1. Apa saja yang termasuk polimer radiasi crosslinking dan radiasi degradasi?Teknologi polimerisasi radiasi adalah salah satu teknologi nuklir yang dapat diaplikasikan pada industri polimer yaitu untuk mengolah bahan mentah menjadi bahan setengah jadi atau bahan jadi, dengan bantuan sinar radiasi sebagai sumber energi. Radiasi berfungsi sebagai alat untuk mempermudah, mempercepat, atau memperbaiki reaksi kimia yang diperlukan didalam proses polimerisasi. Secara konvensional reaksi kimia dimaksud, biasanya berlangsung melalui inisiator, bahan kimia dan energi panas. Dalam proses polimerisasi radiasi, pemakaian bahan kimia dan panas sangat sedikit, baik jenis maupun kadarnya, karena sudah terwakili oleh sumber radiasi tersebut. Penelitian dan pengembangan polimerisasi radiasi di Indonesia telah dirintis sejak 25 tahun yang lalu, dengan maksud ikut memberikan sumbangan dalam meningkatkan kualitas bahan polimer di Indonesia. Di negara maju, teknologi polimerisasi radiasi telah dikenal dengan baik, misalnya di Belanda, dibangun pabrik pelapisan permukaan pintu dengan radiasi elektron pada tahun 1973 oleh perusahaan pintu Svedex. Pada tahun 1974 Perancis membangun perusahaan meubel Parisot, selanjutnya Jerman barat juga membangun pabrik serupa. Di Amerika Serikat perusahaan kayu Universal Wood INC membangun fasilitas radiasi elektron untuk proses pelapisan permukaan papan.

Ada dua sumber radiasi yang sering digunakan dalam proses polimerisasi radiasi yaitu : sumber radiasi yang memancarkan sinar gamma dan sumber radiasi yang memancarkan sinar berkas elektron. Sumber radiasi sinar gamma, biasanya dihasilkan dari isotop radioaktif Cobalt-60 dan Cesium-137. Energi yang dihasilkan Cobalt-60 cukup besar yaitu 1,17 MeV dan 1,33 MeV, sedangkan Cesium-137 ialah 0,66 MeV. Jika dikenai radiasi maka pada senyawa polimer akan terbentuk 2 reaksi yakni crosslinking dan degradasi. 1) Crosslinking

Crosslinking adalah ikatan yang menghubungkan satu rantai polimer yang lain. Dapat berupa ikatan kovalen atau ikatan ion. Seiring terbentuknya ikatan silang, polimer juga mengalami sejumlah perubahan yang ekstrim. Perubahan ini ditandai dengan naiknya berat molekul, kekuatan mekanik, kenaikan titik leleh, dan jika polimer sebelumnya sukar larut maka akan semakin sukar larut lagi. Selain itu, proses ini juga menjadikan sifat kaku dan keras pada polimer. Contoh Polimer radiasi crosslinking, antara lain:A. Hidrogel Hidrogel merupakan jaringan polimer yang mempunyai ikatan silang (crosslink) antar rantai molekulnya, bersifat tidak larut dan menyimpan air dalam strukturnya (75 95%). Hidrogel dapat disintesis dengan berbagai cara baik secara kimia maupun fisika. Sintesis hidrogel secara kimia membutuhkan waktu yang lama, pengerjaan yang agak rumit dan biasanya mengandung residu yang berbahaya dari senyawa crosslinkernya (biasanya berupa senyawa-senyawa aldehid seperti glutaraldehid, formaldehid dan sebagainya). Alternatif paling menjanjikan saat ini adalah teknologi radiasi gamma maupun berkas elektron. Polimer jika diradiasi akan membentuk ikatan silang (crosslink) seperti ditunjukan oleh gambar. Adanya crosslink pada hidrogel menyebabkan ia dapat menyimpan air dalam strukturnya

.

Hidrogel mempunyai banyak kegunaan, diantaranya dalam bidang medis: scaffolds dalam tissue engineering,biosensors, diapers, lensa kontak (contact lenses: silicone hydrogels, polyacrylamides), pembalut luka (Wound dressing), etc. Salah satu pusat penelitian di Indonesia, Patir-Batan yang berkedudukan di Pasar jumat, Jakarta Selatan telah berhasil mensintesis hidrogel untuk berbagai aplikasi medis diantaranya sebagai pembalut luka dan plester penurun demam.

