Keberlanjutan
Dapatkah ‘Metrik Keberlanjutan’ Mengurangi Polusi Plastik Kita?
Plastik, yang pada dasarnya terdiri dari polimer, merupakan kategori luas senyawa organik sintetis atau semi‑sintetis. Kelenturannya memungkinkan plastik dibentuk menjadi berbagai bentuk dan memiliki banyak kegunaan berharga.
Karena plastik murah, serbaguna, dan steril, ia menemukan banyak aplikasi, termasuk peralatan rumah tangga, kemasan makanan, konstruksi, dan instrumen medis, menambah nilai bagi kehidupan kita.
Penggunaan plastik selama beberapa dekade terakhir telah meningkat secara signifikan dan kini menghasilkan sekitar 450 juta ton limbah plastik setiap tahun. Bahkan, plastik menyumbang setidaknya 85% dari total limbah laut. Sebagian besar limbah plastik (46%) dibuang ke tempat pembuangan akhir, hanya 15% yang dikumpulkan untuk didaur ulang dan kurang dari 9% yang benar‑benar didaur ulang. Sisanya menjadi fragmen lebih kecil atau dibakar.
Seiring plastik menjadi bagian dari catatan fosil Bumi, mereka membawa konsekuensi lingkungan, kesehatan, sosial, dan ekonomi yang berat. Selain itu, studi terbaru mengungkapkan peningkatan keberadaan partikel mikroskopis dalam air dan makanan kita, memperparah masalah ini.
Sebuah new study oleh peneliti di Columbia University menemukan bahwa air kemasan yang dijual di toko mungkin sebenarnya mengandung plastik sepuluh hingga seratus kali lebih banyak daripada perkiraan sebelumnya. Plastik yang ditemukan dalam air berbentuk nanopartikel, yang berukuran seribu kali lebar rata‑rata rambut manusia. Nanopartikel ini sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan mikroskop dan dapat bermigrasi ke aliran darah melalui jaringan saluran pencernaan atau paru‑paru. Begitu berada dalam aliran darah, partikel mikroskopis ini dapat menyebarkan bahan kimia sintetis berbahaya ke seluruh tubuh dan ke dalam sel.
Studi tersebut mencatat bahwa, rata‑rata, 240.000 partikel plastik terdeteksi dalam satu liter air, setara dengan dua botol air berukuran standar. Partikel‑partikel ini berasal dari tujuh jenis plastik, dengan 90% berupa nanoplastik dan 10% sisanya mikroplastik.
Mikroplastik adalah fragmen polimer yang berukuran antara kurang dari 0,2 inci hingga 1/25.000 inci. Apa pun yang lebih kecil dari itu dikategorikan sebagai nanoplastik, yang diukur dalam milyaran meter.
Temuan ini menunjukkan bahwa plastik terus‑menerus terlepas, serupa dengan cara kita melepaskan sel kulit. Pelepasan terus‑menerus partikel plastik kecil, yang kemudian terpisah, menekankan pentingnya menggunakan wadah stainless steel atau kaca untuk mengurangi paparan.
Menyebut studi tersebut “sangat mengesankan,” Sherri “Sam” Mason, direktur keberlanjutan di Pennsylvania State University at Erie, yang tidak terlibat dalam studi itu, berkata:
“Kumpulan kerja yang mereka lakukan dalam hal ini benar‑benar mendalam … Saya menyebutnya terobosan.”
Mempelajari Struktur Kimia & Risiko Nanopartikel
Pada tahun 2018, Mason menjadi co‑penulis sebuah studi yang pertama kali menemukan keberadaan mikroplastik dan nanoplastik pada mayoritas besar (93%) sampel air kemasan. Dalam studinya, ia menemukan bahwa setiap liter air yang tercemar mengandung rata‑rata 300 partikel lebih kecil serta sepuluh partikel plastik yang lebih lebar dari rambut manusia.
Jadi, meskipun sudah diketahui bahwa nanoplastik ada, pada saat itu belum memungkinkan untuk menilai partikel‑partikel tersebut, apalagi mengetahui apakah ada lebih banyak.
Sekarang, menurut sebuah studi baru yang diterbitkan dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences pada minggu ketiga Januari 2024, sebuah teknologi baru telah dibuktikan dapat tidak hanya melihat tetapi juga menghitung dan menganalisis struktur kimia nanopartikel dalam air kemasan.
