Dengan semakin meningkatnya kesadaran lingkungan dan kekhawatiran tentang dampak ekologis, penyimpanan dan akumulasi limbah, serta penipisan sumber daya sintetis, ada minat yang semakin besar terhadap bahan ramah lingkungan yang berasal dari sumber daya terbarukan. Untuk mengatasi tantangan lingkungan saat ini, perlu diciptakan komposit berkelanjutan yang baru.
Salah satu solusi inovatif adalah komposit polimer yang diperkuat dengan serat tumbuhan. Komposit ini tidak hanya menawarkan kekuatan tinggi dan bobot rendah, tetapi juga dampak lingkungan yang lebih kecil. Salah satu polimer yang menjanjikan adalah asam polilaktat (PLA), sebuah poliester alifatik berbasis bio yang diproduksi melalui fermentasi sumber daya alami kaya glukosa seperti jagung, singkong, dan tebu. PLA dikenal karena kemampuannya untuk terurai secara kompos, kekakuan, dan kemudahan pemrosesan.
Permintaan global untuk PLA terus tumbuh dan diperkirakan akan meningkat sebesar 18,1% per tahun hingga 2028. PLA digunakan dalam berbagai aplikasi seperti kemasan makanan, filamen pencetakan 3D, tekstil, dan alat biomedis. Namun, PLA memiliki beberapa keterbatasan, seperti harga yang tinggi, derajat kristalisasi yang rendah, dan kerapuhannya yang inheren. Suhu transisi kaca yang rendah juga mempengaruhi ketahanan termal PLA.
Salah satu cara untuk mengatasi keterbatasan PLA adalah dengan memperkuatnya menggunakan serat tumbuhan. Serat rami panjang, misalnya, telah terbukti efektif dalam meningkatkan sifat mekanik dan termal komposit PLA. Namun, harga tinggi PLA dan tantangan lainnya, seperti ketahanan termal dan kelembaban, tetap menjadi hambatan.
Untuk mengatasi masalah harga dan meningkatkan kinerja komposit PLA, biochar (BC) muncul sebagai kandidat yang menarik. BC adalah bahan kaya karbon yang berasal dari pirolisis biomassa pada suhu tinggi dalam atmosfer bebas oksigen. BC adalah bahan yang terbarukan dan melimpah, yang dapat diproduksi dari berbagai jenis biomassa, termasuk limbah dan bahan baku bernilai rendah.
Daya tarik BC terletak pada karakteristik superiornya, seperti sifat hidrofobik, konduktivitas listrik, luas permukaan tinggi, dan porositas. Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa penambahan BC dapat meningkatkan sifat mekanik dan termal komposit polimer. Misalnya, penelitian yang menunjukkan bahwa penambahan BC yang berasal dari rimpang singkong meningkatkan modulus elastis dan energi benturan komposit PLA.
Dalam sebuah studi, para peneliti menyelidiki efek penambahan BC yang berasal dari kayu beech pada sifat komposit PLA yang diperkuat dengan serat rami pendek. Komposit dipersiapkan dengan mencampur campuran PLA-serat rami-BC yang diikuti dengan pencetakan injeksi sampel uji tarik. Mereka meneliti pengaruh penambahan BC pada warna, sifat mekanik, stabilitas termal, dan ketahanan air dari komposit yang dihasilkan.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan BC dapat secara signifikan meningkatkan sifat-sifat komposit PLA yang diperkuat serat tumbuhan. Ini membuka jalan bagi pengembangan bahan komposit yang lebih ramah lingkungan dan berkinerja tinggi, yang dapat memenuhi kebutuhan aplikasi modern sambil mengatasi tantangan lingkungan. Dengan demikian, revolusi biochar dalam komposit PLA yang diperkuat serat tumbuhan menawarkan solusi inovatif untuk masa depan yang lebih berkelanjutan.