B. Pelapisan Papan KayuPada umumnya tujuan pelapisan permukaan papan kayu ada dua macam yaitu menambah keindahan dan meningkatkan kualitas permukaan misalnya lebih tahan bahan kimia, tahan panas dan sebagainya. Sumber radiasi yang digunakan pada teknik pelapisan permukaan ini ialah sinar berkas elektron. Proses pelapisan permukaan papan kayu memerlukan dua tahap pekerjaan, yaitu pelapisan dasar (base coating) dan pelapisan atas (top coating). Proses pelapisan permukaan papan kayu dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 1. Proses pelapisan permukaan papan kayu dengan polimerisasi radiasi.

Kayu lapis, parket, papan partikel diampelas, lalu dilapisi dengan oligomer dan diiradiasi dengan sinar berkas elektron sebagai pelapis dasar, kemudian diampelas lagi, selanjutnya dilapisi dengan pelapis atas dan diiradiasi lagi. Keuntungan penggunaan teknologi radiasi pada pelapisan permukaan ini, bila dibandingkandengan cara konversional ialah :

Kecepatan produksi relatif tinggi, sehingga ruang operasi yang digunakan relatif lebihsempit.

Bebas dari bahan pelarut yang menguap, sehingga mengurangi masalah polusi udara.

Prosesnya dapat dilakukan pada suhu kamar, sehingga dapat diterapkan padasubstrat yang sensitif terhadap panas, misalnya kertas dan sebagainya.

Daya rekat yang memuaskan, karena adhesinya merupakan ikatan kimia.

C. Kayu Plastik

Dari sekitar 4.000 jenis kayu yang terdapat di wilayah Indonesia, diperkirakan hanya 15%-20% saja yang bersifat baik keawetannya. Untuk meningkatkan keawetan kayu biasanya digunakan bahan pengawet, misalnya disodium oktaborate, anhydrous, pentaklor phenol,dan sebagainya. Tetapi bahan pengawet ini sangat berbahaya bagi kesehatan apabila digunakan untuk bahan bangunan interior. Dengan teknologi polimerisasi radiasi dapat ditingkatkan keawetan kayu. Prosesnya dapat disajikan pada gambar 2. Kayu divakumkan dalam wadah tertutup kemudian dalam keadaan vakum kayu tersebut diberi monomer, lalu dibungkus supaya kedap udara, dan kayu yang mengandung monomer ini diiradiasi. Kayu yang sudah diproses dengan metode polimerisasi radiasi ini disebut kayu plastik.

Gambar 2. Proses produksi kayu plastik dengan metode polimerisasi radiasi

Kayu plastik ini disamping sifat fisik dan mekaniknya meningkat misalnya lebih keras dan mudah dipelitur, juga keawetannya lebih baik dibanding kayu aslinya karena lebih tahan terhadap serangga pemakan kayu. Kayu plastik ini tahan terhadap cuaca, sehingga kayu plastik tersebut dapat digunakan untuk bahan bangunan di luar rumah dan untuk dekorasi interior, karena tidak mengganggu kesehatan.

2) Degradasi

Degradasi adalah suatu reaksi perubahan kimia atau peruraian suatu senyawa atau molekul menjadi senyawa atau molekul yang lebih sederhana secara bertahap. Misalnya, pengurangan panjang polimer makromolekul atau perubahan gula menjadi glukosa dan akhirnya membentuk alcohol. Degradasi polimer dasarnya berkaitan dengan terjadinya perubahan sifat karena ikatan rantai utama makromolekul. Pada polimer linear, reaksi tersebut mengurangi massa molekul atau panjang rantainya. Sesuai dengan penyebabnya, kerusakan atau degradasi polimer ada beberapa macam, antara lain kerusakan termal (panas), fotodegradasi (cahaya), radiasi (energi tinggi), kimia, biologi (biodegradasi) dan mekanis. Dalam artian peningkatan berat ukuran molekul ikat silang dapat dianggap lawan degradasi.