Pendekatan baru ini, yang mengandalkan versi modifikasi teknik berbasis laser yang dikenal sebagai spektroskopi Raman, akan dapat membantu hal tersebut. Mikroskopi Stimulated Raman Scattering (SRS) mengukur bagaimana molekul bergetar sebagai respons terhadap cahaya dan memperkuat sinyal secara signifikan sehingga nanopartikel dapat terdeteksi. Diharapkan dapat membantu memahami apakah polimer, “bagian plastik dari plastik,” berbahaya bagi tubuh.
Studi ini merupakan yang pertama menggunakan mikroskopi dalam dunia nanoplastik. Tim peneliti mengambil tiga merek air populer yang tidak disebutkan namanya yang dijual di AS dan menemukan bahwa mereka mengandung 110.000 hingga 370.000 partikel plastik, bukan 300 per liter.
“Partikel‑partikel ini dapat berupa nanopartikel anorganik, partikel organik, dan beberapa partikel plastik lain yang tidak termasuk dalam tujuh jenis plastik utama yang kami pelajari.”
– Beizhan Yan, yang merupakan bagian dari penelitian dan merupakan associate research professor di Earth Observatory of the Columbia University
Kemampuan teknologi ini untuk melihat dan menganalisis nanopartikel memberikan peluang untuk lebih memahami potensi risiko bagi kesehatan manusia, terutama bayi dan anak‑anak kecil yang otak dan tubuhnya masih dalam fase perkembangan dan lebih rentan terhadap paparan racun.
Di antara berbagai jenis polusi plastik, nanoplastik paling mengkhawatirkan karena ukurannya yang sangat kecil dan dapat masuk ke sel serta jaringan organ utama kita. Begitu berada di sana, partikel‑partikel plastik tersebut berpotensi menumpuk bahan kimia seperti logam berat, ftalat, bisfenol, bahan tahan api, dan PFAS (senyawa per‑ dan poli‑fluorinated). Bahan kimia pengganggu hormon (EDC) ini telah menyebabkan peningkatan dramatis biaya kesehatan AS, sekitar $250 miliar pada tahun 2018 saja, menurut penelitian.
Sudah diamati bahwa ukuran kecil mikroplastik memungkinkan mereka menyerap bahan beracun dari lingkungan dan masuk ke rantai makanan. Selain itu, semua bahan kimia yang digunakan dalam produksi plastik tidak hanya masuk ke tubuh kita bersama plastik, tetapi juga bermigrasi keluar dari plastik ke dalam tubuh kita, yang memiliki suhu lebih tinggi daripada lingkungan eksternal.
Bahan kimia ini kemudian masuk ke ginjal, hati, dan otak Anda. Selanjutnya, mereka ditemukan di otak, jantung, hati, ginjal, dan paru‑paru anak‑anak yang belum lahir, sebagaimana terlihat dalam studi pada tikus hamil hanya 24 jam setelah induk mengonsumsi atau menghirup partikel plastik.
“Mikro dan nanoplastik telah ditemukan di plasenta manusia pada titik ini. Mereka telah ditemukan di jaringan paru manusia. Mereka telah ditemukan di tinja manusia; mereka telah ditemukan di darah manusia.”
– Phoebe Stapleton, co‑author studi dan associate professor di sekolah farmasi Rutgers University
Ketahanan mikroplastik menunjukkan bahwa mereka menimbulkan risiko ekologi dan kesehatan jangka panjang. Selain itu, temuan terbaru menunjukkan bahwa peristiwa alam seperti badai juga berkontribusi pada polusi ini dengan berfungsi sebagai mekanisme distribusi yang kuat. Hal ini menjadi ancaman yang semakin meningkat bagi ekosistem dan kesehatan manusia secara global.
Mengatasi Masalah Polusi Plastik melalui Metrik Keberlanjutan
Sementara teknologi dan pendekatan baru digunakan untuk menganalisis nanopartikel yang sebelumnya tidak terlihat, kemajuan juga terjadi dalam menangani masalah polusi plastik. Dalam sebuah studi terbaru, peneliti dari organisasi nirlaba yang didedikasikan untuk penelitian kelautan, Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), mengembangkan metrik keberlanjutan untuk desain ekologi produk plastik dengan daya tahan lingkungan yang rendah. Mematuhi metrik ini diharapkan menghasilkan manfaat lingkungan dan sosial.
