PT ALPHASAINS DINAMIKA

Active Solutions for The Future

Bagaimana Mengidentifikasi Partikel Mikroplastik Menggunakan Spektroskopi FTIR & Raman?

Mengidentifikasi Mikroplastik FTIR Raman

Plastik merupakan salah satu sampah yang paling banyak dibuang dalam kehidupan sehari-hari yang sebagian besar akan berakhir di laut. Menurut Dwi Amanda peneliti dari Pusat Riset Geoteknologi, Badan Riset dan Inovasi nasional, jumlah rasio plastic terhadap ikan di laut pada 2025 adalah 1:3 dan diperkirakan pada tahun 2025 jumlah sampah akan lebih banyak dibandingkan jumlah ikan di laut. Sampah-sampah plastik yang ada di lautan terurai akibat pengaruh makhluk hidup, cahaya, oksidasi suhu sedang, dan hidrolisis dan kemudian terbentuk mikroplastik (hasil dari penguraian). Berbagai studi juga menunjukkan bahwa laut dan berbagai biota laut telah tercemar bahan mikroplastik (Pusat Penelitian Kimia LIPI, 2018).

Mikroplastik merupakan partikel plastik atau fiber dengan ukuran <5mm. Tipe mikroplastik ini dibagi menjadi 2, yaitu mikroplatik primer dan sekunder. Mikroplastik primer diproduksi dalam ukuran yang sangat kecil seperti  Polyethylene microbeads yang banyak digunakan pada produk kecantikan. Sedangkan mikroplastik sekunder berasal dari degradasi plastik sekali pakai yang berukuran lebih besar.  (Amanda, 2021).

Mengutip dari artikel Republika News Peneliti Pusat Riset Oseanografi Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN), M Reza Cordova memaparkan hasil penelitian lapangan program MicroSEAP (Program kolaborasi BRIN, DCA dan Burung Indonesia dengan Universty of Portsmouth UK) yang memfokuskan riset untuk mikroplastik. Menurut Reza, hasil riset lapangan pada tahun 2021 Indonesia masuk peringkat kelima sebagai penyumbang sampah ke lautan. Kurang lebih 500 ribu ton sampah bocor ke laut setiap tahunnya. Hal ini juga yang menyebabkan peningkatan mikroplastik yang ditemukan di air, sedimen, dan biota laut terus meningkat setiap tahunnya. Contoh sampel kerang hijau di Jakarta, mengalami peningkatan dari yang sebelumnya mengandung mikroplastik dari 70% menjadi 100%. Tidak hanya di air laut saja, saat ini mikroplastik juga sudah ditemukan di udara Jakarta.

Berikut list beberapa polymer yang sering ditemukan di mikroplastik berdasarkan WP53077.

 

Name Abbreviation Typical Density (g/cm3)
Expanded Polyester EPS 0.02
Polypropylene PP 0.89
Polyethylene PE 0.96
Acrylonitrile-butadiene-styrene ABS 1.05
Polystyrene PS 1.06
Polyamide (Nylon) PA 1.14
Polymethyl methacrylate PMMA 1.18
Polycarbonate PC 1.21
Cellulose Acetate CA 1.3
Polyvinyl chloride PVC 1.39
Polyethylene terephthalate PET 1.39
Polytetrafluoroethylene PTFE 2.2

Saat ini pemerintah Indonesia sudah mulai fokus pada permasalahan mikroplastik. Untuk mengidentifikasi mikroplastik di perairan Indonesia  diperlukan alat instrumentasi yang mumpuni untuk membantu pengujiannya. Mikroplastik ini dapat diidentifikasi dengan menggunakan Spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR) dan Raman. Kedua Spektrometer tersebut dapat digunakan untuk menentukan jenis-jenis plastik yang ditemukan baik dalam air laut maupun biota laut.

Berikut contoh hasil spektra dari pengukuran polyethylene dan polypropylene yang mana merupakan 2 jenis mikroplastik terbanyak yang ditemukan pada perairan menggunakan FTIR Thermo Scientific (Gambar 1) dan Raman Thermo Scientific (Gambar 2).

Mengidentifikasi Mikroplastik FTIR Raman

Gambar 1. Spectra FTIR dari plastik jenis Polyethylene dan polypropylene

 

Mengidentifikasi Mikroplastik FTIR Raman

Gambar 2. Spectra Raman dari plastik jenis Polyethylene dan polypropylene

Berdasarkan kedua hasil spektrum tersebut menunjukkan bahwa polimer sederhana seperti polyethylene dan polypropylene dapat dengan mudah diidentifikasi dan dibedakan dengan FTIR dan Raman. Polymer lainnya yang tercantum dalam tabel sebelumnya juga dapat diidentifikasi dan dibedakan dengan FTIR dan Raman. Semakin kecil ukuran partikel mikroplastiknya, maka alat yang dibutuhkan lebih sensitif dan memerlukan biaya yang cukup tinggi. Oleh karena itu, user perlu mengetahui target partikel yang akan dianalisa untuk mempertimbangkan metode uji yang akan digunakan.

