Sebuah pendekatan revolusioner untuk mengatasi masalah polusi plastik yang meluas muncul. Inovasi ini melibatkan pemanfaatan enzim pemakan polimer di dalam plastik untuk memungkinkan penguraian secara terprogram.

Inovasi ini lahir di saat kritis. Ini karena plastik yang dapat terurai secara hayati (biodegradable plastics), meskipun diiklankan secara luas sebagai penangkal dilema polusi plastik, seringkali tidak memenuhi klaim tersebut. Plastik-plastik tersebut gagal terurai dalam prosedur pengomposan standar.

Lebih jauh lagi, barang-barang yang seharusnya “dapat dikomposkan” seperti kantong plastik, peralatan makan, dan tutup gelas tidak hanya sulit terurai, tetapi juga dapat mencemari plastik lain yang dapat didaur ulang. Hal ini menjadi tantangan signifikan bagi industri daur ulang, karena merusak integritas proses daur ulang dan akibatnya mengurangi kualitas dan kegunaan produk plastik daur ulang.

Selain itu, sebagian besar plastik yang dapat dikomposkan ini, yang sebagian besar terbuat dari asam polilaktat poliester (PLA), ternyata berakhir di tempat pembuangan akhir (sampah), bukan di fasilitas pengomposan. Yang mengkhawatirkan, terlepas dari label “dapat dikomposkan”, plastik berbasis PLA ini justru dapat bertahan selama plastik konvensional. Ini jelas bertentangan dengan manfaat lingkungan yang digembar-gemborkan.

Hal ini semakin menggambarkan kebutuhan mendesak akan solusi yang lebih efektif dan benar-benar berkelanjutan.

Para ilmuwan di University of California, Berkeley, pada April 2021 telah membuat terobosan signifikan yang dapat mengubah lanskap pengelolaan sampah plastik. Mereka telah menemukan sebuah metode untuk memfasilitasi penguraian plastik yang dapat dikomposkan ini (compostable plastics) dengan hanya menggunakan panas dan air, dan hanya dalam waktu beberapa pekan. Solusi inovatif ini memiliki potensi untuk mengatasi masalah yang telah lama menjengkelkan industri plastik dan para pencinta lingkungan, menawarkan pendekatan yang menjanjikan untuk menangani sampah plastik secara lebih efektif dan berkelanjutan.

“Orang-orang saat ini siap untuk beralih ke polimer yang dapat terurai (biodegradable polymers) untuk plastik sekali pakai, tetapi jika ternyata hal tersebut menimbulkan lebih banyak masalah daripada manfaat, maka kesiapan itu bisa berbalik arah,” kata Ting Xu, profesor ilmu dan teknik material serta kimia UC Berkeley. “Pada dasarnya kami mengatakan bahwa kami berada di jalur yang benar. Kami bisa menyelesaikan masalah plastik sekali pakai yang tidak dapat terurai.”

Detail dari riset rintisan ini terbit dalam sebuah makalah yang ditulis oleh Xu (sebagai penulis senior) untuk jurnal bergengsi Nature.

Teknologi yang baru-baru ini ditemukan—yang dipelopori oleh para ilmuwan di University of California, Berkeley—berpotensi untuk dikembangkan lebih jauh dari penerapannya saat ini. Teknologi ini mungkin dapat diterapkan pada berbagai jenis plastik poliester, sehingga membuka jalan bagi pembuatan wadah plastik yang dapat dikomposkan. Wadah-wadah ini, dalam bentuknya yang sekarang, sebagian besar terbuat dari polietilena, sejenis poliolefin, yang tidak memiliki kemampuan untuk terurai.

Proses inovatif yang dirancang oleh para ilmuwan di University of California, Berkeley, berpusat pada pengintegrasian enzim pemakan poliester ke dalam plastik saat diproduksi. Enzim ini dilindungi oleh pembungkus polimer sederhana yang menjaga integritas struktural dan efektivitas fungsional enzim itu.

