Berbagai langkah dan strategi pencegahan pencemaran lingkungan lebih difokuskan pada mikroorganisme, baik yang hidup maupun mati. Pemanfaatan material tersebut disebut Bio-based atau Bio Material berupa bahan yang terbarukan dan berkelanjutan. Berbagai penelitian berhasil mengembangkan pengobatan biofiber menggunakan sifat antimikrobanya.

1. Serat kapuk diolah dengan kitosan/AgClTiO ₂ untuk memberikan sifat antimikroba pada material tekstil.

2. Serat wol diberi pewarna antimikroba alami guna mencegah pertumbuhan bakteri.

3. Pewarna T. chebula dan A. tinctoria pada serat wol berguna mencegah pertumbuhan Bacillus subtilis dan Staphylococcus aureus (gram positif).

4. Komposit semen tanah liat bertulang serat kenaf menunjukkan kinerja yang lebih baik dalam bahan konstruksi bangunan dibandingkan dengan penguat sintetik.

5. Baru-baru dikembangkan benang yang peka terhadap kelembapan dari serat turunan hewani contohnya sutra.

6. Kapas antibakteri berbahan baku lilin lebah, propolis, dan kitosan.

Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa bahwa pengembangan serat berbasis bio akan sangat berguna di bidang tekstil, perawatan medis, dan aplikasi bedah. Salah satunya adalah produk biopolimer.

Pengertian Biopolimer

Biopolimer dikenal sebagai polimer organik atau polimer alami. Kanji, protein, peptida serta protein adaalah contoh biopolimer dengan monomer berturut-turut glukosa, asam amino dan asam nukleat.

Seiring perkembangan teknologi, limbah polimer sintetik menujukkan peningkatan yang mengkhawatirkan. Berbagai studi mengungkapkan bahwa hanya ada kurang dari 10% plastik sintetis yang dapat didaur ulang.

Contohnya, kartu ATM butuh waktu 100 tahun agar bisa benar-benar terurai, sedangkan sisa buah apel hanya butuh waktu tiga bulan. Hal ini mendorong para peneliti untuk mengembangkan polimer dengan bahan baku alami.

Biopolimer menjadi salah satu opsi untuk menggantikan polimer sintetik dalam rangka kepedulian terhadap lingkungan. Kini mulai banyak biopolimer yang bersifat biodegradable seperti asam polilaktat (PLA), poli-hidroksi-alkanoat (PHA), poli-3-hidroksibutirat (PHB), polihidroksi-valerat (PHV), dan poli-hidroksi-heksanoat (PHH). Biopolimer-biopolier tersebut juga diproduksi dari sumber daya terbarukan.

Klasifikasi Biopolimer

Biopolimer bisa dibuat dari hewan, tanaman, mikroorganisme (jamur) atau disintesis dari monomer bioderived (sumber biologis). Biopolimer yang diperoleh dari sumber tanaman, hewan dan bakteri adalah PLA, PHA, PHB, PHV, PHH, protein, dan polisakarida.

Polisakarida adalah polimer berbasis karbohidrat yang tersusun dari sejumlah monosakarida (hidroksi aldehida atau keton).

Degradasi biopolimer tergantung pada beberapa faktor seperti komposisi, jenis polimer dan ikatan kimia. Proses degradasi dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

Biodegradable: penguraian yang terjadi karena adanya mikroorganisme
Hidro-biodegradasi: penguraian dilakukan oleh mikroorganisme dan air
Photo-degradable: Memutus hubungan antar molekul dengan cahaya
Bioerodable: Degradasi karena erosi akibat abrasi alami
Compostable: bisa dijadikan kompos, degradasi terjadi karena bakteri yang memperbaiki kondisi tanah

Aplikasi biopolimer

1. Perban Luka

Pengembangan serat nano electro spun dari biopolimer kolagen dimanfaatkan sebahan bahan pembalut luka. Perban luka tersebut memiliki cara kerja yang spesifik dan membuat luka lebih kering serta mempercepat waktu penyembuhan.

