Home Berita Membuat bangunan, mobil dan pesawat dari bahan berdasarkan serat tumbuhan

Membuat bangunan, mobil dan pesawat dari bahan berdasarkan serat tumbuhan

108
0
SHARE

gambar berita

MENGGUNAKAN wortel untuk membuat beton, mengubah kayu menjadi plastik, atau bahkan memadatkannya menjadi “kayu super” yang ringan dan kuat seperti titanium mungkin terdengar seperti serangkaian eksperimen hampir Frankensteinish. Namun ketiganya adalah salah satu contoh terbaru dari penggunaan serat alami dari tanaman sebagai aditif ramah lingkungan atau alternatif untuk bahan buatan manusia.

Para peneliti ilmu-benda menemukan bahwa serat tumbuhan dapat menambah daya tahan dan kekuatan terhadap zat yang sudah digunakan dalam konstruksi bangunan dan barang-barang yang berkisar dari mainan dan furnitur hingga mobil dan pesawat terbang. Bonus besar adalah bahwa, karena tanaman mengunci karbon dalam struktur mereka, menggunakan serat mereka untuk membuat hal-hal seharusnya berarti lebih sedikit karbon dioksida yang diemisikan. Produksi beton saja mewakili sekitar 5% emisi CO global {-2} buatan manusia, dan membuat 1kg plastik dari minyak menghasilkan 6kg gas rumah kaca.

Mulai dengan wortel. Ini sedang diselidiki oleh Mohamed Saafi di Lancaster University, di Inggris. Dr Saafi dan rekan-rekannya tidak menggunakan wortel utuh, melainkan apa yang mereka sebut “nanoplatelets” yang telah diekstraksi dari wortel yang dibuang oleh supermarket atau sebagai limbah dari pabrik pengolahan makanan. Pengupasan bit gula juga merupakan sumber nanoplatelet yang berguna. Para peneliti bekerja dengan CelluComp, sebuah perusahaan Inggris yang memproduksi platelet tersebut untuk aplikasi industri, termasuk sebagai aditif yang membantu menguatkan permukaan cat saat mengering.

Setiap trombosit hanya berjarak beberapa juta meter. Ini terdiri dari selembar serat selulosa kaku. Meskipun seratnya sebentar, mereka kuat. Dengan menggabungkan trombosit dengan material lain, komposit yang kuat dapat diproduksi. Dr Saafi mencampur trombosit menjadi semen, yang dibuat dengan membakar kapur dan tanah liat bersama-sama pada suhu tinggi. (Reaksi kimia antara mereka melepaskan karbon dioksida dari batu kapur.) Untuk mengubah semen menjadi beton itu dicampur dengan agregat seperti pasir, batu dan batu hancur, yang bertindak sebagai penguat, dan dengan air, yang bereaksi dengan bahan kimia dalam semen untuk membentuk zat yang disebut kalsium silikat hidrat. Ini dimulai sebagai gel tebal, tetapi kemudian mengeras menjadi matriks padat yang mengikat agregat bersama-sama.

Sup wortel

Dengan menambahkan trombosit sayuran ke dalam campuran, Dr Saafi dan rekan-rekannya dapat membuat beton menjadi lebih kuat. Ini berguna untuk dirinya sendiri, tetapi juga memungkinkan pengurangan rasio semen terhadap agregat yang diperlukan untuk mencapai tingkat kekuatan tertentu. Mengurangi jumlah semen dengan cara ini akibatnya mengurangi emisi CO {-2}.

Kelompok ini masih mengeksplorasi seberapa kuat ia dapat membuat beton dengan menambahkan trombosit, tetapi penelitian awal menunjukkan bahwa dampaknya bisa sangat besar. Hanya 500 gram platelet dapat mengurangi jumlah semen yang dibutuhkan untuk membuat meter kubik beton sekitar 40kg — penghematan 10%. Dr Saafi dan timnya kini telah memulai studi dua tahun untuk menyelidiki proses secara lebih rinci dan menyempurnakan bauran terbaik untuk digunakan oleh industri konstruksi.