Hal utama yang harus ditentukan adalah ukuran partikel mikroplastik untuk menentukan jenis instrument seperti apa yang sesuai dengan target sampel. Berikut adalah kategori ukuran partikel mikroplastik dan instrumentasi yang sesuai untuk target sampel mikroplastik tersebut :

 

1. Analisa Mikroplastik Partikel 5 mm sampai 100 mikron

Partikel plastik pada range ini masih dapat terlihat oleh mata telanjang, dapat disentuh dengan tangan, dan menggunakan pinset. Oleh karena itu mikroplastik pada rentang ukuran ini masih mudah dalam penanganannya dan instrumentasi yang digunakan untuk pengukuran ini pun cukup sederhana. Pada rentang ini mikroplastik dapat diidentifikasi menggunakan spektroskopi FTIR dengan aksesoris ATR. FTIR Summit X dengan aksesoris Attenuated Total Reflection (ATR) dapat digunakan untuk identifikasi plastik dengan pada rentang ukuran partikel 5-1mm. Penggunaan ATR ini sangat mudah dan sederhana, hanya dengan meletakkan sampel di atas kristal kemudian ditekan. Kristal yang digunakan bisa ZnSe maupun Diamond.

FTIR Summit

Gambar  3. FTIR Thermo Scientific Summit X dengan aksesoris ATR Diamond

Untuk sampel dibawah rentang ukuran partikel tersebut yaitu 1mm-100 mikron, Thermo Scientific mempunyai jenis akesoris ATR lain yaitu Czitek SurveyIR yang dapat melakukan perbesaran pada sample.

FTIR IS5

Gambar  4. FTIR Thermo Scientific iS5 dengan aksesoris Czitek SurveyIR

 

2. Analisa Mikroplastik Partikel 100 – 1 micron

Jika sampel <100 mikron, maka perlu pembesaran lebih jauh lagi. Terdapat 2 opsi instrument spektroskopi, yaitu mikroskop FTIR dan mikroskop Raman. Mikroskop FTIR bisa digunakan untuk identifikasi sampel dengan partikel kurang dari 10 mikron.Untuk partikel size kurang dari 10 mikron, lebih baik menggunakan mikroskop Raman. Ada beberapa opsi untuk penggunaan mikroskop FTIR, baik dari teknik pengambilan sampelnya maupun tingkatan optimisasi analisis yang diinginkan.

Berikut contoh konfigurasi Thermo Scientific Nicolet iN5 Infrared Microscope yang digabungkan dengan Nicolet iS20 FTIR Spectrometer yang digunakan untuk pengukuran point-and-shoot dengan pengoperasian yang mudah.

Gambar  5. FTIR Thermo Scientific Nicolet iS20 dan Mikroskop FTIR iN5

 

Berikut contoh spektrum dari microbeads (mikroplastik primer) yang sering digunakan untuk produk-produk sehari-hari.

Gambar  6. Spectra microbeads menggunakan spektroskopi FTIR

 

Point-and-shoot or single-point analisis dapat dilakukan untuk mengetahui satu per satu jenis mikroplastik secara manual. Kelebihan dari instrument ini adalah biaya yang dikeluarkan juga jauh lebih murah serta pengoperasiannya sangat mudah. Namun, untuk melakukan pengukuran jenis mikroplastik seluruh area pada kertas filtrasi, dibutuhkan alat yang mempunya mode otomatis dalam pengukuran area mapping, ataupun line mapping. Dalam hal ini pengguna dapat menentukan jumlah masing-masing jenis partikel mikroplastik, perkiraan ukuran partikel mikroplastik beserta dengan spectrum masing masing jenis  mikroplastik. Untuk kasus seperti itu penggunaan Thermo Scientific Nicolet iN10 MX FTIR Imaging Microscope adalah pilihan yang tepat karena IN10 merupakan alat mikroskop FTIR yang Advanced dan mempunyai mode otomatis

 

Gambar  7. Mikroskop FTIR Thermo Scientific Nicolet iN10

 

Mengidentifikasi Mikroplastik FTIR Raman

Gambar 8. Data Imaging Partikel mikroplastik menggunakan mikroskop FTIR Thermo Scientific Nicolet iN10MX

 

Gambar diatas adalah salah satu contoh spektrum dari  Nicolet iN10 MX FTIR Imaging Microscope  dengan sampel polyethylene (PE) dan polystyrene (PS).

