Sejarah, Produksi, dan Daur Ulang Botol Soda PET
Latar Belakang
Botol soda PET (polyethylene terephthalate) yang ada di mana-mana adalah plastik ringan, tinggi kekuatan yang mendominasi pasar kemasan minuman. PET mencakup 6,4 % dari semua kemasan dan 14 % dari semua wadah plastik. Ia adalah botol minuman ringan yang paling umum, mewakili 43 % penjualan, diikuti oleh aluminium pada 34 % dan kaca yang sekarang bagian kecil dari pasar.
Plastik muncul pada abad 1800 dari polimer alami dan varian sintetik awal. Plastik awal mudah terbakar dan rapuh. Poliester—keluarga PET—pertama kali diciptakan pada tahun 1833 untuk cairan vernir dan hanya kemudian berkembang menjadi polimer padat dan serbaguna yang kita gunakan saat ini.
Plastik murni sintetik tiba pada awal abad 1900, namun penggunaan komersial yang luas tertunda. PET pertama kali disintesis pada tahun 1941, dan baru pada awal tahun 1970-an botol soda modern terwujud. Nathaniel C. Wyeth dari Du Pont menyempurnakan teknik blow-molding yang menghasilkan botol yang kuat dan ringan.
Inovasi Wyeth adalah penemuan stretch blow molding pada tahun 1973, yang mengatasi masalah awal seperti ketebalan dinding tidak merata, leher yang tidak teratur, dan kesulitan pemotongan. Hasilnya adalah botol fleksibel, tahan lama yang dapat diproduksi dalam skala besar.
Pada tahun 1991, produksi AS melebihi delapan miliar botol PET. Volume ini telah menciptakan tantangan pembuangan, namun tingkat daur ulang meningkat seiring produsen menjelajahi aplikasi baru untuk PET daur ulang.
Bahan Baku
PET adalah polimer yang terdiri dari rantai molekul organik berulang, yang pada akhirnya berasal dari minyak bumi. Ia terbentuk dengan mereaksi asam tereftalat (C₈H₆O₄) dengan etilen glikol (C₂H₆O₂).
Asam tereftalat dihasilkan dengan mengoksidasi para-ksilen (C₈H₁₀) menggunakan udara atau asam salpeter. Para-ksilen diperoleh dari catram batubara atau minyak bumi melalui distilasi fraksional.
Dalam manufaktur, PET pertama kali polimerisasi untuk membuat rantai molekul panjang. Polimer kemudian melalui stretch blow molding, di mana parison panas (tabung panjang) ditempatkan dalam cetakan, dipaksa ke dinding cetakan oleh udara tekan, dan dibentuk menjadi botol dengan dasar cekung.
Etilen glikol berasal dari etilen (C₂H₄) melalui etilen oksida (C₂H₄O). Etilen diproduksi secara industri dengan memanaskan etana atau campuran etana-propan.
Proses Manufaktur
Polymerisasi
- 1. Asam tereftalat bereaksi dengan metanol (CH₃OH) untuk membentuk dimetil tereftalat dan air.
- 2. Dimetil tereftalat diesterifikasi dengan etilen glikol berlebih pada 150 °C (305 °F) untuk menghasilkan bis-2-hidroksietil tereftalat dan metanol.
- 3. Bis-2-hidroksietil tereftalat mengalami polimerisasi kondensasi di bawah vakum pada 275 °C (530 °F). Proses ini melepaskan etilen glikol, yang didaur ulang. PET yang dihasilkan didinginkan untuk mencegah degradasi dan dapat dipanaskan kembali untuk penggunaan selanjutnya.
Pembuatan Botol
- 4. Pellet PET diinjeksi menjadi parison tipis, kemudian didinginkan dan dipotong ke panjang.
- 5. Parison dipanaskan ulang dan ditempatkan dalam cetakan botol dengan mandrel baja. Udara tekan membesarkan parison, meregangkannya secara radial dan aksial. Suhu tinggi dan peregangan menyelaraskan rantai polimer, menghasilkan botol yang kuat dan ringan.
- 6. Metode pendingin—sirkulasi air, CO2 cair, udara lembap tekanan, atau udara sekeliling—mengakibatkan botol membeku dengan cepat untuk mencegah creeping.
- 7. Botol dikeluarkan. Dalam produksi berkelanjutan, deretan botol dipotong dan dipisahkan; hingga 25 % plastik dipulihkan dan digunakan kembali.
- 8. Botol jadi dikirim ke perusahaan minuman. Tutup dan label diproduksi terpisah; beberapa produsen mencetak label di tempat sebelum pengiriman.
Kontrol Kualitas
Polymerisasi adalah reaksi kompleks yang tidak dapat dihentikan setelah dimulai. Produk samping dan impuritas tetap ada dalam polimer akhir, membuat pemurnian mahal dan penilaian kualitas tantangan. Variasi kecil dapat tidak terlihat dalam tes rutin.
Impuritas utama termasuk dietilena glikol dan asetaldehid. Tingkat dietilena glikol dikontrol erat untuk mempertahankan properti PET. Asetaldehid, yang dapat memberikan rasa pahit, diminimalkan melalui pemanasan cepat dan injeksi molding yang dioptimalkan, mempertahankan konsentrasinya yang kanonik.
Botol PET melalui serangkaian tes yang selaras dengan standar industri. Tes daya tahan benturan memastikan kinerja anti-retak. Daya tahan creeping memastikan retensi bentuk di bawah tekanan. Tes permeabilitas dioksida karbon memverifikasi bahwa karbonasi tetap terjepit. Transparansi dan kilau diukur untuk memenuhi harapan kualitas visual.
Daur Ulang
Dengan miliaran botol PET dibuang setiap tahun, daur ulang sangat penting. Tingkat daur ulang PET adalah yang tertinggi di antara plastik, meskipun aluminium mendapat harga yang lebih tinggi di pusat daur ulang. Tingkat pemulihan saat ini berada di sekitar 1–2 %, namun semakin meningkat.
PET daur ulang (rPET) digunakan dalam karpet, beton, isolasi, dan bagian mobil. Botol soda pertama 25 % rPET muncul pada tahun 1991, diluncurkan oleh Coca-Cola dan Hoechst Celanese di Carolina Utara. Pada tahun 1992, 14 negara bagian tambahan mengadopsi, dan pesaing seperti Pepsi mengikuti contoh.
Pemerintah bertujuan untuk meningkatkan daur ulang PET ke 25–50 %, memperluas program curbside ke setengah populasi AS, dan menyebarkan 4.000 inisiatif curbside di seluruh negeri. Pada tahun 1990, National Association for Plastic Container Recovery melaporkan 577 program curbside; targetnya adalah peningkatan yang signifikan.
