TEKNOLOGI ALTERNATIF PEMANFAATAN LIMBAH KAYU DAN PLASTIK
SEBAGAI KOMPOSIT SERBUK PLASTIK DAUR ULANG
PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi, khususnya di bidang papan komposit, telah
menghasilkan produk komposit yang merupakan gabungan antara serbuk kayu
dengan plastik daur ulang. Teknologi ini berkembang pada awal 1990-an di
Jepang dan Amerika Serikat. Dengan teknologi ini dimungkinkan
pemanfaatan serbuk kayu dan plastik daur ulang secara maksimal, dengan
demikian akan menekan jumlah limbah yang dihasilkan. Di Indonesia
penelitian tentang produk ini sangat terbatas, padahal bahan baku limbah
potensinya sangat besar. Kebutuhan manusia akan kayu sebagai bahan
bangunan baik untuk keperluan konstruksi, dekorasi, maupun furniture
terus meningkat seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk. Bahwa
sebenarnya daya dukung hutan sudah tidak dapat memenuhi kebutuhan kayu.
Keadaan ini diperparah oleh adanya komversi hutan alam menjadi lahan
pertanian, perladangan berpindah, kebakaran hutan, praktek pemanenan
yang tidak efisen dan pengembangan infrastruktur yang diikuti oleh
perambahan hutan. Kondisi ini menuntut penggunaan kayu secara efisien
dan bijaksana, antara lain melalui konsep the whole tree utilization,
disamping meningkatkan penggunaan bahan berlignoselulosa non kayu, dan
pengembangan produk-produk inovatif sebagai bahan bangunan pengganti
kayu.
Limbah kayu berupa potongan log maupun sebetan telah dimanfaatkan
sebagai inti papan blok dan bahan baku papan partikel. Adapun limbah
berupa serbuk gergaji pemanfaatannya masih belum optimal. Untuk industri
besar dan terpadu, limbah serbuk kayu gergajian sudah dimanfaatkan
menjadi bentuk briket arang dan arang aktif yang dijual secara
komersial. Namun untuk industri penggergajian kayu skala industri kecil
yang jumlahnya mencapai ribuan unit dan tersebar di pedesaan, limbah ini
belum dimanfaatkan secara optimal. (Pari, 2002).
Pada industri pengolahan kayu sebagian limbah serbuk kayu biasanya
digunakan sebagai bahan bakar tungku, atau dibakar begitu saja tanpa
penggunaan yang berarti, sehingga dapat menimbulkan pencemaran
lingkungan (Febrianto,1999). Dalam rangka efisiensi penggunaan kayu
perlu diupayakan pemanfaatan serbuk kayu menjadi produk yang lebih
bermanfaat.
Nama plastik mewakili ribuan bahan yang berbeda sifat fisis, mekanis,
dan kimia. Secara garis besar plastik dapat digolongkan menjadi dua
golongan besar, yakni plastik yang bersifat thermoplastic dan yang
bersifat thermoset. Thermoplastic dapat dibentuk kembali dengan mudah
dan diproses menjadi bentuk lain, sedangkan jenis thermoset bila telah
mengeras tidak dapat dilunakkan kembali. Plastik yang paling umum
digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah dalam bentuk thermoplastic.
Seiring dengan perkembangan teknologi, kebutuhan akan plastic terus
meningkat. Sebagai konsekuensinya, peningkatan limbah plastikpun tidak
terelakkan.. (YBP, 1986).
Pemanfaatan limbah plastik merupakan upaya menekan pembuangan plastik
seminimal mungkin dan dalam batas tertentu menghemat sumber daya dan
mengurangi ketergantungan bahan baku impor. Pemanfaatan limbah plastik
dapat dilakukan dengan pemakaian kembali (reuse) maupun daur ulang.
Pemanfaatan limbah plastik dengan cara daur ulang umumnya dilakukan oleh
industri. Secara umum terdapat empat persyaratan agar suatu limbah
plastik dapat diproses oleh suatu industri, antara lain limbah harus
dalam bentuk tertentu sesuai kebutuhan (biji, pellet, serbuk, pecahan),
limbah harus homogen, tidak terkontaminasi, serta diupayakan tidak
teroksidasi. Untuk mengatasi masalah tersebut, sebelum digunakan limbah
plastik diproses melalui tahapan sederhana, yaitu pemisahan, pemotongan,
pencucian, dan penghilangan zat-zat seperti besi dan sebagainya (Sasse
et al.,1995).
