Perbedaan Kekuatan Kompresi Gipsum Tipe III Pabrikan dan Daur Ulang

Gipsum, terutama gipsum tipe III, merupakan bahan krusial dalam kedokteran gigi, khususnya prostodonsia, untuk pembuatan model kerja gigitiruan. Gipsum berasal dari Kalsium Sulfat Dihidrat murni yang dikalsinasi menjadi Kalsium Sulfat Hemihidrat. Sifat reversibelnya memungkinkan proses daur ulang. Kegunaan utamanya adalah sebagai bahan model kerja gigitiruan, menuntut kekuatan kompresi yang tinggi untuk menghasilkan gigitiruan berkualitas baik dan tahan lama. Kekuatan kompresi yang cukup tinggi diperlukan agar model kerja gigitiruan mampu menahan tekanan selama proses pembuatan gigitiruan, mencegah terjadinya fraktur atau abrasi yang dapat merusak hasil akhir. Kekurangan kekuatan kompresi dapat mempengaruhi akurasi dan ketahanan gigitiruan yang dihasilkan, sehingga pemilihan gipsum dengan kekuatan kompresi yang sesuai standar sangat penting.

Penggunaan gipsum tipe III dalam jumlah besar di kedokteran gigi menghasilkan limbah yang signifikan. Limbah ini sulit terurai dan menghasilkan gas berbahaya seperti H2S dan SO2, yang membahayakan kesehatan manusia dan lingkungan. Gas H2S dan SO2 dapat menyebabkan infeksi saluran pernapasan, rinitis, pneumonia, bahkan kematian pada manusia, sementara di lingkungan dapat menyebabkan hujan asam dan mengganggu keseimbangan ekosistem. Oleh karena itu, penelitian ini mengeksplorasi potensi daur ulang gipsum tipe III sebagai upaya mengurangi dampak lingkungan dan kesehatan yang merugikan. Sifat reversibel dari gipsum menjadi dasar pengembangan metode daur ulang yang bertujuan untuk mendapatkan kembali kekuatan kompresi yang memadai untuk aplikasi di kedokteran gigi.

Tujuan utama penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi perbedaan kekuatan kompresi antara gipsum tipe III pabrikan, gipsum tipe III daur ulang, dan gipsum tipe III daur ulang dengan penambahan larutan Zink Sulfat 4%. Penelitian ini menggunakan rancangan eksperimental laboratoris untuk menguji secara empiris perbedaan kekuatan kompresi tersebut. Sampel gipsum dibuat dalam tiga kelompok: kelompok kontrol (gipsum tipe III pabrikan), gipsum tipe III daur ulang, dan gipsum tipe III daur ulang dengan penambahan larutan Zink Sulfat 4%. Semua sampel dibentuk silinder dengan diameter 20 mm dan tinggi 40 mm, sesuai standar American Dental Association (ADA) no. 25. Metode ini memungkinkan pengukuran dan perbandingan kekuatan kompresi secara akurat dan terstandarisasi.

Penelitian ini didasari oleh berbagai penelitian terdahulu yang membahas karakteristik gipsum, kekuatan kompresi, dan metode daur ulangnya. Penelitian Wijaya (2014) misalnya, meneliti perbedaan kekuatan kompresi gipsum tipe III pabrikan dan daur ulang, menunjukkan perbedaan yang signifikan. Penelitian lain oleh Abidoye dan Bello (2010) serta Vyas dkk. (2008) membahas dampak limbah gipsum dan pengaruh penambahan zat aditif, seperti Zink Sulfat, terhadap kekuatan kompresi. Penelitian-penelitian sebelumnya ini menjadi landasan dan perbandingan untuk hasil penelitian yang dilakukan, yang menekankan pada optimalisasi proses daur ulang dan peningkatan kekuatan kompresi gipsum tipe III agar dapat digunakan kembali sebagai bahan model kerja gigitiruan yang memenuhi standar kualitas.

Penelitian ini menggunakan tiga kelompok sampel gipsum tipe III: kelompok kontrol (gipsum tipe III pabrikan), gipsum tipe III daur ulang, dan gipsum tipe III daur ulang dengan tambahan larutan Zink Sulfat 4%. Semua sampel dicetak dalam bentuk silinder dengan diameter 20 mm dan tinggi 40 mm, mengikuti spesifikasi American Dental Association (ADA) no. 25. Pemilihan bentuk dan ukuran sampel ini memastikan konsistensi dan perbandingan yang akurat dalam pengujian kekuatan kompresi. Sampel gipsum daur ulang diperoleh dari model kerja gigitiruan yang dibuat sendiri oleh peneliti, untuk memastikan kontrol atas kualitas dan riwayat limbah gipsum yang digunakan. Model gipsum dibuat dengan perbandingan 30 ml air dan 100 gram bubuk gipsum tipe III pabrikan, lalu didaur ulang setelah disimpan selama 5 bulan. Proses pembuatan sampel yang terkontrol ini bertujuan meminimalkan variabel yang tidak diinginkan dan meningkatkan reliabilitas hasil penelitian.

