TANTANGAN PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUK PLASTIK INDONESIA
Mochamad Chalid
Laboratorium Teknologi Produk Polimer Departemen Teknik Metalurgi dan Material
Fakultas Teknik, Universitas Indonesia E-mail: [email protected]
ABSTRAK
Polimer adalah suatu material unik yang memiliki entitas terkecil berupa rantai molekul yang sangat panjang (makromolekul), dengan unit pengulangan (monomer) berupa struktur kimia tertentu. Ruang kosong (free volum) pada produk polimer yang relatif lebih besar, berdampak pada sifat-sifatnya seperti polimer termoplastik yang elastik, transparan dan energi manufaktur yang rendah. Jumlah hubung silang antar rantai molekulnya dapat menjadi faktor rekayasa produk polimer menjadi elastisitik (elastomer atau karet) atau sangat kaku (termoset). Lebih lanjut, tuntutan sifat produk dapat dipenuhi dengan rekayasa bahan bakunya, seperti modifikasi struktur rantai molekul, penambahan jenis dan komposisi aditif; dan rekayasa parameter proses seperti: suhu, pengadukan dan kecepatan solidifikasi. Cara-cara pemodifikasin tersebut mengakibatkan perkembangan industri polimer-plastik menjadi sangat pesat. Tingkat kebutuhan plastik akan berbanding lurus dengan jumlah penduduk suatu negara, terlebih negara Indonesia sebagai negara yang memiliki jumlah populasi terbesar di ASEAN.
Polimer adalah suatu bahan yang memiliki lingkup penggunaan yang sangat luas. Pada pemanfaatannya, polimer diberikan zat-zat aditif yang disesuaikan dengan sifat atau aplikasinya, kemudian orang sering menyebutnya sebagai plastik.Kebutuhan plastik makin hari makin meningkat, sejalan dengan aplikasi plastik yang kini telah merambah pada hampir lini kehidupan masyarakat di Indonesia. Hal tersebut dapat dilihat dari parameter tuntutan pasar dalam negeri terhadap polimer yang paling banyak penggunaannya.
Polimer adalah suatu material unik yang memiliki entitas terkecil berupa rantai molekul yang sangat panjang (makromolekul), dengan unit pengulangan (monomer) berupa struktur kimia tertentu. Dibandingkan dengan material lainnya, produk polimer memiliki ruang kosong (free volum) yang relatif lebih besar. Hal ini berdampak pada respon (sifat-sifat) yang diberikan oleh polimer termoplastik, saat diberikan sebuah gangguan, seperti elastik, transparan dan energi(suhu) pembentukan produk yang rendah dalam proses manufakturnya. Modifikasi rantai molekul melalui rekayasa hubung silang antar rantai molekulnya, dapat memanipulasi material polimer menjadi elastisitik (elastomer atau karet) atau sangat kaku (termoset). Lebih lanjut, kebutuhan sifat produk polimer untuk aplikasi tertentu dapat dipenuhi dengan rekayasa bahan bakunya, seperti modifikasi struktur ranti molekul, penambahan jenis dan komposisi aditif (dalam produksi bijih plastik), dan rekayasa parameter proses seperti: suhu, pengadukan (dispersi dan distribusi) dan kecepatan solidifikasi.
Uraian tersebut merupakan faktor-faktor yang mendorong perkembangan industri polimer menjadi sangat pesat. Upaya antisipasi pengembangan teknologi produk polimer plastik menjadi suatu keharusan bagi semua pihak yang terkait. Oleh karena pihak yang terkait mulai dari bahan baku polimer hingga menjadi produk paska pemakaian, bahkan limbah polimer ini melibatkan banyak pihak, sehingga pengembangan teknologi yang dimaksud, haruslah dilakukan secara terintegrasi dari semua pihak, yakni Pemerintah, lembaga pendidikan dan riset, pihak pengguna yakni industri dan masyarakat.
RANAH PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUK POLIMER PLASTIK
Gambar 1. Siklus Produk Polimer
Perancangan pengembangan teknologi tersebut sebaiknya mengacu pada siklus material polimer (khususnya thermoplastik), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar tersebut mengindikasikan bahwa pengembangan teknologi produk polimer haruslah di awali dari sumber bahan baku monomer untuk memproduksi resin polimer, yang kemudian ditambahkan aditif untuk memproduksi bijih plastik, sebagai bahan baku produksi produk akhir polimer, yang kemudian menjadi limbah setelah pemakaian. Selain itu, pengembangan teknologi ini juga sebaiknya memperhatikan peningkatan kualitas produk polimer-plastik, yang dipengaruhi oleh kualitas material bahan baku, pemrosesan, desain produk dan dampak lingkungan (limbah). Hal tersebut ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Faktor Penentu Kualitas Produk
Bahan Baku
Monomer pada produksi resin (polimer murni) umumnya berasal dari minyak dan gas bumi. Oleh karena mengacu pada asal monomernya, polimer yang berbasis pada minyak dan gas bumi, seperti polipropilena (PP) dan polietilena (PE) sering disebut sebagai petro-polimer. Peningkatan kebutuhan produk polimer yang tentunya berdampak pada peningkatan ketersediaan bahan baku, seperti minyak dan gas bumi yang kian menurun dan kini berada pada kondisi krisis ketersedian, menjadi daya dorong untuk melakukan kajian tentang untuk mendapatkan jenis sumber bahan baku alternatifdalam produksi monomer dan polimer
Gambar 3. Bahan Baku Monomer dan Polimer
Selain sumber bahan baku, isu lingkungan menjadi pertimbangan yang sangat penting, terutama di masa kini. Sehingga produk polimer diharapkan dapat dengan mudah terdegradasi oleh mikro-organisme, yang dapat mengurangi beban lingkungan terhadap limbah [5-6].
