- Plastic Waste Makers Indeks, mendapatkan bahwa dunia menghasilkan 139 juta metrik ton sampah sekali pakai di 2021 dan akan terus meningkat setiap tahunnya.
- Bakteri Ideonella sakaiensis dan Comamonas testosteroni menjadi solusi pengurai mikroplastik menjadi nanoplastik.
- Enzim khusus dari bakteri di air limbah membuat mereka dapat mendegradasi sampah plastik dengan efisien.
- Peneliti akhirnya mengetahui bagaimana proses mikroplastik menjadi nanoplastik karena keterlibatan bakteri C. testosteroni ini.
Penelitian dan penemuan tentunya banyak membantu pekerjaan manusia menjadi semakin mudah. Teknologi terus ditingkatkan dan seringkali alam menjadi tergerus karena kebutuhan manusia. Akibatnya, banyak masalah lingkungan yang sering terjadi. Salah satunya penyebabnya, yaitu sampah plastik.
Awal ditemukannya pada abad ke-20, plastik banyak membantu manusia sebagai alat pembungkus barang hingga makanan. Sifatnya yang hidrofobik atau tahan air, ringan, dan tahan terhadap banyak hal membuat peminatnya banyak di dunia. Akan tetapi, permintaan pasar yang melonjak membuat terjadinya penumpukan sampah di lingkungan.
Masalah muncul seiring berjalannya waktu karena sifat molekul plastik yang kompleks, membuatnya sukar untuk terurai oleh air. Bahkan, oleh mikroorganisme sekalipun. Plastik membutuhkan waktu setidaknya ratusan tahun untuk dapat terurai secara menyeluruh. Pada akhirnya, penimbunan plastik inilah yang menjadi masalah lingkungan.
Data Plastic Waste Makers Indeks mengungkapkan bahwa dunia menghasilkan 139 juta metrik ton sampah sekali pakai pada tahun 2021. Jumlah ini meningkat 6 juta metrik ton lebih dari laporan sebelumnya di tahun 2019.
Plastik tentunya tidak bisa dilenyapkan begitu saja dengan asal-asalan karena akan berdampak signifikan pada masalah lingkungan lainnya, seperti meningkatkan polusi lingkungan. Bahkan, bisa terakumulasi dalam tubuh makhluk hidup.
Pahlawan Pemakan Limbah Plastik
Alternatif untuk mengolah limbah plastik sudah banyak dilakukan. Mulai dari menerapkan prinsip 3R seperti reuse (memanfaatkan ulang), reduce (mengurangi), dan recycle (mengolah kembali). Menyadari semakin banyaknya plastik yang sulit diolah, muncullah 3R lainnya: replace (mengganti dengan bahan yang bisa dipakai berulang kali), refill (mengisi kembali barang-barang yang sudah ada), dan repair (melakukan pemeliharaan dan perawatan agar produksi sampah tidak bertambah).
Prinsip ini pun tidak cukup. Menurut laporan Plastic Waste Makers Indeks, daur ulang sering kali tidak sebanding dengan produksi plastik yang kian hari semakin banyak. Artinya perlu terobosan lain untuk membantu mengatasi masalah ini.
Menyadari kekhawatiran itu, akhirnya ilmuwan menemukan salah satu cara yang memungkinkan untuk dikembangkan di masa depan, yaitu dengan mengolah limbah.
Baca Juga
- 3 Cara Efektif Mereduksi Timbulan Sampah di Indonesia
- Air Limbah Menjadi Salah Satu Terobosan Energi Terbarukan?
Penelitian pada tahun 2016 membuat dunia kembali tersenyum. Hal ini karena terdapat mikroorganisme yang dapat mengolah sampah plastik. Mikroorganisme ini ditemukan oleh peneliti dari Kyoto University, Jepang. Mereka menemukan bakteri Ideonella sakaiensis yang mampu menguraikan polimer pada plastik.
Polimer sendiri tentu banyak bermacamnya karena sejatinya terdiri atas molekul-molekul senyawa yang bergabung sehingga menjadi bentuk kompleks.
Para peneliti dari Kyoto University menemukan bakteri Ideonella sakaiensis di sedimen pabrik daur ulang botol plastik di Jepang. Bakteri ini tumbuh dan berkembang di lingkungan yang ekstrem, seperti limbah.
