Inovasi baru untuk alternatif produk tanpa bahan kimia berbahaya

● PFAS adalah bahan kimia yang banyak digunakan dalam produk sehari-hari seperti jaket anti air hingga wajan anti lengket

● Nanofiber menawarkan alternatif ramah lingkungan untuk menggantikan PFAS

● Penelitian kami menunjukkan bahwa membran nanofiber memiliki efektivitas sebanding PFAS, namun pengembangan bahan ini masih menghadapi tantangan biaya produksi tinggi dan terbatasnya kapasitas produksi

---

Sadar atau tidak, banyak barang yang kita pakai sehari-hari mengandung PFAS (Per-and Polifluoroalkil Substances). PFAS adalah sejenis bahan kimia buatan dan berfungsi seperti lapisan pelindung tak terlihat yang membuat benda tidak menyerap air atau minyak.

Karena keunggulan tersebut, PFAS banyak digunakan sebagai material berbagai produk tahan air, tahan minyak, dan tahan panas seperti jaket waterproof (anti-air), wajan anti lengket, sampai kemasan makanan cepat saji.

Selain itu, PFAS juga umum dipakai dalam bahan pembuatan alat medis seperti masker medis dan alat pelindung diri. Beberapa filter air dan udara pun menggunakan lapisan berbasis PFAS untuk meningkatkan ketahanan terhadap cemaran zat asing.

Tapi, yang belum banyak disadari adalah bahan kimia ini buruk bagi lingkungan. Material PFAS dikenal sebagai “forever chemical” alias tidak dapat terurai secara alami. Imbasnya, limbah PFAS bisa mencemari tanah dan juga sumber air, sehingga mengganggu ekosistem dan mengancam keanekaragaman hayati.

Banyak studi menunjukkan bahwa PFAS juga dapat mengendap dalam tubuh manusia dan berpotensi menyebabkan berbagai masalah kesehatan, termasuk kanker dan gangguan hormonal. Bahaya PFAS memicu para peneliti mengembangkan inovasi bahan alternatif yang lebih aman dan ramah lingkungan untuk industri, terutama untuk penyaring air dan udara.

Di antara banyaknya inovasi, nanoteknologi menjadi salah satu opsi yang paling menarik. Sebab, produk nano sangat kecil tapi efektif dan efisien serta dapat terurai di alam.

Riset saya lakukan bersama tim menemukan salah satu teknologi nano yang bisa menjadi alternatif pengganti PFAS adalah membran berbasis nanofiber.

Apa itu nanofiber?

Nanofiber merupakan serat berdiameter pada rentang nanometer (1 – 1000 nm). Dengan ukuran serat yang kecil dan sifatnya yang mudah diubah, nanofiber banyak digunakan sebagai ‘kulit pelapis’ untuk menyaring atau melindungi sesuatu.

Permintaan nanofiber kini mulai meningkat di industri tekstil, khususnya sebagai pakaian medis, karena lapisannya tidak hanya “tahan air” tapi juga “dapat bernafas” (waterproof and breathable membrane), sehingga bahannya tidak pengap. Selain itu, permintaan juga berkembang dari sektor lingkungan seperti untuk filter pengolah limbah, filter untuk mengurangi polusi udara, dan sebagainya.

Sayangnya, masih banyak pemasok nanofiber yang tetap mencampur serat ini dengan PFAS. Alasannya kembali ke ketahanan PFAS yang tak tertandingi terhadap air dan minyak, serta meningkatkan daya tahan material.

Temuan riset: kualitas membran nanofiber sebanding PFAS

Penelitian kami berhasil menunjukkan bahwa membran nanofiber saja ternyata bisa memiliki ketahanan sebanding dengan material dengan PFAS.

Kami membuat waterproof and breathable membrane nanofiber dari polivinil asetat (PVAc) dan polisulfona (PSU) yang bebas PFAS.

Nanofiber atau serat yang sangat kecil dibuat dengan menggunakan metode electrospinning atau listrik bertegangan tinggi. Caranya seperti menarik cairan dengan listrik hingga membentuk serat tipis. Ini mirip seperti menarik benang dari lelehan permen kapas, tapi dalam skala yang sangat kecil.

Melalui beberapa rangkaian pengujian, nanofiber yang kami hasilkan terbukti bisa menahan air tanpa bocor. Di saat yang bersamaan, nanofiber tersebut tetap bisa dengan mudah dilewati oleh udara dan uap air, sehingga terasa “bernapas” dan nyaman digunakan.

Hal ini terjadi karena nanofiber punya banyak lubang kecil (porositas tinggi), sehingga memungkinkan udara dan uap air lewat.

Kami memang masih menggunakan polimer sintesis seperti PVAc dan PSU dalam penelitian ini. Namun riset kami bisa menjadi landasan pengembangan material nanofiber yang sepenuhnya berasal dari polimer alami berbasis tumbuhan.

Beberapa riset menunjukkan, beberapa bahan polimer alami potensial, yakni selulosa, kitin, serta pati yang layak digunakan untuk menghasilkan nanofiber ramah lingkungan.

Tantangan pengembangan produk

Hasil penelitian kami memang menunjukkan potensi besar dalam pengembangan membran nanofiber sebagai alternatif PFAS.

Namun, terdapat beberapa hambatan yang masih harus dihadapi agar penggunaannya bisa optimal. Hambatan tersebut di antaranya;

1. Biaya produksi tinggi

Penelitian kami menggunakan material baru sehingga kemungkinan besar biaya produksinya akan lebih tinggi dibandingkan dengan material konvensional. Oleh karena itu, perlu strategi untuk mengurangi biaya produksi, terutama dalam penggunaan bahan baku dan energi.

Kerja sama dengan pemasok bahan baku untuk mendapatkan harga yang lebih kompetitif bisa membantu menurunkan ongkos. Jika strategi-strategi ini diterapkan dengan baik, produk ini memiliki potensi untuk diproduksi dengan harga terjangkau dalam waktu dekat, terutama jika permintaan pasar meningkat dan skala produksinya diperbesar.

2. Metode produksi terbatas dalam kapasitas rendah

Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah electrospinning yang memiliki kapasitas produksi rendah. Butuh inovasi dan pengembangan dalam metode atau alat produksi yang digunakan di Indonesia, seperti penggunaan needleless electrospinning yang banyak digunakan di berbagai negara untuk menghasilkan nanofiber dalam jumlah besar.

Jika produksi sudah mencapai jumlah besar, ongkos berpeluang untuk terpangkas dengan sendirinya.

Terlepas dari dua tantangan tersebut, potensi membran nanofiber sangat menjanjikan. Apalagi dampak negatifnya bagi lingkungan dan kesehatan manusia lebih minim.

Di Uni Eropa, banyak negara sudah menerapkan regulasi yang sangat ketat terhadap penggunaan material berbahan PFAS. Sayangnya aturan pengetatan ini belum diberlakukan di Tanah Air, meski sudah banyak kajian dari berbagai lembaga/organisasi penelitian tentang bahaya PFAS.

Indonesia semestinya juga memperketat aturan untuk produk-produk mengandung PFAS seraya mempertimbangkan opsi alternatif seperti membran nanofiber.