Beton yang lebih kuat dan lebih cepat mengeras kini menjadi fokus riset baru dari Purdue University. Tim peneliti di kampus itu mengembangkan semen yang terinspirasi dari tiram, dengan harapan material konstruksi bisa dibuat lebih tangguh, lebih efisien, dan lebih mudah diaplikasikan.
Yang menarik, teknologi ini tidak berangkat dari bahan kimia modern yang rumit, melainkan dari cara tiram merekat di bawah air. Hewan laut itu memakai “semen alami” yang sudah bekerja selama ratusan juta tahun, dan mekanisme itulah yang kini coba ditiru untuk memperbaiki semen konvensional.
Meniru perekat alami tiram
Jonathan Wilker, profesor kimia yang meneliti adhesive dan biomimetic materials innovation, menjelaskan bahwa timnya ingin memahami apa sebenarnya semen tiram dan mengapa daya rekatnya begitu kuat. Dari pemahaman itu, riset diarahkan untuk menciptakan material yang bisa meniru kekuatan sekaligus fungsi bahan biologis.
Pendekatan ini juga penting karena semen dan beton punya peran yang berbeda. Semen berfungsi sebagai bahan pengikat, sedangkan beton terbentuk dari semen dan komponen lain, sehingga perubahan pada binder dapat memengaruhi performa material secara keseluruhan.
Wilker juga menyoroti bahwa beton adalah material buatan manusia yang paling banyak diproduksi di dunia. Walau beton kuat menahan tekanan, formulasi tradisionalnya tetap dapat rapuh dalam kondisi tertentu.
Komposisi yang tidak biasa
Saat meneliti semen tiram, tim menemukan komposisi yang mengejutkan. Material itu ternyata sebagian besar bersifat anorganik, dengan kandungan utama kalsium karbonat atau kapur, dan hanya sekitar 12 persen bahan organik.
Temuan ini kontras dengan banyak perekat komersial yang berbasis senyawa organik dan sebagian berasal dari minyak bumi. Meski kandungan organiknya kecil, semen tiram tetap mampu merekat kuat, termasuk di lingkungan basah.
Untuk meniru kimia tersebut, para peneliti memakai ubin kamar mandi dari batu kapur yang tersusun dari kalsium karbonat serupa dengan cangkang tiram. Dari bahan itu, mereka merancang resep semen yang mengikuti sistem alami tiram.
Hasil uji menunjukkan daya rekat sangat tinggi
Pengujian dilakukan dengan beberapa cara. Tim membuat balok seukuran kubus gula untuk mengukur kekuatan tekan, lalu merekatkan ubin dan menariknya sampai sambungan gagal.
Dalam hampir setiap pengujian, ubin justru pecah lebih dulu sebelum rekatannya lepas. Hasil itu menunjukkan bahwa material yang dikembangkan memiliki daya ikat yang sangat kuat.
Tim kemudian menambahkan polimer dari semen tiram ke campuran beton siap pakai “just add water” yang dibeli dari toko perkakas. Setelah dimodifikasi, material itu menempel sekitar 10 kali lebih kuat, menunjukkan kekuatan tekan sekitar dua kali lipat, dan juga mengeras lebih cepat.
Arah pengembangan ke bahan konstruksi yang lebih efisien
Purdue menyebut riset berstatus patent-pending ini ditujukan untuk memperbaiki semen konvensional agar material konstruksi menjadi lebih kuat, lebih berkelanjutan, dan lebih murah. Jika hasilnya dapat diperbesar skalanya, dampaknya tidak berhenti pada performa material saja.
Bahan yang lebih tahan lama berarti kebutuhan penggantian bisa lebih jarang. Di sisi lain, formulasi semen yang lebih efisien berpotensi membantu menekan dampak lingkungan dari salah satu material bangunan yang paling luas digunakan di dunia.
Wilker menegaskan bahwa alam masih menyimpan banyak pelajaran untuk dunia material. Menurutnya, teknologi dari kerang dan hewan laut lain dapat membantu meningkatkan performa sekaligus keberlanjutan semen dan beton.