Mungkin pada umumnya tidak akan menyangka jika seonggok kotoran gajah memiliki potensi tersembunyi. Namun bahan ini ternyata merupakan sumber selulosa yang sangat bagus untuk pembuatan kertas di negara-negara di mana terdapat kelangkaan pohon, para ilmuwan melaporkan. Dan di daerah dengan banyak hewan ternak seperti sapi, mendaur ulang pupuk ke dalam produk kertas bisa menjadi cara yang murah dan ramah lingkungan untuk menyingkirkan limbah peternakan yang meresap ini.
Para peneliti mempresentasikan hasil mereka hari ini di National Meeting & Exposition 255 dari American Chemical Society (ACS).
Gagasan untuk proyek tersebut mulai dikembangkan di Kreta, Yunani, di mana Alexander Bismarck, melihat kambing mengunyah rumput kering musim panas di desa kecil tempat dia berlibur. “Saya menyadari apa yang keluar pada akhirnya adalah materi tanaman yang dicerna sebagian, jadi pasti ada selulosa di sana,” kenangnya.
“Hewan memakan biomasa kelas rendah yang mengandung selulosa, mengunyahnya dan mengeksposnya melalui enzim dan asam di perut mereka, dan kemudian menghasilkan pupuk kandang. Bergantung pada hewan tersebut, sampai 40 persen pupuk kandang itu adalah selulosa, yang kemudian mudah dijangkau,” Kata Bismarck. Jadi, lebih sedikit energi dan lebih sedikit bahan kimiawi diperlukan untuk mengubah bahan yang sudah dicerna sebagian ini menjadi nanofiber selulosa, sebagai pengganti untuk kayu mentah, menurutnya.
Para peneliti memperlakukan kotoran hewan tersebut dengan larutan natrium hidroksida (NaOH). Proses ini dapat menghilangkan sebagian lignin — yang dapat digunakan kemudian sebagai pupuk atau bahan bakar — serta kotoran lainnya, termasuk protein dan sel mati. Untuk sepenuhnya dapat menghilangkan lignin dan menghasilkan pulp putih untuk membuat kertas, bahan harus diputihkan dengan natrium hipoklorit (NaClO). Selulosa yang telah dimurnikan membutuhkan sedikit jika ada penggilingan untuk memecahnya menjadi nanofibers dalam persiapan untuk digunakan dalam pembuatan kertas, berbeda dengan metode konvensional.
“Anda membutuhkan banyak energi untuk menggiling kayu untuk membuat nano selulosa,” kata Mautner. Tapi dengan pupuk kandang sebagai bahan awal, “Anda bisa mengurangi jumlah langkah yang perlu dilakukan, dikarenakan hewan itu sudah mengunyah tanaman dan menghancurkannya dengan asam dan enzim. Anda dengan biaya yang lebih murah menghasilkan nano selulosa yang memiliki sifat yang sama atau bahkan lebih baik. daripada nano selulosa dari kayu, dengan konsumsi energi dan bahan kimia lebih rendah,” katanya.
Kertas nano yang berasal dari kotoran dapat digunakan dalam banyak aplikasi, termasuk sebagai penguat untuk komposit polimer atau filter yang dapat membersihkan air limbah sebelum dibuang ke lingkungan, kata Bismarck. Timnya bekerja dengan sebuah konsorsium industri untuk lebih mengeksplorasi kemungkinan ini. Kertas nano juga bisa digunakan untuk menulis, katanya.
Para peneliti juga menyelidiki apakah proses dapat dibuat lebih berkelanjutan, dengan terlebih dahulu memproduksi biogas dari kotoran dan kemudian mengekstrak serat selulosa dari residu. Biogas, yang sebagian besar adalah metana dan karbon dioksida, kemudian dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan listrik atau panas.
