POLYLACTIC ACID (PLA)

Nama   : Soko Andhika P.

NRP    : G44062256

 

Polylactic acid (PLA) atau poli asam laktat merupakan salah satu jenis poliester alifatik, yang diperoleh dari asam laktat dari sumber yang terbarukan seperti gula, pati-patian, selulosa dan gliserin sisa biodiesel. Jenis polimer ini mempunyai potensi untuk dapat berkembang pada saat ini. Sifat mekanik, barier, fisik, dan kimia mempunyai kombinasi cocok untuk digunakan sebagai bahan sekali pakai atau sebagai pengemas makanan. PLA diharapkan dapat menggantikan plastik konvensional karena mempunyai emisi gas CO₂ lebih rendah sehingga mengurangi pemanasan global. PLA sering dicampur dengan pati-patian untuk menambah sifat biodegradable dan menurunkan harga. Namun campuran ini menjadi mudah pecah, untuk itu ditambahkan plastisiser seperti gliserin, atau sorbitol agar lebih lentur. Selain itu dapat pula dilakukan pencampuran dengan poliester degradable untuk menggantikan plastisiser.

Poli asam laktat merupakan suatu polimer dari asam laktat. Asam laktat atau asam 2-hydroksipropanoat, juga dikenal dengan asam susu, merupakan bahan kimia yang diperoleh dari proses kimia. Bahan ini ditemukan oleh Carl Wilhem Scheele, tahun 1780, merupakan asam karboksilat dengan formula kimia C₃H₆O₃, mempunyai hidroksil dekat dengan gugus karboksil membentuk Alfa Asam Hidroksi. Jika asam laktat ini dilarutkan dalam larutan air, material ini dapat kehilangan proton dari gugus asam menjadi ion laktat CH₃CH(OH)COO-, larut dalam air atau etanol dan bersifat higroskopis.

 

Rumus struktur asam laktat

Dalam skala industri, fermentasi asam laktat diperoleh diantaranya dengan bantuan bakteri lactobacillus sp. Bakteri ini ada dalam mulut manusia, dimana asam yang terbentuk menyebabkan gigi rusak atau dikenal dengan karies. Asam laktat dapat diperoleh dari laktosa atau gula susu dengan bantuan Bacillus acidilact. Karbohidrat non susu seperti jagung, kentang dan molasses dapat dirubah menjadi asam laktat dengan fermentasi mempergunakan Lactobacillus delbueckii atau Lactobacillus bulgaricus. Dua molekul asam laktat dapat di-dehidrasi menjadi laktida merupakan siklis lakton.

Selain dengan menggunakan asam laktat, Poli asam laktat ini juga dapat dibentuk melalui pembentukan laktida (dimer asam laktat) terlebih dahulu, dan diikuti dengan polimerisasi menjadi PLA. Pada polimerisasi PLA dengan asam laktat (secara langsung), asam laktat mengalami polikondensasi menjadi laktida dan selanjutnya dengan katalis terjadi dimerisasi untuk membentuk monomer laktida siklis. Air yang terbentuk harus dipisahkan sebelum dilakukan polomerisasi. PLA dengan berat molekul tinggi dilakukan dengan pembukaan cincin dari laktida menggunakan katalis umumnya SN-oktoat. Untuk skala laboratorium dipergunakan katalis Sn-Cl2, dengan kelebihan tidak memproduksi tambahan air dan diperoleh berbagai berat molekul yang mempermudah penelitian. Reaksi langsung polimerisas kondensasi poli asam laktat adalah sebagai berikut :

 

+ n H₂O

Sedangkan polimerisasi PLA melalui pembentukan laktida secara umum dibagi dalam beberapa tahap, yaitu fermentasi bahan baku membentuk asam laktat, dimerisasi asam laktat membentuk laktida dan langkah terakhir berupa polimerisasi laktida membentuk PLA. Dalam proses tersebut ada beberapa aspek yang perlu diperhatikan yaitu preparasi media fermentasi menggunakan materi organik, fermentasi asam laktat dan pemisahan asam laktat

