Kimia Sekolah — Kelas 1 sampai 12 · Grades 1–12

15Plastik dan Bahan Sintetis

Hitunglah benda plastik yang kamu sentuh dalam satu pagi: sikat gigi, botol, jas hujan, sarung ponsel, kursi bus, dan kantong belanja. Hampir tak satu pun di antaranya ada seratus dua puluh tahun yang lalu, dan tak satu pun tumbuh di pohon atau digali dari dalam tanah. Plastik adalah bahan yang ditemukan para ahli kimia — ringan, murah, kedap air, dapat dibentuk menjadi apa saja — dan justru keberhasilan itu telah menjadi masalah.

Yang sudah kamu ketahui

Bahan alami dipakai hampir seperti ketika ditemukan di alam; bahan buatan dibuat dari bahan baku dengan mengubahnya, dan daur ulang mengubah bahan benda-benda lama menjadi benda baru (Bab 7). Pembakaran bahan bakar yang terdiri atas karbon dan hidrogen menghasilkan karbon dioksida dan air (Bab 14).

Benda plastik sehari-hari: botol, pot, kantong, pipa, cangkir, sikat gigi.

15.1 Bahan alami, artifisial, dan sintetis

Definisi 15.1 (Bahan artifisial dan bahan sintetis)

Di antara bahan buatan, sebuah bahan artifisial dibuat dengan mengubah secara kimia sebuah bahan alami: kertas dan viskosa (sejenis kain) dari selulosa kayu. Sebuah bahan sintetis dibuat dari zat-zat yang dibangun para ahli kimia, paling sering dari minyak bumi, dan tidak memiliki padanan alami: nilon, poliester, plastik.

15.2 Apa itu plastik

Definisi 15.2 (Plastik)

Yang disebut plastik adalah bahan sintetis yang tersusun atas molekul-molekul yang sangat panjang, yang dapat dibentuk dengan pencetakan — paling sering selagi panas dan lunak — dan mempertahankan bentuknya setelah dingin. Kebanyakan plastik dibuat dari minyak bumi atau gas alam.

Catatan 15.3 (Molekul yang sangat panjang)

Satu molekul air mengandung tiga atom; satu molekul plastik dapat mengandung puluhan ribu atom, yang tergabung dalam rantai panjang, seperti kalung dari manik-manik yang identik. Cara membangun rantai seperti itu menjadi pokok bahasan sebuah bab di akhir buku ini.

Sebuah gambaran, bukan model: molekul plastik adalah rantai yang sangat panjang dari satuan-satuan yang identik.

Sejarah — Bakelit, 1907

Plastik sintetis sepenuhnya yang pertama dibuat oleh ahli kimia Leo Baekeland pada tahun 1907, dari fenol, yang diperoleh dari ter batu bara, dan formaldehida. Bakelit, yang keras, gelap, dan tahan panas, menjadi bahan telepon, radio, dan sakelar listrik. Nilon menyusul pada tahun 1930-an, lalu plastik untuk botol dan kantong sesudah Perang Dunia Kedua.

Telepon Bakelit tahun 1947. Foto: Holger Ellgaard, CC BY-SA 3.0.

15.3 Plastik-plastik utama dan kodenya

Definisi 15.4 (Kode identifikasi resin)

Yang disebut kode identifikasi resin adalah sebuah angka dari 1 sampai 7, yang dicetak di dalam segitiga anak panah pada benda plastik, yang menyebutkan plastik bahannya, sehingga benda itu dapat dipilah untuk didaur ulang. Segitiga itu tidak berarti bahwa benda itu akan didaur ulang.

Proposisi 15.5 (Tujuh kode)

Kode-kode itu, beserta kegunaan yang paling umum dari setiap plastik:

kode	plastik	benda yang khas
1	PET, polietilena tereftalat	botol air dan minuman soda, serat kain bulu sintetis
2	HDPE, polietilena densitas tinggi	botol susu dan sampo, tutup botol
3	PVC, polivinil klorida	pipa, kusen jendela, kabel
4	LDPE, polietilena densitas rendah	kantong, lembaran film
5	PP, polipropilena	wadah yoghurt, tutup botol, bemper mobil
6	PS, polistirena	gelas dan nampan busa, wadah CD
7	plastik lain	campuran, kemasan berlapis-lapis

Ketujuh kode identifikasi resin, masing-masing dengan nama singkat plastiknya.

15.4 Termoplastik dan termoset

Definisi 15.6 (Termoplastik dan termoset)

Sebuah termoplastik melunak setiap kali dipanaskan dan mengeras lagi ketika mendingin: termoplastik dapat dilelehkan dan dicetak lagi berulang-ulang (PET, polietilena, PVC, polipropilena, polistirena). Sebuah termoset mengeras untuk selamanya ketika pertama kali dipanaskan dan dicetak: jika dipanaskan lagi, termoset tidak melunak tetapi menghangus (Bakelit, resin pada lem dan pada lambung perahu).