Pemanfaatan plastik daur ulang dalam pembuatan kembali barang-barang
plastik telah berkembang pesat. Hampir seluruh jenis limbah plastik
(80%) dapat diproses kembali menjadi barang semula walaupun harus
dilakukan pencampuran dengan bahan baku baru dan additive untuk
meningkatkan kualitas (Syafitrie, 2001).
PEMANFAATAN LIMBAH KAYU DAN PLASTIK SEBAGAI KOMPOSIT SERBUK KAYU PLASTIK DAUR ULANG
Komposit kayu merupakan istilah untuk menggambarkan setiap produk yang
terbuat dari lembaran atau potongan–potongan kecil kayu yang direkat
bersama-sama (Maloney,1996). Mengacu pada pengertian di atas, komposit
serbuk kayu plastik adalah komposit yang terbuat dari plastik sebagai
matriks dan serbuk kayu sebagai pengisi (filler), yang mempunyai sifat
gabungan keduanya. Penambahan filler ke dalam matriks bertujuan
mengurangi densitas, meningkatkan kekakuan, dan mengurangi biaya per
unit volume. Dari segi kayu, dengan adanya matrik polimer didalamnya
maka kekuatan dan sifat fisiknya juga akan meningkat (Febrianto, 1999).
Pembuatan komposit dengan menggunakan matriks dari plastik yang telah
didaur ulang, selain dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan kayu, juga
dapat mengurangi pembebanan lingkungan terhadap limbah plastik
disamping menghasilkan produk inovatif sebagai bahan bangunan pengganti
kayu. Keunggulan produk ini antara lain : biaya produksi lebih murah,
bahan bakunya melimpah, fleksibel dalam proses pembuatannya,
kerapatannya rendah, lebih bersifat biodegradable (dibanding plastik),
memiliki sifat-sifat yang lebih baik dibandingkan bahan baku asalnya,
dapat diaplikasikan untuk berbagai keperluan, serta bersifat dapat
didaur ulang. Beberapa contoh penggunaan produk ini antara lain sebagai
komponen interior kendaraan (mobil, kereta api, pesawat terbang),
perabot rumah tangga, maupun komponen bangunan (jendela, pintu, dinding,
lantai dan jembatan) (Febrianto, 1999)
Serbuk kayu sebagai Filler
Filler ditambahkan ke dalam matriks dengan tujuan meningkatkan
sifat-sifat mekanis plastik melalui penyebaran tekanan yang efektif di
antara serat dan matriks (Han, 1990). Selain itu penambahan filler akan
mengurangi biaya disamping memperbaiki beberapa sifat produknya.
Bahan-bahan inorganik seperti kalsium karbonat, talc, mika, dan
fiberglass merupakan bahan yang paling banyak digunakan sebagai filler
dalam industri plastik. Penambahan kalsium karbonat, mika dan talc dapat
meningkatkan kekuatan plastik, tetapi berat produk yang dihasilkan juga
meningkat sehingga biaya pengangkutan menjadi lebih tinggi. Selain itu,
kalsium karbonat dan talc bersifat abrasif terhadap peralatan yang
digunakan, sehingga memperpendek umur pemakaian.. Di Indonesia potensi
kayu sebagai filler sangat besar, terutama limbah serbuk kayu yang
pemanfaatannya masih belum optimal.
Beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam pemanfaatan serbuk kayu
sebagai filler dalam pembuatan komposit kayu plastik adalah jenis kayu,
ukuran serbuk serta nisbah antara serbuk kayu dan plastik. Karenanya
kayu bersifat hidrofilik, kaku, serta dapat terdegradasi secara
biologis. Sifat-sifat tersebut menyebabkan kayu kurang sesuai bila
digabungkan dengan plastik, karena itu dalam pembuatan komposit
kayu-plastik diperlukan bantuan coupling agent (Febrianto,1999).
Plastik Daur Ulang Sebagai Matriks
Di Indonesia, plastik daur ulang sebagian besar dimanfaatkan kembali
sebagai produk semula dengan kualitas yang lebih rendah. Pemanfaatan
plastik daur ulang sebagai bahan konstruksi masih sangat jarang ditemui.
