Para ilmuwan menggunakan bakteri untuk menciptakan plastik yang dapat didaur ulang secara tak terbatas dan ramah lingkungan. Peneliti di Berkeley Lab telah menggunakan bakteri untuk menghadirkan biorenewabilitas pada plastik yang dapat didaur ulang. Mereka berhasil menghasilkan mikroba yang memproduksi bahan-bahan untuk plastik yang dapat didaur ulang, sebagai pengganti ramah lingkungan bagi petrokimia yang terbatas dan mencemari lingkungan.
Para peneliti di Berkeley Lab telah menggunakan bakteri untuk membawa biorenewability ke plastik yang dapat didaur ulang. Kredit: Jenny Nuss/Berkeley Lab
Limbah plastik merupakan tantangan besar karena sebagian besar plastik tidak dapat didaur ulang, dan banyak di antaranya diproduksi menggunakan petrokimia yang merusak lingkungan. Namun, situasi ini mulai berubah. Para peneliti baru-baru ini berhasil menghasilkan mikroba yang dapat memproduksi alternatif biologis untuk bahan dasar plastik jenis poly(diketoenamine), atau PDK, yang dapat didaur ulang secara tak terbatas.
Temuan inovatif ini baru-baru ini dipublikasikan dalam jurnal Nature Sustainability dan merupakan hasil kolaborasi di antara para spesialis dari tiga fasilitas di Departemen Energi Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab): Molecular Foundry, Joint BioEnergy Institute (JBEI), dan Advanced Light Source.
"Ini adalah kali pertama produk biologis telah diintegrasikan untuk membuat PDK yang sebagian besar berbasis biologi," kata Brett Helms, seorang ilmuwan staf di Molecular Foundry yang memimpin proyek ini. "Dan ini adalah kali pertama Anda melihat keuntungan biologis dibandingkan dengan penggunaan petrokimia, baik dari segi sifat-sifat material maupun biaya produksinya secara besar-besaran."
Berbeda dengan plastik tradisional, PDK dapat diurai berulang kali menjadi blok bangunan yang bersih dan dibentuk menjadi produk baru tanpa kehilangan kualitas. Awalnya, PDK menggunakan bahan dasar yang berasal dari petrokimia, tetapi bahan-bahan tersebut dapat dirancang ulang dan diproduksi dengan mikroba. Setelah empat tahun usaha, kolaborator berhasil memanipulasi bakteri E. coli untuk mengubah gula dari tanaman menjadi beberapa bahan awal - molekul yang dikenal sebagai triasetat asam lakton, atau bioTAL - dan menghasilkan PDK dengan sekitar 80% kandungan biologis.
PDK dapat digunakan untuk berbagai produk, termasuk perekat, barang fleksibel seperti kabel komputer atau tali jam tangan, bahan bangunan, dan "termoset kuat," plastik kaku yang dibuat melalui proses pengerasan. Para peneliti kaget menemukan bahwa memasukkan bioTAL ke dalam material tersebut memperluas rentang suhu kerjanya hingga 60 derajat Celsius dibandingkan versi petrokimia. Ini membuka peluang penggunaan PDK dalam barang-barang yang memerlukan suhu kerja khusus, termasuk perlengkapan olahraga dan suku cadang otomotif seperti bumper atau dasbor.
Menyelesaikan masalah limbah plastik
Program Lingkungan Perserikatan Bangsa-Bangsa memperkirakan bahwa kita secara global menghasilkan sekitar 400 juta ton limbah plastik setiap tahun, dan angka tersebut diperkirakan akan naik menjadi lebih dari 1 miliar ton pada tahun 2050. Dari total 7 miliar ton limbah plastik yang sudah ada, hanya sekitar 10 persen yang telah didaur ulang, sementara sebagian besar dibuang ke tempat pembuangan akhir atau dibakar.
"Kita tidak dapat terus menggunakan pasokan bahan bakar fosil yang semakin berkurang untuk memenuhi keinginan yang tak terpuaskan terhadap plastik," kata Jay Keasling, seorang profesor di UC Berkeley, seorang ilmuwan fakultas senior di Berkeley Lab’s Biosciences Area, dan CEO JBEI. "Kami ingin membantu menyelesaikan masalah limbah plastik dengan menciptakan bahan yang dapat diperbarui secara biologis dan bersifat siklik - serta memberikan insentif bagi perusahaan untuk menggunakannya. Maka orang bisa memiliki produk yang mereka butuhkan selama mereka memerlukannya, sebelum barang-barang tersebut diubah menjadi sesuatu yang baru."
Studi yang dirilis hari ini juga membangun pada analisis lingkungan dan teknologi tahun 2021, yang menunjukkan bahwa plastik PDK dapat menjadi kompetitif secara komersial dengan plastik konvensional jika diproduksi dalam skala besar.
"Hasil baru kami sangat menggembirakan," kata Corinne Scown, seorang ilmuwan staf di Energy Technologies Area Berkeley Lab dan wakil presiden JBEI. "Kami menemukan bahwa dengan perbaikan-perbaikan yang bahkan sederhana pada proses produksi, kami dapat segera membuat plastik PDK berbasis biologi yang lebih murah dan mengeluarkan lebih sedikit CO2 dibandingkan dengan produk yang dibuat dengan bahan bakar fosil."
Perbaikan tersebut akan mencakup percepatan laju di mana mikroba mengubah gula menjadi bioTAL, menggunakan bakteri yang dapat mengubah berbagai jenis gula yang berasal dari tanaman dan senyawa lainnya, serta memberi daya fasilitas dengan energi terbarukan.
Referensi: “Biorenewable and circular polydiketoenamine plastics” oleh Jeremy Demarteau, Benjamin Cousineau, Zilong Wang, Baishakhi Bose, Seokjung Cheong, Guangxu Lan, Nawa R. Baral, Simon J. Teat, Corinne D. Scown, Jay D. Keasling, dan Brett A. Helms, 27 Juli 2023, Nature Sustainability.
DOI: 10.1038/s41893-023-01160-2
Karya ini didukung oleh Kantor Teknologi Bioenergi Departemen Energi. Molecular Foundry adalah fasilitas pengguna Kantor Sains, Energi Dasar, dan Energi Skala Kecil yang mengkhususkan diri dalam ilmu nanoskala. JBEI adalah Pusat Penelitian Bioenergi yang didanai oleh Kantor Sains Departemen Energi. Advanced Light Source adalah fasilitas pengguna Kantor Sains Departemen Energi.
Referensi artikel dan gambar scitechdaily.com