Enzim Pengurai Plastik PET

Penelitian enzim untuk daur ulang plastik telah berkembang selama 15 tahun terakhir. Namun, belum ada yang menemukan cara membuat enzim beroperasi efisien pada suhu rendah. Kini ada enzim yang bisa melakukannya.

KOMPAS/RADITYA HELABUMI

Petugas suku dinas sumber daya air membersihkan saluran air yang dipenuhi sampah terutama botol-botol plastik di di kawasan Tanjung Duren, Jakarta Barat, Selasa (11/1/2022). Sampah plastik menjadi permasalahan lingkungan yang sukar untuk dikendalikan. Banyaknya sampah plastik yang terbuang begitu saja merupakan bukti pengelolaan sampah yang masih buruk, salah satunya disebabkan rendahnya daur ulang sampah di Indonesia.

Penggunaan plastik untuk berbagai keperluan manusia tak terhindarkan. Akibatnya, tumpukan sampah dari polimer ini kian menjadi ancaman bagi lingkungan, bahkan bagi kesehatan manusia. Mulai dari dasar laut yang sangat dalam, puncak gunung, hingga kutub ditemukan aneka jenis plastik karena materialnya yang sulit dan sangat lama terfragmentasi maupun terurai.

Meski demikian, ada kabar baik dari tim ilmuwan di The University of Texas di Austin, Amerika Serikat, yang menemukan secercah titik terang untuk mengatasi sampah plastik ini. Mereka membuat varian enzim yang bisa memecah dan mengurai plastik dari yang semula membutuhkan waktu berabad-abad menjadi hanya dalam hitungan jam dan hari.

Hasil penemuan mereka dipublikasikan dalam jurnal Nature, Rabu (27/4/2022). Penemuan mereka mendapatkan sambutan hangat karena memunculkan harapan akan dapat membantu memecahkan permasalahan lingkungan umat manusia saat ini, selain perubahan iklim.

Enzim yang mereka hasilkan diharapkan dapat mengatasi miliaran ton sampah plastik yang menumpuk di tempat pembuangan sampah dan mencemari tanah dan air alami kita. Enzim memiliki potensi untuk meningkatkan daur ulang dalam skala besar yang memungkinkan industri besar mengurangi dampak lingkungan dengan memulihkan dan menggunakan kembali plastik pada tingkat molekuler.

Anda memerlukan enzim yang dapat bekerja di lingkungan pada suhu sekitar. Persyaratan ini adalah di mana teknologi kami memiliki keuntungan besar di masa depan. (Hal Alper)

”Kemungkinan tidak terbatas di seluruh industri untuk memanfaatkan proses daur ulang terdepan ini. Di luar industri pengelolaan limbah yang jelas, ini juga memberikan peluang bagi perusahaan dari setiap sektor untuk memimpin dalam mendaur ulang produk mereka. Melalui pendekatan enzim yang lebih berkelanjutan ini, kita dapat mulai membayangkan ekonomi plastik sirkular yang sesungguhnya,” kata Hal Alper, profesor di Departemen Teknik Kimia McKetta di University of Texas di Austin, Rabu, dalam informasi resmi.

Proyek riset ini berfokus pada polietilen tereftalat (PET), polimer signifikan yang ditemukan di sebagian besar kemasan konsumen, termasuk wadah kue, botol soda, kemasan buah dan salad, serta serat dan tekstil tertentu. Porsinya sekitar 12 persen dari semua sampah global.

Enzim mampu menyelesaikan proses sirkular untuk memecah plastik menjadi bagian-bagian yang lebih kecil (depolimerisasi) dan kemudian secara kimiawi menyatukannya kembali (repolimerisasi). Dalam beberapa kasus, plastik ini dapat sepenuhnya dipecah menjadi monomer hanya dalam waktu 24 jam.

Pembelajaran mesin

Para peneliti di Cockrell School of Engineering and College of Natural Sciences itu menggunakan model pembelajaran mesin untuk menghasilkan mutasi baru pada enzim alami yang disebut PETase sehingga memungkinkan bakteri mendegradasi plastik PET. Model tersebut memprediksi mutasi mana pada enzim ini yang akan mencapai tujuan depolimerisasi plastik limbah pasca-konsumen dengan cepat pada suhu rendah.

Melalui proses ini, termasuk mempelajari 51 wadah plastik pasca-konsumen yang berbeda, lima serat poliester dan kain yang berbeda serta botol air yang semuanya terbuat dari PET, para peneliti membuktikan keefektifan enzim yang mereka sebut FAST-PETase (PETase yang fungsional, aktif, stabil, dan toleran).

”Pekerjaan ini benar-benar menunjukkan kekuatan menyatukan berbagai disiplin ilmu, dari biologi sintetik hingga teknik kimia hingga kecerdasan buatan,” kata Andrew Ellington, profesor di Pusat Sistem dan Biologi Sintetis. Timnya memimpin pengembangan model pembelajaran mesin.

Baca juga: Parasit Penyebab Penyakit Dapat Menumpang Mikroplastik

Daur ulang adalah cara paling jelas untuk mengurangi sampah plastik. Namun, secara global, kurang dari 10 persen dari semua plastik telah didaur ulang. Metode paling umum untuk membuang plastik, selain membuangnya ke tempat pembuangan sampah, adalah dengan membakarnya, yang memakan biaya, intensif energi, dan memuntahkan gas berbahaya ke udara. Proses industri alternatif lainnya termasuk proses glikolisis, pirolisis, dan/atau metanolisis yang sangat intensif energi.

Solusi biologis membutuhkan lebih sedikit energi. Penelitian tentang enzim untuk daur ulang plastik telah berkembang selama 15 tahun terakhir. Namun, hingga saat ini, belum ada yang dapat menemukan cara membuat enzim yang dapat beroperasi secara efisien pada suhu rendah untuk menjadikannya portabel dan terjangkau dalam skala industri besar. FAST-PETase dapat melakukan proses pada suhu kurang dari 50 derajat celsius.

KOMPAS/PRIYOMBODO

Warga menyetor sampah botol plastik ke tempat penampungan mandiri di kawasan perumahan Bintaro, Pondok Aren, Tangerang Selatan, Banten, Jumat (25/2/2022).

Selanjutnya, tim berencana untuk meningkatkan produksi enzim untuk mempersiapkan aplikasi industri dan lingkungan. Para peneliti telah mengajukan permohonan paten untuk teknologi tersebut dan mengamati beberapa kegunaan yang berbeda. Membersihkan tempat pembuangan sampah dan menghijaukan industri penghasil limbah tinggi adalah yang paling jelas. Namun, potensi penggunaan lainnya adalah untuk memperbaiki lingkungan. Tim sedang mencari sejumlah cara mengeluarkan enzim ke lapangan untuk membersihkan lokasi yang tercemar. ”Anda memerlukan enzim yang dapat bekerja di pada lingkungan dengan suhu sekitar,” kata Alper.

Sambil para ilmuwan dan insinyur tersebut memantapkan hasil temuannya untuk mengatasi masalah sampah plastik, kita pun bisa berkontribusi aktif. Bisa dengan mengurangi pemakaian plastik sekali pakai dengan menggunakan kantong belanja, membawa botol minum sendiri, dan bijak berbelanja daring dalam meminta wrapping dan kemasan.

Baca juga: Botol Plastik ”Reusable” Terbukti Melepaskan Ratusan Bahan Kimia