Bioplastik yang terbuat dari bakteri untuk mengurangi sampah plastik di lautan

Posted on

Bioplastik diciptakan oleh sekelompok ilmuwan, termasuk ahli biologi Rochester Anne S. Meyer.

Ekosistem dunia kita, terutama sungai-sungai kita, sangat terancam oleh sampah plastik. Plastik telah ditemukan di setiap wilayah lautan, termasuk dasar parit laut terdalam, dan jutaan ton sampah plastik dibuang ke lautan dunia setiap tahun.

Terlepas dari perkembangan terbaru dari beberapa polimer yang dapat terurai secara hayati, plastik-plastik ini dirancang untuk terurai di fasilitas pengomposan komersial. Plastik-plastik ini terurai secara perlahan di lautan yang dingin dan gelap.

Bagaimana jika ada metode untuk memanfaatkan kekuatan, kemampuan beradaptasi, dan keterjangkauan plastik tanpa berkontribusi pada masalah polusi plastik?

Anne S. Meyer dari University of Rochester, seorang profesor di Departemen Biologi, berkolaborasi dengan ahli mikrobiologi kelautan Alyson Santoro dari University of California, Santa Barbara, ahli oseanografi Melissa Omand dari University of Rhode Island, ahli ekologi Ryan Freedman dari Channel Islands National Marine Sanctuary, dan mitra bisnis Mango Materials untuk memecahkan masalah ini. Kelompok ini bekerja sama untuk menciptakan bioplastik, yang merupakan polimer plastik yang dirancang untuk terurai di lingkungan akuatik.

Tim, yang secara kolektif dikenal sebagai Nereid Biomaterials, siap untuk memulai Tahap 2 penelitian mereka, di mana mereka akan menguji bioplastik biodegradable mereka. Mereka didukung oleh program Akselerator Konvergensi Yayasan Sains Nasional.

Tim baru-baru ini mengetahui bahwa mereka adalah penerima hibah NSF Fase 2 senilai $5 juta, di mana $1 juta di antaranya diberikan kepada Meyer dan labnya.

“Proyek baru kami yang didanai NSF akan menciptakan bioplastik yang dapat terdegradasi di lingkungan laut untuk pertama kalinya,” kata Meyer.

Instrumen laut yang dapat terurai secara hayati

Ahli kelautan, yang semakin bergantung pada alat plastik sekali pakai untuk mempelajari dan meramalkan kejadian lautan, akan membutuhkan plastik yang dapat terurai di lautan. Instrumen-instrumen ini sering kali dijatuhkan ke lautan dan tidak pernah ditemukan lagi, yang meningkatkan jumlah plastik di dalam air.

“Meskipun sensor laut yang dapat dibuang ini merevolusi penelitian lautan, sensor ini secara inheren menimbulkan ancaman bagi lingkungan yang sama dengan yang mereka pelajari,” kata Meyer. “Kami membutuhkan bahan baru yang memungkinkan ahli kelautan untuk memantau lautan tanpa menciptakan limbah plastik laut yang tertinggal.”

Sejauh ini, tim ini telah bekerja sama dengan lima produsen peralatan oseanografi yang telah setuju untuk mengganti semua atau sebagian besar komponen plastik petro-kimia konvensional mereka dengan bahan tim.

“Hal ini akan memperkenalkan keberlanjutan baru ke dalam bidang pengamatan laut, restorasi terumbu karang, dan pertahanan maritim,” kata Meyer.

Bioplastik yang dapat terurai di lautan meniru alam

Kelompok ini menggunakan proses yang sudah ada di alam untuk memproduksi plastiknya yang dapat diuraikan di dalam air. Produk mereka didasarkan pada polihidroksibutirat (PHB), biopolimer yang diproduksi secara alami oleh bakteri yang merupakan poliester. Mikroba laut lainnya secara alami telah mengembangkan kemampuan untuk mendegradasi PHB karena bakteri telah memproduksi polimer ini selama miliaran tahun.

Dengan menggunakan teknik bioprinting 3D terobosan yang dirancang oleh Meyer dan anggota labnya, tim telah menghasilkan prototipe instrumentasi yang dapat didegradasi di dalam air.
Bakteri baru yang dapat mendegradasi PHB dibudidayakan oleh Santoro dan rekan-rekan laboratoriumnya di UC Santa Barbara. Penelitian mereka berfokus pada identifikasi mikroorganisme yang dapat bertahan hidup di lingkungan laut yang dingin. Metana yang dilepaskan oleh fasilitas pengolahan air limbah digunakan untuk “memberi makan” bakteri ini, menurut Santoro.

“Kami menemukan bahwa ada kebutuhan yang sangat besar akan bahan yang dapat terurai secara hayati, dan ada berbagai rentang masa pakai yang diperlukan pengguna untuk barang-barang mereka,” tambahnya. Tim ini berbicara dengan regulator dan organisasi yang bekerja dengan sampah laut dan menemukan bahwa beberapa kelompok menginginkan produk yang dapat terdegradasi selama sehari, beberapa menginginkan barang yang dapat bertahan selama setahun, dan yang lainnya menginginkan kemampuan untuk memulai prosesnya.

Laboratorium Meyer masuk ke dalam gambar di sini. Printer 3D bakteri pertama dari jenisnya telah diciptakan oleh Meyer dan para peneliti di timnya. Mereka dapat membuat sel bakteri hidup yang dimodifikasi yang mencakup bakteri pendegradasi PHB dengan menggunakan teknik bioprinting 3D terobosan ini. Bahan hidup yang dicetak 3D oleh para peneliti memburuk struktur bioplastik di sekitarnya. Pengguna memiliki pilihan mengenai kapan dan seberapa cepat biopolimer terdegradasi berkat penempatan mikroorganisme ini yang dipilih secara cermat di dalam atau pada plastik.

Fase 2: Mitra industri menguji prototipe bioplastik

Fase 1 proyek ini mencakup pengembangan strategi ini, serta mengumpulkan umpan balik dan membangun purwarupa dengan menggunakan pengalaman Omand dalam desain sensor oseanografi dari University of Rhode Island.

Bioplastik ini akan digunakan di dunia nyata pada fase kedua. Para peneliti akan memeriksa seberapa baik bioplastik mereka beroperasi di bawah berbagai kondisi lautan serta bagaimana bahan tersebut terdegradasi dalam kerja sama dengan lebih dari selusin mitra industri yang telah berkomitmen untuk memanfaatkan teknologi inovatif ini.

Tim ini juga akan mengambil bagian dalam kurikulum inovasi dan kewirausahaan yang ditawarkan oleh NSF Convergence Accelerator, yang mencakup instruksi di bidang-bidang seperti penciptaan produk, kekayaan intelektual, sumber daya keuangan, perencanaan keberlanjutan, serta penjangkauan dan komunikasi. Jika semua berjalan lancar dengan Fase 2, bioplastik lautan mungkin memiliki banyak sekali aplikasi dan merevolusi plastik lautan.

“Setelah memperkenalkan bioplastik lautan kami yang dapat terurai di lautan untuk instrumen laut, kami berencana untuk memperluas ke aplikasi lain juga,” kata Meyer. “Plastik tangguh kami yang terurai di lautan bisa sangat cocok untuk industri akuakultur dan penangkapan ikan, upaya restorasi ekosistem, pertahanan maritim, atau lembaga pemerintah, seperti Pusat Pelampung Data Nasional NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration).”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *