- Pembuka Tulisan
Meningkatnya konsumsi plastik sekali pakai di era modern telah menimbulkan permasalahan lingkungan yang sangat krusial, di mana limbah expanded polystyrene (EPS) atau styrofoam menjadi salah satu penyumbang terbesar akibat sifatnya yang sulit terurai dan rendahnya tingkat daur ulang secara mekanis. Di sisi lain, limbah thermoplastic polyurethane (TPU) hasil sampingan proses manufaktur pencetakan 3D juga kerap terbuang tanpa dimanfaatkan secara optimal. Penelitian ini menghadirkan inovasi pemanfaatan kembali (upcycling) kedua jenis limbah plastik tersebut menjadi membran filtrasi komposit berkelanjutan menggunakan metode pemisahan fasa terinduksi non-pelarut (non-solvent-induced phase separation/NIPS). Dengan memadukan limbah TPU dan polyimide (PI) ke dalam matriks limbah styrofoam, kekuatan mekanis membran meningkat pesat hingga 240% dibandingkan membran styrofoam murni, sementara efisiensi penyisihan protein bovine serum albumin (BSA) meningkat sebesar 46%. Meskipun terjadi sedikit penurunan fluks air akibat kontraksi pori, membran komposit ini tetap mempertahankan tingkat penyisihan yang sangat tinggi (~86%) terhadap makromolekul polyvinylpyrrolidone (PVP 1300 kDa). Strategi ini tidak hanya menjadi solusi efektif dalam mencegah terbentuknya mikroplastik sekunder di lingkungan, tetapi juga berhasil mengolah limbah polimer menjadi material filtrasi bernilai tambah tinggi untuk aplikasi pengolahan air bersih..
- Penjelas / Isi Tulisan
Proses fabrikasi membran dilakukan dengan melarutkan limbah styrofoam wadah makanan dan limbah thermoplastic polyurethane (TPU) hasil cetak 3D bersama polyimide (PI) dalam pelarut N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) melalui metode non-solvent-induced phase separation (NIPS). Penambahan TPU secara signifikan mengubah arsitektur internal membran, di mana struktur pori berbentuk jari (finger-like macrovoids) bertransformasi menjadi lapisan-lapisan laminar berlapis (stacked laminar structures) yang memperkuat matriks polimer. Hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan konsentrasi TPU hingga 1,0 wt.% meningkatkan kekuatan tarik (tensile strength) hingga puncak 0,78 MPa—meningkat lebih dari dua kali lipat dibanding membran styrofoam murni—sekaligus menggeser sifat permukaan membran dari hidrofilik menjadi semi-hidrofobik (WCA = 91°). Formulasi dengan 0,25 wt.% TPU diidentifikasi sebagai kondisi paling optimal karena mencatatkan puncaknya efisiensi penyisihan protein bovine serum albumin (BSA) sebesar 57,2% dan fluks air murni 162 LMH/Bar. Meskipun konsentrasi TPU yang lebih tinggi cenderung memicu penyumbatan pori dan penyusunan struktur yang rapat sehingga menurunkan permeabilitas air, seluruh variasi membran tetap mampu mempertahankan tingkat retensi yang stabil hingga ~86% terhadap makromolekul berukuran besar (polyvinylpyrrolidone/PVP 1300 kDa) melalui mekanisme penyaringan berbasis ukuran (size-exclusion).
- Penutupan / Simpulan
Penelitian ini berhasil membuktikan bahwa kombinasi limbah expanded polystyrene (EPS/styrofoam) dan limbah thermoplastic polyurethane (TPU) hasil cetak 3D dapat diolah kembali (upcycled) menjadi membran filtrasi komposit berkelanjutan dengan kinerja fisik dan pemisahan yang unggul. Penambahan TPU terbukti secara efektif mengatasi kelemahan utama membran styrofoam murni yang sangat rapuh, meningkatkan kekuatan tarik (tensile strength) hingga lebih dari dua kali lipat (0,78 MPa). Formulasi dengan konsentrasi 0,25 wt.% TPU diidentifikasi sebagai kondisi paling optimal yang memberikan keseimbangan terbaik antara fluks air (162 LMH/bar) dan penyisihan protein BSA (57,2%). Selain itu, membran ini tetap sangat efektif dalam menahan makromolekul berukuran besar (PVP 1300 kDa) dengan efisiensi retensi stabil pada angka ~86%. Secara keseluruhan, inovasi ini memberikan pendekatan ekonomi sirkular yang konkret untuk mengurangi pencemaran limbah plastik sekali pakai sekaligus menghasilkan media filtrasi bernilai tinggi untuk aplikasi pengolahan air bersih.
Penulis: Gunawan Setia Prihandana, S.T., M.Eng., Ph.D.
Link:
