Terungkap! Risiko Kesehatan Tersembunyi dari 3D Printing dengan Filamen PLA yang Wajib Anda Ketahui

Teknologi pencetakan 3D (3D printing) telah merevolusi berbagai sektor, mulai dari industri manufaktur hingga pendidikan. Salah satu bahan yang paling populer digunakan dalam proses ini adalah filamen PLA (Polylactic Acid), yang dikenal sebagai bahan ramah lingkungan karena berasal dari sumber terbarukan seperti pati jagung. Namun, di balik reputasinya yang “aman”, penelitian terbaru mengungkap bahwa penggunaan filamen PLA dalam 3D printing dapat menimbulkan risiko kesehatan yang signifikan. Artikel ini akan membahas secara mendalam dampak kesehatan dari penggunaan filamen PLA dalam 3D printing, berdasarkan temuan ilmiah terkini.

Apa Itu Filamen PLA?

PLA adalah polimer termoplastik yang berasal dari sumber alami seperti pati jagung atau tebu. Filamen ini banyak digunakan dalam 3D printing karena mudah digunakan, memiliki titik leleh rendah, dan menghasilkan cetakan dengan detail tinggi. Selain itu, PLA dikenal sebagai bahan yang dapat terurai secara hayati, sehingga dianggap lebih ramah lingkungan dibandingkan filamen berbasis minyak bumi seperti ABS.

Emisi Selama Proses Pencetakan 3D dengan PLA

Meskipun PLA dianggap lebih aman, proses pencetakan 3D dengan filamen ini tetap menghasilkan emisi berupa partikel ultrahalus (ultrafine particles/UFPs) dan senyawa organik volatil (volatile organic compounds/VOCs). UFPs adalah partikel dengan ukuran kurang dari 100 nanometer yang dapat masuk ke dalam sistem pernapasan dan mencapai paru-paru. VOCs adalah senyawa kimia yang mudah menguap dan dapat menyebabkan iritasi serta efek kesehatan lainnya.

Penelitian oleh Environmental Protection Agency (EPA) menunjukkan bahwa pencetakan 3D dengan PLA melepaskan UFPs dan VOCs ke udara. Meskipun emisi dari PLA lebih rendah dibandingkan ABS, tetap ada potensi risiko kesehatan, terutama jika pencetakan dilakukan di ruang tertutup tanpa ventilasi yang memadai.

Dampak Kesehatan dari Emisi PLA

1. Iritasi Pernapasan: Ancaman Tak Terlihat dari Udara Sekitar Printer

Salah satu dampak langsung yang paling umum dari pencetakan 3D dengan filamen PLA adalah iritasi pada sistem pernapasan. Ketika printer 3D memanaskan filamen PLA hingga titik lelehnya (sekitar 180–220°C), ia melepaskan sejumlah partikel ultrahalus (ultrafine particles atau UFPs) dan senyawa organik volatil (volatile organic compounds atau VOCs) ke udara.

UFPs adalah partikel yang ukurannya kurang dari 100 nanometer. Karena ukurannya yang sangat kecil, partikel ini dapat terhirup secara langsung ke dalam paru-paru dan menembus jauh hingga ke alveoli, yaitu kantong udara kecil tempat pertukaran gas terjadi dalam paru-paru. Sementara itu, VOCs adalah senyawa kimia yang mudah menguap, seperti asetaldehida, formaldehida, dan aseton, yang dapat menyebabkan iritasi pada mata, hidung, tenggorokan, serta saluran napas.

Paparan terhadap UFPs dan VOCs ini dalam jangka pendek dapat menimbulkan gejala seperti:

• Batuk kering atau produktif
• Rasa terbakar atau perih di tenggorokan
• Hidung tersumbat atau berair
• Sesak napas ringan hingga sedang
• Pusing akibat inhalasi senyawa kimia

Kondisi ini menjadi lebih mengkhawatirkan bagi individu yang memiliki riwayat penyakit pernapasan, seperti asma, bronkitis kronis, atau penyakit paru obstruktif kronik (PPOK). Bagi penderita asma, misalnya, paparan terhadap VOCs dapat menjadi pemicu serangan asma, yang ditandai dengan penyempitan saluran napas, mengi, dan kesulitan bernapas.