Catatan 15.7 (Yang dapat didaur ulang)

Termoplastik dapat dilelehkan dan dicetak ulang: itulah plastik yang didaur ulang menjadi benda baru. Termoset tidak dapat dilelehkan lagi.

15.5 Plastik di lingkungan

Proposisi 15.8 (Plastik itu awet)

Dunia memakai sekitar 460 juta ton plastik pada tahun 2019 dan membuang sekitar 353 juta ton sampah plastik; plastik daur ulang hanya sekitar $6\,\%$ dari plastik yang dipakai. Plastik tidak membusuk: di alam, plastik pecah menjadi kepingan yang makin lama makin kecil, yaitu mikroplastik, yang ditemukan di sungai, samudra, tanah, dan tubuh hewan.

Sampah plastik yang terdampar di pantai.

Catatan 15.9 (Membakar plastik)

Plastik dapat terbakar, dan menghasilkan karbon dioksida jika terbakar sempurna. Tetapi jika dibakar di api pembakaran sampah di halaman, plastik terbakar tidak sempurna dan melepaskan jelaga, karbon monoksida, dan zat-zat berbahaya lainnya; PVC, yang mengandung klorin, melepaskan hidrogen klorida, gas yang korosif. Sampah plastik hanya dibakar di insinerator yang dibangun untuk membersihkan asapnya.

15.6 Latihan

Latihan 15.1 ★

Alami, artifisial, atau sintetis? Katun, nilon, kertas, wol, polistirena, viskosa.

Solusi

Solusi Latihan 15.1.

Alami: katun, wol. Artifisial: kertas, viskosa. Sintetis: nilon, polistirena.

Latihan 15.2 ★

Dari bahan baku apa kebanyakan plastik dibuat?

Solusi

Solusi Latihan 15.2.

Dari minyak bumi (atau gas alam).

Latihan 15.3 ★

Plastik apa yang memiliki kode 1? Sebutkan satu benda yang terbuat darinya.

Solusi

Solusi Latihan 15.3.

PET (polietilena tereftalat): botol air dan minuman soda.

Latihan 15.4 ★

Apa perbedaan antara termoplastik dan termoset?

Solusi

Solusi Latihan 15.4.

Termoplastik melunak setiap kali dipanaskan dan dapat dicetak ulang; termoset mengeras untuk selamanya pada kali pertama dan menghangus alih-alih melunak.

Latihan 15.5 ★★

Sebuah wadah yoghurt memuat kode 5. Sebutkan plastiknya, dan katakan apakah wadah itu pada prinsipnya dapat dilelehkan dan dicetak ulang.

Solusi

Solusi Latihan 15.5.

Polipropilena (PP), sebuah termoplastik: wadah itu dapat dilelehkan dan dicetak ulang.

Latihan 15.6 ★★

Mengapa segitiga anak panah pada sebuah benda tidak berarti bahwa benda itu akan didaur ulang?

Solusi

Solusi Latihan 15.6.

Segitiga itu hanya menyebutkan plastiknya, untuk membantu pemilahan. Apakah benda itu didaur ulang bergantung pada apakah benda itu dikumpulkan dan apakah ada pabrik yang mendaur ulang plastik itu.

Latihan 15.7 ★★

Mengapa gagang wajan sering dibuat dari termoset dan bukan dari termoplastik?

Solusi

Solusi Latihan 15.7.

Wajan menjadi panas: termoplastik akan melunak, termoset tidak.

Latihan 15.8 ★★

Dengan angka-angka tahun 2019 dalam bab ini, berapa persen plastik yang dipakai menjadi sampah pada tahun itu? Bulatkan ke bilangan bulat terdekat.

Solusi

Solusi Latihan 15.8.

$\frac{353}{460} \approx 0.77$ : sekitar $77\,\%$ .

Latihan 15.9 ★★

Mengapa PVC tidak boleh dibakar di api pembakaran sampah di halaman?

Solusi

Solusi Latihan 15.9.

PVC mengandung klorin: membakarnya melepaskan hidrogen klorida, gas yang korosif, selain jelaga dan karbon monoksida dari pembakaran tidak sempurna api pembakaran sampah di halaman.

Latihan 15.10 ★★

Sebuah sekolah memakai 300 botol, masing-masing $25\,\mathrm{g}$ , setiap minggu, selama 36 minggu dalam setahun. Berapa massa plastik itu dalam setahun?