Tidak seperti semen, kayu sudah menjadi material komposit. Ini terbuat dari serat selulosa yang tertanam dalam matriks lignin, polimer organik yang melayani sejumlah tujuan, termasuk menyediakan tanaman berkayu dengan kekakuannya. Pada bulan Mei Stora Enso, sebuah perusahaan produk kehutanan Finlandia, meluncurkan alternatif pengganti kayu berbasis minyak. Bahan ini, yang disebut DuraSense, terlihat seperti popcorn. Ini terdiri dari serat kayu, termasuk lignin, diperoleh dari pulping dan operasi lainnya. Serat-serat tersebut dicampur dengan polimer-polimer berbahan dasar minyak dan zat tambahan lainnya, seperti zat pewarna. Butiran yang dihasilkan dapat dilelehkan dan dicetak dengan cara yang sama seperti plastik dalam proses pabrik. Menambahkan serat kayu, kata perusahaan, dapat mengurangi jumlah plastik yang dibutuhkan untuk membuat barang dengan komponen plastik sebesar 60%.

Stora Enso juga menemukan penggunaan lignin murni, yang sering merupakan produk limbah pembuatan kertas, karena sebagian besar kertas terbuat dari pulp dengan lignin dihilangkan. Insinyur Stora Enso telah mempelajari cara menggunakan lignin sebagai pengganti resin dan perekat berbasis minyak yang digunakan dalam pembuatan kayu yang direkayasa, seperti kayu lapis. Mereka juga tidak sendirian dalam mencari aplikasi struktural untuk lignin. Bersama dengan yang lain mereka mencari cara untuk menggunakannya untuk menggantikan bahan berbasis minyak dalam komposit serat karbon, yang digunakan untuk membuat bagian-bagian ringan untuk mobil dan pesawat terbang.

Sebaliknya, Hu Liangbing dan Li Teng dari University of Maryland mencoba membuat materi yang lebih baik dengan menghilangkan, bukannya menambahkan, lignin. Tujuan mereka adalah menciptakan “kayu super” yang lebih kuat dari kebanyakan logam. Pendekatan mereka adalah untuk memperlakukan balok kayu dengan natrium hidroksida dan natrium sulfat dalam proses kimia yang mirip dengan yang digunakan untuk menghilangkan lignin dari pulp pembuatan kertas. Perbedaannya adalah bahwa mereka hanya menghapus cukup lignin untuk membuat balok kayu lebih mudah dikompres. Mereka melakukan itu dengan meremas kayu yang dirawat di sekitar 100 ° C, yang menyebabkan sebagian besar pori-pori dan serat tubelike di dalam kayu runtuh. Ini meningkatkan densitasnya tiga kali lipat dan kekuatannya sebelas kali lipat.

Itu menempatkan kayu super setara dengan beberapa paduan titanium ringan yang digunakan dalam komponen kedirgantaraan berkekuatan tinggi. Ini juga tahan peluru. Dalam satu tes, Dr. Hu dan Dr. Li membuat sampel yang dilaminasi dengan menempatkan lima lembar barang di atas satu sama lain, setiap lembar memiliki seratnya yang sejajar dengan sudut kanan ke sudut lembaran di bawah ini. Ketika ditembak, bahan ini pecah tetapi masih mampu menjebak proyektil baja yang melewati tanpa susah payah melalui sampel kayu alam berukuran sama.

Tim ini sekarang mencoba untuk mengkomersilkan proses mereka, yang menurut Dr. Hu akan lebih murah untuk ditingkatkan. Ia bekerja pada kayu keras dan kayu lunak, sehingga berbagai bahan dapat dibuat. Dr Hu menganggap bahwa, suatu hari, rumah, mobil, perabotan dan banyak hal lainnya akan dibuat sebagian besar atau sebagian dari kayu yang dipadatkan.

Baca lebih banyak

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here