Ilmuwan Akhirnya Temukan Cara Mendaur Ulang Plastik Keras

Naviri Magazine - Bahan-bahan seperti termoset yang mencakup epoxies, poliuretan, dan karet yang digunakan untuk ban, ditemukan di banyak produk yang tahan lama dan tahan panas, seperti mobil atau peralatan listrik.

Salah satu kelemahan dari bahan-bahan tersebut adalah tidak dapat dengan mudah didaur ulang, setelah digunakan karena ikatan kimia yang mengikatnya lebih kuat daripada yang ditemukan di bahan lain seperti termoplastik.

Ahli kimia MIT telah mengembangkan cara untuk memodifikasi plastik termoset dengan penghubung kimia, yang membuat bahan lebih mudah untuk diurai, tetapi masih mempertahankan kekuatan mekanik yang membuatnya sangat berguna.

Dalam penelitian baru yang dipublikasikan di Nature, para ilmuwan menunjukkan bahwa mereka dapat menghasilkan versi plastik termoset terdegradasi yang disebut pDCPD, memecahnya menjadi bubuk, dan menggunakan bubuk untuk membuat lebih banyak pDCPD.

Tim ahli juga mengusulkan, model teoritis yang menunjukkan bahwa pendekatan ini dapat diterapkan untuk berbagai plastik dan polimer lainnya, seperti karet.

"Penelitian ini mengungkap prinsip desain dasar yang kami yakini bersifat umum untuk semua jenis termoset dengan arsitektur dasar ini," kata Jeremiah Johnson, prosefor kimia di MIT dan penulis senior studi ini, seperti dikutip dari Phys.org.

Tim MIT ingin mengembangkan cara untuk mempertahankan bahan positif dari plastik termoset, seperti kekuatan dan daya tahannya, tetapi sekaligus membuatnya lebih mudah rusak setelah digunakan.

Dalam makalah yang diterbitkan tahun lalu, tim Johnson melaporkan cara untuk membuat polimer yang dapat terdegradasi dengan memasukkan blok bangunan atau monomer, yang mengandung kelompok silil eter. Monomer ini didistribusikan secara acak ke seluruh bahan dan ketika bahan tersebut terkena asam, basa, atau ion seperti fluorida, ikatan silil eter terputus.

Jenis reaksi kimia yang sama yang digunakan untuk mensitesis polimer tersebut juga digunakan untuk membuat beberapa plastik termoset, termasuk polydicyclopentadiene (pDCPD), yang digunakan untuk panel bodi di truk dan bus.

Dengan menggunakan strategi yang sama dari makalah tahun lalu, para ilmuwan menambahkan monomer silil eter ke prekursor cair yang membentuk pDCPD.

Tim ahli menemukan bahwa jika monomer silil eter terdiri antara 7,5 dan 10 persen dari keseluruhan bahan, pDCPD akan mempertahankan kekuatan mekanisnya tetapi dapat pecah menjadi bubuk larut setelah terpapar ion fluoride.

"Itu adalah hal menarik pertama yang kami temukan. Kita dapat membuat pDCPD dapat terdegradasi tanpa merusak sifat mekaniknya yang berguna," tambah Johnson.

Pada fase kedua penelitian, para ilmuwan mencoba menggunakan kembali bubuk yang dihasilkan untuk membentuk bahan pDCPD baru. Setelah melarutkan bubuk dalam larutan prekursor yang digunakan untuk membuat pDCPD, para ahli dapat membuat termoset pDCPD baru dari bubuk daur ulang.

"Bahan baru itu hampir tidak bisa dibedakan dan dalam beberapa hal sifat mekaniknya diperbaiki dibandingkan dengan bahan aslinya. Ini menunjukkan bahwa Anda dapat mengambil produk degradasi dan membuat lagi termoset yang sama menggunakan proses itu," kata Johnson.

Para ilmuwan percaya pendekatan umum ini juga dapat diterapkan pada jenis kimia termoset lainnya. Menurut Johnson, jika jenis monomer yang dapat terdegradasi dapat ditemukan untuk jenis reaksi polimerisasi lainnya, pendekatan ini dapat digunakan untuk membuat versi yang dapat terdegradasi dari bahan termoset lain seperti akrilik, epoksi, silikon, karet, atau karet vulkanisir.

Para ilmuwan sekarang berharap untuk membentuk perusahaan agar bisa melisensikan dan mengkomersialkan teknologi. MIT juga telah memberikan Millipore Sigma lisensi non-eksklusif untuk memproduksi dan menjual monomer silil eter untuk tujuan penelitian.