Material modern menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari kehidupan sehari hari. Kendaraan, peralatan elektronik, peralatan olahraga, bangunan, hingga pesawat terbang memanfaatkan berbagai jenis material yang dirancang agar kuat, ringan, tahan lama, dan efisien. Selama bertahun tahun, para insinyur mengembangkan material menggunakan bahan sintetis yang mampu memberikan performa tinggi. Namun, perkembangan industri juga menghasilkan persoalan baru berupa meningkatnya konsumsi sumber daya alam dan bertambahnya limbah yang sulit dimanfaatkan kembali. Kondisi tersebut mendorong para ilmuwan mencari alternatif material yang lebih ramah lingkungan tanpa mengorbankan kualitasnya. Salah satu penelitian terbaru menunjukkan bahwa serbuk lidah buaya dan limbah abu terbang atau fly ash dapat dimanfaatkan sebagai bahan penguat komposit berbasis resin epoksi. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kedua bahan tersebut mampu meningkatkan sifat mekanik material sekaligus mendukung konsep ekonomi sirkular melalui pemanfaatan limbah dan sumber daya hayati.
Material komposit merupakan material yang tersusun dari dua atau lebih bahan berbeda yang digabungkan sehingga menghasilkan sifat yang lebih baik dibandingkan setiap komponennya secara terpisah. Salah satu contoh paling sederhana adalah beton yang menggabungkan semen, pasir, kerikil, dan air untuk menghasilkan struktur yang jauh lebih kuat dibandingkan setiap bahan penyusunnya. Dalam dunia industri modern, material komposit banyak digunakan karena mampu menggabungkan kekuatan tinggi dengan bobot yang relatif ringan. Oleh sebab itu, material komposit banyak ditemukan pada bodi kendaraan, baling baling turbin angin, komponen pesawat terbang, peralatan olahraga, hingga perlengkapan industri.
Baca juga artikel tentang: Merkurius: Planet Di Tata Surya yang Seharusnya Tidak Ada
Salah satu bahan yang sering digunakan sebagai matriks dalam material komposit adalah resin epoksi. Resin ini memiliki daya rekat yang sangat baik, tahan terhadap berbagai bahan kimia, dan mampu mempertahankan bentuknya dalam berbagai kondisi. Resin epoksi juga mudah diproses sehingga banyak dimanfaatkan dalam industri manufaktur. Akan tetapi, resin epoksi murni masih memiliki beberapa keterbatasan, terutama ketika digunakan pada aplikasi yang membutuhkan kekuatan lebih tinggi atau bobot yang lebih ringan. Untuk mengatasi kelemahan tersebut, para peneliti biasanya menambahkan bahan penguat ke dalam resin.
Selama ini, bahan penguat yang umum digunakan berasal dari serat sintetis seperti serat kaca atau serat karbon. Kedua material tersebut memang memiliki performa yang sangat baik, tetapi proses produksinya membutuhkan energi yang besar dan menghasilkan jejak karbon yang cukup tinggi. Selain itu, material sintetis juga sulit terurai secara alami ketika sudah tidak digunakan lagi. Karena alasan tersebut, perhatian para ilmuwan mulai beralih pada bahan penguat yang berasal dari tumbuhan maupun limbah industri yang lebih ramah terhadap lingkungan.
Penelitian terbaru ini memanfaatkan dua jenis bahan yang selama ini belum dimanfaatkan secara optimal, yaitu serbuk lidah buaya dan fly ash. Fly ash merupakan limbah padat yang dihasilkan dari pembakaran batu bara pada pembangkit listrik. Jumlah fly ash yang dihasilkan setiap tahun sangat besar sehingga menjadi salah satu tantangan dalam pengelolaan limbah industri. Padahal, fly ash mengandung berbagai mineral yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan tambahan dalam berbagai produk konstruksi maupun material komposit. Dengan mengubah limbah menjadi bahan bernilai tinggi, jumlah limbah yang harus dibuang dapat dikurangi secara signifikan.
Di sisi lain, lidah buaya dipilih karena merupakan sumber daya hayati yang mudah diperoleh dan dapat diperbarui. Selama ini pemanfaatan lidah buaya lebih banyak berfokus pada gelnya sebagai bahan makanan, minuman, kosmetik, maupun obat tradisional. Dalam penelitian ini, para ilmuwan justru memanfaatkan lidah buaya dalam bentuk serbuk sebagai bahan penguat komposit. Pendekatan ini berbeda dari penelitian sebelumnya yang lebih banyak menggunakan serat lidah buaya. Bentuk serbuk memberikan beberapa keuntungan karena lebih mudah dicampurkan secara merata ke dalam resin sehingga menghasilkan penguatan yang lebih seragam dari berbagai arah.
Para peneliti membuat berbagai sampel komposit dengan beberapa ukuran partikel serta variasi perbandingan antara bahan penguat dan resin epoksi. Setelah seluruh sampel selesai diproduksi, mereka melakukan serangkaian pengujian untuk mengetahui sifat mekanik, tingkat kekerasan, massa jenis, kemampuan menyerap air, serta struktur mikroskopis material. Pengujian tersebut bertujuan mengetahui sejauh mana penambahan serbuk lidah buaya maupun fly ash mampu meningkatkan performa resin epoksi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan serbuk lidah buaya memberikan peningkatan kekuatan tarik yang sangat besar. Resin epoksi tanpa bahan penguat hanya memiliki kekuatan tarik sekitar 23,53 megapascal. Setelah ditambahkan serbuk lidah buaya, kekuatan tariknya meningkat hingga sekitar 45,45 megapascal. Dengan kata lain, kekuatan material meningkat hampir dua kali lipat atau sekitar 93 persen dibandingkan resin epoksi tanpa bahan tambahan. Peningkatan tersebut menunjukkan bahwa serbuk lidah buaya mampu membantu material menahan gaya tarik dengan jauh lebih baik.