Uniknya penelitian ini menemukan fakta bahwa bakteri Ideonella sakaiensis memiliki enzim khusus yang dinamakan enzim PETase dan MHETase yang mampu memecah ikatan polimer plastik jenis PET (polyethylene terephthalate). Setidaknya limbah plastik PET sendiri menyumbangkan 12% dari total penggunaan plastik global dan menyumbang 50% mikroplastik pada bagan air. Akan tetapi, proses pemecahan plastik oleh bakteri Ideonella sakaiensis sangat lambat jika dibandingkan dengan waktu penguraiannya di alam.
Penelitian pun terus dilakukan hingga peneliti menyadari dan mengamati salah satu bakteri umum yang sering ada di limbah lainnya, yakni keluarga comamonadacae yang sering muncul di sungai-sungai perkotaan yang tercemar limbah (limbah bahan organik). Namun, pada awalnya masih menjadi misteri bagaimana bakteri ini berkembang dan apa yang dilakukannya.
Akhirnya, pada 6 Februari 2023 diterbitkan penelitian tentang adanya potensi comamonas testosteroni yang memakan plastik. Penelitian ini dilakukan oleh peneliti dari Northwestern University dan terbit di jurnal Nature Chemical Biology.
Berdasarkan penelitian tersebut, bakteri C. testosteroni dapat memecah molekul detergen cucian serta senyawa dalam plastik dan tanaman. Berbeda dengan bakteri lain yang perlu gula yang memiliki atom karbon untuk mencerna plastik, bakteri ini cenderung tidak dapat menggunakan gula. Dengan demikian, bakteri ini hanya memanfaatkan karbon sederhana hasil tanaman dan plastik yang terurai.
Menurut Ludmilla Aristilde, seorang profesor di McCormick School of Engineering, Northwestern sekaligus peneliti utama dalam riset ini bahwa bakteri C. testosteroni unik karena ia tidak harus berurusan dengan gula sebagai bahan bakteri lainnya.
“Penting untuk dicatat bahwa C. testosteroni tidak dapat menggunakan gula, titik. Bakteri ini punya keterbatasan genetik alami sehingga mencegah persaingan dengan gula. Maka bakteri ini menjadi platform yang menarik” ujarnya dalam Northwestern News.
Aristilde juga menambahkan bahwa umumnya bakteri kesulitan untuk memecah senyawa karbon dari plastik sehingga membutuhkan waktu yang lama untuk terurai. Namun, berbeda dengan bakteri ini karena mereka memiliki kemampuan dan cara khusus untuk memecah senyawa menjadi lebih sederhana.
Cara Enzim Khusus Menjadi Kemampuan Spesial
Tidak berhenti pada riset yang telah dilakukan, Aristilde dan timnya menerbitkan lagi penelitian lebih lanjutnya tentang bakteri C. testosteroni. Penelitian mereka terbit di jurnal Environmental Science & Technology pada 3 Oktober 2024.
Hasil penelitian sebelumnya adalah pemahaman baru ketika memetakan jalur metabolisme C. testosteroni. Terutama saat bakteri ini mengurai senyawa plastik menjadi karbon sebagai makanan. Diketahui ternyata bakteri ini memiliki cara penguraian dengan mendegradasi cincin karbon senyawa plastik untuk kemudian diubah menjadi fragmen (bagian kecil) sehingga membentuk nanoplastik.
Hasil penelitian terbaru lebih kompleks. Para peneliti mengamati bakteri C. testosteroni yang diambil dari air limbah. Kemudian diisolasi dan ditempatkan pada plastik PET yang sudah berbentuk cacahan (pelet berbentuk mikroplastik). Menggunakan alat mikroskopis mereka melihat perubahan plastik seiring bertambahnya waktu dan memeriksa air sekitar bakteri untuk melihat bukti penguraian mikroplastik menjadi nanoplastik.
Perlu diketahui menurut The National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), berdasarkan ukurannya, plastik dibagi menjadi mesoplastik (lebih besar dari 5 mm), mikroplastik (1 mm – 5 mm), dan nanoplastik dengan ukuran 1 – 100 nm.
Para peneliti ini akhirnya mengetahui bahwa bakteri C. testosteroni ataupun bakteri air limbah lain telah mengembangkan kemampuan adaptasi mereka. Bakteri ini dapat memecah senyawa penyusun plastik PET yang dominan polimer untuk kemudian pecah menjadi lebih kecil hingga menjadi monomer atau bentuk sederhana ke nanoplastik.
“Kami menemukan bahwa bakteri air limbah memiliki kemampuan bawaan untuk mendegradasi plastik hingga menjadi monomer (blok penyusun kecil yang bergabung untuk membentuk polimer). Unit-unit kecil ini merupakan sumber karbon yang dapat dimanfaatkan secara hayati yang dapat digunakan bakteri untuk pertumbuhan” ucap Aristilde.
