Alternatif Ramah Lingkungan untuk Plastik Kunci Upaya Keberlanjutan: Apakah Plastik Biodegradable Solusi?

Kehadiran dan akumulasi mikroplastik di ekosistem kita telah terdokumentasi dengan baik, dan bukti terbaru menunjukkan bahwa mereka memiliki efek merugikan pada berbagai proses biologis. Saat kita terus menemukan mikroplastik di paru-paru, arteri, dan bahkan plasenta, kita masih mempelajari dampaknya terhadap lingkungan dan kesehatan manusia. 

Kebanyakan penggunaan plastik oleh manusialah yang menyebabkan mikroplastik, yang cenderung bertahan di lingkungan. Mikroplastik adalah fragmen kecil, biasanya berukuran antara 5 milimeter (mm) dan 500 mikrometer (µm), yang terlepas dari produk plastik sehari-hari. 

Partikel-partikel ini berasal dari botol, kantong, kemasan, dan sumber plastik lainnya, serta aus ban, tekstil sintetis, dan mikrobead dari produk perawatan pribadi. Mikroplastik biasanya terbentuk melalui berbagai proses fisik dan kimia, termasuk abrasi, degradasi UV, proses manufaktur, dan fragmentasi yang dipicu secara fisik atau kimia.

Akumulasi mikroplastik di lingkungan alami, termasuk laut, presipitasi, dan tanah, disebabkan oleh sifat kimia polimer plastik berbasis petroleum. Polimer ini adalah molekul besar yang terdiri dari banyak molekul lebih kecil yang disebut monomer. Plastik yang banyak digunakan ini biasanya tidak dapat diproses secara biologis. 

Karena hampir tidak dapat dihancurkan, memerlukan waktu puluhan hingga ratusan tahun untuk terurai, ada kebutuhan yang semakin besar akan alternatif terhadap plastik tradisional berbasis petroleum dan mikroplastik. Solusi untuk hal ini adalah mengembangkan plastik yang tidak menghasilkan mikroplastik yang persisten sebagai bagian dari siklus hidup normalnya. 

Bahkan jika plastik dikumpulkan dan didaur ulang dengan benar, ia tetap menghasilkan mikroplastik sebagai bagian dari keausan normal dari penggunaan sehari-hari atau sebagai konsekuensi dari proses daur ulang atau pencucian. Oleh karena itu, untuk mencegah hal ini, kita perlu mengembangkan bahan plastik baru yang sepenuhnya dapat terbiodegradasi, yang berarti mereka terurai dengan cepat oleh aksi organisme hidup di lingkungan. 

Jadi, untuk membantu hal ini, sebuah studi baru oleh Algenesis Corporation serta ilmuwan dan profesor di University of California San Diego menciptakan polimer berbasis tumbuhan yang terbiodegradasi pada tingkat mikroplastik dalam waktu tujuh bulan.

Biodegradasi adalah proses di mana polimer dipecah menjadi molekul yang lebih sederhana oleh mikroba. Molekul-molekul ini kemudian dapat digunakan sebagai sumber karbon untuk menghasilkan biomassa. Namun, agar hal itu terjadi, polimer harus memiliki ikatan kimia, terutama pada struktur rangka utama.

Hal ini karena mereka kemudian dapat diakses secara fisik oleh enzim yang secara alami mengenali ikatan tersebut sebagai substrat. Molekul monomer dasar yang dilepaskan melalui pemecahan enzimatik ini kemudian dapat dikonsumsi oleh mikroorganisme.

Di lingkungan alami kita, seluruh proses ini biasanya dilakukan oleh sekelompok mikroba seperti bakteri dan jamur. Mikroba ini mengeluarkan enzim hidrolitik, yang memecah polimer untuk melepaskan berbagai oligomer dan monomer yang kemudian dimanfaatkan oleh mikroba sebagai sumber nutrisi karbon. 

Selanjutnya terjadi katabolisme monomer dan oligomer yang berasal dari polimer, yang melibatkan pemecahan molekul kompleks. Proses ini menghasilkan biomassa organisme dan CO2 melalui respirasi.  

