Plastik telah menjadi bahan yang tak terpisahkan dalam kehidupan kita sehari-hari, digunakan mulai dari kemasan makanan, peralatan rumah tangga, hingga teknologi canggih seperti pencetakan 3D. Namun, di balik kemudahan yang diberikan plastik, masalah besar yang muncul adalah limbah plastik yang sulit terurai dan berkontribusi pada polusi lingkungan. Meskipun ada upaya untuk meningkatkan daur ulang plastik, sebagian besar plastik yang digunakan saat ini tidak dapat didaur ulang dengan efisien, khususnya dalam industri pencetakan 3D. Namun, perkembangan sains material terbaru membawa harapan baru. Salah satunya adalah penemuan polythioenones, jenis plastik yang dapat didaur ulang secara kimiawi dan mekanis, membuka kemungkinan baru untuk pembuatan komponen plastik 3D printing yang lebih berkelanjutan.
- Apa Itu Polythioenones dan Mengapa Penting untuk Pencetakan 3D?
- Bagaimana Polythioenones Dapat Membantu Lingkungan?
- Proses Pembuatan Polythioenones
- Pencetakan 3D dengan Polythioenones
- Keunggulan Polythioenones Dibandingkan Plastik Konvensional
- Potensi Masa Depan dan Implementasi di Industri
- Kesimpulan
- Referensi:
Apa Itu Polythioenones dan Mengapa Penting untuk Pencetakan 3D?
Polythioenones adalah keluarga polimer baru yang diperkenalkan oleh tim peneliti dari Georgia Institute of Technology. Polimer ini diciptakan dengan menggunakan monomer siklik yang dikenal sebagai thioenones, yang mengandung cincin dengan tujuh atom karbon dan satu atom sulfur. Keistimewaan polythioenones adalah kemampuannya untuk didaur ulang secara kimiawi dan mekanis, yang sangat penting untuk mengurangi dampak negatif limbah plastik.
Dengan menggunakan pencetakan 3D berbasis teknologi fused-filament fabrication (FFF), polythioenones dapat dicetak menjadi komponen yang sangat kompleks dengan sedikit pemborosan material. Namun, selama ini, masalah utama dalam menggunakan plastik untuk pencetakan 3D adalah kurangnya bahan yang dapat didaur ulang tanpa kehilangan sifat mekanik dan termalnya. Dengan polythioenones, tim peneliti berhasil mengembangkan plastik yang tidak hanya dapat dicetak dengan presisi tinggi, tetapi juga dapat diproses ulang tanpa mengurangi kualitasnya.
Bagaimana Polythioenones Dapat Membantu Lingkungan?
Salah satu tantangan besar yang dihadapi dalam penggunaan plastik adalah bagaimana mengelola limbah plastik yang semakin menumpuk. Plastik konvensional yang digunakan dalam industri seperti polipropilen (PP) dan polietilen (PE) sulit untuk didaur ulang secara efisien. Polythioenones, di sisi lain, dapat dipecah kembali menjadi monomer asalnya melalui proses depolimerisasi, yang memungkinkan pembuatan plastik baru dari bahan daur ulang. Ini menciptakan siklus tertutup yang memungkinkan polythioenones digunakan berulang kali tanpa mengurangi performanya.
Selain itu, bahan ini menunjukkan sifat mekanik yang lebih baik dibandingkan dengan plastik poliolefin konvensional. Ini berarti komponen yang terbuat dari polythioenones dapat lebih tahan lama dan kuat, serta lebih tahan terhadap suhu tinggi, menjadikannya ideal untuk aplikasi yang memerlukan keandalan struktural, seperti di bidang medis atau otomotif.
Baca juga: Plastik Ramah Lingkungan (Biodegradable)
Proses Pembuatan Polythioenones
Proses pembuatan polythioenones dimulai dengan pembuatan monomer siklik thioenone (CTE). Monomer ini terdiri dari cincin tujuh atom karbon dan satu atom sulfur, yang mengandung ikatan rangkap C=C dan gugus karbonil C=O. CTE dapat dimodifikasi dengan menambahkan berbagai grup samping yang mempengaruhi sifat dari polimer yang dihasilkan. Melalui reaksi pembukaan cincin yang dapat dibalik (ring-opening polymerization/RPO), monomer ini digabungkan untuk membentuk polythioenones.
Reaksi ini tidak hanya menghasilkan polimer dengan sifat mekanik yang unggul, tetapi juga memungkinkan polythioenones untuk didaur ulang secara mekanis dan kimiawi. Proses depolimerisasi polythioenones memungkinkan bahan ini diubah kembali menjadi monomer CTE dengan efisiensi yang sangat tinggi, mencapai 90% hasil, yang bisa digunakan untuk membuat lebih banyak polimer.
