Peneliti Universitas Hokkaido telah mengembangkan metode terobosan untuk memanfaatkan kembali sampah plastik dengan menggunakannya untuk memulai reaksi berantai radikal untuk mendetoksifikasi bahan kimia berbahaya. Pendekatan ini, yang meningkatkan keselamatan dan efisiensi sekaligus mengatasi masalah lingkungan akibat sampah plastik, membuka jalan bagi proses kimia yang berkelanjutan dan menarik secara ekonomi. Penggambaran artistik dari molekul yang sangat reaktif yang disebut radikal yang dihasilkan dari serat plastik. Kredit: Koji Kubota dan Hajime Ito
Para ilmuwan menggunakan plastik sehari-hari untuk memulai reaksi berantai yang inovatif, mengembangkan metode untuk mendaur ulang sampah plastik dan meningkatkan keselamatan dan efisiensi dalam prosesnya.
Plastik sekali pakai merupakan masalah lingkungan yang besar, namun sekarang, alih-alih dibuang sebagai sampah, kantong plastik bekas dari toko kelontong dapat dimanfaatkan untuk melakukan reaksi yang dapat mendetoksifikasi bahan kimia berbahaya.
Sebuah tim yang dipimpin oleh para peneliti di Institute for Chemical Reaction Design and Discovery (WPI-ICReDD), Universitas Hokkaido telah mengembangkan metode yang menggunakan bahan plastik biasa dan bukan senyawa yang berpotensi meledak untuk memulai reaksi berantai radikal. Pendekatan ini secara signifikan meningkatkan keamanan proses sekaligus menyediakan cara untuk menggunakan kembali plastik umum seperti polietilen dan polivinil asetat. Temuan ini telah dipublikasikan di Jurnal Persatuan Kimia Amerika.
(Atas) Skema umum penggunaan kekuatan mekanis untuk memicu reaksi berantai radikal. (Bawah) Potongan tas belanjaan digunakan untuk memulai reaksi dalam toples ball mill. Kredit: Koji Kubota, dkk. Jurnal Persatuan Kimia Amerika. 22 Desember 2023
Para peneliti menggunakan ball mill, sebuah mesin yang dengan cepat mengocok bola baja di dalam toples baja untuk mencampur bahan kimia padat. Ketika bola menghantam plastik, gaya mekanik memutus ikatan kimia untuk membentuk radikal, yang memiliki elektron tidak terikat yang sangat reaktif. Radikal ini memfasilitasi reaksi berantai yang mendorong dehalogenasi— yaitupenggantian halogen atom dengan atom hidrogen—halida organik.
Meningkatkan Proses Kimia
“Penggunaan komoditas plastik sebagai reagen kimia merupakan perspektif baru dalam sintesis organik,” kata Associate Professor Koji Kubota. “Saya percaya bahwa pendekatan ini tidak hanya akan mengarah pada pengembangan reaksi berbasis radikal yang aman dan sangat efisien, namun juga pada cara baru dalam memanfaatkan sampah plastik, yang merupakan masalah sosial yang serius.”
Associate Professor Koji Kubota (kiri) dan Profesor Hajime Ito (kanan) dari tim peneliti di Institute for Chemical Reaction Design and Discovery (WPI-ICReDD), Universitas Hokkaido. Kredit: WPI-ICReDD
Penggunaan kembali sampah plastik ditunjukkan dengan menambahkan potongan plastik dari tas belanjaan biasa ke dalam toples ball mill dan berhasil melakukan reaksi. Tim juga menunjukkan bahwa metode mereka dapat diterapkan pada pengobatan senyawa polihalogenasi yang sangat beracun, yang banyak digunakan dalam industri. Polietilen digunakan untuk memulai reaksi radikal yang menghilangkan banyak atom halogen dari senyawa yang biasa digunakan sebagai penghambat api, sehingga mengurangi toksisitasnya.
Para peneliti memperkirakan metode ini akan menarik perhatian industri karena keunggulannya dalam hal biaya dan keamanan.
“Pendekatan baru kami yang menggunakan bahan plastik yang stabil, murah, dan melimpah sebagai pemicu reaksi berantai radikal memiliki potensi signifikan untuk mendorong pengembangan proses kimia yang menarik secara industri, aman, dan sangat efisien,” komentar Profesor Hajime Ito.
Penelitian ini didanai oleh Masyarakat Jepang untuk Promosi Sains, Badan Sains dan Teknologi Jepang, dan Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Olahraga, Sains dan Teknologi Jepang.