2. Film Protein

Film protein dari gluten gandum, protein kedelai, gelatin, jagung, kasein, dan protein whey mempunyai permeabilitas oksigen rendah. Tetapi permeabilitas uap airnya lebih tinggi dibandingkan film plastik karena sifat hidrofilik dari sebagian besar protein.

3. Kemasan Makanan

Di kategori material pengemas ada Polihidroksialkanoat (PHA) dan Lilin nitroselulosa atau selofan berlapis polivinilidena klorida. Kedua bahan ini bisa digunakan untuk mengemas makanan yang dipanggang, daging olahan, keju, dan produk lainnya.

4. Sifat Tahan Api

Ketahanan api pada komposit berbasis gluten dapat diberikan oleh lanosol sebagai aditif. Lanosol terkandung secara alami di setiap organisme. Sifat aditifnya mampu menunda pengapian dan menurunkan pelepasan panas.

5. Sifat anti mikroba

Gluten juga dapat menciptakan komposit antimikroba apabila dikombinasikan dengan trietilena-glikol dan dialdehida. Lapisan biopolimer berbasis kitosan pada magnesium, bioimplant antimikroba digunakan sebagai biomedis. Bahan-bahan biomedis ini tidak menimbulkan efek samping ataupun bahaya ketika terdegradasi dalam tubuh manusia.

6. Obat-obatan

Peptida berbasis bio polimer disintesis sangat bermanfaat dalam industri obat-obatan. Namun terdapat batasan ukuran kompleks biopolimer dipengaruhi oleh proses pengasaman. Disamping itu peptide rentan terhadap degradasi oksidatif.

Kelebihan dan kekurangan biopolimer

Keuntungan utama dari biopolimer adalah biokompatibilitas dan biodegradabilitas. Fungsionalitasnya pun dapat dimodifikasi sedemikian rupa.

PLA memiliki modulus lentur yang lebih besar dari polistiren, lebih tahan terhadap makanan berlemak dan produk susu yang setara PET, penahan rasa dan aroma dalam kemasan makanan serta kekuatan permukaan yang tinggi.

Dengan kombinasi bahan penguat lain, biopolimer menjadi sumber potensial untuk implan medis karena dapat terurai dalam tubuh manusia tanpa ancaman bahaya ataupun efek samping. Bahan ini bisa diaplikasikan pada pengiriman obat, kemasan makanan, serta aplikasi elektronik dengan mengubah beberapa kandungannya.

Disamping kelebihannya biopolimer juga memiliki beberapa keterbatasan. Dimana ia bersifat rentan terhadap serangan jamur dan bakteri, sehingga perlu penambahan beberapa komponen antimikroba dan antijamur berdasarkan aplikasinya.

Kelemahan umum kemasan berbasis PLA yaitu permeabilitas gas yang tinggi. Permeabilitas gas merupakan kemampuan material penghalang yang memungkinkan gas (O2, N2, CO2, dll) untuk menembus dalam jangka waktu tertentu. Lamanya proses tergantung suhu, kelembaban, tekanan dan ketebalan speicmen.

Polimer berbasis pati sangat sensitif terhadap air sehingga diperlukan campuran plasticizer (pelarut organik). Semakin banyak komposisi pelarut yang ditambahkan akan meningkatkan kelenturan tetapi menurunkan kekerasannya. Selain itu biaya produksi polimer juga tinggi, volume produksinya pun rendah. Biopolimer memiliki ketahanan fisik, kimia dan mekanik yang tidak terlalu baik.

Berbagai penelitian dilakukan guna menggantikan plastik nonbiodegradable dan biodegradable plastik. Dengan kemajuan teknologi, biopolimer dipakai dalam bidang medis, pertanian, pengemasan dan komposit. Produksi biopolimer diperkirakan akan menembus 12 juta ton naik 10 kali lipat dari 1,2 juta pada tahun 2011.

Sumber:

Buletin Tekstil Edisi 27