Pencetakan 3D dengan Polythioenones
Salah satu aplikasi menarik dari polythioenones adalah dalam pencetakan 3D. Dalam metode FFF, filamen plastik dipanaskan dan dilelehkan untuk membentuk lapisan demi lapisan objek 3D. Proses ini sangat efisien karena hanya membutuhkan sedikit material dan memungkinkan pembuatan desain yang sangat rumit. Namun, untuk membuat proses ini lebih berkelanjutan, bahan yang digunakan harus dapat didaur ulang tanpa kehilangan sifatnya.
Polythioenones menawarkan solusi yang tepat untuk ini. Bahan ini bisa diproses ulang hanya dengan melelehkan kembali materialnya, sehingga filamen dapat digunakan berulang kali. Proses ini menjaga kekuatan tarik dan kestabilan termal dari material, yang sangat penting untuk menjaga kualitas cetakan 3D. Bahkan lebih menarik, polythioenones juga dapat diproses secara kimiawi untuk menghasilkan monomer asalnya, yang memungkinkan daur ulang plastik ini dalam siklus tertutup yang benar-benar berkelanjutan.
Keunggulan Polythioenones Dibandingkan Plastik Konvensional
Berbeda dengan plastik konvensional seperti polietilen dan polipropilen, yang sering kali berakhir di tempat pembuangan sampah karena sulit didaur ulang, polythioenones menawarkan sejumlah keunggulan. Plastik ini memiliki sifat mekanik yang lebih baik, termasuk ketahanan yang lebih tinggi terhadap suhu dan ketahanan yang lebih baik terhadap peregangan. Selain itu, ia lebih ramah lingkungan karena dapat didaur ulang dengan efisien melalui dua metode: daur ulang mekanis dan kimiawi.
Daur ulang mekanis berarti polythioenones dapat dilelehkan dan dicetak ulang tanpa kehilangan kekuatannya, sementara daur ulang kimiawi memungkinkan plastik ini diproses kembali menjadi monomer asalnya, yang kemudian dapat digunakan untuk membuat lebih banyak plastik. Ini menciptakan siklus hidup tertutup yang mengurangi ketergantungan pada bahan baku fosil dan mengurangi limbah plastik di lingkungan.
Potensi Masa Depan dan Implementasi di Industri
Potensi penggunaan polythioenones sangat besar, terutama dalam industri pencetakan 3D yang terus berkembang. Selain aplikasi dalam pencetakan prototipe cepat dan produk konsumen, polythioenones juga bisa digunakan dalam berbagai bidang industri lainnya, termasuk otomotif dan medis. Sifatnya yang dapat didaur ulang dan ketahanannya terhadap suhu tinggi menjadikannya pilihan yang baik untuk aplikasi yang menuntut keandalan tinggi.
Ke depan, diharapkan teknologi ini dapat diperluas untuk menciptakan bahan lain yang lebih ramah lingkungan dan lebih efisien. Seiring dengan meningkatnya kesadaran akan pentingnya keberlanjutan, penggunaan bahan-bahan seperti polythioenones yang lebih mudah didaur ulang akan sangat membantu dalam menciptakan ekonomi sirkular yang lebih efisien dan ramah lingkungan.
Kesimpulan
Inovasi dalam pengembangan polythioenones membawa harapan baru bagi dunia material dan teknologi pencetakan 3D. Dengan kemampuannya untuk didaur ulang secara mekanis dan kimiawi, polythioenones tidak hanya menawarkan solusi untuk masalah limbah plastik, tetapi juga memberikan alternatif yang lebih berkelanjutan untuk bahan plastik konvensional yang digunakan dalam berbagai industri. Sebagai bagian dari upaya menciptakan ekonomi sirkular, polythioenones berpotensi menjadi bahan penting yang dapat mengubah cara kita memandang dan mengelola plastik di masa depan.
Referensi:
[1] https://newsroom.wiley.com/press-releases/press-release-details/2025/Recyclable-Plastic-for-the-Printer/default.aspx, diakses pada 18 Februari 2025
[2] Yong‐Liang Su, Liang Yue, McKinley K. Paul, Joseph Kern, Kaitlyn S. Otte, Rampi Ramprasad, H. Jerry Qi, Will R. Gutekunst. Reprocessable and Recyclable Materials for 3D Printing via Reversible Thia‐Michael Reactions. Angewandte Chemie International Edition, 2025; DOI: 10.1002/anie.202423522
