PLASTIK RAMAH LINGKUNGAN (PLASTIK HARAPAN PEMBANGUNAN BERKELANJUTAN)

Oleh Hendrius Candra, M.Si.

(Laboratorium Biologi SMAN 1 Ciampea Bogor)

Selama ini, plastik merupakan salah satu sampah yang sangat meresahkan kelestarian lingkungan. Bagaimana tidak, Sampah  ini menjadi ancaman bagi kehidupan di bumi karena sifatnya yang sulit terurai. Sulitnya plastik untuk terurai menjadi alasan kuat mengapa kita harus menghemat penggunaan plastik dalam kehidupan sehari-hari. Atau, membuat plastik yang ramah lingkungan !

Mengapa Sulit Terurai.

Sulit terurai karena plastik termasuk ke dalam senyawa xenobiotic, yang tidak diproduksi secara alami oleh spesies biologis. Plastik terbentuk dari rantai panjang karbon. Di mana karbon berikatan dengan karbon lainnya dalam ikatan yang kuat dan membentuk rantai panjang. Dilansir dari Live Science, ikatan karbon-karbon dalam plastik memerlukan energi yang besar untuk dibuat. Sehingga, secara alami plastik tidak terbentuk di alam karena alam memilih membentuk ikatan lain yang memerlukan lebih sedikit energi. Misalnya, ikatan peptida. Artinya, secara alami plastik tidak diproduksi di alam atau tidak tersedia secara alami. Hal ini membuat organisme alam tidak mengenal senyawa plastik di alam. Artinya, tidak ada pula organisme hidup yang secara alami memiliki sistem metabolisme untuk menguraikan menguraikan plastik secara efektif.

Rantai panjang plastik memerlukan energi besar untuk terbentuk. Sehingga, rantai tersebut juga memerlukan energi yang besar untuk dapat terputus (terurai). Dilansir dari Chemistry LibreTexts, bakteri hanya bisa menyerang molekul di ujungnya. Sehingga, penguraian plastik hanya dapat dimulai dari ujung-ujung rantainya. Hal ini mengakibatkan penguraian plastik oleh bakteri memakan waktu yang sangat lama. Seperti yang kita ketahui, plastik baru dapat teruraikan dalam waktu puluhan hingga ratusan tahun.

Plastik-Plastik Ramah Lingkungan

Plastik ramah lingkungan adalah plastik yang dirancang untuk mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan, baik dalam proses pembuatan, penggunaan, maupun pembuangan. Ini mencakup bioplastik, plastik yang dapat terurai secara hayati (biodegradable), dan plastik daur ulang.

Bioplastik: terbuat dari bahan alami seperti pati jagung, singkong, atau bahan nabati lainnya, dan dapat terurai secara alami oleh mikroorganisme. Plastik Biodegradable: dapat terurai menjadi senyawa sederhana seperti air, karbon dioksida, dan biomassa melalui proses biodegradasi oleh mikroorganisme. Plastik Daur Ulang: dihasilkan dari proses daur ulang plastik bekas, mengurangi kebutuhan akan bahan baku baru dan limbah plastik.

Ada juga, Plastik Oxo-Biodegradable: merupakan jenis plastik yang ditambahkan senyawa aditif agar dapat terurai lebih cepat di lingkungan, meskipun efektivitasnya masih menjadi perdebatan.

Penting untuk dicatat bahwa meskipun disebut "ramah lingkungan", setiap jenis plastik memiliki kelebihan dan kekurangan. Misalnya, beberapa bioplastik memerlukan kondisi pengomposan khusus untuk terurai sempurna. Selain itu, plastik biodegradable juga dapat menghasilkan mikroplastik jika tidak terurai sepenuhnya.

Memilih plastik ramah lingkungan adalah langkah positif untuk mengurangi dampak negatif plastik terhadap lingkungan, namun penting juga untuk mempertimbangkan jenis plastik yang paling sesuai dengan kebutuhan dan kondisi lingkungan setempat.

Penemuan Terbaru yang Menjanjikan

Menanggapi ancaman lingkungan itu, para peneliti yang dipimpin Takuzo Aida di RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) telah mengembangkan jenis plastik yang sangat berbeda, yang tidak dibangun berdasarkan ikatan permanen, tetapi berdasarkan interaksi reversibel.

Plastik supramolekuler ini menggunakan monomer ionik untuk membentuk struktur yang disatukan oleh jembatan garam, bukan rantai kovalen konvensional. Hal ini memungkinkan material menjadi tahan lama dan fleksibel selama penggunaan, tetapi mudah larut dalam air laut, terurai menjadi senyawa tidak beracun yang dimetabolisme oleh bakteri. Struktur material dibuat dengan menggabungkan dua monomer ionik.

Yang pertama adalah natrium heksametafosfat, senyawa yang sudah banyak digunakan dalam industri makanan. Yang kedua adalah monomer berbasis ion guanidinium, golongan molekul yang dikenal membentuk ikatan yang stabil dan reversibel.  Ketika kedua monomer ini berinteraksi, mereka menciptakan jaringan ikatan silang melalui jembatan garam, sambungan yang memberikan kekuatan dan elastisitas pada plastik.

Tidak seperti plastik supramolekuler sebelumnya, yang dianggap lemah karena sifatnya yang reversibel, tim RIKEN telah merancang interaksi ini agar bersifat ireversibel secara selektif. Jembatan garam tetap stabil dalam kondisi normal, menjaga plastik tetap utuh.

