Radiocarbon Analysis

Istilah radiokarbon digunakan untuk menunjukkan atom karbon ¹⁴C, sebuah isotop karbon radioaktif dengan waktu paruh sekitar 5730 tahun dan memiliki berat 14 kali berat atom hidrogen. ¹⁴C dihasilkan oleh sinar kosmik di lapisan atas stratosfir dan troposfir. ¹⁴C tidak stabil dan mengalami peluruhan dalam jangka waktu yang lama. Jika terjadi peluruhan atau berubah kembali menjadi nitrogen ¹⁴N, akan dihasilkan energi radioaktif. Karbon ini kemudian didistribusikan ke permukaan atmosfir, lautan, dan cadangan karbon lainnya dalam perut bumi. Dalam atmosfir, terdapat 1 part per trillion (ppt) karbon ¹⁴C. Semua organisme akan menyerap dan mengkonsumsi karbon ¹⁴C tersebut.

sumber : anonim (2011)

Dalam kehidupan, selain berubah menjadi ¹⁴N,  ¹⁴C juga berinteraksi dengan organisme sekitarnya. Secara total jumlah karbon dalam atmosfir tetap. Jika suatu organisme mati, maka penyerapan karbon berhenti, Jumlah ¹⁴C akan berkurang, artinya rasio 14C/12C menjadi lebih kecil. Dengan adanya mekanisme tersebut, maka dapat diprediksi umur organisme dalam kehidupan di alam. Hal ini juga berlaku dalam penentuan umur tanaman dan senyawa organik yang terkandung di dalamnya (lihat gambar). Konsep ini telah diterapkan dalam penentuan komposisi bahan organik dalam bahan bakar (Dijs dkk, 2006), polimer (Onishi dkk, 2010) dan analisa flue gas (Calcagnile dkk, 2011).

Metode penentuan ¹⁴C didasarkan pada konsep radiocarbon dating, suatu metode yang didasarkan pada perhitungan aktivitas ¹⁴C yang masih terkandung dalam suatu sampel karbon. Metode penentuan umur menggunakan ¹⁴C selama ini dilakukan dengan cara mencacah Benzena (C₆H₆) dengan pencacah sintilasi cair, mencacah C dalam bentuk grafit dengan Accelerator Mass Spectrometry, dan mencacah CH₄ dengan Mini Gas Proportional Spectrometry. Penentuan komposisi senyawa organik dalam material campuran didasarkan pada perubahan rasio jumlah radiokarbon suatu sampel terhadap standar material yang disebut persen Modern Carbon (pMC). Jika suatu material karbon yang diukur adalah campuran material hari ini dan material fossil, maka nilai pMC berhubungan langsung dengan biomassa yang terdapat dalam campuran material tersebut.

American Standar for Testing Material (ASTM) telah menentukan metode standar, yaitu ASTM D6866 : Standar Test Methods for Determining the Biobased Content of Solid, Liquid, and Gaseous Samples Using Radiocarbon Analysis. ASTM D6866 adalah metode banyak digunakan dalam industri bioplastik. ASTM D6866 pertama kali diterbitkan pada tahun 2004. Ada beberapa versi yang dirilis sejak saat itu. Versi yang sedang aktif dari standar ini adalah ASTM D6866-12 efektif 11 Mei 2012.

Bahan terbarukan dalam suatu produk adalah jumlah bahan karbon berbasis karbon (unsur C) dalam material atau produk seperti plastik atau bahan bakar. Prosentase biobased content tersebut adalah jumlah persen berat atau fraksi berat kandungan organik total dalam suatu produk seperti disajikan persamaan berikut :

ASTM D6866 mampu membedakan karbon yang dihasilkan dari input berbasis biomassa dengan input berbasis fosil. Biomassa mengandung jumlah karbon 14 yang mudah dibedakan dari bahan lain seperti bahan bakar fosil yang tidak mengandung karbon 14. Karena jumlah karbon 14 dalam biomassa diketahui, persentase karbon dari sumber terbarukan dapat dihitung mudah dari karbon organik total dalam sampel.

Standar terbaru radiocarbon dating adalah standar National Institute of Standar and Technology (NIST), yaitu dengan mengetahui kadar karbon ¹⁴C yang setara dengan tahun 1950 (AD 1950). Tahun 1950 dipilih karena adanya peningkatan jumlah karbon di atmosfir setelah peningkatan aktifitas nuklir, termasuk bom atom. AD 1950 dianggap sebagai 100 pMC. Jika material hari ini diukur, akan mendekati angka pMC 107,5. Jika suatu sampel hidrokarbon hari ini seperti Fatty Acid Methyl Ester (FAME) diukur dalam campuran B50 Biodiesel maka diperoleh nilai pMC 54.

Berikut contoh laporan pengukuran analisa biobased content (Blown Film) menggunakan ASTM D6866 :

Diolah dari berbagai sumber