Proyek BioCarboBeton menghasilkan teknologi biologis untuk mengolah limbah industri menjadi material konstruksi. Bagaimana menentukan material dan sifat mekanis dari material biogenik yang akan diproduksi?
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunhofer FEP (sumber): Tim peneliti yang bekerja di proyek BioCarboBeton, menghasilkan teknologi biologis yang digunakan untuk mengolah gas limbah industri menjadi material pengganti semen yang digunkan saat membangun konstruksi.
Para peneliti berkerja untuk menentukan kemungkinan material dan sifat mekanis dari material biogenik dapat diproduksi secara massal dengan meningkatkan skala proses.
Para peneliti mendesain proses sirkular. Misalnya, karbon dioksida dapat bersumber dari gas limbah industri.
Bahan basal dan limbah tambang dapat digunakan sebagai sumber kalsium, dan bahkan residu susu dari peternakan sapi perah—dijadikan sebagai biogas.
Peneliti menjelaskan bahwa selain pasir, puing-puing konstruksi atau sumber daya terbarukan dapat digunakan sebagai pengisi bahan material yang digunkan bahan konstruki beton.
Bagaimana dengan aplikasi dengan bahan dari isolasi dan mortar?
Pemilihan bahan pengisi material yang direncanakan dengan pengelolaan parameter proses dan mineralisasi yang memungkinkan pembuatan produk sesuai berbagai skenario aplikasi yang berbeda.
Aplikasi potensial meliputi bahan isolasi, batu bata, pengisian bekisting, dan bahkan mortar atau plesteran yang mengering atau mengeras setelah diaplikasikan pada konstruksi seperti bangunan, jalan raya, dam, dan lainnya.
Setelah tim peneliti menetapkan dan menguji proses di Fraunhofer IKTS dan Fraunhofer FEP, mereka bekerja untuk meningkatkan volume dan menentukan sifat padat bahan baru (material) yang mereka inginkan sesuai rencana.
Tujuannya adalah untuk memungkinkan produsen memproduksi bahan konstruksi berbasis bio yang ramah lingkungan dalam volume dengan kapasitas yang diperlukan, cepat, dan hemat biaya.
Peneliti dari Fraunhofer FEP yang dipimpin oleh Dr. Ulla König percaya pada proses yang didukung oleh Dr. Matthias Ahlhelm pengagas proyek BioCarboBeton.
“Metode kami menunjukkan potensi besar yang dapat dimaksimalkan melalui teknologi biologis. Secara keseluruhan, proyek BioCarboBeton kami merupakan peluang untuk langkah besar menuju ekonomi sirkular dalam industri konstruksi dan seterusnya,” penjelasan kedua peneliti senior itu.
Teknologi biologis atau biologizing technology yang digunakan dalam proyek BioCarboBeton oleh Fraunhofer IKTS, Fraunhofer FEP, dan mitra mereka adalah metode inovatif untuk menciptakan bahan konstruksi biogenik dengan menggunakan cyanobacteria.
Bahan cyanobacteria, yang mampu melakukan fotosintesis, dikultur dalam larutan nutrisi. Ketika agregat dan pengisi seperti pasir, basal, atau bahan baku terbarukan ditambahkan, struktur padat mirip batu terbentuk.
Proses ini tidak hanya ramah lingkungan karena tidak menghasilkan emisi karbon dioksida, tetapi juga mengikat karbon dioksida di dalam material itu sendiri demikian sebuah sumber.
Dengan demikian, teknologi ini membantu mengurangi dampak lingkungan dari produksi beton tradisional yang biasanya menghasilkan emisi CO2 yang tinggi.
Teknologi bio-beton adalah inovasi dalam bidang konstruksi yang menggunakan mikroorganisme untuk meningkatkan sifat-sifat beton.
Salah satu aplikasi utamanya adalah self-healing concrete, di mana mikroorganisme seperti Bacillus sp. ditambahkan ke dalam campuran beton.
Mikroorganisme ini dapat menghasilkan kalsium karbonat yang mengisi retakan pada beton, sehingga memperpanjang umur layan struktur beton dan mengurangi biaya perawatan tirto.id
Teknologi ini menggunakan cyanobacteria yang mampu melakukan fotosintesis untuk mengikat karbon dioksida, sehingga mengurangi emisi CO2 dan membantu mitigasi perubahan iklim.