Adapun ciri-ciri polimer yang mengalami degradasi kimia yaitu terjadi perubahan yang bersifat kimia pada polimer, selain itu juga terjadi perubahan sifat fisik dan mekanik pada polimer. Perubahan yang bersifat kimia yaitu terjadi perubahan rantai polimer dan ikatan polimer. Perubahan fisik terlihat pada terjadinya perubahan warna polimer, timbulnya retakan pada polimer, polimer bersifat lebih rapuh, dan timbulnya bau air mineral kemasan. Perubahan sifat mekaniknya meliputi kekuatan tarik, kekuataan kompresif (tekanan), kekuatan fleksur (patahan), kekuatan impak (menahan pukulan tiba-tiba), kelelahan, dan kekerasan. Contoh polimer radiasi degredasi, antara lain:A. Modifikasi khitin dan khitosanPengolahan limbah polimer alam (limbah kulit udang dan kepiting) menjadi bahan yang bernilai tinggi (chitin dan turunannya) kemudiaN dimodifikasi dengan mempergunakan teknik iradiasi untuk dapat diaplikasikan di bidang pertanian dan industri, dengan kegiatan utama sebagai berikut :

a) Isolasi khitin dari kulit udang dan kepiting/rajungan, dilanjutkan dengan pembuatan khitosan.

b) Modifikasi khitosan menjadi oligokhitosan dengan iradiasi gamma untuk berbagai tujuan antara lain :

Penginduksi pertumbuhan (growth promotor)

Adsorben dan membran penukar ion

khitosan larut air : karboksil metil khitosan

bahan dasar bioplastik

Gambar 3. OligokitosanContoh aplikasi sebagai bahan penginduksi pertumbuhan tanaman cabe, kerjasama dengan kelompok petani di daerah Jawa Barat (Ciwidey, Cisarua) dan Jawa Timur (Malang).

Gambar 4. Label penggunaan Oligokitosan pada tanaman cabe

B. Lateks alam iradiasi (Radiation Vulcanized Natural Rubber latex /RVNRL)

Lateks alam iradiasi atau RVNRL, proses vulkanisasi dilakukan dengan penyinaran lateks karet alam dengan sinar gamma dari sumber Co-60. Produk RVNRL ini tidak bersifat radio aktif, dan aman untuk dipakai. Yang menarik adalah prosesnya sederhana, tidak diperlukan bahan vulkanisat seperti Sulfur, zinc oksida, ZDC dan bahan pencepat lain. Hal ini akan mendukung produk yang ramah lingkungan. Dari percobaan untuk industri rumah tangga dan skala yang lebih besar diperoleh hasil bahwa RVNRL mempunyai prospek yang cerah khususnya untuk produk-produk, sesuai dengan teknik dan standar yang telah mapan. Beberapa keunggulan dari RVNRL adalah :

RVNRL mempunyai kestabilan tinggi, sehingga dapat dipakai dalam jangka panjang

Tidak mengandung nitrosamin yang bersifat karsinogen dan protein alergen yang berpotensi terhadap alergi

Produk mudah untuk perwarnaan (clarity-better colouration)

Proses yang ramah lingkungan karena bebas dari berbagai macam polutan

Rendah kadar abu dan rendah produksi gas bila RVNRL telah dipakai (sebagai sampah)

Bebas protein alergi

Produksi lateks alam iradiasi yang telah uji produksi skala pabrik : kondom, sarung tangan, tensimeter.

Gambar 3 Contoh Lateks Alam: Kondom, Sarung tangan, dan Tensimeter

C) Pembuatan polymer electrolyte membrane Fuel Cell (PEMFC)

Fuel Cell (FC) adalah perangkat pembangkit listrik yang bekerja seperti halnya batre (aki), namum FC tidak perlu di charge dan akan menghasilkan listrik dan kalor (panas) selama fuel yaitu gas hidrogen atau metanol dialirkan. FC terdiri dari dua elektroda yang berada dalam larutan elektrolit. Membran elektrolit berada di antara dua elektrolit, yang berfungsi sebagai penukar ion, yakni ion H+. Membran elektrolit ini akan menarik ion H+ karena gugus pada ujung-ujungnya bermuatan negatif (SO3H-). Hidrogen dimasukkan ke dalam ruang anoda, sedangkan oksigen (udara) masuk ke katoda dan bila di antara anoda dan katoda dihubungkan akan timbul aliran listrik. Selama proses berlangsung akan dihasilkan air (H2O). Dengan teknologi radiasi, Polymer Electrolyte membran (PEM) dapat dibuat yaitu dengan melakukan modifikasi radiasi polimer berbasis fluoro-karbon dikopolimer dengan stiren, kemudian dilakukan proses sulfonasi untuk memasukkan gugus SO3H ke dalam membran.PEM dari polimer berbasis fluoro-karbon dengan ketebalan 60-100 um dapat beroperasi sampai dengan suhu 100oC. Aplikasi PEM untuk FC dilakukan melalui kerjasama dengan insatansi lain yaitu P3FT-LIPI di Kawasan Puspiptek-Serpong.