Beton tidak selalu harus bergantung pada formulasi lama untuk menjadi lebih tangguh. Di Purdue University, peneliti justru melihat tiram sebagai petunjuk untuk menciptakan semen baru yang dapat membuat material konstruksi lebih kuat, lebih cepat mengeras, dan berpotensi lebih efisien digunakan.
Gagasan itu lahir dari cara tiram menempel di bawah air dengan “semen alami” yang sudah bekerja selama ratusan juta tahun. Mekanisme biologis yang bertahan begitu lama itu menarik perhatian karena menawarkan contoh perekat yang kuat dalam kondisi basah, sesuatu yang sulit dicapai banyak material buatan manusia.
Dari tiram ke material konstruksi
Jonathan Wilker, profesor kimia yang meneliti adhesive dan biomimetic materials innovation, mengatakan timnya ingin memahami apa sebenarnya semen tiram dan mengapa daya rekatnya sangat kuat. Dari pertanyaan itu, riset diarahkan untuk meniru fungsi bahan biologis tersebut ke dalam material yang relevan untuk konstruksi.
Fokus pengembangan ini bukan hanya soal kekuatan. Purdue menyebut riset berstatus patent-pending itu ditujukan untuk memperbaiki semen konvensional agar beton yang dihasilkan bisa lebih kuat, lebih berkelanjutan, dan lebih murah.
Perbedaan antara semen dan beton juga menjadi bagian penting dari pendekatan ini. Semen berperan sebagai bahan pengikat, sedangkan beton terbentuk dari semen dan komponen lain, sehingga peningkatan pada binder dapat berdampak langsung pada performa material secara keseluruhan.
Komposisi yang mengejutkan
Saat meneliti semen tiram, tim menemukan bahwa material tersebut ternyata jauh lebih anorganik daripada yang mungkin dibayangkan banyak orang. Hasil laporan mereka menunjukkan semen tiram tersusun terutama dari kalsium karbonat, atau pada dasarnya kapur, dengan hanya sekitar 12 persen bahan organik.
Komposisi itu menarik karena banyak perekat komersial justru berbasis senyawa organik dan sebagian berasal dari minyak bumi. Meski kandungan organiknya kecil, semen tiram tetap mampu merekat kuat, termasuk saat berada di lingkungan basah.
Untuk meniru kimia tersebut, tim menggunakan ubin kamar mandi dari batu kapur yang tersusun dari kalsium karbonat serupa dengan cangkang tiram. Dari bahan itu, para peneliti merancang resep semen yang mengikuti sistem tiram sebagai model utamanya.
Hasil uji laboratorium
Pengujian dilakukan dengan membuat balok seukuran kubus gula untuk mengukur kekuatan tekan. Tim juga merekatkan ubin lalu menariknya sampai sambungan gagal, sehingga daya rekat material bisa diamati secara langsung.
Dalam hampir setiap pengujian, ubin justru pecah lebih dulu sebelum rekatannya lepas. Temuan itu menunjukkan daya ikat yang sangat kuat pada material yang dikembangkan.
Tahap berikutnya dilakukan dengan menambahkan polimer dari semen tiram ke campuran beton siap pakai “just add water” yang dibeli dari toko perkakas. Hasil modifikasi tersebut menempel sekitar 10 kali lebih kuat, memiliki kekuatan tekan sekitar dua kali lipat, dan mengeras lebih cepat.
Potensi untuk masa depan beton
Jika pendekatan ini berhasil diperbesar skalanya, dampaknya tidak berhenti pada performa material semata. Bahan yang lebih tahan lama berarti perlu diganti lebih jarang, sementara formulasi semen yang lebih efisien dapat membantu menekan dampak lingkungan dari salah satu material bangunan paling banyak diproduksi di dunia.
Wilker menilai alam masih menyimpan banyak pelajaran untuk dunia material. Ia melihat teknologi dari kerang dan hewan laut lain dapat membantu meningkatkan performa sekaligus keberlanjutan semen dan beton, terutama ketika kebutuhan akan material yang kuat dan lebih tahan lama terus meningkat.