Pada tahun 1980 an, di Inggris dan Italia plastik daur ulang telah
digunakan untuk membuat tiang telepon sebagai pengganti tiang-tiang kayu
atau besi. Di Swedia plastik daur ulang dimanfaatkan sebagai bata
plastik untuk pembuatan bangunan bertingkat, karena ringan serta lebih
kuat dibandingkan bata yang umum dipakai (YBP, 1986). Proses Pembuatan
Pada dasarnya pembuatan komposit serbuk kayu plastik daur ulang tidak
berbeda dengan komposit dengan matriks plastik murni. Komposit ini dapat
dibuat melalui proses satu tahap, proses dua tahap, maupun proses
kontinyu. Pada proses satu tahap, semua bahan baku dicampur terlebih
dahulu secara manual kemudian dimasukkan ke dalam alat pengadon dan
diproses sampai menghasilkan produk komposit. Pada proses dua tahap
bahan baku plastik dimodifikasi terlebih dahulu, kemudian bahan pengisi
dicampur secara bersamaan di dalam kneader dan dibentuk menjadi
komposit. Kombinasi dari tahap-tahap ini dikenal dengan proses kontinyu.
Pada proses ini bahan baku dimasukkan secara bertahap dan berurutan di
dalam kneader kemudian diproses sampai menjadi produk komposit (Han dan
Shiraishi, 1990). Umumnya proses dua tahap menghasilkan produk yang
lebih baik dari proses satu tahap, namun proses satu tahap memerlukan
waktu yang lebih singkat.
Penyiapan filler
Pada prinsipnya penyiapan filler ditujukan untuk mendapatkan serbuk kayu
atau tepung kayu dengan ukuran dan kadar air yang seragam. Makin halus
serbuk semakin besar kontak permukaan antara filler dengan matriknya,
sehingga produk menjadi lebih homogen. Akan tetapi, bila ditinjau dari
segi dekoratif, komposit dengan ukuran serbuk yang lebih besar akan
menghasilkan penampakkan yang lebih baik karena sebaran serbuk kayunya
memberikan nilai tersendiri.
Penyiapan Plastik Daur Ulang
Limbah plastik dikelompokkan sesuai dengan jenis plastiknya
polipropilena (PP), polietilena (PE), dan sebagainya. Setelah
dibersihkan, limbah tersebut dicacah untuk memperkecil ukuran,
selanjutnya dipanaskan sampai titik lelehnya, kemudian diproses hingga
berbentuk pellet. Sebelum digunakan sebagai matriks komposit dilakukan
analis termal diferensial (DTA). Pada proses dua tahap, pellet tersebut
diblending terlebih dahulu dengan coupling agent sehingga berfungsi
sebagai compatibilizer dalam pembuatan komposit. Blending (Pengadonan)
Tahap-tahap dalam pengadonan ini disesuaikan dengan proses yang
digunakan, satu tahap, dua tahap, atau kontinyu. Menurut Han (1990)
kondisi pengadonan yang paling berpengaruh dalam pembuatan komposit
adalah suhu, laju rotasi, dan waktu pengadonan.Pembentukan komposit
Setelah proses pencampuran selesai, sampel langsung dikeluarkan untuk
dibentuk menjadi lembaran dengan kempa panas. Pengempaan dilakukan
selama 2,5 – 3 menit dengan tekanan sebesar 100 kgf/cm2 selama 30 detik
pada suhu 170ºC – 190ºC. Setelah dilakukan pengempaan dingin pada
tekanan yang sama selama 30 detik, lembaran kemudian didinginkan pada
suhu kamar.
Pengujian Komposit
Pengujian komposit dilakukan untuk mengetahui apakah produk yang
dihasilkan telah memenuhi persyaratan yang ditentukan untuk suatu
penggunaan tertentu. Jenis pengujian disesuaikan dengan kebutuhan,
umumnya meliputi pengujian fterhadap sifat fisis, mekanis, serta thermal
komposit.
Komposit yang berkualitas tinggi hanya dapat dicapai bila serbuk kayu
terdistribusi dengan baik di dalam matriks. Dalam kenyataannya, afinitas
antara serbuk kayu dengan plastic sangat rendah karena kayu bersifat
hidrofilik sedangkan plastik bersifat hidrofobik. Akibatnya komposit
yang terbentuk memiliki sifat-sifat pengaliran dan moldability yang
rendah dan pada gilirannya dapat menurunkan kekuatan bahan (Han, 1990).