Sebuah studi oleh Azimi et al. (2016) dari Harvard T.H. Chan School of Public Health menemukan bahwa printer 3D dengan filamen PLA tetap menghasilkan UFPs dalam jumlah signifikan, meskipun relatif lebih rendah dibandingkan filamen ABS. Namun, dalam ruang tertutup atau minim ventilasi, konsentrasi partikel dapat meningkat tajam dan menimbulkan efek akut pada pernapasan.

2. Efek pada Sel dan Jaringan: Ancaman Mikroskopis yang Tak Terlihat

Selain menyebabkan iritasi pernapasan secara langsung, emisi dari pencetakan 3D dengan PLA juga berdampak lebih dalam pada tingkat seluler. Studi laboratorium menunjukkan bahwa partikel UFPs yang dihasilkan selama pencetakan PLA memiliki kemampuan untuk masuk ke dalam sel-sel tubuh, terutama sel epitel yang melapisi saluran pernapasan.

Paparan ini memicu kondisi yang disebut stres oksidatif, yaitu ketidakseimbangan antara produksi radikal bebas dan kemampuan tubuh untuk menetralkannya dengan antioksidan. Akibatnya, sel-sel mengalami kerusakan struktural, gangguan fungsi, hingga kematian sel.

Studi oleh Steinle et al. (2022) dalam jurnal Environmental Science & Technology Letters menemukan bahwa emisi UFPs dari printer 3D dapat menyebabkan:

• Penurunan viabilitas (kelangsungan hidup) sel epitel paru
• Produksi sitokin pro-inflamasi seperti IL-6 dan TNF-α yang menandakan peradangan
• Perubahan morfologi sel yang menandakan kerusakan struktural

Efek jangka panjang dari stres oksidatif ini berpotensi meningkatkan risiko penyakit paru obstruktif, fibrosis paru, dan bahkan kanker paru-paru jika paparan bersifat kronis. Walau PLA tidak mengandung senyawa aromatik seperti stirena yang ada dalam ABS, partikel yang dilepaskan tetap menunjukkan potensi genotoksik dan karsinogenik.

Lebih lanjut, penelitian dari National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) menunjukkan bahwa pemanasan filamen PLA berwarna tertentu dapat menghasilkan senyawa baru dari bahan pewarna dan aditif, yang belum sepenuhnya dipahami efeknya terhadap sel manusia.

3. Risiko pada Anak-anak: Generasi Muda yang Lebih Rentan

Anak-anak adalah kelompok yang paling rentan terhadap emisi dari pencetakan 3D, dan ini merupakan kekhawatiran serius terutama di rumah dan sekolah yang mulai mengadopsi teknologi ini dalam kegiatan belajar.

Sistem pernapasan anak-anak belum berkembang sempurna, sehingga saluran napas mereka lebih kecil dan kapasitas paru-parunya lebih rendah dibanding orang dewasa. Oleh karena itu, jumlah partikel yang mereka hirup memiliki dampak lebih besar terhadap tubuh mereka. Selain itu, laju pernapasan anak-anak lebih tinggi, sehingga mereka menghirup lebih banyak udara – dan partikel – per satuan waktu dibandingkan orang dewasa.

EPA (Environmental Protection Agency) mengembangkan model deposisi partikel berdasarkan usia dan menunjukkan bahwa UFPs dari printer 3D memiliki potensi tinggi untuk menetap dalam jaringan paru-paru anak-anak. Hal ini dapat mengganggu perkembangan paru-paru yang sehat dan meningkatkan risiko jangka panjang terhadap gangguan pernapasan.