Namun, saat material terpapar elektrolit, seperti yang ditemukan di air laut, ikatan silang akan larut, yang menyebabkan strukturnya runtuh. Ikatan terurai dan plastic larut dalam hitungan jam tanpa meninggalkan jejak mikroplastik. Menurut Aida, perilaku ganda ini mengubah keterbatasan yang sebelumnya dianggap sebagai keuntungan penting.

Meskipun sifat ikatan yang reversibel pada plastik supramolekul dianggap membuatnya lemah dan tidak stabil, material baru justru sebaliknya..

Terobosan penting dalam penelitian ini terjadi saat tim mencampur 2 monomer dalam air dan mengamati pemisahan yang tak terduga menjadi dua fase cair. Salah satunya adalah lapisan kental dan tebal yang kaya jembatan garam yang saling terkait secara struktural, sedangkan lainnya lapisan berair yang jenuh dengan ion garam yang dikeluarkan selama reaksi. Misalnya, menggabungkan natrium heksametafosfat dengan alkil diguanidinium sulfat menyebabkan pengeluaran natrium sulfat ke dalam lapisan berair. Para peneliti menemukan bahwa hanya lapisan kental yang dapat digunakan untuk membentuk plastik fungsional. Setelah mengeringkan bagian ini, mereka memperoleh bahan yang disebut alkil SP2.

Ketika mereka melewatkan langkah penghilangan garam dan mengeringkan seluruh campuran, hasilnya adalah padatan kristal yang rapuh, sama sekali tidak cocok untuk aplikasi praktis apa pun.

Penghilangan garam ternyata menjadi fase penting dalam pembentukan plastik, menghasilkan zat yang fleksibel dan tahan lama yang dapat menahan penggunaan mekanis, hingga bertemu air asin.

Untuk menguji reaktivitas lingkungan material tersebut, para peneliti merendam sampel dalam air garam dan mengamati hasilnya. Seperti yang diharapkan, plastik tersebut dengan cepat menyerap elektrolit, yang memicu pembalikan interaksi jembatan garam.

Strukturnya menjadi tidak stabil dalam hitungan jam, sehingga plastik terurai menjadi komponen aslinya yang dapat terurai secara hayati. Proses penguraian yang cepat ini sangat berbeda dengan plastik tradisional, yang membutuhkan waktu berabad-abad untuk terurai dalam kondisi yang sama.

Inovasi ini membuka peluang untuk aplikasi di dunia nyata di sektor-sektor yang tidak dapat dihindari karena paparan plastik terhadap air laut. Barang-barang seperti jaring ikan, kemasan laut, kontainer pantai sekali pakai, atau perlengkapan berperahu dapat diproduksi dari bahan supramolekuler ini.

Setelah dibuang ke laut, produk-produk ini tidak akan lagi berkontribusi terhadap akumulasi sampah jangka panjang. Sebaliknya, produk-produk ini akan terlarut secara alami dan aman, sehingga mengurangi volume mikroplastik laut secara signifikan.

Mengingat estimasi global ada lebih dari 11 juta ton plastik masuk ke lautan setiap tahun, kemampuan untuk memproduksi material berkinerja tinggi yang terurai di lingkungan laut dapat berdampak besar pada ekologi.

Penelitian ini memberikan langkah praktis untuk mengurangi jejak lingkungan dari penggunaan plastik yang diperlukan, tanpa mengorbankan fungsionalitas atau daya tahan.

Sementara plastik yang dikembangkan oleh tim RIKEN masih dalam tahap penelitian, kombinasi sukses antara daya tahan dalam penggunaan dan biodegradabilitas dalam air merupakan lompatan maju dalam ilmu material.

Pekerjaan di masa mendatang kemungkinan besar akan difokuskan pada penyempurnaan formula, perluasan jangkauan monomer yang dapat digunakan, dan pengujian kinerja dalam berbagai kondisi lingkungan. Ada pula potensi untuk adaptasi terhadap lingkungan air tawar atau industri, tergantung pada bagaimana kimia jembatan garam disesuaikan.

Akhirnya, Di tanah, plastik ini hancur sepenuhnya dalam waktu sekitar sepuluh hari dan melepaskan nutrisi seperti fosfor dan nitrogen yang baik untuk pertumbuhan tanaman. Inovasi ini bukan hanya aman, tidak beracun, dan tidak mudah terbakar, tapi juga tidak menghasilkan emisi karbon saat terurai. Benar-benar ramah lingkungan !

Menariknya lagi, hingga 91 persen bahan aditif dan 82 persen monomerbisa di daur ulang. Mendukung ekonomi sirkular ! Plastik ini bisa digunakan untuk berbagai keperluan seperti mulsa pertanian, pelapis benih, jaring ikan, alat makan sekali pakai, hingga kemasan makanan. Tentu saja, temuan ini membuka jalan baru untuk mengurangi sampah plastic global sekaligus membantu pertanian berkelanjutan. Secara umum membantu Pembangunan yang berkelanjutan (Sustainable development), sebuah proses pembangunan yang memenuhi kebutuhan saat ini tanpa mengorbankan kemampuan generasi masa depan untuk memenuhi kebutuhan mereka sendiri. Ini melibatkan keseimbangan antara pertumbuhan ekonomi, perlindungan lingkungan, dan keadilan sosial ! Saatnya, tinggalkan plastik yang  “galak lingkungan” dan kita populerkan plastik yang “ramah lingkungan”. (Hendrius Candra, dari berbagai sumber).