Berbagai Penelitian
Penelitian-penelitian yang telah dan sedang dilakukan bertujuan untuk
menghasilkan komposit kayu plastik dengan sifat-sifat yang terbaik. Han
(1990), meneliti faktor- faktor yang berperan penting dalam pembuatan
komposit serbuk kayu plastik, yaitu tipe dan bentuk bahan baku, jenis
kayu, nisbah filler dengan matriks, jenis dan kadar compatibilizer,
serta kondisi pada saat pengadonan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
sampai batas tertentu terjadi peningkatan kekuatan komposit dengan makin
kecil ukuran serbuk yang digunakan, demikian juga tipe, nisbah serbuk
kayu dan plastik, kadar air serta jenis kayu berpengaruh nyata terhadap
sifat-sifat komposit yang dihasilkan. Penambahan compatibilizer sampai
batas tertentu berpengaruh baik terhadap kekuatan komposit.
Mengenai komposit kayu plastik sebagian besar masih menggunakan plastik
murni sebagai matriks dapat menggunakan matriks daur ulang, dengan
menggunakan polipropilena daur ulang. Dalam berbagai penelitian
dirangkum sebagai berikut : meneliti pengaruh ukuran nisbah serbuk kayu
dengan matriks, serta kadar compatibilizer terhadap sifat fisis dan
mekanis komposit kayu polipropilena daur ulang. Berbagai penelitian
menunjukkan pola yang sama dengan komposit yang menggunakan
polipropilena murni, yaitu sifat–sifat komposit meningkat dengan makin
halusnya ukuran partikel. Nisbah serbuk kayu dengan matriks sebesar
50:50 dengan penambahan MAH 2,5% sebagai compatibilizer disertai dengan
penambahan inisiator menghasilkan kekuatan komposit yang optimal,
disamping sifat-sifat fisis yang memadai.
PENUTUP
Pembuatan produk komposit serbuk kayu dan plastik daur ulang merupakan
salah satu alternatif pemanfaatan limbah kayu dan plastik, dalam rangka
meningkatkan efisiensi pemanfaatan kayu, mengurangi pembebanan
lingkungan terhadap limbah plastik serta menghasilkan produk-produk
inovatif sebagai bahan bangunan pengganti kayu. Pengembangan produk ini
di masa datang diharapkan akan memberikan dampak positif, bukan hanya
terbatas pada pengembangan industri dan penghematan devisa, tetapi juga
memperbaiki kualitas lingkungan hidup.
DAFTAR PUSTAKA
- Febrianto F. 1999. Preparation And Properties Enhancement Of Moldable Wood
- Biodegradable Polymer Composites. [Disertasi]. Kyoto: Kyoto
University, Doctoral Dissertation.Division of Forestry and Bio-material
Science. Faculty of Agriculture.
- Febrianto F, Y.S. Hadi, dan M. Karina. 2001. Teknologi produksi
recycle komposit bemutu tinggi dari limbah kayu dan plastik :
Sifat-sifat papan partikel pada berbagai nisbah campuran serbuk dan
plastik polipropilene daur ulang dan ukuran serbuk. Laporan Akhir Hibah
Bersaing IX/1. direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen
Pendidikan Nasional.
- Han GS. 1990. Preparation and Physical Properties Of Moldable Wood
Plastic Composites. [Disertasi]. Kyoto: Kyoto University. Departement Of
Wood Science and Technology, Faculty of Agriculture.
- Hartono ACK. 1998. Daur Ulang Limbah Plastik dalam Pancaroba :
Diplomasi Ekonomi dan Pendidikan. Dana Mitra Lingkungan. Jakarta
- Maloney TM. 1993. Modern Particleboard and Dry-Process Fiberboard Manufacturing. San Fransisco: Miller Freeman, Inc.
- Pari G. 2002. Teknologi Alternatif Pemanfaatan Limbah Industri
Pengolahan Kayu. Makalah M.K. Falsafah Sains. Program Pascasarjana IPB,
Bogor.
- Sasse HR, Lehmkamper O, Kwasny-Echterhagen R. 1995. Polymer granulates
for masonry mortars and outdoor plaster. Di dalam: Ohama Y, editor.
Disposal and Recycling of Organic and Polymeric Construction Materials.
Proceeding of the International RILEM . hlm 75-85.
- Syahfitrie, C. 2001. Analisis Aspek Sosial Ekonomi Pemanfaatan Limbah Plastik. [Thesis]
- [YBP] Yayasan Bina Pembangunan. 1986. Barometer Bisnis Plastik Indonesia. Jakarta