Solusi

Solusi Latihan 15.10.

$300 \times 36 = 10\,800$ botol; $10\,800 \times 25 = 270\,000$ g, yaitu $270\,\mathrm{kg}$ .

Latihan 15.11 ★★★

Polietilena hanya tersusun atas karbon dan hidrogen. Tuliskan produk pembakaran sempurnanya. Jelaskan mengapa membakarnya menambah karbon dioksida ke udara seperti bahan bakar fosil.

Solusi

Solusi Latihan 15.11.

Karbon dioksida dan air. Karbonnya berasal dari minyak bumi, yang tersimpan di bawah tanah selama jutaan tahun: membakarnya menambah karbon dioksida ke udara, seperti membakar bahan bakar fosil.

Latihan 15.12 ★★★

Jelaskan bagaimana botol plastik yang hilang di laut dapat berakhir, bertahun-tahun kemudian, sebagai mikroplastik di dalam tubuh ikan.

Solusi

Solusi Latihan 15.12.

Botol itu tidak membusuk: matahari dan ombak memecahnya menjadi kepingan yang makin lama makin kecil. Kepingan-kepingan kecil itu terapung atau tenggelam di dalam air, dan ikan menelannya bersama makanannya.

15.7 Soal: Jalur Pemilahan

Soal 15.1

Soal akhir pekan — satu ton botol bekas, kodenya, dan serpihan plastik bersih yang keluar dari pabrik

Sebuah pabrik daur ulang menerima bongkahan botol minuman bekas. Sebongkah yang khas seberat $1\,\mathrm{t}$ ( $1000\,\mathrm{kg}$ ) berisi, menurut massa: $80\,\%$ badan botol dari PET, $12\,\%$ tutup botol (HDPE dan PP), $5\,\%$ label (lembaran PP), dan $3\,\%$ kotoran dan sisa cairan. Mesin-mesin memisahkan tutup dan label dari badan botol, PET-nya digiling menjadi serpihan, dan serpihan itu dicuci; pencucian itu menghilangkan $2.5\,\%$ PET. Serpihan yang bersih dilelehkan dan dipintal menjadi serat jaket bulu sintetis.

Bagian I — Plastiknya.

Kode apa yang tercetak pada badan botol? Pada tutupnya?
Apakah plastik-plastik ini alami, artifisial, atau sintetis?
Dapatkah PET dilelehkan dan dipintal lagi? Jenis plastik apakah PET jadinya?
Mengapa tutup dan label dipisahkan dari badan botol sebelum PET-nya dilelehkan?

Bagian II — Bongkahannya.

Berapa massa PET dalam satu bongkah?
Berapa massa tutup botolnya? Labelnya?
Berapa massa bongkahan yang bukan plastik?
Berapa persen bongkahan itu yang berupa plastik?

Bagian III — Serpihannya.

Berapa massa PET yang hilang dalam pencucian?
Sebuah jaket bulu sintetis memerlukan $0.39\,\mathrm{kg}$ serat PET. Mengapa lebih baik membuatnya dari serpihan daripada dari PET baru?
Pabrik itu dapat saja membakar tutup dan label untuk diambil panasnya alih-alih mendaur ulangnya. Sebutkan gas yang akan ditambahkannya ke udara.
Hitung massa serpihan PET bersih yang dihasilkan satu bongkah.

Solusi

Solusi Soal 15.1.

1. Badan botol: 1 (PET). Tutup: 2 (HDPE) atau 5 (PP).

2. Sintetis: plastik itu dibuat dari zat-zat yang dibangun para ahli kimia, sebagian besar dari minyak bumi.

3. Ya: PET adalah termoplastik.

4. Setiap plastik didaur ulang tersendiri: jika dilelehkan bersama, campuran plastik menghasilkan bahan yang buruk.

5. $0.80 \times 1000 = 800\,\mathrm{kg}$ .

6. Tutup botol: $0.12 \times 1000 = 120\,\mathrm{kg}$ . Label: $0.05 \times 1000 = 50\,\mathrm{kg}$ .

7. $0.03 \times 1000 = 30\,\mathrm{kg}$ kotoran dan cairan.

8. $80 + 12 + 5 = 97\,\%$ .

9. $0.025 \times 800 = 20\,\mathrm{kg}$ .

10. Serpihan itu menghemat minyak bumi dan energi untuk membuat PET baru, dan mengubah sampah menjadi benda yang berguna.

11. Karbon dioksida (dan, jika pembakarannya buruk, karbon monoksida dan jelaga).

12. $800 - 20 = 780\,\mathrm{kg}$ serpihan PET bersih per bongkah.

Istilah yang didefinisikan dalam bab ini

Lihat semua 852 istilah di glosarium