Spektroskopi Raman dan FTIR memang bisa untuk identifikasi mikroplastik. Namun terdapat beberapa perbedaan dalam penggunaannya. Pertama adalah mikroskop raman menggunakan  panjang gelombang dari sumber cahaya sub-micron sehingga dapat mendeteksi partikel mikroplastik dibawah  1 mikron. Kedua, berbeda dengan mikroskop FTIR yang membutuhkan Teknik pengukuran yang tepat seperti transmisi, reflectance atau ATR,  Raman hanya menggunakan 1 teknik yaitu menggunakan laser dengan Panjang gelombang yang tepat agar dapat langsung mengenai sampel.

Namun walaupun demikian, ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan oleh pengguna jika ingin investasi ke Raman. Salah satu alasan utama adalah karena spektroskopi FTIR sudah lebih dulu digunakan daripada Raman dalam industri polimer. Hal ini membuat referensi spektrum yang lebih luas dan lebih banyak referensi yang dapat digunakan seperti jurnal, appnotes dan sebagainya. Selain itu hal lainnya adalah biaya. Jika dilihat dari sisi biaya, Raman yang dibuat dengan grade riset tentu membutuhkan biaya investasi yang lebih mahal daripada FTIR.

 Gambar  9. Mikroskop Raman Imaging Thermo Scientific DXRxi

 

Berikut contoh hasil dari pengukuran mikroplastik di filter dengan Raman.

Mengidentifikasi Mikroplastik FTIR Raman

Gambar  10. Data Imaging Partikel mikroplastik menggunakan mikroskop Raman Imaging Thermo Scientific DXRxi

 

Aplikasi pengujian mikroplastik ini dapat dilakukan di beberapa industri, seperti industri botol air minum, minuman,  makanan dan minuman, kosmetik, dan lain sebagainya.

Setiap sampel memiliki cara preparasi yang berbeda sebelum diukur dialat. Berikut cara beberapa preparasi dari beberapa sampel:

  1. Air laut/air sungai
  • Sampel air laut
  • Ditambahkan 50% H2O2dan diamkan selama 24 jam;
  • Saring dengan filter ukuran 25mm atau 47mm;
  • Filter dikeringkan pada suhu ruangan;
  • Ukur dengan FTIR Summit X/Nicolet iN10 MX FTIR/DXR3Raman Microscope.
  1. Makanan, garam, dan makanan laut
  • Sampel makanan
  • Ditambahkan 10% KOH, diamkan pada suhu 60°C selama 24 jam;
  • Saring dengan filter ukuran 25mm atau 47 mm;
  • Keringkan pada suhu ruangan;
  • Ukur dengan FTIR Summit X/Nicolet iN10 MX FTIR/DXR3Raman Microscope.
  1. Botol Air Minum
  • Botol air minum
  • Saring air dengan dilter ukuran 13 mm atau 25 mm;
  • Keringkan dalam suhu ruangan;
  • Ukur dengan FTIR Summit X/Nicolet iN10 MX FTIR/DXR3 Raman Microscope.
  1. Sedimentasi atau Tanah
  • Sedimen atau tanah yang sudah disiapkan
  • Pemisahan dengan larutan NaCl;
  • Campurkan hasil pemisahan dengan larutan 50% H2O2 dan diamkan selama 24 jam;
  • Keringkan dalam suhu ruangan;
  • Ukur dengan FTIR Summit X/Nicolet iN10 MX FTIR/DXR Raman Microscope.

 

Kesimpulan

Spektroskopi FTIR dan Raman dari Thermo Scientific merupakan alat yang sangat tepat untuk identifikasi mikroplastik pada berbagai industry. Banyak solusi yang ditawarkan dari penggunaan spektroskopi tersebut, mulai dari Teknik point-and-shoot maupun line dan area mapping hingga melihat jumlah partikel dan ukuran partikel mikroplastik. Pemilihan instrument yang tepat bergantung dengan besar kecilnya partikel, area yang ingin dianalisis, dan perlu tidaknya automisasi. Untuk memudahkan pengguna dalam pemilihan instrumentasi, berikut tabel referensi jenis spektroskopi FTIR dan Raman merk Thermo Scientific beserta penggunaannya dalam mikroplastik.

PT. Alphasains Dinamika merupakan distributor peralatan laboratorium yang memiliki keagenan beberapa brand dari berbagai negara di dunia, baik Asia, Amerika maupun Eropa. Beberapa brand diantaranya adalah Thermo Scientific (US), Young In Chromass (Korea Selatan), OSS (US), DeltaPix (Denmark), dan lainnya. Untuk informasi lebih lanjut mengenai produk kami, silahkan kunjungi www.alphasains.com atau email ke sales@alphasains.com.