Beralih ke surfaktan berkelanjutan, industri kosmetik dan perawatan tubuh

Oleh: Heru Setyawan

Ketika industri kosmetik dan perawatan tubuh berpacu untuk mengurangi bahan berbasis minyak bumi, perusahaan kimia meluncurkan sederet surfaktan berbasis bio yang memusingkan. Memilih diantaranya tidaklah mudah.

Craig Bettenhausen

Dalam kolom Specialty Chemicals, majalah Chemical & Engineering News (C&EN) vol. 100 no. 15, 1 Mei 2022, menurunkan laporan khusus tentang surfaktan berkelanjutan untuk industri kosmetik dan perawatan tubuh. Sebagian besar merek produk konsumen ternama, seperti Procter & Gambles, Unilevers dan L’oreals, yang membuat sabun, sampo, lotion dan kosmetik menargetkan emisi gas rumah kaca nol bersih dalam rangka tujuan berkelanjutan (sustainable) pada 2030. Tujuan itu juga lebih luas daripada sekedar emisi karbon dioksida. Masyarakat juga mencari kemampuan didegradasi bio, dampak lingkungan rendah dan rantai pasok yang berkelanjutan dan etis. Berbasis bio (biobased) adalah kata kunci untuk melihat pada produk untuk mengetahui produk memenuhi standar tersebut.

Ketika pembuat produk perawatan tubuh menuju ke arah ramah lingkungan, surfaktan adalah pusat dari usaha mereka. Pembersih, lotion dan kosmetik semuanya memerlukan surfaktan. Molekul ini memainkan peran penting dalam semua jenis produk perawatan tubuh, dengan menyediakan daya untuk membersihkan kotoran dan lemak dari pencuci muka dan badan, dan menahan fase kimia yang berbeda bersama-sama dalam lotion dan rias wajah. Banyak surfaktan juga membantu melembabkan dan melembutkan kulit dan rambut. Tetapi banyak surfaktan saat ini adalah sintetis atau semisintetis. Perusahaan kimia sedang merespon dengan surfaktan berbasis bio dan cara untuk membuat produk yang ada dari bahan baku biomassa.

Ada tiga kategori utama yang bisa dipilih untuk mengganti surfaktan sintetis dengan surfaktan yang lebih ramah lingkungan dengan jejak karbon rendah untuk pabrik produk konsumen: surfaktan bio mikrobial (microbial biosurfactants), surfaktan berbasis bio bawaan dan surfaktan konvensional versi berbasis bio.

Surfaktan bio mikrobial

Secara kimia, surfaktan adalah molekul yang mempunyai keduanya bagian hidrofil dan hidrofob. Sabun, yang sudah sangat dikenal, mempunyai kepala asam karboksilat yang menarik air dan ekor hidrokarbon panjang yang menarik minyak. Banyak molekul alami, sintetik dan semisintetik lain dapat melakukan trik yang sama dengan kombinasi yang berbeda dari motif molekul polar dan lemak. Istilah surfaktan bio merujuk kepada glikolipida (glycolipids) yang dihasilkan oleh mikroorganisme tertentu. Kepala yang larut dalam air dalam surfaktan bio adalah gugus gula, dan ekor yang larut dalam minyak adalah rantai hidrokarbon panjang yang sebagian besar jenuh.

Dua surfaktan bio komersial yang paling maju adalah rhamnolipids dan sophorolipids, yang berciri rhamnose dan sophorose pada kepala gulanya. Dalam setiap keluarga tersebut, variasi struktur dapat mengubah sifat surfaktan.

Ekor hidrokarbon sophorolipid, sebagai contoh, dapat berayun-ayun secara longgar dan berakhir dalam asam karboksilat atau melingkar dan menempel pada kepala gula, menciptakan cincin lakton (lactone) yang tidak begitu berbusa.

Sophorolipid dapat dibuat dari minyak biji bunga matahari dengan proses fermentasi menggunakan strain ragi yang diisolasi dari madu, seperti proses yang dipakai oleh Holiferm. Sophorolipid bisa diekstraksi setelah fermentasi berlangsung beberapa minggu. Kategori surfaktan glikolipida yang baru muncul adalah rhamnolipid dan mannosylerythritol lipid, yang dikembangkan oleh BASF.