Pengujian kekuatan kompresi dilakukan menggunakan alat uji tekan (Universal Testing Machine) merek Servopulser dengan beban 10 KN sampai sampel pecah. Hasil pengujian yang awalnya dalam satuan KgF kemudian dikonversikan ke satuan Mega Pascal (MPa) untuk memudahkan perbandingan dan interpretasi data. Penggunaan alat uji tekan standar ini menjamin akurasi dan objektivitas pengukuran kekuatan kompresi dari masing-masing sampel gipsum. Proses pengujian ini mengikuti standar prosedur yang umum digunakan dalam pengujian material, memastikan bahwa hasil yang didapatkan dapat dibandingkan dengan penelitian-penelitian serupa. Variasi hasil dalam setiap kelompok sampel diakui dan dikaitkan dengan perbedaan suhu ruangan dan kelembaban udara selama pembuatan dan pengujian sampel.

Hasil pengujian menunjukkan perbedaan signifikan (p=0,0001) pada kekuatan kompresi antara gipsum tipe III pabrikan dan gipsum tipe III daur ulang. Gipsum tipe III pabrikan (kelompok A) memiliki kekuatan kompresi jauh lebih tinggi, dengan nilai terendah 15,08 MPa dan tertinggi 25,76 MPa. Sebaliknya, gipsum tipe III daur ulang (kelompok B) menunjukkan kekuatan kompresi yang jauh lebih rendah, berkisar antara 0,25 MPa hingga 0,65 MPa. Perbedaan ini konsisten dengan penelitian Wijaya (2014), yang juga menemukan perbedaan signifikan antara kekuatan kompresi gipsum tipe III pabrikan (rerata 26,72 MPa) dan daur ulang (rerata 2,38 MPa). Namun, hasil penelitian ini menunjukkan kekuatan kompresi gipsum daur ulang yang lebih rendah dibandingkan penelitian Wijaya, kemungkinan disebabkan perbedaan metode daur ulang yang digunakan (oven dan autoklaf pada suhu 128°C selama 15 menit dalam penelitian ini, dibandingkan oven pada suhu 130°C selama 40 menit pada penelitian Wijaya).

Penambahan larutan Zink Sulfat 4% pada gipsum tipe III daur ulang (kelompok C) sedikit meningkatkan kekuatan kompresi, dengan nilai terendah 0,38 MPa dan tertinggi 0,64 MPa. Meskipun terdapat peningkatan, kekuatan kompresi kelompok C masih jauh lebih rendah daripada kelompok A (gipsum pabrikan). Hasil ini berbeda dengan penelitian Vyas dkk. yang menunjukkan peningkatan signifikan pada kekuatan kompresi gipsum tipe III dengan penambahan Zink Sulfat 4% sebagai akselerator. Perbedaan ini kemungkinan disebabkan oleh perbedaan metode penambahan Zink Sulfat (sebagai zat aditif dalam penelitian ini, bukan akselerator) dan proses pemanasan dalam autoklaf yang mungkin tidak memungkinkan reaksi sempurna antara Zink Sulfat dan gipsum daur ulang.

Kekuatan kompresi gipsum dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk perbandingan air dan bubuk, ukuran partikel, serta suhu dan lama pemanasan pada gipsum daur ulang. Kelompok B dan C memiliki perbandingan air dan bubuk yang tinggi, yang mengakibatkan terbentuknya nukleus kristal yang sedikit, peningkatan porositas, dan penurunan kekuatan kompresi. Berat jenis juga berpengaruh; kelompok A (gipsum pabrikan) memiliki berat jenis 2,81, lebih tinggi daripada kelompok B (2,39) dan C (2,41), mengindikasikan kohesi partikel yang lebih baik dan porositas yang lebih rendah pada gipsum pabrikan. Porositas yang tinggi menyebabkan penyerapan air yang besar dan peningkatan perbandingan air-bubuk, sehingga kekuatan kompresi menurun. Penelitian Zeki dkk (2009) mendukung temuan ini, menyatakan bahwa peningkatan perbandingan air-bubuk menyebabkan rongga diisi air, kohesi antar partikel rendah, dan kekuatan kompresi rendah.

