Solusi produksi polyurethane untuk industri plastik dengan hasil pembangunan teknologi produksi polyurethane (PUR) tanpa isosianat beracun berbasis dicarbamate dan CO₂. Kita rekomendasikan temuan ini bagi pelaku manufaktur plastik berkelanjutan dan ekonomi sirkular di tanah air.
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
mmINDUSTRI.co.id – Fraunhofer IAP (sumber): Bagaimana mengubah manufaktur plastik yang memproduksi poliuretan atau polyurethane (PUR) berkelanjutan tanpa bahan isosianat beracun atau toxic isocyanate?
Industri plastik global memasuki babak baru menuju proses produksi yang lebih aman dan berkelanjutan. Peneliti dari Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP berhasil mengembangkan metode produksi polyurethnane (PUR) dengan menggunakan isosianat yang bahan racunnya sudah rendah atau nol.
“Thank you for visiting mmindustri.co.id. Subscribe for the latest news and insight. Enter your email (Your email address will not be published)
Polyurethane (PUR) adalah jenis polimer sintetis yang terbentuk dari reaksi kimia antara poliol dan isosianat. Material ini bisa dibuat dalam berbagai bentuk—mulai dari busa lunak, busa kaku, elastomer, hingga lapisan pelindung (coating).
Keunggulan utama PUR adalah fleksibilitas formulasi: sifatnya bisa diatur menjadi lunak, keras, elastis, tahan panas, atau tahan bahan kimia tergantung kebutuhan sektor industri.
Beberapa bentuk umum PUR terdiri dari: flexible foam bacan pembuatan kasur, sofa, jok mobil; rigid foam bahan insulasi bangunan dan kulkas; elastomer polyurethane bahan untuk roda industri, seal, roller; coating polyurethane bahan untuk pelapis lantai, kayu, dan logam.
Inovasi para ahli Fraunhofer IPA membuka peluang besar bagi pelaku industri plastik, termasuk di Indonesia, untuk meningkatkan standar keselamatan kerja sekaligus menekan emisi gas rumah kaca.
Polyurethane merupakan material serbaguna yang banyak digunakan dalam berbagai produk seperti furnitur berlapis busa, material insulasi, pelapis lantai, cat, hingga selang kateter medis.
Selama ini, produksi PUR sangat bergantung pada senyawa isosianat (toxic isocyanate) yang bersifat toksik dan dapat memicu alergi maupun gangguan pernapasan.
Meskipun produk akhirnya tidak mengandung isosianat, proses produksinya tetap menuntut protokol keselamatan yang ketat. Isocyanate adalah kelompok senyawa kimia yang memiliki gugus fungsi –N=C=O.
Banyak jenis isocyanate bersifat toksik (beracun), terutama dalam bentuk uap atau aerosol, sehingga sering disebut toxic isocyanate.
Beberapa contoh umum seperti, Methylene diphenyl diisocyanate (MDI), Toluene diisocyanate (TDI). Senyawa ini banyak dipakai dalam industri untuk membuat polyurethane.
Walaupun beracun dalam bentuk mentahnya, isocyanate sangat penting dalam industri karena setelah bereaksi membentuk polimer, sifat beracunnya jauh berkurang dan bisa sampai nol.
Sementara itu, poliuretan (PUR) ditemukan dalam banyak produk, seperti furnitur berlapis kain, busa dan bahan isolasi, lantai, cat, dan bahkan pada selang kateter medis.
Produksi plastik yang populer saat ini melibatkan penggunaan isosianat beracun. Para peneliti Fraunhofer mengembangkan proses produksi alternatif dengan menggunakan dikarbamat yang tidak berbahaya.
Senyawa isosianat beracun atau toxic isocyanate dan dapat memicu alergi atau asma. Akan tetapi, isosianat tetap sangat diperlukan untuk industri kimia, terutama untuk produksi poliuretan (PUR).
Plastik ini sangat serbaguna dan digunakan dalam banyak produk. Meskipun produk akhir tidak mengandung isosianat, tindakan pencegahan keselamatan khusus diperlukan selama produksi untuk menjauhkan isosianat dari manusia dan mencegah bahaya terhadap kesehatan.
Para peneliti Fraunhofer berhasil untuk pertama kalinya memproduksi poliuretan tanpa menggunakan isosianat dalam proyek CO2NIPU (Poliuretan Non-Isosianat, NIPU).
Dikarbamat sebagai pengganti isosianat
Untuk mencapai pengganti isocyanate (isosianat) maka pemimpin proyek Dr. Christoph Herfurth dari Fraunhofer IPA dan timnya mengganti isosianat dengan dikarbamat yang tidak berbahaya.