Studi new study membandingkan indeks dampak lingkungan plastik serta penggantinya, yang menunjukkan bahwa memperhitungkan daya tahan lingkungan plastik dapat menghasilkan manfaat ratusan juta dolar untuk satu produk konsumen.
Produk semacam itu umumnya dirancang dengan menyeimbangkan kompromi antara penipisan sumber daya dan kekhawatiran lingkungan. Keseimbangan ini diperlukan karena, meskipun kerangka kerja ada untuk memperkirakan dampak tersebut, belum ada yang dikembangkan untuk pemilihan material atau kuantifikasi daya tahan lingkungan. Studi terbaru ini bertujuan menutup kesenjangan tersebut dengan memperkenalkan metrik dan metode untuk membantu desainer, insinyur, dan ilmuwan membuat keputusan desain yang terinformasi dan menetapkan prioritas penelitian.
Untuk itu, sebuah studi baru yang diterbitkan dalam jurnal ACS Sustainable Chemistry & Engineering telah mengembangkan metrik keberlanjutan untuk desain ekologi produk plastik dengan daya tahan lingkungan yang rendah.
Meskipun polusi plastik menimbulkan risiko bagi kesehatan manusia dan ekosistem, penggunaan produk plastik terus meningkat. Oleh karena itu, membatasi dampaknya memerlukan strategi desain produk plastik yang diinformasikan oleh ancaman yang ditimbulkan plastik terhadap lingkungan, seperti yang dinyatakan dalam studi.
Untuk tujuan ini, metrik keberlanjutan telah dikembangkan untuk ekodesain produk plastik, yang bertujuan mempertahankan kinerja sekaligus memastikan daya tahan lingkungan yang rendah. Analisis ini mengidentifikasi material dan sifatnya yang layak dikembangkan, diadopsi, dan diinvestasikan untuk memproduksi produk plastik yang kurang berdampak lingkungan namun tetap fungsional.
“Yang penting untuk ditentukan adalah bagaimana kita dapat merancang material, produk, dan proses yang fungsional, berkelanjutan, dan tidak berbahaya yang mewujudkan semua prinsip rekayasa material hijau ke dalam dunia masa depan yang akan kita tinggali.”
– kata penulis utama Bryan James, seorang ilmuwan material dan insinyur
Dia menambahkan:
“Apa rangkaian strategi dan alat berikutnya yang dapat digunakan insinyur, desainer produk, bahkan konsumen rata‑rata untuk membuat pilihan terbaik bagi lingkungan tanpa harus mengorbankan kinerja produk?”
Untuk membuat metrik ini, studi tersebut memanfaatkan laju degradasi lingkungan plastik bersama strategi pemilihan material yang sudah mapan. Pendekatan ini berfokus pada dampak lingkungan dan karakteristik berbagai material, memberikan panduan berdasarkan daya tahan mereka di lingkungan.
Menerapkan metrik keberlanjutan untuk daya tahan telah menjadi tantangan karena kurangnya data komprehensif historis tentang berbagai jenis plastik yang digunakan dalam barang konsumen. Namun, dengan akses terbaru ke data yang cukup tentang laju degradasi lingkungan yang realistis dari berbagai plastik, peneliti kini dapat menunjukkan bagaimana mengganti satu material dengan material lain dalam proses desain dapat mengurangi biaya produk serta emisi gas rumah kaca.
Dengan mempertimbangkan sifat berbagai jenis plastik dan memanfaatkannya secara strategis, pergantian dapat dilakukan untuk meminimalkan daya tahan lingkungan, memberikan manfaat yang signifikan.
Sebagai contoh, studi tersebut menerapkan metrik ini untuk beralih ke material alternatif seperti selulosa diasetat dan polihidroksialkanoat untuk tutup cangkir kopi sekali pakai. Pergantian ini dapat mengurangi biaya lingkungan bagi masyarakat hingga ratusan juta dolar. Tutup ini, yang saat ini terbuat dari material seperti asam polilaktat, polipropilena, dan polistirena, menyumbang sekitar 5% dari semua sampah plastik yang dikumpulkan dalam pembersihan pantai secara global. Selulosa diasetat dan polihidroksialkanoat, meskipun sedikit lebih mahal, memiliki emisi gas rumah kaca yang lebih rendah dibandingkan asam polilaktat dan tidak bertahan di laut.