Bahan atau material yang menghasilkan bahan konstruksi yang kuat dan tahan lama tanpa menggunakan bahan kimia berbahaya atau proses yang merusak lingkungan.
Hal itulah yang memungkinkan pembuatan material dengan sifat yang dapat disesuaikan, seperti kekuatan dan warna, yang memberikan fleksibilitas lebih dalam desain arsitektur.
Sedangkan prosesnya menggunakan bahan baku terbarukan dan limbah industri, sehingga mengurangi jumlah limbah yang dihasilkan saat proses pembuatan.
Bagaimana penerapannya di Indonesia? Diakui bahwa teknologi yang dihasilkan melalui proyek BioCarboBeton masih dalam tahap penelitian dan pengembangan, terutama di Eropa oleh institusi seperti Fraunhofer IKTS dan Fraunhofer FEP.
Belum ada laporan tentang penerapan teknologi ini di Indonesia. Akan tetapi, mengingat potensi besar yang dihasilkan tpenggunaan teknologi ini—terutama untuk mengurangi dampak terhadap lingkungan dari industri konstruksi, maka biologizing technology atau teknologi biogenik berpotensi menjadi solusi yang menarik untuk diadopsi pada masa depan termasuk di Indonesia.
Lebih jelasnya, penjelasan berikut tentang cara memroduksi bahan biogenic yang menggunakan organisme hidup atau produk dari organisme tersebut. Dalam konteks konstruksi, cyanobacteria digunakan untuk menghasilkan bio-beton.
Prosesnya memenuhi beberapa tahapan:
– Bahan Cyanobacteria dikultur dalam larutan nutrisi yang mendukung pertumbuhannya.
– Bahan Cyanobacteria yang telah berkembang biak dicampur dengan agregat seperti pasir atau bahan baku terbarukan.
Bahan Cyanobacteria menghasilkan struktur padat mirip batu melalui proses biologis yang mengikat CO2 dalam material tersebut seperti diungkapkan laman depobeta.com
Cyanobacteria dikenal sebagai ganggang hijau-biru, adalah kelompok bakteri yang mendapatkan energi melalui fotosintesis. Mereka termasuk dalam filum Cyanobacteria dan sering ditemukan di berbagai habitat seperti perairan tawar, laut, tanah lembap, dan bahkan di lingkungan ekstrem seperti sumber air panas.
Cyanobacteria memiliki pigmen klorofil dan fikosianin, yang memberikan warna hijau kebiruan khas. Mereka berperan penting dalam ekosistem karena mampu menghasilkan oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis. Selain itu, cyanobacteria juga dapat bersimbiosis dengan organisme lain, seperti lumut kerak dan tanaman tertentu, untuk membantu dalam fiksasi nitrogen.
Apakah ada aplikasi yang lain dari penggunaan teknologi bio-beton atau biologizing technology?
Bahan bio-beton digunakan untuk membuat beton yang dapat memperbaiki dirinya sendiri. Mikroorganisme seperti Bacillus sp. digunakan untuk menghasilkan kalsium karbonat yang dapat mengisi retakan pada beton dikutup dari laman tirto.id
Bahan bio-beton membantu mengurangi emisi CO2 dalam proses produksinya, menjadikannya pilihan yang lebih ramah lingkungan dibandingkan beton konvensional tulis depobeta.com
Bahan bio-beton juga digunakan dalam berbagai proyek infrastruktur seperti jalan raya, jembatan, dan bangunan untuk meningkatkan daya tahan dan mengurangi biaya perawatan.
Bagaimana cara mengukur kekuatan bio-beton? Kekuatan bio-beton diukur dengan metode yang sama seperti beton konvensional.
– Sampel beton silinder atau kubus ditekan hingga pecah untuk mengukur kekuatan tekan.
– Mengukur kemampuan beton untuk menahan beban tarik¹.
– Menguji kekuatan beton terhadap beban lentur dengan memberikan beban di tengah balok beton.
Aplikasi bio-beton dalam konstruksi meliputi pengggunaan dalam proyek infrastruktur yang memerlukan daya tahan tinggi dan perawatan rendah, seperti jalan raya dan jembatan untuk meningkatkan ketahanan terhadap retak dan korosi.
Selanjutnya, digunakan dalam dinding dan fondasi untuk memperpanjang umur layan struktur dan terowongan dan bendungan yang memerlukan beton dengan kemampuan self-healing.
