Metode Baru Bioplastik dari Chitosan

Temuan bioplastik ini telah dikembangkan periset di Harvard's Wyss Institute. Yakni sebuah metode untuk membuat peranti sehari-hari secara besar-besaran. Yakni mulai dari telepon seluler hingga ke wadah makanan dan mainan. Semuanya menggunakan bioplastik yang sepenuhnya terdegradasi yang diisolasi dari kulit udang.

Meski terbuat dari udang, piranti tersebut akan menunjukan kemiripan sifat yang sama seperti yang dibuat dengan plastik sintetis. Kebanyakan bioplastik terbuat dari selulosa, bahan polisakarida berbasis tanaman. Tim Institut Wyss mengembangkan bioplastiknya dari chitosan, sebuah bentuk chitin, yang merupakan pemain hebat di dunia polimer alami dan bahan organik terlama kedua di Bumi.

Chitin adalah polisakarida rantai panjang yang membuat kerang menjadi keras dari kelompok udang dan krustasea lainnya. Mayoritas chitin yang tersedia di dunia berasal dari kerang udang yang sebagian besar dibuang atau digunakan dalam pupuk, kosmetik, atau suplemen makanan. Namun, para insinyur di bidang material belum dapat membuat bentuk tiga dimensi (3D) kompleks menggunakan bahan berbasis kitin - hingga saat ini.

Tim Wyss Institute, yang dipimpin oleh Javier Fernandez, Ph.D., dan rekannya Don Ingber, mengembangkan cara baru untuk memproses materi chitin ini sehingga bisa digunakan untuk membuat benda 3D yang besar. Dengan bentuk yang kompleks menggunakan teknik pembuatan casting atau injection molding tradisional.

Terlebih lagi, chitosan bioplastik mereka akan rusak saat kembali ke lingkungan sekitar dua minggu dan akan melepaskan nutrisi yang kaya untuk mendukung pertumbuhan tanaman. "Ada kebutuhan mendesak di banyak industri untuk bahan berkelanjutan yang bisa diproduksi massal," kata Ingber. Ingber juga merupakan Professor Bioengineering di Harvard School of Engineering and Applied Sciences.

"Metode manufaktur terukur kami menunjukkan bahwa kitosan, yang tersedia dan murah ini dapat berfungsi sebagai bioplastik yang layak yang dapat digunakan sebagai pengganti plastik konvensional untuk berbagai aplikasi industri," kata Ingber. Dalam penelitian ini, tim menggunakan kerang udang sebagai upaya menciptakan bioplastik berbasis biokimia yang lebih murah sehingga mudah dibuat dalam produksi yang lebih luas.

"Ternyata benda-benda kecil itu sangat penting," kata Fernandez. Setelah mengaplikasikan chitosan ke dalam tesnya, Fernandez mengetahui bahwa geometri molekul kitosan sangat peka terhadap metode yang digunakan. Tujuannya, adalah untuk menjaga struktur alami chitosan dan menjaga sifat mekaniknya yang kuat.

"Anda bisa mendapatkan bahan chitosan yang rapuh dan buram, dan karena itu tidak berguna, atau chitsan yang kuat dan transparan dan itulah yang kami inginkan," kata Fernandez. Setelah mengkarakterisasi secara lengkap bagaimana faktor-faktor seperti suhu dan konsentrasi mempengaruhi sifat mekanik kitosan pada tingkat molekuler, Fernandez dan Ingber melanjutkan risetnya pada metode yang menghasilkan bahan kristal cair lentur yang tepat untuk digunakan dalam metode pembuatan berskala besar, seperti casting dan injection molding.

Secara signifikan, mereka juga menemukan cara untuk mengatasi masalah "susutan" dimana polimer khitosan gagal mempertahankan bentuk asalnya setelah proses injection molding. Yakni dengan menambahkan tepung kayu yang merupakan produk limbah dari pengolahan kayu. "Anda bisa membuat hampir semua bentuk 3D dengan ketepatan yangmengesankan dari jenis kitosan ini," kata Fernandez.

Bahannya juga bisa dimodifikasi untuk digunakan dalam air. Dan pewarna bisa dikumpulkan kembali dan digunakan kembali saat bahan tersebut didaur ulang. Fernandez menjelaskan bahwa kemajuan ini memvalidasi potensi penggunaan plastik dari chitosan untuk aplikasi yang membutuhkan manufaktur skala besar.

Tantangan selanjutnya adalah agar tim terus menyempurnakan metode pembuatan chitosan sehingga bisa mengeluarkannya dari skala laboratorium, dan memindahkannya ke pabrik-pabrik komersial.

nik/berbagai sumber/E-6