Selasa, 02 Juni 2020
Plastik adalah polimer sintetis
yang berasal dari minyak fosil dan tahan terhadap biodegradasi. Hampir sekitar 92%
dari plastik milik Polyethylene (PE) dan polypropylene (PP). Keduanya sebagian
besar digunakan dalam kemasan. Produksi plastik telah meningkat secara
eksponensial dalam beberapa tahun terakhir. Biodegradasi PE lambat telah
diamati dalam banyak penelitian terdahulu, tentunya dengan kondisi yang sesuai
(tidak mengalami degradasi dengan faktor abiotic secara ekstrem).
Solusi inovatif dan ramah
lingkungan untuk degradasi plastik sangat dibutuhkan. Kesadaran akan masalah
limbah dan dampaknya terhadap lingkungan telah membangkitkan minat baru di
bidang polimer yang dapat terdegradasi. Minat terhadap isu-isu lingkungan
tumbuh dan terdapat peningkatan tuntutan untuk mengembangkan bahan yang tidak mencemari
lingkungan secara signifikan. Biodegradasi diperlukan untuk polimer yang larut
dalam air atau tidak, karena kedua jenis plastik tersebut akhirnya memasuki
aliran air dan tidak dapat didaur ulang atau dibakar. Amat penting untuk mencari
mekanisme degradasi polimer alami dan sintetis berbantu mikroba agar prosesnya
lebih eco-sustainable.
Beberapa spesies larva, Galleria
mellonella (ngengat lilin), Achroia grisella (ngengat lilin), Tenebrio molitor
(ulat hongkong), dan Plodia interpunctella (ngengat india) diketahui mampu mengonsumsi
dan mencerna plastik. Ngengat lilin memetabolisme plastik polietilen (PE)
menjadi etilena glikol, senyawa yang terurai dengan cepat yang memungkinkan ngengat
lilin merusak ikatan kimia. Spesies tersebut memakan wax sarang lebah,
dan relung mereka adalah sarang lebah. Ngengat tersebut bertelur di dalam
sarang lebah, larvanya tumbuh hingga kepompong dengan memakan lilin lebah (beeswax).
Lilin lebah terdiri dari campuran senyawa lipid yang sangat beragam, termasuk
alkana, alkena, asam lemak dan ester. Ikatan hidrokarbon yang paling sering
adalah CH2 –CH2, seperti pada PE.
Biodegradasi, merupakan metode
degradasi yang ramah lingkungan adalah proses di mana bahan organik
didekomposisi atau dipecah menjadi senyawa yang lebih sederhana, termasuk CO2
dan H2O oleh mikroba. Proses biodegradasi dapat dibagi menjadi empat tahap: (a)
sel tumbuh dengan kuat di permukaan bahan plastik dan menghasilkan kelompok
hidrofilik; (B) hidrokarbon rantai panjang (pada plastik) dioksidasi atau
dihidrolisis menjadi rantai pendek oleh enzim yang diproduksi oleh populasi
mikroba dan ikatan agregat baru terbentuk; (c) polimer rantai pendek
selanjutnya dipecah menjadi asam lemak; (d) asam lemak dioksidasi dan
didekomposisi menjadi H2O, CO2, dan humus.
Proses biodegradasi oleh larva dipengaruhi oleh mikroba yang tumbuh dan berkembang dalam sistem pencernaannya. Mikroba ini diketahui mampu menghasilkan enzim tertentu yang mampu melepas ikatan karbon yang menyusun plastik. Larva mampu membantu menghancurkan struktur besar plastik yang nantinya membantu mempercepat laju reaksi metabolisme mikroba didalam sistem pencernaannya (sesuai dengan konsep laju reaksi).
Mikroba genus Bacillus, Pseudomonas,
Staphylococcus, Streptococcus, Streptomyces, Brevibacterium, Nocardia,
Moraxella, Penicillium, and Aspergillus diketahui sebagai mikroba yang mampu mendegradasi plastik. Dalam studi lain juga diungkapkan beberapa spesies lainnya, disajikan
pada tabel berikut ini.
Strain Bakteri/Jamur
|
Jenis Plastik Diujikan
|
Publikasi
|
Bacillus sp strain YP1
|
PE
|
10.1021/es504038a
|
Enterobacter asburiae strain YT1
|
||
Rhodococcus ruber
|
PE
|
10.1007/s00253-005-0259-4.
|
Bacillus sphericus
|
LDPE dan HDPE
|
10.1016/j.ibiod.2007.07.011
|
Bacillus cereus
|
||
Brevibaccillus borstelensis
|
PE
|
10.1111/j.1365-2672.2005.02553.x
|
Aspergillus terreus Strain MF12
|
HDPE
|
10.1007/s11356-014-3191-2.
|
Kocuria palustris
|
LDPE
|
10.1016/j.marpolbul.2013.10.025
|
Bacillus pumilus
|
||
Bacillus subtilis
|
||
Pseudomonas aeruginosa
|
LDPE
|
10.1007/s12088-012-0250-6.
|
Pseudomonas putida
|
||
Pseudomonas syringae
|
||
Aspergillus nomius
|
LDPE
|
10.1002/ep.12467
|
Streptomyces sp
|
||
Enterobacter sp D1
|
PE
|
10.3390/ijerph16111941
|
Citrobacter sp.
|
PE dan PS
|
10.1021/acs.est.8b02301
|
Kosakonia sp.
|
(amat memungkinkan masih terdapat
publikasi lainnya yang belum dikutip dengan strain berbeda).
Kenampakan gugus karbonil dalam
pengujian (FTIR) merupakan tanda penting dari biodegradasi PE. Penurunan berat
badan dan penurunan berat molekul sampel PE menunjukkan bahwa strain bakteri yang
diisolasi dari sistem pencernaan ngengat lilin mampu mendegradasi PE. Mekanisme
biodegradasi PE kompleks dan melibatkan partisipasi berbagai oksidoreduktase.
Atom hidrogen pada ikatan karbon-karbon yang panjang dapat digantikan oleh atom
oksigen dan gugus fungsional seperti gugus karbonil, gugus ester, atau gugus
eter yang terbentuk. Grup fungsional ini mengandung oksigen ketika PE
dioksidasi. Peningkatan keton dan ikatan rangkap memberikan bukti adanya proses
biodegradasi polietilen. Oksidasi PE meningkatkan hidrofilisitas dan akhirnya
memfasilitasi permulaan proses biodegradasi PE. Beberapa perlakuan awal,
termasuk foto-oksidasi, perlakuan panas, dan perlakuan asam, telah terbukti
mempercepat oksidasi dan degradasi PE.
Sumber Rujukan:
ISSN 2454-2474
10.1021/es504038a
10.1016/j.foodchem.2012.09.003.
10.3390/ijerph16111941
10.1007/s11356-019-05038-9.
10.1002/ep.12467
10.1007/s00253-005-0259-4.
10.1016/j.ibiod.2007.07.011
10.1111/j.1365-2672.2005.02553.x
10.1016/j.marpolbul.2013.10.025
10.1007/s12088-012-0250-6.
10.1111/j.1472-765X.2010.02883.x
10.1021/acs.est.8b02301
10.1007/s11356-014-3191-2.