Setelah terpapar panas dan air, enzim akan membuang selubung polimer pelindungnya dan memulai penguraian polimer plastik menjadi komponen-komponen dasarnya. Misalnya, asam polilaktat (PLA) direduksi menjadi asam laktat, zat yang memberi makan mikroba tanah dalam kompos. Pembungkus polimer yang melindungi enzim juga akan terurai, sehingga memastikan penguraian yang sempurna.

Metode terobosan ini secara khusus juga tidak menghasilkan mikroplastik, produk sampingan yang merugikan dari banyak proses penguraian bahan kimia tradisional dan merupakan polutan lingkungan yang signifikan. Hebatnya, hingga 98% plastik yang dibuat menggunakan teknik Profesor Xu direduksi menjadi molekul-molekul kecil. Ini menunjukkan efisiensi luar biasa dari proses penguraian ini. Pengembangan teknologi ini menandakan lompatan yang signifikan dalam menciptakan bahan plastik yang benar-benar dapat terurai secara alami dan ramah lingkungan.

Aaron Hall, mahasiswa doktoral di University of California, Berkeley, dan salah satu penulis makalah studi ini, telah mengambil inisiatif untuk meluncurkan sebuah perusahaan yang bertujuan untuk mengembangkan lebih lanjut plastik yang dapat terurai secara hayati ini.

Pada akhirnya, apa yang dilakukan Xu dan kawan-kawannya merupakan respons langsung terhadap masalah kritis dalam desain plastik yang ada saat ini: umur panjangnya. Plastik memang dirancang untuk menahan degradasi selama masa pakainya, sebuah karakteristik yang sayangnya tetap ada bahkan setelah dibuang.

Plastik yang sangat tahan lama memiliki struktur molekul yang hampir seperti kristal. Serat polimer dalam plastik ini sangat selaras sehingga tahan terhadap air dan mikroba, padahal yang terakhir ini adalah pengurai potensial molekul organik ini. Keselarasan yang ketat ini membuat tugas mengurai plastik ini menjadi sangat sulit.

Alhasil, penelitian seperti yang dilakukan oleh Xu dan Hall merupakan terobosan penting, yang bertujuan untuk membuat plastik lebih ramah lingkungan.

Proyek penelitian ini sebagian didukung oleh Dinas Riset Angkatan Darat, Kementerian Pertahanan Amerika Serikat, sebuah bagian dari Laboratorium Penelitian Angkatan Darat Komando Pengembangan Kemampuan Tempur Angkatan Darat AS.

“Hasil penelitian ini memberi landasan bagi desain rasional bahan polimer yang dapat terurai dalam rentang waktu yang relatif singkat, yang dapat memberikan keuntungan signifikan bagi logistik Angkatan Darat terkait dengan pengelolaan limbah,” ungkap Stephanie McElhinny, manajer program pada Dinas Riset Angkatan Darat. “Secara lebih luas, hasil penelitian ini memberi wawasan tentang strategi penggabungan biomolekul aktif ke dalam bahan padat, yang dapat berimplikasi pada berbagai kemampuan Angkatan Darat di masa depan, termasuk penginderaan, dekontaminasi, dan bahan yang dapat menyembuhkan diri sendiri (self-healing materials).”

Xu mengatakan bahwa degradasi terprogram seperti yang dihasilkan oleh penelitiannya dapat menjadi kunci untuk mendaur ulang banyak benda. Bayangkan, katanya, kita bisa menggunakan lem yang dapat terurai untuk merakit sirkuit komputer, ponsel, atau barang elektronik lainnya. Kemudian, setelah selesai masa pakai barang-barang itu, lem tersebut pun larut sehingga perangkat tersebut terdisintegrasi dan semua bagiannya dapat digunakan kembali.

Sumber:

Christopher DelRe, Yufeng Jiang, Philjun Kang, Junpyo Kwon, Aaron Hall, Ivan Jayapurna, Zhiyuan Ruan, Le Ma, Kyle Zolkin, Tim Li, Corinne D. Scown, Robert O. Ritchie, Thomas P. Russell, dan Ting Xu. “Near-complete depolymerization of polyesters with nano-dispersed enzymes”. 21 April 2021. Nature.