Biochar Ramah Lingkungan untuk Tekstil Katun yang Tahan Api!

Biochar Ramah Lingkungan untuk Tekstil Katun yang Tahan Api!

Kemudahan terbakar adalah masalah utama bagi tekstil katun, terutama dalam aplikasi yang memerlukan ketahanan terhadap api. Ketika terkena panas atau api, bahan selulosa ini mudah terbakar dengan cepat, meninggalkan residu yang sangat sedikit. Untuk mengatasi masalah ini, katun perlu diperlakukan dengan flame retardant (FR) khusus yang dirancang untuk mengurangi laju penyebaran api dan menghambat pembakaran yang berkelanjutan.

Selama 50 tahun terakhir, berbagai flame retardant telah dikembangkan dan diterapkan pada katun, mencapai kinerja tahan api yang tinggi. Namun, beberapa sistem flame retardant yang umum digunakan, seperti produk halogenasi, memiliki dampak lingkungan yang tinggi serta toksisitas dan bioakumulasi yang berbahaya. Oleh karena itu, penelitian telah beralih menuju pengembangan produk yang lebih aman dan ramah lingkungan. Salah satu solusi adalah dengan merancang flame retardant berbasis fosfor, yang terbukti sangat efisien dan lebih ramah lingkungan. Baru-baru ini, sistem berbasis nanofiller juga telah dikembangkan dengan sukses.

Untuk merancang produk dengan dampak lingkungan yang lebih rendah, banyak penelitian telah meneliti potensi besar biomakromolekul dan produk berbasis bio seperti protein, asam nukleat, ekstrak kulit delima, dan getah batang pisang sebagai flame retardant yang efektif untuk tekstil alami (seperti selulosa) atau sintetis (terutama poliester).

Produk-produk ini memiliki tiga keunggulan utama: pertama, struktur kimia dan komposisinya sangat cocok untuk memberikan sifat tahan api pada kain karena mengandung elemen kunci seperti fosfor, nitrogen, dan belerang. Kedua, mereka mudah didispersikan atau larut dalam air, sehingga tidak memerlukan pelarut organik yang berdampak lingkungan tinggi atau beracun. Ketiga, perawatan flame retardant pada kain dapat dilakukan menggunakan unit finishing yang sudah ada di industri tekstil.

Khususnya untuk biomakromolekul berbasis fosfor, aditif flame retardant ini biasanya memanfaatkan mekanisme fase terkondensasi yang membantu pembentukan arang aromatik yang stabil. Ini dimungkinkan karena pembentukan spesies asam fosfat saat biomakromolekul diaktifkan, yang mendukung reaksi dehidrasi pada substrat tekstil, sehingga membatasi produksi gas organik yang mudah terbakar yang dapat memicu pembakaran lebih lanjut. Mekanisme ini semakin ditingkatkan ketika biomakromolekul yang mengandung fosfor dikombinasikan dengan sumber karbon, seperti yang diusulkan dalam penelitian ini.

Para peneliti memperkenalkan resep flame retardant “hijau” baru yang menggabungkan asam fitat, molekul alami yang diekstraksi dari berbagai tanaman seperti biji minyak, kacang kedelai, dan biji-bijian, dengan biochar, produk padat kaya karbon yang diperoleh dari konversi termokimia biomassa dalam lingkungan dengan oksigen terbatas.

Biochar merupakan sumber karbon yang sangat baik yang dapat dimanfaatkan secara efektif selama aksi flame retardant dalam fase terkondensasi untuk meningkatkan pembentukan arang pelindung yang stabil pada substrat selulosa yang terbakar.

Literatur ilmiah telah melaporkan beberapa penelitian menarik mengenai aplikasi flame retardant berbasis asam fitat pada berbagai jenis bahan tekstil. Asam polifosfat organik yang ramah lingkungan, biokompatibel, dan tidak beracun ini telah berhasil digunakan sebagai flame retardant untuk wol, sutra, kain nonwoven poli(lactic acid), dan baru-baru ini kain katun.

Dalam penelitian, peneliti menggabungkan asam fitat dan biochar dengan rasio berat 1:1 dalam medium air dan menerapkannya pada katun dengan berbagai konsentrasi, dari 4 hingga 10 wt.%, untuk mengidentifikasi perlakuan flame retardant terbaik dengan penambahan kering terendah. Morfologi katun dan kain yang diperlakukan diselidiki menggunakan analisis SEM dan FTIR-ATR. Dari uji penyebaran api yang dilakukan baik dalam konfigurasi vertikal maupun horizontal pada berbagai kain yang diperlakukan, kami berhasil memberikan efek self-extinguishing pada substrat selulosa dengan penambahan kering FR akhir hanya 8 wt.%. Konsentrasi ini juga mampu mencegah penyalaan kain di bawah calorimeter kerucut dengan fluks panas iradiasi sebesar 35 kW/m². Sistem FR yang paling berperforma dalam uji penyebaran api ini kemudian diselidiki lebih lanjut mengenai perilaku termal dan termo-oksidatifnya dibandingkan dengan katun yang tidak diperlakukan dan kain yang diperlakukan dengan biochar atau asam fitat saja. Akhirnya, daya tahan (ketahanan terhadap pencucian) perlakuan flame retardant yang diusulkan dievaluasi dengan membandingkan ketahanan api kain yang dicuci dengan yang tidak dicuci. Dengan penelitian yang terus berkembang, biochar dapat menjadi komponen penting dalam strategi pengelolaan limbah dan perlindungan sumber daya air kita di masa depan.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

en_USEnglish