Hingga saat ini, kajian tersebut telah banyak dilakukan dan membuahkan banyak hasil sebagai bio-based
polymers [7-8], baik yang baru bersifat skala laboratorium maupun yang sudah skala industri. Akan tetapi harga
produk polimer jenis ini, seperti poliasamlaktat (PLA) dan polihidroksialkanoat (PHA), masih relatif lebih tinggi dibandingkan dengan petro-based polymers. Hal ini sangat mudah dipahami dari sisi temuan material dan teknologi proses baru yang telah menghabiskan banyak sumber daya. Selain itu, kesulitan substitusi bahan baku dari petro-based polymers ke bio-based polymers dalam tataran industri dengan mempertimbangkan investasi sumber daya dan paradigma semua pihak yang terkait. Oleh karena itu, peran Pemerintah haruslah hadir sebagai pemegang tatakelola dan pengendalian keberlangsungan industri polimer-plastik di Indonesia, yang didukung oleh seluruh elemen yang terkait.
Dalam pembuatan bijih plastik, jenis dan asal bahan baku aditif yang umumnya berbahaya bagi manusia menjadi perhatian dalam kajian, yakni sumber bahan baku dan jenis aditif alternatif yang di antaranya berasal dari tumbuh-tumbuhan, seperti pemanfaatan serat alam sebagai penguat dan agen penukleasi [9-11].
Pemrosesan
Gambar 4. Tahapan Manufaktur Produk Jadi Polimer
Pada proses formulasi, kemampuan kompatibilitas aditif terhadap polimer, pendispersian aditif dalam polimer dan distribusi (homogenitas) aditif pada polimer adalah isu yang sangat penting dalam lingkup pemrosesannya. Karena faktor-faktor tersebut berkaitan erat dengan efektifitas kerja dari aditif dalam meningkatkan kemampuan proses polimer dan kualitas produk jadi polimer-plastik itu sendiri.
Proses pembentukan produk jadi polimer-plastik seringkali dilakukan melalui trial and error, yang akhirnya banyak membuang waktu, energi dan bahan baku. Pemahaman sifat alir (rheologis) dari bahan baku dan proses solidifikasi produk (seperti kecepatan pendinginan), terutama polimer (termoplastik dan karet) menjadi sangat penting untuk mengefesiensikan proses manufaktur dengan produk berkualitas tinggi. Selain itu, perangkat lunak untuk simulasi proses permesinan (seperti cetakan injeksi) sangat penting untuk meningkatkan efesiensi kerja dalam mendapatkan kondisi optimal pemerosesan sebelum penggunaan mesin produksi. Akhirnya, desain proses manufaktur terutama pembentukan produk jadi polimer-plastik dapat juga menjadi bagian yang perlu dikaji secara terintegrasi dengan elemen proses lainnya.
Desain Produk
Perkembangan tingkat kebutuhan pengguna produk sangatlah dinamis, ditambah lagi dengan klasifikasi pasar yang sangat beragam sebagai interaksi antara budaya, usia, strata masyarakat, tempat, waktu dan lainnya. Hal-hal tersebut menyebabkan kebutuhan produk dengan beragam desain, yang harus dipenuhi dalam waktu yang terbatas. Oleh karena itu, tahapan pensisainan produk harus dapat dilakukan dengan efesien dan efektif. Penggunaan alat bantu seperti perangkat lunak untuk pemodelan, alat pencetak tiga dimensi untuk pembuatan prototipe dan perangkat lunak pemodelan - simulasi untuk pembuatan cetakan plastik dapat menigkatkan kemampuan menjawab kebutuhan pasar. Oleh karena itu diperlukan sumber daya manusia yang terampil dan berkompeten.
Limbah Polimer
kelebihan, kesemua jenis tersebut memiliki kekurangan yang menjadi tantangan pengembangan, seperti pertahankan kualitas produk pada jenis primer dan sekunder, pemodifikasian atau peningkatan kualitas limbah polimer untuk sebagai bahan baku berkualitas untuk produk yang sama atau produk yang lain pada jenis sekunder, konsumsi energy yang relatif rendah pada jenis tersier dan pengurangan emisi gas atau limbah padat yang berbahaya.