Media fermentasi dipreparasi menggunakan biomassa yang mengandung sekitar 40-50 %, Media fermentasi diinokulasi dengan bakteri asam laktat pada kondisi anaerobik. Bakteri yang digunakan biasanya berasal di genus laktobacillus. Bakteri yang digunakan biasanya Laktobacillus delbruechi. pH dari media fermentasi di jaga. pH nya 5.0-6,0 menggunakan larutan karbamat atau amonia dan temperaturnya pada 370 K hingga 450 K. Fermentasi dilakukan selama 24-48 jam. Hasil fermentasi selanjutnya diekstraksi menggunakan pelarut organik seperti isoamil alkohol, butanol, sikloheksanon dan metil asetat pada rasio 1:1 hingga 1:5. Ekstrak diambil untuk proses lebih lanjut. Asam laktat yang terkandung dalam ekstra dikontakkan dengan larutan basa seperti amonia atau kaustik soda pada rasio 1:3 hingga 1:10. Penambahan basa ini bertujuan untuk membentuk garam laktat. Garam laktat bersifat polar sehingga mudah dipisahkan dari pengotor yang terdapat pada pelarut organik yang bersifat nonpolar.

Fase aquos mengandung garam asam laktat kemudian direaksikan dengan asam mineral encer. Garam laktat akan terprotonasi kembali dengan adanya asam encer. Proses tersebut menghasilkan asam laktat kembali. Asam laktat bersifat nonpolar dan segera terpisah dari larutan air. Pemisahan kedua fase yang berbeda dapat dilakukan dengan corong pisah. Asam laktat tersebut dilewatkan pada resin kationik untuk menghilangkan ion metal yang mungkin masih ada. Asam laktat yang kemudian dikonversi menjadi laktida pada reaktor dengan penyaluran tekanan dan suhu. Reaksi yang terjadi sebenarnya adalah reaksi esterifikasi. Asam laktat memiliki gugus hidroksil dan karboksil. Kedua gugus ini yang dimanfaatkan dalam pembentukan laktida, Proses selanjutnya adalah polimerisasi laktida membentuk PLA. Polimerisasi dilakukan secara kondensasi dengan pembukaan cincin laktida.

Kelebihan dari PLA ini adalah PLA dapat terdegradasi dengan cara terkompos pada kondisi pembuangan sampah (sanitary land fill) pada suhu 60 - 70 °C atau lebih. Pada tahap pertama PLA terdegradasi melalui proses hidrolisis selama 2 minggu sehingga menjadi komponen terlarut dalam air. Pada tahap kedua dengan bantuan mikroba, terjadi metabolism secara cepat atau pengomposan, menjadi gas CO₂, air dan biomassa. Proses biodegradasi akan lebih cepat terjadi diatas suhu gelas transisi PLA 60 - 70 °C, dimana pada suhu tersebut plastik melunak dan memudahkan berinteraksi dengan sekelilingnya. Proses pengomposan sampah organic dengan bantuan mikroba termifilik, biasanya berlangsung pada suhu 70 °C.

Pada umumnya PLA dipergunakan untuk menggantikan bahan yang transparan dengan densitas dan harga tinggi. Bahan plastik yang digantikan dari jenis PET (1.4 g/cc), PVC lentur (1.3 g/cc) dan selofan film. Dibanding PP (0.9 g/cc,) dan HIPS (1.05 g/cc), PLA dapat dikatakan kurang menguntungkan, namun mempunyai kelebihan lain yaitu ramah lingkungan. PP dan HIPS berasal dari minyak bumi dan jika dibakar akan menimbulkan efek pemanasan global.

Kekurangan dari PLA adalah densitas lebih tinggi (1.25 g/cc) disbanding PP dan PS dan mempunyai polaritas yang lebih tinggi sehingga sulit direkatkan dengan PE dan PP yang non polar dalam system film multi lapis. PP mempunyai densitas 0.9 g/cc dan HIPS mempunyai densitas 1.05 g/cc. PLA jugamempunyai ketahanan panas, moisture dan gas barier kurang bagus disbanding PET.