Fly ash juga memberikan peningkatan performa yang cukup besar, meskipun menghasilkan karakteristik yang sedikit berbeda. Material yang diperkuat menggunakan fly ash menunjukkan peningkatan kekerasan permukaan yang lebih tinggi dibandingkan komposit berbahan lidah buaya. Tingkat kekerasan yang lebih tinggi menunjukkan bahwa material lebih tahan terhadap goresan, tekanan, maupun deformasi pada permukaan. Karakteristik seperti ini sangat penting untuk berbagai aplikasi teknik yang memerlukan ketahanan aus tinggi.
Selain meningkatkan kekuatan, kedua bahan tersebut juga memberikan pengaruh terhadap massa jenis material. Komposit berbahan lidah buaya memiliki massa jenis yang lebih rendah dibandingkan komposit berbahan fly ash. Massa jenis yang rendah berarti material menjadi lebih ringan sehingga lebih menguntungkan untuk berbagai aplikasi yang membutuhkan pengurangan bobot. Dalam industri otomotif maupun dirgantara, pengurangan bobot merupakan salah satu cara untuk meningkatkan efisiensi energi dan mengurangi konsumsi bahan bakar. Sebaliknya, fly ash menghasilkan material yang lebih padat sehingga memberikan kestabilan dimensi yang lebih baik pada kondisi tertentu.
Para peneliti juga mengevaluasi kemampuan material dalam menyerap air. Pengujian ini sangat penting karena banyak komponen teknik digunakan pada lingkungan yang memiliki tingkat kelembapan tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposit berbahan lidah buaya menyerap air lebih banyak dibandingkan komposit berbahan fly ash. Kondisi tersebut terjadi karena lidah buaya memiliki sifat hidrofilik yang membuatnya lebih mudah berinteraksi dengan molekul air. Sebaliknya, fly ash memiliki kemampuan menyerap air yang lebih rendah sehingga material menjadi lebih stabil ketika digunakan pada lingkungan yang lembap. Temuan ini menunjukkan bahwa setiap jenis bahan penguat memiliki keunggulan dan keterbatasan sehingga pemilihannya harus disesuaikan dengan kebutuhan penggunaan.
Selain melakukan pengujian mekanik, para ilmuwan juga mengamati struktur internal material menggunakan berbagai teknik karakterisasi modern. Hasil analisis menunjukkan bahwa partikel bahan penguat mampu berikatan dengan baik pada resin epoksi. Pengamatan menggunakan mikroskop elektron juga memperlihatkan bahwa partikel dengan ukuran lebih kecil tersebar lebih merata di seluruh material. Penyebaran yang seragam membuat beban dapat didistribusikan dengan lebih baik sehingga mengurangi kemungkinan munculnya titik lemah yang dapat menyebabkan retakan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ukuran partikel sekitar 38 hingga 53 mikrometer memberikan performa terbaik dibandingkan ukuran yang lebih besar.
Salah satu nilai penting dari penelitian ini adalah penerapan konsep ekonomi sirkular. Konsep tersebut menekankan pemanfaatan kembali bahan yang sebelumnya dianggap limbah agar dapat digunakan sebagai sumber daya baru. Dalam penelitian ini, limbah industri berupa fly ash dipadukan dengan bahan hayati berupa lidah buaya untuk menghasilkan material teknik bernilai tinggi. Pendekatan tersebut tidak hanya mengurangi jumlah limbah yang harus dibuang, tetapi juga mengurangi ketergantungan terhadap bahan baku sintetis yang memerlukan energi besar selama proses produksinya.
Walaupun penelitian ini masih berada pada tahap laboratorium, hasilnya memberikan gambaran yang sangat menjanjikan mengenai masa depan material komposit yang lebih berkelanjutan. Para peneliti masih perlu mengevaluasi ketahanan material terhadap penggunaan jangka panjang, perubahan suhu, paparan sinar matahari, serta berbagai kondisi lingkungan lainnya sebelum diterapkan dalam skala industri. Namun, hasil awal menunjukkan bahwa bahan sederhana seperti lidah buaya ternyata memiliki potensi besar di bidang rekayasa material. Jika penelitian lanjutan berhasil mengoptimalkan teknologi ini, serbuk lidah buaya dan fly ash berpeluang menjadi bahan penting dalam pengembangan material komposit yang lebih kuat, lebih ringan, lebih ramah lingkungan, sekaligus mendukung pemanfaatan limbah menuju industri yang lebih berkelanjutan.
Baca juga artikel tentang: AI yang Terlihat Pintar Tapi Bisa Keliru, Ini Penjelasan Ilmiahnya
REFERENSI:
Bhowmik, Abhijit dkk. 2026. Sustainable epoxy composites incorporating Aloe Vera and fly ash for bio derived reinforcement and circular economy advancement. Scientific Reports 16 (1), 13664.
