Para peneliti telah berhasil merekayasa mikroorganisme untuk mensintesis bahan baku untuk plastik yang dapat didaur ulang. Ini memberi alternatif ramah lingkungan untuk bahan kimia petrokimia yang terbatas masa hidupnya dan berbahaya bagi lingkungan.

Masalah sampah plastik menjadi hambatan besar karena mayoritas plastik tidak dapat didaur ulang, dan banyak yang dibuat dengan menggunakan bahan kimia petrokimia yang tidak terbarukan dan merusak lingkungan. Namun, skenario ini sedang mengalami transformasi. Dalam sebuah terobosan terbaru, para ilmuwan telah berhasil memodifikasi mikroba untuk menghasilkan pengganti organik untuk bahan dasar dalam jenis plastik yang disebut poli (diketoenamina), atau PDK, yang memiliki kemampuan unik untuk didaur ulang tanpa henti.

Penemuan perintis ini baru-baru ini ditampilkan di Nature Sustainability. Ia merupakan puncak dari upaya bersama para ahli dari tiga divisi di Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), yaitu Molecular Foundry, Joint BioEnergy Institute (JBEI), dan Advanced Light Source.

“Ini menandai pencapaian yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam mengintegrasikan bioproduk untuk membuat PDK yang sebagian besar berasal dari sumber biologis,” kata Brett Helms, ilmuwan utama di Molecular Foundry. “Ini adalah contoh pertama keunggulan sumber biologis atas petrokimia konvensional, baik dari segi atribut material maupun efisiensi ekonomi produksi massal.”

Berlawanan dengan plastik konvensional, PDK dapat terus dibongkar menjadi elemen-elemen dasar yang masih murni dan dikonfigurasi ulang menjadi barang baru tanpa penurunan kualitas. Meskipun pada awalnya bergantung pada blok-blok yang berasal dari petrokimia, komponen-komponen dasar ini sekarang dapat diformulasikan ulang dan diproduksi oleh mikroba. Setelah upaya khusus selama empat tahun, tim berhasil merekayasa E. coli untuk mengubah gula dari tanaman menjadi komponen awal – molekul yang dikenal sebagai lakton asam triasetat, atau bioTAL – yang mengarah kepada produksi PDK dengan sekitar 80 persen kandungan biologis.

“Penelitian kami telah membuktikan bahwa mencapai 100 persen kandungan biologis dalam plastik yang dapat didaur ulang dapat dicapai,” kata Jeremy Demarteau, seorang ilmuwan dalam proyek ini yang secara aktif terlibat dalam pengembangan biopolimer. “Anda dapat mengharapkan hal ini dari kami dalam waktu dekat.”

PDK menunjukkan keserbagunaan dalam aplikasinya, mencakup produk seperti perekat, bahan fleksibel seperti kabel komputer atau tali jam tangan, bahan konstruksi, dan “termoset tangguh”, yang merupakan plastik kaku yang dipadatkan melalui proses pengawetan. Para peneliti terkejut ketika menemukan bahwa penyertaan bioTAL memperluas rentang suhu operasi material hingga 60 derajat Celcius jika dibandingkan dengan bahan petrokimia bandingannya. Ini membuka jalan bagi penggunaan PDK pada barang-barang yang membutuhkan suhu tertentu, seperti peralatan olahraga dan komponen otomotif.

Mengatasi Dilema Sampah Plastik Global

Program Lingkungan Perserikatan Bangsa-Bangsa (United Nations Environment Program—UNEP) memperkirakan bahwa dunia menghasilkan hampir 400 juta ton sampah plastik setiap tahun. Angka ini diperkirakan akan melonjak melebihi 1 miliar ton pada 2050. Dari 7 miliar ton sampah plastik yang terkumpul, hanya 10 persen yang telah didaur ulang, sementara sebagian besar sisanya dibuang ke tempat pembuangan sampah akhir atau dibakar.

“Kita harus menghentikan konsumsi bahan bakar fosil yang semakin menipis demi memuaskan dahaga plastik yang tak pernah terpuaskan,” kata Jay Keasling, profesor UC Berkeley, ilmuwan senior di Berkeley Lab’s Biosciences Area, dan CEO JBEI. “Kami bertujuan untuk mengurangi krisis sampah plastik dengan berinovasi pada bahan yang dapat diperbarui secara biologis dan sirkular, sehingga mendorong bisnis untuk mengadopsinya. Hal ini akan memungkinkan konsumen untuk menggunakan produk sesuai kebutuhan sebelum mengubahnya menjadi sesuatu yang baru.”

Penelitian ini juga menunjukkan bahwa plastik PDK dapat bersaing secara ekonomi dengan plastik tradisional dalam skala besar.

“Temuan terbaru kami sangat menjanjikan,” ujar Corinne Scown, seorang staf ilmuwan di Berkeley Lab’s Energy Technologies Area dan wakil presiden JBEI. “Kami melihat bahwa bahkan dengan peningkatan moderat pada metodologi produksi, kami dapat berada di puncak pembuatan plastik PDK berbasis bio yang tidak hanya lebih terjangkau tetapi juga menghasilkan lebih sedikit emisi CO2 jika dibandingkan dengan yang diproduksi dengan bahan bakar fosil.”

Peningkatan tersebut dapat mencakup percepatan laju konversi gula menjadi bioTAL melalui mikroba khusus, memanfaatkan bakteri yang mampu mengubah beragam gula dan senyawa yang berasal dari tanaman, dan mengoptimalkan fasilitas dengan sumber energi terbarukan.[]

Sumber:

Demarteau, Jeremy, Benjamin Cousineau, Zilong Wang, Baishakhi Bose, Seokjung Cheong, Guangxu Lan, Nawa R. Baral, Simon J. Teat, Corinne D. Scown, Jay D. Keasling, and Brett A. Helms. “Biorenewable and Circular Polydiketoenamine Plastics.” Nature Sustainability, 27 July 2023.