Studi oleh Mendes et al. (2023) di jurnal Pediatric Pulmonology menunjukkan bahwa paparan jangka panjang terhadap partikel halus di ruang kelas dapat mengganggu fungsi paru-paru anak-anak, meningkatkan kejadian asma, dan menyebabkan sensitivitas saluran pernapasan yang lebih tinggi terhadap alergen atau iritan.

Lebih parah lagi, anak-anak biasanya tidak menyadari tanda-tanda awal gangguan pernapasan. Jika tidak dimonitor dengan ketat, paparan ini bisa berlangsung terus-menerus tanpa terdeteksi hingga gejalanya berkembang menjadi kondisi kronis.

Faktor yang Mempengaruhi Emisi

Beberapa faktor dapat mempengaruhi jumlah dan jenis emisi yang dihasilkan selama pencetakan 3D dengan PLA:

• Suhu Ekstrusi: Suhu yang lebih tinggi dapat meningkatkan jumlah UFPs dan VOCs yang dilepaskan.
• Jenis dan Warna Filamen: Filamen dengan aditif tertentu atau warna tertentu dapat menghasilkan emisi yang berbeda. Misalnya, filamen hitam mungkin memiliki emisi yang berbeda dibandingkan filamen putih.
• Ventilasi Ruangan: Pencetakan di ruang tertutup tanpa ventilasi yang baik dapat meningkatkan konsentrasi emisi di udara.

Langkah-langkah Pencegahan

Untuk meminimalkan risiko kesehatan selama pencetakan 3D dengan PLA, berikut beberapa langkah yang dapat diambil:

1. Ventilasi yang Baik: Pastikan ruangan memiliki ventilasi yang memadai untuk mengeluarkan emisi dari proses pencetakan.
2. Penggunaan Enklosur: Menggunakan penutup atau enklosur pada printer 3D dapat membantu mengurangi penyebaran partikel ke udara.
3. Filter Udara: Menggunakan filter HEPA atau filter karbon aktif dapat membantu menyaring partikel dan VOCs dari udara.
4. Jarak Aman: Hindari berada terlalu dekat dengan printer selama proses pencetakan berlangsung.
5. Pemilihan Filamen Berkualitas: Gunakan filamen dari produsen terpercaya yang menyediakan informasi tentang komposisi dan emisi produk mereka.

Kesimpulan

Meskipun filamen PLA dianggap lebih aman dan ramah lingkungan dibandingkan filamen lain, proses pencetakan 3D dengan PLA tetap menghasilkan emisi yang dapat berdampak pada kesehatan, terutama jika dilakukan tanpa tindakan pencegahan yang tepat. Penting bagi pengguna, terutama di lingkungan rumah atau pendidikan, untuk memahami potensi risiko ini dan mengambil langkah-langkah untuk meminimalkan paparan. Dengan ventilasi yang baik, penggunaan filter udara, dan praktik pencetakan yang aman, risiko kesehatan dari pencetakan 3D dengan PLA dapat dikurangi secara signifikan.

Referensi:

1. EPA. 3D Printing Research at EPA. https://www.epa.gov/chemical-research/3d-printing-research-epa
2. Real-Time Exposure to 3D-Printing Emissions Elicits Metabolic and Inflammatory Responses in Human Airway Epithelial Cells. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10818734/PubMed+3PMC+3PMC+3
3. 3D printer emissions elicit filament-specific and dose-dependent cellular responses in human airway epithelial cells. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39071151/PubMed+1PMC+1
4. Safe 3D Printing is for Everyone, Everywhere | Blogs | CDC. https://blogs.cdc.gov/niosh-science-blog/2024/07/29/safe-3d-printing/CDC Blogs
5. VOCs and particulate matter emissions from 3D printing: Effect of filaments polymer composition and additives. https://cfpub.epa.gov/si/si_public_record_report.cfm?Lab=CESER&dirEntryId=358633