Menciptakan "plastik hidup" yang dapat terurai secara alami

Elektroda yang terbuat dari plastik yang tersedia secara komersial (baris atas) lebih sulit terurai dibandingkan elektroda yang terbuat dari "plastik hidup" (baris bawah). Foto: ACS

Beberapa mikroorganisme (bakteri, jamur) mampu menguraikan rantai polimer panjang (plastik, bioplastik) dengan mengeluarkan enzim ekstraseluler spesifik. Berdasarkan mekanisme ini, para ilmuwan memodifikasi secara genetik spora Bacillus subtilis untuk menghasilkan enzim pengurai plastik, kemudian menginokulasikannya langsung ke dalam bahan plastik asli. Mikroorganisme ini akan tetap dorman hingga diaktifkan oleh "larutan nutrisi" panas, setelah itu mereka akan sepenuhnya mengonsumsi plastik dalam beberapa hari, tanpa meninggalkan partikel mikroplastik.

Ini bukan kali pertama para ilmuwan menggunakan mikroorganisme untuk menguraikan plastik. Pada tahun 2024, polikaprolakton (PCL) digunakan untuk menguji kemampuan enzim yang disekresikan oleh mikroorganisme untuk menguraikannya. Sementara itu, di AS, tim peneliti di Universitas California juga menciptakan plastik TPU yang sangat elastis yang mengandung spora mikroba yang dapat terurai ketika dibuang di tempat pembuangan sampah.

Namun, inovasi para ilmuwan Hong Kong terletak pada dua aspek. Pertama, alih-alih mengandalkan satu enzim untuk memecah polimer, mereka memodifikasi strain Bacillus subtilis untuk menghasilkan dua enzim yang bekerja secara sinergis dan saling melengkapi. Secara spesifik, satu enzim memecah rantai polimer panjang, mengganggu struktur aslinya, sementara enzim lainnya memecahnya. Dibandingkan dengan metode enzim tunggal, pendekatan enzim ganda jauh lebih efektif, hampir sepenuhnya memecah PCL hanya dalam 6 hari.

Inovasi kedua terletak pada penanaman langsung spora mikroba ke dalam bahan plastik dasar, menghasilkan produk "plastik hidup". Material baru ini memiliki sifat mekanik yang tahan lama dan fleksibel serupa dengan membran PCL konvensional. Ketika larutan nutrisi ditambahkan sebagai katalis pada suhu 50°C, larutan tersebut mengaktifkan spora bakteri, memulai proses dekomposisi.

Dalam percobaan tersebut, para peneliti menggunakan "plastik hidup" yang disebutkan sebelumnya untuk membuat elektroda fleksibel. Hasilnya menunjukkan bahwa produk tersebut berfungsi normal dan terurai sendiri saat bersentuhan dengan katalis. Proses ini memakan waktu dua minggu tanpa meninggalkan jejak apa pun, termasuk partikel mikroplastik.

Sembari menekankan aplikasi praktis yang signifikan dari penelitian ini, para ilmuwan mengakui keterbatasan jenis plastik baru ini: proses degradasinya masih bergantung pada kondisi lingkungan atau katalis. Oleh karena itu, mereka berupaya mengembangkan aktivator spora berbasis air, karena sebagian besar sampah plastik pada akhirnya berakhir di sungai, danau, dan laut. Mereka juga berharap metode baru ini dapat diterapkan tidak hanya pada PCL tetapi juga pada jenis plastik lainnya, terutama yang umum digunakan untuk membuat produk plastik sekali pakai.

MAI QUEN (Menurut newatlas, American Chemical Society)

Sumber: https://baocantho.com.vn/tao-ra-nhua-song-tu-phan-huy-sinh-hoc-a204604.html