Serat Karbon untuk Mobil dari Limbah Tanaman



Sejumlah ilmuwan tengah mengembangkan serat karbon dengan memanfaatkan lignin untuk berbagai bahan material berbiaya rendah. Hebatnya, ini cukup kuat untuk kendaraan hingga pesawat terbang.

Menggunakan tanaman dan pepohonan untuk membuat produk seperti kertas atau etanol akan meninggalkan residu berupa lignin, yakni komponen utama dalam dinding sel tanaman. Sisa lignin yang terlalu banyak tersebut justru tidak bagus dan kerap menjadi masalah tersendiri.


Biasanya sisa lignin ini kerap dibakar atau dibuang ke tempat pembuangan sampah. Kini, para periset melaporkan bagaimana mengubah lignin menjadi serat karbon untuk menghasilkan berbagai bahan material berbiaya rendah yang cukup kuat untuk membuat bagian-bagian dari mobil atau hinggapesawat.


Para periset ini akan mempresentasikan karyanya dalam sebuah Pertemuan Nasional dan Pameran yang diadakan American Chemical Society (ACS).


"Lignin merupakan molekul aromatik kompleks terutama saatdibakar untuk membuat uap di pabrik biorefinery, proses yang relatif tidak efisien sehingga tidak menghasilkan banyak nilai," kata Birgitte Ahring, peneliti utama dalam proyek tersebut. Ahring sendiri merupakan ilmuan dariWashington State University.

"Menemukan cara yang lebih baik untuk menggunakan sisa ligninadalah sesuatu yang benar-benar menggerakan kami disini. Kami ingin menggunakan limbah biorefinery untuk menciptakan sesuatu yang bernilai. Dari sesuatu yang tidak bernilai inilah hingga menjadi sebuah produk bernilai tinggi, yang akan membuat biorefineries berkelanjutan," tambah Ahring.


Selain itu, ada potensi keuntungan pada sisi serat karbon dari pendekatantersebut. Serat karbon yang dibuat dengan lignin akan lebih berkelanjutan dan lebih murah dari serat yang saat ini diproduksi. Serat karbon yang ditemukan di mobil dan pesawat modern biasanya terbuat dari polyarylonitrile (PAN), yang merupakan polimer mahal dan tidak terbarukan.

"PAN dapat menyumbang sekitar setengah dari total biaya pembuatan serat karbon," kata Jinxue Jiang. Jiang merupakan rekan Ahring yang juga seorang postdoctoraldi laboratorium Ahring di Washington State University.

"Ide kami adalah mengurangi biaya pembuatan serat karbon dengan menggunakan bahan terbarukan, seperti biorefinery lignin," kata Jiang.

Menurut Jiang, beberapa peneliti lainnya sebenarnyatelah mencoba membuat serat karbon dari 100 persen lignin. Namun, hasil mereka berakhir dengan serat yang terlalu lemah untuk industri otomotif.


"Kami ingin menggabungkan kekuatan PAN yang tinggi dengan biaya lignin yang rendah untuk menghasilkan serat karbonsekelas mobil," tambah Jiang.


Untuk mengembangkan serat karbon yang kuat namun murah, tim besutan Ahring mencampur lignin dengan PAN dalam jumlah bervariasi, dari 0 sampai 50 persen. Mereka menyatukan polimer menjadi satu serat tunggal dengan menggunakan proses yang disebut lelehan.

"Anda meningkatkan suhu campuran polimer sampai mencair, sehingga bisa mengalir," kata Jiang. "Kemudian, Anda memutar polimer yang meleleh ini sampai serat terbentuk," tambah Jiang.

Dengan menggunakan berbagai metode, termasuk spektroskopi resonansi magnetik nuklir, kalorimetri dan mikroskop elektron, para peneliti mengevaluasi karakteristik struktural dan mekanik serat.

Mereka menemukan bahwa serat karbon temuan mereka ini bisa dilakukan dengan lignin 20-30 persen tanpa mengorbankan kekuatan serat yang dihasilkan. Serat karbon lignin inipun, menurut para peneliti yang terlibatmemiliki aplikasi yang baik pada bagian dalammobil dan ban.



Sebagai langkah berikutnya, para peneliti akan membawa serat mereka ke pabrik manufaktur mobil untuk menguji kekuatan mereka dalam skenario dunia industri otomotif. Jika bisa mendapatkan serat yang bisa digunakan di industri otomotif, maka akan berada dalam posisi yang baik untuk membuat biorefineries lebih ekonomis.

"Sehingga mereka bisa menjual barang yang biasanya akan mereka buang atau bakar," kata Ahring.Keunggulan lain, biaya produknya akan lebih murah dan berkelanjutan. nik/berbagai sumber/E-6


Teknologi Kapsulasi Minum Kopi Susu

Periset di Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) berhasil mengembangkan teknologi kapsulasi susu yang larut dalam minuman panas.Temuan ini, bisa mengurangi konsumsi bahan kemasan dan teknologi kapsul ini lebih mudah digunakan daripada kemasan plastik konvensional.

Tim penelitian yang dilakukan oleh Martha Wellner dari MLU ini mempublikasikan temuannya di jurnal Chemical Engineering & Technology.

Kapsul susu baru ini pada dasarnya bisa dibandingkandengan batu gula yang diisi susu atau susu kental."Kerak kristal membentuk sejenis kemasan di sekitar kapsul yang mudah larut dalam cairan panas," jelas Martha Wellner, yangmengembangkan proses tersebut sebagai bagian dari studi PhD-nya diPusat Teknik Sains MLU. Ia mengembagkan risetnyadi bawah Profesor Teknik Joachim Ulrich.

Produksi kapsul susu ini relatif sederhana.Pertama larutan susu dan guladiinginkan, atau bahan non-manis lainnya yang memberi sifat pelapis, diproduksi dan ditempatkan dalam cetakan.

Kelebihan gula bergerak ke tepi cairan, membentuk kristal.Laurutan susu-gula mengisi bagian dalam.Wellner, seorang ilmuwan nutrisi, melakukan beberapa percobaan untuk memeriksa bahan mana dan proses pendinginan mana yang menghasilkan hasil terbaik.

Saat ini ada dua pilihan untuk kandungan susu: manis dan sedikit manis.Para peneliti masih mengerjakan versi bebas gula tanpa pemanis.Kapsul bisa diproduksi dalam berbagai bentuk dan disimpan pada suhu kamar.


Begitu susu telah dienkapsulasi, bisa disimpan paling sedikit tiga minggu."Proses kami juga bisa digunakan untuk cairan lainnya. Misalnya, kita juga bisa menggunakan konsentrat jus buah," jelas Wellner.

Joachim Ulrich mengemukakan ide proses enkapsulasi dimulaibertahun-tahunlalu.Timnya telah mempelajari proses pembentukan kristal selama bertahun-tahun, mencari cara untuk menerapkannya di industri, misalnya, dalam produksi pil.


"Kami telah mempelajari proses enkapsulasi yang berbeda sebagai bagian dari proyek PhD lainnya, namun dengan tujuan lain," kata Ulrich.Ia meyakini pengembangan ide baru yang ramah lingkungan ini memiliki banyak potensi aplikasi.



"Misalnya, kapsul bisa menggantikan kemasan creamer kopi kecil yang sangat tidak praktis yang digunakan dalam jumlah besar di konferensi atau di pesawat terbang," kata Ulrich. nik/berbagai sumber/E-6