Di luar berbasis bio, surfaktan bio mempunyai jejak karbon lebih rendah daripada surfaktan konvensional seperti sodium lauryl ethyl sulfate (SLES), bahan umum dalam produk perawatan tubuh. Keunggulan CO₂ itu berasal sebagian besar dari kondisi sedang fermentasi, yang dilakukan pada suhu dan tekanan ambient.

SLES biasanya dibuat dengan mereaksikan lemak alkohol yang diturunkan dari minyak sawit dengan etilena oksida dan sulfur trioksida. Langkah ini mengkonsumsi banyak energi karena reaksi berlangsung pada suhu dan tekanan tinggi. Dan meskipun komponen minyak berbasis bio, minyak sawit masih dipertanyakan mengenai keberlanjutannya karena untuk membangun perkebunan sawit dibutuhkan penebangan hutan dan timbulnya emisi gas rumah kaca dari apa yang disisakan pabrik.

Berbasis bio bawaan

Surfaktan berbasis bio lain, yang dibuat dengan memodifikasi secara kimia dan menggabungkan molekul yang diekstraksi dari tanaman, telah tersedia selama bertahun-tahun tetapi sekarang menikmati perhatian yang terus meningkat dari merek-merek perawatan tubuh. Kelas terpopuler dari kategori ini adalah alkyl polyglucoside, atau APG. Secara kimia mirip dengan glikolipida mikrobial, APG dibuat dengan menggabungkan glukosa atau gula lain dengan lemak alkohol yang diturunkan dari minyak tumbuhan. Reaksi didorong oleh katalis anorganik atau enzim. Seperti surfaktan bio, APG lebih lembut dan umumnya mempunyai jejak karbon yang lebih rendah daripada surfaktan konvensional.

Harga APG 2,5-3 kali harga SLES. Pembentukan busa sebenarnya tidak banyak meningkatkan efektivitas pembersih perawatan tubuh, tetapi orang melihat busa sebagai tanda kemanjuran.

Konvensional, tetapi berbasis bio

Reformulasi untuk mengakomodasi ingredien baru adalah mahal dan berisiko bagi pemilik merek untuk mengubah lini produk yang telah bekerja. Menghindari reformulasi adalah usulan berharga yang dibawa oleh perusahaan kimia utama dengan versi berbasis bio surfaktan konvensional.

Dalam perawatan tubuh, banyak surfaktan yang sudah dipakai selama ini, seperti SLES, sebagian telah berbasis bio. Secara kasar setengah karbon dalam surfaktan berbasis minyak tumbuhan yang dietoksilasi telah berasal dari biomassa. Ini yang mungkin diubah untuk mendapatkan 100% berbasis bio.

Sebagai contoh, etilena oksida untuk etoksilasi diturunkan dari tumbuhan, bukan dari sumber daya fosil. Proses mulai dengan mendehidrasi etanol yang diturunkan tumbuhan menjadi etilena. Langkah selanjutnya mengoksidasi etilena dan kemudian menciptakan surfaktan dietoksilasi adalah sama seperti rute sintetik.

Penutup

Merek produk konsumen yang ingin beralih ke berbasis bio mempunyai opsi: ingredien baru seperti glycolipid, pemakaian yang diperluas dari ingredien khusus seperti APG, dan versi berbasis bio baru yang telah mereka pakai. Tetapi pemilihan melibatkan neraca kompleks keberlanjutan, kemanjuran, ketersediaan, dan tentu saja, harga.

Kimia di belakang surfaktan berbasis bio telah diketahui selama bertahun-tahun. Pergeseran kearahnya sedang terjadi karena konsumen lebih menyadari apa yang mereka pakai untuk membersihkan wajah mereka dan menyampo rambut mereka. Dalam jumlah yang terus bertambah, mereka ingin berkelanjutan yang berbasis bio.