keuntungan plastik juga mempunyai dampak negatif yaitu dengan banyaknya pemakaian plastik yang dipakai untuk kemasan jangka waktunya singkat dan harus dibuang. Hasil buangan tersebut akan menimbulkan masalah sampah yang serius, karena lahan untuk menimbun hasil buangan ini sudah tidak mampu menampung sampah yang semakin hari semakin meningkat. Sehingga perlu upaya serius dari semua pihak untuk menanggulanginya. Salah satu upaya tersebut yaitu memberikan apresiasi dan dukungan atas kerja keras para pengolah sampah daur, sehingga sampah menjadi produk yang ekonomis sehingga limbah dapat dikurangi.
83
Sampah sendiri terdiri dari berbagai macam, baik organik maupun anorganik. Sampah organik biasanya banyak dimanfaatkan untuk pembuatan pupuk organik sedang yang sampah anorganik seperti kertas, wadah alimunium, plastik dan lain-lain bisanya didaur ulang, Adapun sampah yang telah didaur ulang dari kertas kurang lebih 20%, wadah alumunium 30% sedangkan plastik masih 1%. Kecilnya persentase sumbangan daur ulang plastik saat ini karena beberapa faktor antara lain: nilai ekonomis plastik daur ulang sangat kecil daripada plastik buatan petrokimia, masalah pemilahan (sorting) produk limbah plastik berdasarkan variasi kategorinya. Karena bila sorting tersebut tak dilaksanakan dengan benar maka hasil campuran plastik tersebut mutunya rendah.
2) Degradasi Nilon
Selain plastik polimer yang banyak ditemukan adalah nilon. Nilon memang banyak dijumpai dalam industri tekstil untuk pakaian dan karpet, akan tetapi tidak hanya itu nilon juga digunakan dalam dunia outomotif yaitu untuk ban tali yaitu lapisan dalam ban kendaraan yang dipasang di bawah karet. Nilon padat dipakai pada bantalan mesin dan roda gigi.
Du Pont ialah sebuah perusahaan kimia terbesar milik negara Amerika Serikat telah sukses menciptakan teknologi daur ulang nilon dengan memakai teknologi ammonolysis. Riset daur ulang nilon ini ternyata sebelumnya sudah ada pilot plantnya, yaitu telah lama dibangun di wilayah Ontario, tepatnya di kota Kingston,
Kanada. Riset dan pengembangan proses ammonolysis ini telah dilakukan oleh pihak Du Pont selama bertahun-tahun sebelum akhirnya diaplikasikan secara luas.
Ammonolysis yang diciptakan oleh Du Pont ialah teknologi degradasi polimer untuk dua jenis yaitu Nilon PA6 dan PA66. Pada proses ini nilon yang hendak diolah langsung proses tanpa dipisahkan antara nilon PA6 dan PA66 dan hasil olahan nilon dengan proses ini menunjukan kualitas yang sama dengan nilon sebelumnya. Inilah yang membedakan daur ulang dengan ammonolysis dengan daur ulang lainnya. Dimana daur ulang yang lain hasil daur ulangnya akan mempunyai kualitas yang lebih rendah sedangkan dengan proses ammonolysis hasilnya serupa dengan bahan dasarnya. Hal inilah yang menyebabkan mudahnya memasarkan kembali hasil olahan nilon karena kualitas bahan yang dihasilkan homogeny. Bila dilihat dari sudut pandang ekonomis hal ini sangat penting, akan tetapi yang sangat penting yaitu bahwa dengan berhasilnya daur ulang ini maka pelestarian lingkungan hidup akan terwujud.