Material M015 – Bio-Cement, Bio-Grout, dan Bio-Aggregate; Perjalanan Mencari Alternatif Bahan Bangunan Ramah Lingkungan

Hunian adalah kebutuhan primer manusia. Kita bisa menduga, bahwa material penyusun hunian adalah salah satu bentuk ‘engineering’ perintis yang dibuat manusia. Seiring kesadaran dan kepedulian manusia terhadap kelestarian lingkungan, muncul penelitian dan eksperimen rekayasa untuk menghasilkan bahan bangunan yang sesedikit mungkin memberikan dampak negatif kepada lingkungan. Salah satu jalur penelitian ini membawa kita pada istilah “Biomaterial”. Istilah ini berkembang terutama di dunia medis, dalam rangka menghasilkan bahan-bahan implant, obat, dan scaffold jaringan yang tidak membahayakan tubuh. Namun istilah ini juga berkembang ke bidang-bidang lainnya, termasuk dunia konstruksi.

Bio-cement, bio-grout, dan bio-aggregate adalah kelompok produk yang berusaha menjawab kebutuhan perekat dan pengisi dalam dunia konstruksi dengan menggali alternatif yang berasal dari organisme (tanaman dan hewan). Penelitian tentang bio-aggregate sudah berlangsung sejak lama. Hal ini ditandai dengan banyaknya produk-produk konstruksi yang menggunakan material pengisi dari serat alami seperti jute, bambu, ilalang, serabut kelapa, kertas, dan sebagainya. (Petrella et al, 2019; Sheth & Joshi, 2015; Morris et al 2019,

Sementara itu, perkembangan bio-cement dan bio-grout termasuk baru. Mo el al (2015), misalnya, melakukan penelitian untuk mengganti penggunaan semen dengan furnace-slag atau abu tungku. Selain material pengikatnya yang berbahan organik, Mo et al juga menggunakan agregat pengisi dari batok kelapa-sawit. Dengan demikian, Mo dan rekan mengharapkan untuk menghasilkan beton ringan yang ramah lingkungan. Tentunya komposisi dan cara membuat beton ringan ini yang diuji dan terus dikembangkan oleh peneliti, agar beton berbahan organik ini memiliki kekuatan, ketahanan, dan keawetan yang signifikan.

Assefa & Dessalegm (2019) juga melakukan pendekatan yang sama dalam mencari alternatif semen. Kedua peneliti ini mencoba mengganti semen dengan abu pembakaran bonggol jagung untuk membuat beton-berat (beton struktural). Dari hasil eksperimen ditemukan bahwa massa beton yang dihasilkan relatif lebih ringan dari beton biasa yang dibuat dengan 100% semen. Assefa & Dessalegm hanya bisa mensubstitusi sebagian semen dalam campuran, sehingga beton tersebut masih menggunakan semen konvensional. Akan tetapi, pengurangan jumlah semen yang dipakai dan penggunaan olahan limbah dalam campuran merupakan nilai plus baik dari sudut pandang ekonomi maupun lingkungan.

Bio-cement dan bio-grout yang lebih advance melibatkan penggunaan enyzm atau mikroba dalam campurannya, serta masih menggunakan sebagian material inorganic (Ivanov & StabnikoV, 2019). Selain enzyme dan bahan inorganic yang bisa menjadi binder, juga diperlukan suatu zat yang dapat berubah tingkat keasamannya (pH) untuk kepentingan proses curing. Misalnya, di alam bebas, pembentukan calcium carbonate adalah dari proses chemotropic dan phototropic mikroorganisme. Proses ini diadaptasi untuk pembuatan bio-cement dan bio-grout. Contoh dalam industri, bahan pembuat bio-grout terdiri dari 3 kelompok utama. Kelompok pertama umumnya pilihan antara batu kapur, semen, dolomit, dan bubuk bijih besi. Kelompok bahan kedua bisa berupa urea. Sementara itu kelompok ketiga adalah biomass bakteri (yang nantinya akan terlibat dalam reaksi chemotropic dan phototropic). Lebih lanjut bisa dibaca dalam buku Bio-inspired Materials.

Living fungal, atau kelompok aneka jamur, juga seringkali menjadi bagian penting penelitian bio-grout karena memiliki sifat self-healing(Chang et al, 2019). Self-healing concrete, contohnya, adalah produk beton dengan campuran jamur hidup yang akan mengisi keretakan secara alami.

Referensi:

Petrella, A., Spasiano, D., Liuzzi, S., Ayr, U., Cosma, P., Rizzi, V., . . . Di Mundo, R. (2019). Use of cellulose fibers from wheat straw for sustainable cement mortars. Journal of Sustainable Cement-Based Materials, 8(3), 161-179.

Sheth, J. T., & Joshi, S. (2015). Paper Crete: A Sustainable Building Material. Strategic Technologies of Complex Environmental Issues-A Sustainable Approach, 85.

Morris, J. P., Backeljau, T., & Chapelle, G. (2019). Shells from aquaculture: a valuable biomaterial, not a nuisance waste product. Reviews in Aquaculture, 11(1), 42-57.

Mo, K. H., Alengaram, U. J., Jumaat, M. Z., & Yap, S. P. (2015). Feasibility study of high volume slag as cement replacement for sustainable structural lightweight oil palm shell concrete. Journal of Cleaner Production, 91, 297-304.

Assefa, S., & Dessalegn, M. (2019). Production of Lightweight Concrete Using Corncob Ash as Replacement of Cement in Concrete. American Journal of Civil Engineering, 7(1), 17-20.

Ivanov, V., & Stabnikov, V. (2019). Sustainable and Safe Construction Biomaterials: Biocements and Biogrouts. Bio-Inspired Materials, 6, 177-193.

Chang, J., Chan, P. L., Xie, Y., Ma, K. L., Cheung, M. K., & Kwan, H. S. (2019). Modified recipe to inhibit fruiting body formation for living fungal biomaterial manufacture. PloS one, 14(5), e0209812.