Komposit karet telah menjadi salah satu bahan industri terpenting pada abad yang lalu, yang dikenal karena sifat fisiknya seperti kekuatan tarik dan sobek yang tinggi. Penggabungan pengisi penguat ke dalam komposit karet meningkatkan sifat yang diinginkan ini secara signifikan dan dapat ditambahkan dalam jumlah hingga 60 bagian per seratus karet. Karbon hitam telah menjadi pengisi penguat terkemuka yang digunakan dalam komposit karet sejak akhir abad ke-19, dengan 11,6 juta metrik ton digunakan setiap tahun di seluruh dunia pada 2016. Karbon hitam bersumber dari minyak bumi, di mana bahan baku hidrokarbon dipanaskan dalam lingkungan yang kekurangan oksigen. Karena tekanan perubahan iklim dan prioritas masyarakat akan keberlanjutan telah membentuk kembali industri ini, para peneliti mencari alternatif yang tidak bergantung pada minyak bumi selain karbon hitam. Dalam beberapa tahun terakhir, banyak penelitian telah dilakukan untuk menemukan alternatif karbon hitam seperti silika, yang sekarang digunakan di industri karet besar seperti produksi ban. Mengidentifikasi dan menginvestigasi sumber hayati yang layak untuk alternatif penguat dari karbon hitam yang berasal dari minyak bumi atau pengisi silika yang ditambang dapat membuka jalan untuk produksi berkelanjutan lebih lanjut.
Telah dilakukan beberapa penelitian bahan pengisi penguat untuk komposit karet yang berasal dari bahan seperti serat tanaman, pati, kitin, lignin, cangkang telur dan biochar. Biochar memiliki sifat material yang paling mirip dengan karbon hitam, menjadi bubuk karbon turbostratik berpori, area permukaan tinggi dengan kapasitas penguatan yang ditunjukkan. Biochar telah diproduksi dari banyak bahan baku biomassa untuk aplikasi seperti penghilangan kontaminan, amandemen tanah, penyimpanan karbon, katalisis, dan bahan bakar. Bahan-bahan ini telah mendapatkan daya tarik sebagai pengisi komposit karet potensial dengan biochar yang terbuat dari sumber seperti kayu, lignin, dedak padi, sekam padi, pati jagung dan brangkasan, tongkol jagung, pemangkasan pohon jeruk, limbah protein, bambu, dan tempurung kelapa digunakan dalam berbagai komposit karet sebagai pengisi penguat.
Untuk memaksimalkan keberlanjutan bioproduk seperti biochar, limbah tanaman harus dimanfaatkan sebagai bahan baku dibandingkan dengan biomassa murni. Limbah sereal seperti sekam padi merupakan limbah tanaman yang paling melimpah secara global dan memiliki nilai penggunaan yang minimal. Sekam padi (RHs) terkenal karena konsentrasi silika yang tinggi, dan abu RH telah dikomersialkan sebagai pengisi silika dalam formulasi karet oleh Goodyear dan Michelin, Goodyear menetapkan tujuan untuk menggandakan penggunaan silika abu sekam padi. Satu kelompok penelitian telah melakukan banyak penyelidikan terhadap biochar RH sebagai pengisi komposit karet alam dengan fokus pada metode penggilingan. Studi mereka menunjukkan bahwa biochar RH memang memberikan penguatan, dan bahwa penggilingan bola berbantuan etanol serta penambahan agen penghubung silan meningkatkan kemampuan penguatannya. Sifat mekanik biochar yang diberikan pada komposit karet alam menunjukkan potensi yang sangat menjanjikan, namun masih ada ruang untuk menghasilkan pengisi biochar yang pada akhirnya dapat sepenuhnya menggantikan karbon hitam atau silika dalam kompon karet. Biochar oat husk (OH) belum diteliti sebagai bahan pengisi penguat potensial dalam komposit karet. OH memiliki kandungan abu yang lebih rendah daripada RH, tetapi seperti RH, kandungan abu ini hampir secara eksklusif adalah silika. Dampak dari proporsi komposisi silika yang berbeda dalam biochar kulit biji-bijian perlu dikaji. Cangkang kacang memiliki kandungan abu yang sangat rendah, dibandingkan dengan biomassa limbah pertanian khas lainnya. Cangkang kenari (WS) dan cangkang kemiri (HS) keduanya merupakan limbah tanaman yang tersedia dengan penggunaan saat ini yang terbatas. Sepengetahuan kami, tidak ada yang digunakan sejauh ini sebagai pengisi biochar dalam komposit.
Biochar dapat mengalami metode perlakuan yang berbeda untuk meningkatkan kualitas tertentu yang diinginkan seperti luas permukaan, porositas, gugus fungsi permukaan, dan struktur. Paling umum, ini melibatkan beberapa jenis aktivasi, baik secara fisik maupun kimiawi. Untuk mengembangkan produk yang benar-benar berkelanjutan, penghindaran perawatan kimia diperlukan dan aktivasi fisik lebih disukai untuk perawatan lebih lanjut. Aktivasi fisik umumnya dibagi menjadi aktivasi uap atau gas, dengan keduanya menghasilkan pori yang lebih besar dan luas permukaan spesifik yang lebih tinggi. Karbon hitam tingkat tinggi terkenal karena ukuran partikelnya yang lebih kecil serta luas permukaan rata-rata yang tinggi. Oleh karena itu, meningkatkan luas permukaan biochar melalui aktivasi fisik dapat meningkatkan kemampuan penguatan.
English