Proses inovatif ini membuat produksi plastik lebih sederhana dan aman, dan karyawan tidak memerlukan pelatihan khusus untuk melindungi diri terhadap zat beracun itu.
Keuntungan lebih lanjut termasuk pengurangan emisi gas rumah kaca, karena para peneliti menggunakan karbon dioksida dalam produksi dikarbamat. Mereka juga mengembangkan metode daur ulang untuk menggunakan kembali material poliuretan (PUR) dalam bentuk bekas.
Proyek CO2NIPU dikerjakan bersama mitra yakni Fraunhofer IAP, Institut Fraunhofer untuk Teknologi Kimia ICT, Institut Fraunhofer untuk Teknologi Manufaktur dan Material Canggih IFAM, dan Institut Fraunhofer untuk Teknologi Lingkungan, Keselamatan, dan Energi UMSICHT.
Dr. Christoph Herfurth menjelaskan keuntungan yang diperoleh dari proyek inovatif itu.
“Poliuretan terbuat dari dikarbamat yang memiliki struktur molekuler yang identik dengan PUR klasik yang terbuat dari isosianat. Oleh karena itu, pengetahuan yang sudah dimiliki dikembangkan untuk mencapai sifat material yang diinginkan untuk produk akhir atau aplikasi,” kata Dr. Christoph Herfurth.
Para peneliti mengembangkan lebih lanjut proses tersebut menuju kelayakan industri. Berbagai bahan kimia dicampur dalam rasio tertentu untuk menciptakan sifat yang diinginkan.
Yang disebut pemanjang rantai membantu menghubungkan silang kelompok molekuler, menghasilkan sifat elastis atau perekat. Polimer diol melunakkan plastik, sementara dikarbamat, sebagai pengganti isosianat, memulai proses kimia.
Setelah dicampur, bahan kimia ini dilelehkan dan diaduk pada suhu antara 180 dan 190 derajat Celcius. Setelah pendinginan, para ahli menguji sifat-sifat seperti kekuatan tarik dan elastisitas.
Isosianat sangat reaktif, itulah sebabnya poliuretan sering dibentuk dalam hitungan menit.
Menggunakan dikarbamat yang kurang reaktif membutuhkan waktu enam hingga delapan jam untuk proses yang sama, tetapi jauh lebih mudah dikendalikan dan dikelola. Ini mengurangi limbah dan variasi kualitas dalam produksi.
Ekonomi sirkular untuk industri plastik
Dikarbamat diproduksi di mitra proyek Fraunhofer UMSICHT dengan menggunakan proses tekanan tinggi. Pada tekanan 50 bar, metanol dan gas rumah kaca CO₂ disintesis dengan diamina untuk membentuk dikarbamat.
Ahli dari Fraunhofer ICT mengembangkan proses daur ulang untuk poliuretan bekas, misalnya, dari busa lama, yang kemudian diproses menjadi produk PUR baru.
“Dengan cara ini, kami berkontribusi pada tujuan ekonomi sirkular berkelanjutan tanpa emisi gas rumah kaca,” imbuh Dr. Christoph Herfurth.
Sebagai aplikasi awal, para peneliti Fraunhofer menargetkan produksi tabung kateter biokompatibel untuk teknologi medis. Ahli dari Fraunhofer IFAM menggunakan sistem modular untuk mengembangkan perekat untuk merekatkan kanula ke tabung.
Teknologi untuk memproduksi poliuretan bebas isosianat kini berfungsi di luar laboratorium.
“Kami mampu memproduksi beberapa kilogram NIPU di pabrik percontohan kami. Langkah selanjutnya akan melibatkan produksi beberapa ratus kilogram NIPU di Pusat Pabrik Percontohan Fraunhofer untuk Sintesis dan Pemrosesan Polimer PAZ di Schkopau,” tutur Dr. Christoph Herfurth.
Terobosan produksi polyurethane tanpa isosianat beracun menjadi langkah signifikan menuju manufaktur plastik yang lebih aman, terkendali, dan berkelanjutan.
Dengan memanfaatkan dicarbamate berbasis CO₂, industri tidak hanya mengurangi risiko kesehatan pekerja, tetapi juga berkontribusi pada pengurangan emisi gas rumah kaca dan penguatan ekonomi sirkular.
Bagi pelaku industri plastik di Indonesia, inovasi ini merupakan peluang strategis untuk meningkatkan daya saing global melalui teknologi hijau, efisiensi proses, serta kepatuhan terhadap standar lingkungan yang semakin ketat. #SalamSobatmmINDUSTRI
This type of article is favored by our readers. Would your company willing to sponsor it? Kindly email us: business@mmindustri.co.id or fill this form