Dalam menentukan material mana yang akan diganti, studi tersebut mempertimbangkan apakah lebih baik menggunakan material dengan emisi gas rumah kaca lebih rendah namun bertahan lebih lama, atau yang memiliki emisi sedikit lebih tinggi tetapi daya tahan lebih rendah. Untuk tujuan ini, studi memberikan nilai dolar pada biaya lingkungan setiap material.
“Dengan sekadar membuat produk yang bertahan lebih sedikit karena tidak ada, atau menghilang lebih cepat, mengurangi biaya tersebut bagi masyarakat secara luar biasa.”
– kata penulis utama Jame, seorang peneliti pascadoktoral di Departemen Kimia Laut & Geokimia WHOI
Dengan memperhitungkan daya tahan tutup, yang saat ini tidak dipertimbangkan oleh desainer, co‑advisor Christopher Reddy, ilmuwan senior di Departemen Kimia Laut & Geokimia WHOI, mengatakan metrik ini telah “terobosan,” karena mengubah narasi dari mendefinisikan masalah menjadi menemukan solusi.
Sebagai co‑author dan co‑advisor Collin Ward, associate scientist di Departemen Kimia Laut & Geokimia WHOI, mencatat, mengingat fakta bahwa plastik memiliki utilitas tinggi, “mereka tidak akan pergi ke mana‑mana dalam waktu dekat.” Namun, semua orang sepakat dengan masalah polusi plastik dan seberapa banyaknya yang mencemari lingkungan. Ward berkata:
“Kerangka kerja yang disajikan dalam studi ini merupakan langkah pertama yang penting menuju penyelesaian masalah ini dengan merancang material yang secara bersamaan memenuhi kebutuhan konsumen dan tidak bertahan jika secara tidak sengaja terlepas ke lingkungan.”
Klik di sini untuk mempelajari bagaimana mikroplastik mencemari tubuh kita dari janin hingga dewasa.
Perusahaan yang Mengembangkan Solusi Baru untuk Menghilangkan Sampah Plastik
Dengan polusi plastik menjadi masalah kritis, banyak perusahaan di seluruh dunia bekerja pada solusi untuk menghilangkan sampah plastik dari saluran air, seperti:
1. SUEZ Group
Perusahaan Eropa ini berfokus pada manajemen siklus air serta solusi daur ulang dan pemulihan limbah secara global. SUEZ Group memiliki hampir 1.700 paten dan sepuluh pusat riset untuk melindungi lingkungan.
Saham perusahaan terdaftar di bursa Euronext di Paris dan Brussels dan saat ini diperdagangkan pada EUR 19,83. Pada September 2023, perusahaan menandatangani dua kontrak baru untuk proyek air dan limbah guna mendukung ambisi netralitas karbon China pada tahun 2060.
2. Clearwater Mills
Perusahaan ini membangun Trash Wheels untuk mengatasi limbah sungai dan sejauh ini telah mengumpulkan total sekitar 2.000 ton sampah. Cara kerjanya adalah dengan menempatkan boom penahan berbentuk V melintasi sungai dengan selongsong karet tepat di bawah permukaan air untuk menangkap sampah dan menyalurkannya ke roda air berputar yang mengangkat sampah keluar dari sungai.
Kesimpulan
Untuk mengatasi masalah serius polusi plastik, sangat penting untuk memahami masalah tersebut sekaligus menemukan pendekatan baru untuk menanganinya. Seperti yang telah kita lihat, studi sedang dilakukan untuk memeriksa plastik pada tingkat mikroskopis dan menilai ancaman yang mereka timbulkan bagi ekosistem serta kesehatan manusia. Selain itu, ilmuwan bekerja pada berbagai strategi untuk mengurangi produksi plastik dan meningkatkan desain serta material barang plastik. Secara kolektif, upaya ini membantu desainer, ilmuwan, dan perusahaan memberikan dampak signifikan pada krisis polusi plastik.