Masalahnya, meskipun bahan berbasis bio dapat dihasilkan dari sumber terbarukan alami, kemampuan biodegradasi mereka yang terbatas membuatnya tetap berada di lingkungan. Selain itu, keberlanjutan ini dapat disebabkan oleh proses kimia yang membuatnya tidak dapat dipecah secara biologis.

Bahan yang dapat terbiodegradasi memang dapat diproduksi dari petroleum dan sumber fosil lainnya karena biodegradasi bergantung pada sifat material, bukan sumbernya.

Mencapai Hal yang Mustahil

Studi ini, yang menerima dukungan pendanaan dari Department of Energy (DOE), bertujuan menemukan pengganti yang dapat terbiodegradasi untuk bahan yang sudah ada. Namun, menemukan bahan yang tidak terkumpul di lingkungan adalah “tidak mudah,” kata co-author Michael Burkart, yang juga merupakan co-founder Algenesis. 

Teknologi Soleic™ yang dipatenkan oleh perusahaan ilmu material ini adalah bahan plastik pertama di dunia yang dapat diperbarui, sepenuhnya dapat terbiodegradasi, dan berperforma tinggi yang terbuat dari tumbuhan. Algenesis memanfaatkan teknologi materialnya untuk memproduksi sepatu, papan selancar, dan alas kaki. Menurut Burkart, seorang profesor Kimia dan Biokimia di UC San Diego:

“Kami baru saja mulai memahami implikasi mikroplastik. Kami baru menggaruk permukaan dampak lingkungan dan kesehatan.” 

Berbicara tentang pekerjaan mereka, co-author dan co-founder Algenesis Robert Pomeroy, yang seperti Bukart memiliki kepemilikan saham di perusahaan dan menjabat sebagai profesor kimia dan biokimia, mencatat bahwa mereka pertama kali menciptakan polimer berbasis alga lebih dari setengah dekade yang lalu. Mereka memahami bahwa polimer ini akan sepenuhnya dapat terbiodegradasi, mampu “menghilang dalam kompos.”

Untuk pertama kalinya, tim mendapatkan kesempatan untuk mengukurnya pada tingkat mikropartikel. Untuk itu, mereka menggiling material menjadi mikropartikel halus, dan untuk memastikan bahwa material tersebut dicerna oleh mikroba, tim menggunakan tiga alat pengukuran yang berbeda.

Respirometer adalah alat pertama, yang digunakan untuk mengukur karbon dioksida (CO2) yang dilepaskan ketika material diuraikan oleh mikroba. Saat membandingkan penguraian selulosa dengan standar industri yang memiliki tingkat biodegradabilitas seratus persen, hasilnya menunjukkan bahwa polimer berbasis tumbuhan mendekati selulosa dengan hampir 100%.

Alat kedua yang digunakan adalah flotasi air, metode yang memanfaatkan fakta bahwa plastik tidak larut dan mengapung di air, sehingga mudah diangkat dari permukaan. Pengujian yang dilakukan pada interval 90 dan 200 hari menunjukkan bahwa hampir semua mikroplastik berbasis petroleum berhasil dipulihkan. Sebaliknya, untuk mikroplastik berbasis alga, hanya 32% yang dipulihkan setelah sembilan hari dan hanya 3% setelah 200 hari, menunjukkan bahwa mereka sangat dapat terbiodegradasi.

Dalam analisis kimia menggunakan gas chromatography/mass spectrometry (GCMS), keberadaan monomer terdeteksi, menunjukkan bahwa polimer tersebut dipecah menjadi bahan tumbuhan awalnya. 

“Material ini adalah plastik pertama yang terbukti tidak menghasilkan mikroplastik saat kita menggunakannya.” 

– Co-penulis Stephen Mayfield, co-founder of Algenesis

Dia menambahkan lagi:

“Ini lebih dari sekadar solusi berkelanjutan untuk siklus hidup akhir produk dan tempat pembuangan akhir kita yang penuh sesak. Ini sebenarnya plastik yang tidak akan membuat kita sakit.” 