Penelitian ini menyimpulkan bahwa gipsum tipe III daur ulang, baik dengan maupun tanpa penambahan larutan Zink Sulfat 4%, memiliki kekuatan kompresi yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan gipsum tipe III pabrikan. Kekuatan kompresi gipsum daur ulang berada pada kisaran 0,25-0,65 MPa, jauh di bawah kekuatan kompresi minimum gipsum tipe III yang dibutuhkan untuk model kerja gigitiruan (20,7-34,5 MPa). Penambahan Zink Sulfat 4% memberikan peningkatan sedikit, namun tetap tidak mencapai kekuatan kompresi yang memadai untuk aplikasi klinis. Hasil ini menunjukkan bahwa metode daur ulang yang digunakan dalam penelitian ini belum optimal untuk mengembalikan kekuatan kompresi gipsum tipe III ke tingkat yang sesuai standar American Dental Association (ADA).

Kekuatan kompresi rendah pada gipsum tipe III daur ulang kemungkinan disebabkan oleh beberapa faktor. Perbandingan air dan bubuk yang tinggi pada gipsum daur ulang mengakibatkan pembentukan nukleus kristal yang lebih sedikit dan peningkatan porositas, sehingga mengurangi kekuatan kompresi. Berat jenis yang lebih rendah pada gipsum daur ulang juga menunjukkan kohesi partikel yang lebih lemah dan peningkatan porositas. Suhu dan lama pemanasan (menggunakan autoklaf pada suhu 128°C selama 15 menit) juga dapat menjadi faktor yang mempengaruhi kekuatan kompresi. Hasil penelitian ini berbeda dengan penelitian Vyas dkk., yang menggunakan Zink Sulfat sebagai akselerator, menunjukkan bahwa metode dan bahan aditif perlu dioptimalkan untuk meningkatkan kekuatan kompresi gipsum daur ulang.

Berdasarkan hasil penelitian ini, disarankan untuk melakukan penelitian lebih lanjut guna mengoptimalkan proses daur ulang gipsum tipe III. Penelitian tersebut perlu meneliti berbagai parameter proses daur ulang, termasuk variasi suhu dan lama pemanasan, serta eksplorasi bahan aditif lain yang dapat meningkatkan kekuatan kompresi tanpa menimbulkan efek samping yang merugikan. Penelitian juga perlu fokus pada penentuan perbandingan air dan bubuk yang optimal untuk gipsum daur ulang, sehingga dapat meminimalkan porositas dan meningkatkan kohesi antar partikel. Tujuan utama adalah untuk mengembangkan metode daur ulang yang efisien dan efektif, menghasilkan gipsum tipe III daur ulang dengan kekuatan kompresi yang setara dengan gipsum pabrikan, sehingga dapat digunakan sebagai bahan model kerja gigitiruan yang aman dan berkelanjutan.

Penelitian ini dilakukan di Universitas Sumatera Utara (USU). Dukungan fasilitas dan tenaga ahli berasal dari beberapa lembaga. Badan Teknik Kesehatan Lingkungan (BTKL) Medan memberikan bantuan untuk pelaksanaan penelitian. Lebih spesifik, Mahyudi, S.KM., M.Kes., bertindak sebagai laboran dari BTKL Medan yang berkontribusi dalam penelitian ini. Laboratorium Pusat Riset Impak dan Keretakan, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU, juga berperan penting, dengan Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME, sebagai kepala laboratorium dan Ade Irawan, ST., sebagai laboran yang memberikan bantuan dalam pelaksanaan penelitian. Keterlibatan berbagai lembaga ini menunjukkan kolaborasi multidisiplin dalam penelitian ini, yang penting untuk memastikan validitas dan kredibilitas hasil penelitian.

Hasil penelitian ini dibandingkan dan diinterpretasikan dengan merujuk pada beberapa penelitian terdahulu. Penelitian Wijaya (2014) memberikan acuan mengenai perbedaan kekuatan kompresi gipsum tipe III pabrikan dan daur ulang. Penelitian Abidoye dan Bello (2010) dan Vyas dkk. (2008) memberikan konteks mengenai dampak lingkungan dari limbah gipsum dan pengaruh penambahan zat aditif, khususnya Zink Sulfat, terhadap kekuatan kompresi gipsum. Penelitian Ibrahim (1995) dan Santosa (2012) juga memberikan referensi mengenai metode daur ulang gipsum. Dengan membandingkan temuan ini dengan riset sebelumnya, penelitian ini memperkaya pemahaman mengenai potensi dan tantangan dalam daur ulang gipsum tipe III untuk aplikasi kedokteran gigi.