Walaupun demikian, tata kelola pengelolaan limbah polimer-plastik untuk penanggulangan dampak negatif dari limbah polimer-plastik seharusnya dilakukan secara terintegrasi baik yang bersifat preventif maupun yang kuratif, terlebih hal ini melibatkan banyak pihak, seperti industri, masyarakat, lembaga pendidikan dan riset, serta pemerintah. Kesemua pihak tersebut sebaiknya melakukan tupoksi masing-masing, yang juga berpedoman sebuah rencana strategis yang berbasis kesepakatan bersama dan terkoordinasi. Implementasi tersebut dipayungi oleh lembaga pemerintah terkait dalam bentuk penyediaan infrastruktur pendukung, undang-undang dan penegakan hukum.
SUMBER DAYA DAN PARADIGMA
Pengembangan teknologi polimer-plastik tidak akan dapat berbuah pada kemaslahatan di tataran nyata bagi masyarakat luas, jika tanpa daya dukung yang kuat dari pihak terkait yang termanisfestasi dalam bentuk penguatan sumber daya dan cara pandang atau paradigma yang sinergis dari semua pihak yang terkait.
Sumber daya yang harus dipersiapan adalah lembaga pendidikan yang mencetak sumber daya manusia yang memiliki kompetensi di bidang bahan baku monomer dan polimer, material polimer (seleksi, rekayasa dan evaluasi material polimer), bahan baku aditif dan pencampurannya, pemrosesan, permesinan polimer dan pemodelan-simulasi. Dengan daya dukung yang kuat dari semua pihak terkait, lembaga pendidikan harus memiliki desain pendidikan yang tepat. Dan keberadaan lembaga dan balai penelitian sebaiknya memiliki jejaring yang kuat antar lembaga dan dengan semua pihak terkait lainnya, terkhusus industri sebagai pengguna teknologi untuk dirasakan masyarakat luas. Selain itu, industri harus membangun cara pandang sinergis dengan lembaga pendidikan dan penelitian, sebagai patner dalam pengembangan bisnisnya.
Keberadaan Pemerintah sangat diperlukan untuk menjaga keseimbangan dan keharmonisan hubungan antar pihak-pihak tersebut, dengan aturan-aturan konstruktif yang berbasis pada masukan-masukan pihak terkait, dan penegakan hokum untuk memberikan jaminan pada semua pihak.
PENUTUP
Demikian uraian singkat ini, semoga dapat menjadi suatu kontribusi pemikiran dalam menjawab tantangan pengembangan teknologi produk polimer-plastik pada masa kini dan depan.
Terima kasih banyak atas perhatiannya.
DAFTAR PUSTAKA
1. M. Chalid, Synthesis and characterization of novel polyurethanes based on N,N'-1,2-ethanediylbis-(4-hydroxy-pentanamide) and 4-hydroxy-N-(2-hydroxyethyl)-pentanamide, Advanced Materials Research, 277, 112-119 (2011)
2. Mochamad Chalid, Hero J. Heeres and Antonius A., Broekhuis, Green Polymer Precursors from Biomass-Based Levulinic Acid, Journal of Procedia Chemistry, 4, 260-267 (2012)
3. Mochamad Chalid, Hero J. Heeres and Antonius A., Broekhuis, Ring-opening of γ-Valerolactone with Amino Compounds, Journal of Applied Polymer Sciences, Vol. 123, 3556–3564 (2012)
4. Mochamad Chalid, Hero J. Heeres and Antonius A., Broekhuis, Study and Characterization of Novel γ -Valerolactone-based Polyurethanes, Polymer-Plastic Technology and Engineering, 54, 234-245 (2015) 5. Mochamad Chalid, Hero J. Heeres and Antonius A., Broekhuis, Study of Synthesis of Novel
-Valerolactone-based Polyurethanes, Applied Mechanics and Materials, 229-231, 297-302 (2012)
6. Mochamad Chalid, Hero J. Heeres and Antonius A., Broekhuis, A Study of The Structure of Novel Polyurethanes derived from -Valerolactone-based Diol Precursors, Advanced Materials Research, 789, 275-278 (2013)
7. Mochamad Chalid, Aniek Sri Handayani and Emil Budianto, Functionalization of Starch for Macro-initiator of Atomic Transfer Radical Polymerization (ATRP), Advanced Materials Research, 1051, 90-94 (2014)
8. Aniek S Handayani, Is Sulistyati P, M.Chalid, Emil Budianto and Dedi Priadi, Synthesis of Amylopectin Macro-initiator for Graft Copolymerization of Amylopectin-g-Poly (Methyl Methacrylate) by ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization), Materials Science Forum, 827 306-310 (2015)
9. Evana Yuanita, Juniko Nur Pratama, Jaka Haris Mustafa, Mochamad Chalid, Multistages Preparation for Microfibrillated Celluloses Based on Arenga Pinnata “ijuk” fiber, Procedia Chemistry, 16, 608–615 (2015) 10. M. Chalid, A. Rahman, R. Ferdian, Nofrijon, B. Priyono, On the tensile properties of polylactide (PLA)/Arenga
pinnata "ijuk" fibre composite, Macrolecular Symposia, 353 108-114 (2015)