Meskipun kemajuan signifikan telah dicapai, ini baru permulaan. Langkah selanjutnya melibatkan adaptasi material baru untuk digunakan dengan peralatan manufaktur yang ada yang dibangun untuk plastik tradisional. Untuk tujuan ini, Algenesis telah menjalin kemitraan dengan beberapa perusahaan untuk membuat produk menggunakan polimer berbasis tumbuhan. Kolaborasi ini mencakup penggunaan polimer berbasis alga oleh Trelleborg dalam kain berlapis dan produksi casing ponsel dengan RhinoShield.

Menurut Burkart:

“Ketika kami memulai pekerjaan ini, kami diberitahu bahwa itu tidak mungkin. Sekarang, kami melihat realitas yang berbeda. Masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan, tetapi kami ingin memberi harapan kepada orang-orang. Itu mungkin.” 

Apakah Plastik Biodegradable Masa Depan?

Seperti yang kita lihat, sektor plastik sedang mengalami transformasi. Ini penting karena plastik menyumbang sekitar 14% dari limbah kita, dan sebagian besar berakhir di laut. Secara statistik, saat ini kita menghasilkan lebih dari 350 juta ton metrik limbah plastik per tahun, yang diproyeksikan akan mencapai satu miliar ton metrik pada tahun 2060 jika tidak ada perubahan kebijakan saat ini.

Melihat siklus hidup kebanyakan bahan plastik mengungkapkan bahwa 79% dari semua plastik yang diproduksi dibuang ke tempat pembuangan akhir atau masuk ke lingkungan, sementara hanya 12% yang dibakar dan 9% yang didaur ulang. Meskipun terjadi peningkatan signifikan dalam daur ulang selama empat dekade terakhir, daur ulang plastik non-serat terhenti pada 18%, dengan hampir tidak ada serat tekstil yang didaur ulang. Stagnasi ini sebagian besar disebabkan oleh keterbatasan bentuk daur ulang yang dominan, yang berfokus pada mengubah plastik limbah menjadi bentuk baru melalui panas & tenaga mekanik, di mana kualitas input sangat penting.

Di tengah latar ini, semakin banyak perusahaan di seluruh dunia mengambil langkah untuk mengurangi penggunaan plastik konvensional dan menggantinya dengan alternatif yang lebih berkelanjutan dan bertanggung jawab secara lingkungan.

Plastik biodegradable melibatkan bioplastik yang komponennya berasal dari bahan baku terbarukan dan plastik dengan aditif biodegradable untuk meningkatkan biodegradasinya.

Bioplastik biasanya diproduksi dari polimer berbasis bio dan berpotensi berkontribusi pada siklus hidup plastik komersial yang lebih berkelanjutan. Di sini, polimer dibuat dari bahan baku terbarukan atau daur ulang. Plastik berbasis bio cenderung memiliki jejak karbon yang lebih rendah dibandingkan dengan plastik berbasis fosil. Mereka juga menunjukkan sifat material yang menguntungkan dan dapat kompatibel dengan aliran daur ulang yang ada.

Semua ini, bersama dengan meningkatnya kesadaran, penelitian, dan investasi di industri plastik, telah menyebabkan peningnya keberadaan plastik biodegradable dalam kehidupan sehari-hari kita.

Meskipun kita masih jauh dari menghilangkan plastik konvensional secara signifikan dari kehidupan kita, banyak langkah menggembirakan sedang diambil. Ini termasuk menemukan bahan biodegradable untuk memproduksi produk. Tentu saja, sulit menggantikan plastik dalam banyak aplikasi, tetapi dalam waktu dekat, banyak produk akan diproduksi dengan cara yang lebih ramah lingkungan.

Produk ramah lingkungan telah mendapatkan popularitas terbesar di sektor kemasan makanan, yang mencakup sekitar 39% dari total plastik yang diproduksi. Ini jelas menyoroti ruang lingkup besar untuk plastik biodegradable dalam industri. Misalnya, tergantung pada produk, botol plastik dapat diganti dengan bahan biodegradable, menemukan aplikasi tidak hanya dalam kemasan makanan tetapi juga dalam nutraceuticals.