Mereka juga menemukan bahwa terdapat enzim yang berperan khusus ketika mendegradasi plastik PET tersebut. Enzim tersebut adalah enzim PETase yang sama seperti di Ideonella sakaiensis.
Akhirnya, Aristilde dan timnya berkolaborasi dengan Laboratorium Nasional Oak Ridge, Tennessee mencoba menggunakan sel bakteri yang enzim khususnya dihilangkan untuk mendegradasi plastik PET. Hasilnya mengejutkan. Bakteri ini kehilangan kemampuannya untuk mendegradasi plastik PET ketika enzim khususnya dihilangkan.
Baca Juga
- Benarkah Blue Jeans Berdampak Buruk bagi Lingkungan?
- Tumpukan Sampah Memicu Terjadinya Ledakan, Bagaimana Bisa?
Hal ini membuktikan bahwa enzim ini sangat berperan besar bagi bakteri ini untuk mendapatkan makanan dan mengubah polimer plastik menjadi lebih sederhana.
Mengungkap Sejarah dan Solusi Plastik
Aristilde mengungkapkan bahwa temuannya memberikan pemahaman tentang bagaimana sampah plastik berevolusi. Terlebih dari proses mikroplastik ke nanoplastik atau menjadi partikel yang ukurannya sangat kecil di limbah air.
“Kebanyakan orang mengira nanoplastik masuk ke pabrik pengolahan air limbah sebagai nanoplastik. Namun, kami menunjukkan bahwa nanoplastik dapat terbentuk selama pengolahan air limbah melalui aktivitas mikroba. Itulah yang perlu kita perhatikan saat masyarakat kita mencoba memahami perilaku plastik sepanjang perjalanannya dari air limbah hingga ke sungai dan danau penerima” ujarnya pada Northwestern News.
Penelitian ini tentunya membuka wawasan tentang proses terbentuknya nanoplastik secara alami. Aristilde juga percaya bahwa ini bisa menjadi solusi masa depan karena telah menemukan cara mengurai sampah secara alami dari bakteri ini dan dapat menjadi pengaplikasian daur ulang skala besar nantinya.
“Spesies Comamonas ini berpotensi membuat beberapa polimer yang relevan dengan bioteknologi,” kata Aristilde. “Hal ini dapat menghasilkan platform baru yang menghasilkan plastik, sehingga mengurangi ketergantungan kita pada bahan kimia minyak bumi. Salah satu tujuan utama lab saya adalah menggunakan sumber daya terbarukan, seperti mengubah limbah menjadi plastik dan mendaur ulang nutrisi dari limbah. Dengan begitu, kita tidak perlu terus-menerus mengekstraksi bahan kimia minyak bumi untuk membuat plastik, misalnya.”
Ukuran yang sangat kecil ini sering kali tidak diketahui jumlahnya jika sudah terakumulasi di alam. Maka banyak peneliti yang mengecualikan partikel kecil ini saat menganalisis. Akan tetapi, perlu disadari bahwa ukuran nanoplastik yang sangat kecil ini akhirnya juga dapat terakumulasi dengan makhluk hidup.
Penelitian dari Columbia Climate School, Amerika Serikat yang diterbitkan di jurnal Procedings of the National Academy of Sciences, 8 Januari 2024 mengungkapkan bahwa studi ini menyoroti bahwa air kemasan bisa mengandung ratusan ribu fragmen nanoplastik di setiap wadahnya. Mereka menemukan sekitar 110.000 hingga 370.000 partikel dalam 1 liter air, di mana 90 persen di antaranya merupakan nanoplastik dan sisanya merupakan mikroplastik.
Maka dari itu kita perlu melakukan prinsip 6R yang sudah dikemukan di awal artikel ini. Terutama mengurangi penggunaan plastik sekali pakai untuk kemudian memilih produk yang ramah lingkungan dan mendukung kebijakan pengurangan plastik. Langkah-langkah kecil tentunya dapat membuat langkah keberlanjutan untuk alam yang lebih baik.
#zonaebt #sebarterbarukan #ebtheroes
Editor: Aghnia Tazqiah
Referensi:
[1] Bakteri Air Limbah Dapat Mengurai Plastik Untuk Makanan
[2] Penelitian Bakteri Comamonas Mendegradasi Sampah Mikroplastik
[3] Bakteri Air Limbah Memakan Plastik
[4] Bagaimana Bakteri Pemakan Sampah Mencerna Karbon Kompleks
2 Comment