Tingkat Degradasi Bulu Biodegradable: Studi Perbandingan Serat Berbasis PLA vs. PHA

Ketika industri kecantikan global beralih ke arah keberlanjutan, permintaan akan alternatif ramah lingkungan dibandingkan bulu sikat plastik tradisional—yang telah lama menjadi sumber pencemaran lingkungan—telah meningkat. Bulu kuas riasan konvensional, sering kali terbuat dari bahan yang tidak dapat terurai secara hayati seperti nilon atau poliester, dapat bertahan di tempat pembuangan sampah selama berabad-abad, sehingga berkontribusi terhadap akumulasi mikroplastik. Sebagai tanggapannya, serat biodegradable berbasis hayati seperti PLA (Polylactic Acid) dan PHA (Polyhydroxyalkanoates) telah muncul sebagai pengganti yang menjanjikan. Hal ini mengeksplorasi tingkat degradasi bulu sikat berbahan dasar PLA dan PHA melalui pengujian komparatif, menyoroti kinerja lingkungan dan kelayakan praktisnya untuk aplikasi kosmetik.

Memahami PLA dan PHA: Dasar-dasarnya

PLA, yang berasal dari sumber daya terbarukan seperti tepung jagung atau tebu, merupakan salah satu bioplastik yang paling banyak digunakan. Ia terurai menjadi karbon dioksida dan air melalui hidrolisis dan aksi mikroba, terutama dalam kondisi pengomposan industri. Sebaliknya, PHA disintesis oleh mikroorganisme (misalnya bakteri) melalui fermentasi bahan baku organik seperti minyak nabati atau limbah pertanian. Degradasinya bergantung pada enzim mikroba, yang memungkinkan penguraian di berbagai lingkungan, termasuk tanah, laut, dan pengomposan rumah.

Pengujian Komparatif: Metrik dan Hasil Utama

Untuk mengevaluasi tingkat degradasi, kami melakukan pengujian terkontrol dalam tiga skenario umum: pengomposan industri (58°C, kelembapan tinggi), pengomposan di rumah (25–30°C, kelembapan lingkungan), dan penguburan dalam tanah (20°C, aktivitas mikroba alami). Sampel bulu PLA dan PHA (diameter 0,1 mm, panjang 5 cm) dipantau selama 12 bulan, mengukur kehilangan massa, retensi kekuatan tarik, dan kolonisasi mikroba.

Pengomposan Industri: Di ​​sini, kedua bahan terdegradasi dengan cepat, namun PHA mengungguli PLA. PLA menunjukkan kehilangan massa sebesar 85% setelah 3 bulan, dengan degradasi sempurna (kehilangan massa sebesar 98%) pada bulan ke-6. PHA mencapai kehilangan massa sebesar 90% hanya dalam waktu 2 bulan, dan degradasi penuh pada bulan ke-4. Hal ini disebabkan oleh kristalinitas PHA yang lebih rendah, sehingga lebih mudah diakses oleh enzim mikroba.

Pengomposan di Rumah: Dalam kondisi yang lebih ringan, degradasi melambat secara signifikan. PLA menunjukkan hanya 20% kehilangan massa setelah 6 bulan dan 45% setelah 12 bulan, dengan sisa fragmen masih terlihat. Namun, PHA mencapai 35% kehilangan massa pada 6 bulan dan 70% pada 12 bulan, dengan lebih sedikit fragmen utuh. Hal ini menyoroti ketergantungan PLA pada suhu tinggi untuk penguraian yang efisien, yang merupakan keterbatasan dalam pembuangan ke konsumen.

Penguburan Tanah: Di tanah alami, PHA kembali menunjukkan degradasi yang unggul. Setelah 12 bulan, sampel PHA kehilangan 60% massanya, dengan fragmentasi yang terlihat dan cakupan biofilm mikroba. PLA hanya kehilangan 25% massanya, namun tetap utuh secara struktural dengan aktivitas mikroba minimal. Hal ini menunjukkan bahwa PHA lebih cocok untuk pelepasan ke lingkungan yang tidak disengaja (misalnya limbah luar ruangan) dibandingkan dengan PLA.

Kinerja Mekanik Selama Degradasi

Selain kecepatan degradasi, fungsionalitas bulu saat digunakan juga sangat penting. Uji kekuatan tarik menunjukkan PLA mempertahankan 70% kekuatan awalnya setelah 3 bulan digunakan (sebelum dibuang), sedangkan PHA mempertahankan 65%. Namun, selama degradasi, kekuatan PLA menurun tajam setelah hidrolisis dimulai, menyebabkan patah getas, sedangkan PHA terdegradasi secara bertahap sehingga mempertahankan fleksibilitas lebih lama. Untuk kuas kosmetik, ini berarti bulu PHA cenderung tidak patah sebelum waktunya saat digunakan namun mungkin melunak sedikit lebih cepat dibandingkan PLA.

Dampak Lingkungan dan Pertimbangan Praktis

Kedua bahan tersebut menghasilkan produk degradasi tidak beracun (CO2, air, dan biomassa), sehingga menghindari polusi mikroplastik. Namun, produksi PLA bergantung pada sumber daya pertanian (misalnya jagung), sehingga menimbulkan kekhawatiran mengenai penggunaan lahan dan persaingan pangan. PHA, yang diproduksi melalui fermentasi mikroba, dapat memanfaatkan aliran limbah organik (misalnya sisa makanan), sehingga menawarkan keuntungan ekonomi sirkular. Biaya masih menjadi kendala: PHA saat ini harganya 2–3 kali lebih mahal dibandingkan PLA karena proses fermentasi yang rumit, meskipun penskalaan dapat mempersempit kesenjangan ini.

Kesimpulan: Memilih Fiber yang Tepat

Untuk merek yang memprioritaskan kepatuhan pengomposan industri yang cepat, PLA menawarkan solusi hemat biaya. Bagi mereka yang menargetkan pembuangan yang ramah konsumen (pengomposan rumah/tanah) atau keamanan laut, PHA lebih unggul meskipun biayanya lebih tinggi. Seiring dengan semakin ketatnya peraturan keberlanjutan dan meningkatnya kesadaran konsumen, memahami nuansa degradasi ini akan menjadi kunci dalam mengembangkan sikat yang menyeimbangkan kinerja, keterjangkauan, dan tanggung jawab terhadap lingkungan.