Ketika dibuang, barang-barang sekali pakai seperti popok dan pembalut sanitasi bisa memakan waktu ratusan tahun untuk terurai, karena bagian penyerap dan lapisan tahan airnya mengandung plastik dan polimer sintetis lainnya. Namun, para peneliti sekarang mengganti bahan-bahan ini dengan komponen berpori yang terbuat dari biomassa protein yang seringkali dibuang oleh industri makanan dan pertanian. Komponen ini berkelanjutan dan bisa terurai secara alami, dan mungkin akan memungkinkan popok dan pembalut sanitasi di masa depan untuk dibuang melalui toilet atau digunakan sebagai pupuk.
Peneliti akan menyajikan hasil penelitian mereka hari ini di pertemuan musim semi American Chemical Society (ACS). ACS Spring 2024 adalah pertemuan hibrida yang diselenggarakan secara virtual dan tatap muka pada 17-21 Maret; ini menampilkan hampir 12.000 presentasi tentang berbagai topik ilmu pengetahuan.
Antonio Capezza, seorang peneliti di divisi bahan polimer di KTH Royal Institute of Technology di Swedia, yang akan menyajikan penelitian tersebut di pertemuan, mengatakan bahwa di Eropa, regulasi menghambat penggunaan beberapa plastik berbasis minyak bumi dalam barang-barang sekali pakai. Namun, tidak ada panduan atau regulasi yang jelas untuk melarang plastik ini dalam popok, pembalut sanitasi, dan barang-barang sanitasi sekali pakai lainnya, karena belum ada pengganti yang baik.
Tentu saja, popok yang bisa dicuci menghindari masalah plastik sepenuhnya, tetapi sedikit orang yang ingin menggunakannya. Capezza ingin memberikan jenis solusi berkelanjutan dan tidak mencemari lingkungan yang berbeda kepada orang-orang yang ingin terus menggunakan produk sanitasi sekali pakai.
Ironisnya, proyek ini bermula dari sebuah demonstrasi yang dirancang untuk mengajari siswa apa yang bisa salah di laboratorium. Capezza sedang menunjukkan kepada mereka bagaimana membuat filamen bioplastik menggunakan protein. Untuk meniru dampak kelembaban yang tidak diinginkan, dia menambahkan kapas basah, yang menyebabkan campuran itu berbusa. Begitu produk tersebut kering, dia menyadari bahwa bahan tersebut telah menjadi sangat berpori, artinya dapat menyerap cairan seperti spons. Capezza berkolaborasi dengan peneliti di KTH, Swedish University of Agricultural Sciences, dan lembaga lainnya, termasuk Universitas Simón BolÃvar di Venezuela, Universitas Tokyo di Jepang, dan Universitas Sevilla di Spanyol.
Beberapa alternatif berbasis kapas untuk produk sanitasi plastik sudah ada di pasaran, tetapi mereka bergantung pada kapas virgin dan mungkin memerlukan pemutihan atau perlakuan kimia lainnya untuk produksinya. Mencari sumber material yang lebih berkelanjutan, tim Capezza mengidentifikasi protein dan molekul alami lainnya yang tersisa dari produksi makanan dan pertanian yang mungkin sebaliknya akan dibuang ke tempat pembuangan sampah atau dibakar: misalnya, zein dari jagung, gluten dari gandum, dan ekstrak antioksidan alami.
Para peneliti mencampur protein bersama dalam proporsi yang berbeda dan menambahkan air dan bikarbonat, seperti soda kue, sebagai agen pengembang; pemanis gliserol sebagai plastisizer; dan ekstrak alami sebagai pengawet.
Kemudian tim menggunakan peralatan dan teknik pengolahan dari industri plastik, termasuk ekstrusi, untuk membuat berbagai komponen yang umumnya ditemukan di pembalut dan popok. Mirip dengan pembuat pasta, ekstruder memungkinkan tim untuk menghasilkan filamen dan lembaran datar sambil pada saat yang sama memungkinkan mereka mengembangkan material. Dengan teknik ini, para peneliti menghasilkan lapisan “nonwoven” datar yang tetap kering saat disentuh sambil memungkinkan cairan untuk dengan cepat melewati; material berpori yang lembut dengan sifat superabsorben yang menangkap cairan; dan film tahan air untuk melindungi pakaian luar.
Sebagai bukti konsep, para peneliti menyatukan komponen-komponen ini untuk membuat prototipe penyerap berbasis protein yang menyerupai produk sanitasi sekali pakai. Setelah terkena air atau tanah, material tersebut terurai secara total dalam beberapa minggu. Karena asal bahan materialnya dari protein, degradasi ini melepaskan karbon, nitrogen, fosfor, asam amino, dan senyawa lain yang bisa dimanfaatkan oleh alam sebagai nutrisi.
Dengan pengembangan lebih lanjut, Capezza mengatakan, ini bisa mengarah pada produk sanitasi sekali pakai yang bisa dibuang. Atau setelah digunakan, produk ini (atau setiap limbah yang dihasilkan pada tahap produksi) bisa diuraikan untuk menghasilkan pupuk untuk tanaman, seperti jagung dan gandum, yang pada gilirannya akan menyediakan bahan awal untuk membuat produk sanitasi baru.
Para peneliti sudah menunjukkan bahwa tanaman tumbuh dengan daun dan akar yang lebih panjang saat terkena kompos ini. Pengujian tim menunjukkan bahwa karena berbasis protein, tidak ada risiko sama sekali bahwa produk ini akan mencemari tanah dengan mikroplastik atau bahan kimia tidak diinginkan lainnya saat terurai.
Produk sanitasi berbasis protein akan sekitar 10 hingga 20% lebih mahal daripada popok dan pembalut plastik tradisional, perkiraan Capezza. Kinerja pembalut sanitasi berbasis protein mirip dengan pembalut konvensional. Di sisi lain, popok berbasis protein tidak seabsorben popok plastiknya. Itu berarti popok berbasis protein entah harus lebih tebal, atau formulanya harus disesuaikan untuk meningkatkan penyerapannya. Untuk meningkatkan penyerapan cairan dan kekuatan mekanis, para peneliti sekarang sedang mengeksplorasi penambahan lignoselulosa, campuran lignin dan selulosa yang ditemukan di tanaman. Material ini adalah produk samping rendah nilai dari sektor pertanian dan kehutanan. Hasil-hasil saat ini menunjukkan penambahan ini mendekatkan kinerja pada popok konvensional.
Tim sekarang mempersiapkan studi pilot untuk menguji kelayakan peningkatan produksi. Evaluasi tambahan, termasuk tes iritasi kulit manusia, harus dilakukan sebelum produk-produk ini bisa masuk pasar.
Referensi:
[1] https://www.acs.org/pressroom/presspacs/2024/march/is-food-waste-the-key-to-sustainable-plastic-free-diapers-and-sanitary-pads.html diakses pada 30 Maret 2024