Nampan makanan adalah contoh lain yang baik (selain sendok, sendok teh, garpu, dan cangkir) di mana penggunaan bahan biodegradable dapat memungkinkan pembuangan wadah dan isinya dalam satu tempat sampah. Produk lain yang mengadopsi bahan biodegradable termasuk kapsul kopi, kantong buah dan sayuran, serta kantong sampah.

Plastik biodegradable menawarkan berbagai kemungkinan untuk memproduksi beragam kemasan sekaligus lebih memenuhi kebutuhan banyak aplikasi kemasan, seperti fleksibilitas, kemampuan cetak, dan peningkatan penghalang.

Data terbaru menunjukkan bahwa pasar global untuk kemasan biodegradable memiliki potensi pertumbuhan yang sangat besar; pada tahun 2022, nilai pasar sekitar $87 miliar, dan pada tahun 2029, diproyeksikan akan tumbuh dengan CAGR 6,96%. Dan di antara semua subsegmen, plastik adalah yang paling menguntungkan dan diperkirakan akan berkembang lebih cepat daripada jenis material lainnya.

Secara khusus, bioplastik, alternatif menjanjikan untuk polimer berbasis petroleum, memiliki potensi untuk mengurangi ketergantungan kita pada bahan bakar fosil serta emisi yang berkontribusi pada perubahan iklim.

Plastik biodegradable paling umum yang tersedia saat ini berasal dari pati atau selulosa, termasuk polylactic acid (PLA), poly-3-hydroxybutyrate (PHB), dan polyhydroxyalkanoates (PHA). Bahan-bahan ini sering digunakan dalam industri minuman, farmasi, perawatan pribadi, dan perawatan rumah, karena dapat didaur ulang dan biodegradable.

Di luar kemasan, plastik biodegradable dapat diterapkan dalam industri pertanian, di mana mereka dapat digunakan sebagai mulsa, yang cukup mahal untuk didaur ulang. Mulsa yang dapat terkompos di sini akan menghilangkan kebutuhan mengumpulkan limbah karena akan menghilang dalam beberapa bulan tanpa meninggalkan mikroplastik yang bertahan selama puluhan tahun.

Meskipun ada banyak manfaat dan aplikasi, plastik biodegradable memiliki trade-off berupa biaya yang lebih tinggi dan dampak negatif pada pertanian. Namun, metode biologis dan kimia yang muncul, kemajuan teknologi, insentif keuangan, dan regulasi yang jelas dapat membantu penerapan bioplastik secara skala besar dan memberikan dampak berkelanjutan.

Dengan demikian, peneliti secara aktif menyelidiki bahan yang lebih baik dan metode produksi yang lebih bersih untuk meningkatkan sifat dan aplikasi generasi baru. Dengan 43,5%, Eropa saat ini memimpin produksi komersial bioplastik, yang diproyeksikan akan mencapai 7,6 juta ton pada tahun 2026. 

Kesimpulan

Setelah bertahun-tahun penelitian, kini sudah diketahui bahwa mikroplastik terakumulasi di semua lingkungan fisik, seperti badan air, tanah, dan presipitasi, bahkan tersebar di udara. Karena keberadaannya yang meluas, mikroplastik kini menjadi bagian dari rantai makanan, dan bukti menunjukkan bahwa mereka dapat menyebabkan kerusakan signifikan pada manusia, hewan, dan ekosistem.

Hal ini memicu penelitian terhadap bahan biodegradable, yang menawarkan alternatif yang lebih ramah lingkungan dibandingkan plastik tradisional. Selain pengembangan bahan baru, upaya sedang dilakukan untuk menerapkan standar universal. Lebih lagi, diperlukan perubahan perilaku dalam menggunakan lebih sedikit plastik dan meningkatkan penggunaan produk yang terbuat dari bioplastik.  

Bersama-sama, mereka tentu memiliki potensi untuk memberikan dampak positif dengan mengurangi krisis limbah plastik dan emisi karbon. Namun, penting untuk dicatat bahwa bahkan plastik biodegradable membutuhkan kondisi kompos yang tepat agar dapat memenuhi janjinya. Secara keseluruhan, kita membuat langkah-langkah bertahap menuju masa depan yang lebih hijau.

Klik di sini untuk daftar lima perusahaan bioplastik terbaik.