Created with Sketch.
import_contacts
View All Posts

Energi & Lingkungan

Untuk Mendesain Plastik Yang Benar-Benar Dapat Dikomposkan, Para Ilmuwan Mengambil Isyarat Dari Alam

Terlepas dari upaya kami untuk menyortir dan mendaur ulang,  kurang dari 9% plastik didaur ulang  di AS, dan sebagian besar berakhir di tempat pembuangan sampah atau lingkungan.

Kantong dan wadah plastik biodegradable dapat membantu, tetapi jika tidak disortir dengan benar, dapat mencemari plastik # 1 dan # 2 yang dapat didaur ulang. Yang lebih buruk, kebanyakan plastik biodegradable membutuhkan waktu berbulan-bulan untuk terurai, dan ketika akhirnya berhasil, mereka membentuk mikroplastik - potongan kecil plastik yang dapat berakhir di lautan dan tubuh hewan - termasuk tubuh kita.


Sekarang, seperti yang  dilaporkan hari ini di jurnal Nature , para ilmuwan di Departemen Energi Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) dan UC Berkeley telah merancang plastik kompos yang diaktifkan oleh enzim yang dapat mengurangi polusi mikroplastik, dan sangat menjanjikan untuk daur ulang plastik. Bahan tersebut dapat dipecah menjadi blok penyusunnya - molekul individu kecil yang disebut monomer - dan kemudian diubah menjadi produk plastik baru yang dapat dibuat kompos.


“Di alam liar, enzim adalah yang digunakan alam untuk memecah banyak hal - dan bahkan ketika kita mati, enzim menyebabkan tubuh kita membusuk secara alami. Jadi untuk penelitian ini, kami bertanya pada diri sendiri, 'Bagaimana enzim dapat menguraikan plastik sehingga menjadi bagian dari alam? ” kata penulis senior  Ting Xu , yang memegang gelar ilmuwan senior fakultas di Divisi Ilmu Material Berkeley Lab  , dan profesor ilmu kimia dan material dan teknik di UC Berkeley.

Di Lab Berkeley, Xu - yang selama hampir 15 tahun mengabdikan karirnya pada pengembangan bahan polimer fungsional yang terinspirasi oleh alam - memimpin tim ilmuwan dan insinyur lintas disiplin dari universitas dan laboratorium nasional di seluruh negeri untuk mengatasi masalah pemasangan yang ditimbulkan oleh baik sekali pakai dan yang disebut plastik biodegradable.


Kebanyakan plastik biodegradable yang digunakan saat ini terbuat dari polylactic acid (PLA), bahan plastik nabati yang dicampur dengan tepung jagung. Ada juga polycaprolactone (PCL), polyester biodegradable yang banyak digunakan untuk aplikasi biomedis seperti rekayasa jaringan.

Tetapi masalah dengan plastik biodegradable konvensional adalah bahwa mereka tidak dapat dibedakan dari plastik sekali pakai seperti film plastik - jadi sebagian besar bahan ini berakhir di tempat pembuangan sampah. Dan bahkan jika wadah plastik biodegradable disimpan di fasilitas sampah organik, ia tidak dapat terurai secepat salad makan siang yang pernah dikandungnya, sehingga akhirnya mencemari sampah organik, kata rekan penulis  Corinne Scown , seorang staf ilmuwan dan wakil direktur Divisi Riset, Analisis Energi & Dampak Lingkungan di Area Teknologi Energi Lab Berkeley  .


Artikel lain: Orang dengan pembekuan darah langka setelah serangan COVID-19 memiliki respons imun yang tidak biasa


Masalah lain dengan plastik biodegradable adalah plastik tersebut tidak sekuat plastik biasa - itulah mengapa Anda tidak dapat membawa barang-barang berat dalam kantong kompos hijau standar. Pengorbanannya adalah plastik biodegradable dapat terurai seiring berjalannya waktu - tetapi tetap saja, kata Xu, mereka hanya terurai menjadi mikroplastik, yang masih merupakan plastik, hanya saja jauh lebih kecil.

Jadi Xu dan timnya memutuskan untuk mengambil pendekatan yang berbeda - dengan enzim "nanoconfining" menjadi plastik.


Menggunakan enzim

Karena enzim adalah bagian dari sistem kehidupan, triknya adalah mengukir tempat yang aman di dalam plastik agar enzim tidak aktif sampai mereka dipanggil untuk bertindak.

Dalam serangkaian eksperimen, Xu dan rekan penulisnya menanamkan sejumlah kecil enzim komersial Burkholderia cepacian lipase (BC-lipase) dan proteinase K dalam bahan plastik PLA dan PCL. Para ilmuwan juga menambahkan pelindung enzim yang disebut four-monomer random heteropolymer, atau RHP, untuk membantu membubarkan enzim beberapa nanometer (sepersejuta meter) terpisah.


Hasilnya menakjubkan, para ilmuwan menemukan bahwa air keran rumah tangga biasa atau kompos tanah standar mengubah bahan plastik yang tertanam enzim menjadi monomer dan menghilangkan mikroplastik hanya dalam beberapa hari atau minggu.

Mereka juga mengetahui bahwa BC-lipase adalah sejenis "pemakan" yang rewel. Sebelum lipase dapat mengubah rantai polimer menjadi monomer, lipase harus menangkap ujung rantai polimer terlebih dahulu. Dengan mengontrol kapan lipase menemukan ujung rantai, dimungkinkan untuk memastikan bahan tidak terdegradasi sampai terpicu oleh air panas atau tanah kompos, jelas Xu.

Selain itu, mereka menemukan bahwa strategi ini hanya bekerja ketika BC-lipase tersebar secara nano - dalam hal ini, hanya 0,02% berat dalam blok PCL - daripada secara acak dimasukkan dan dicampur.


“Nanodispersion membuat setiap molekul enzim bekerja - tidak ada yang terbuang percuma,” kata Xu.


Dan itu penting saat memperhitungkan biaya. Enzim industri dapat berharga sekitar $ 10 per kilogram, tetapi pendekatan baru ini hanya akan menambah beberapa sen untuk biaya produksi satu kilogram resin karena jumlah enzim yang dibutuhkan sangat rendah - dan bahan tersebut memiliki umur simpan lebih dari tujuh bulan , Scown ditambahkan.


Buktinya ada di kompos

Studi hamburan sinar-X yang dilakukan di Advanced Light Source Berkeley Lab   mengkarakterisasi nanodispersi enzim dalam bahan plastik PCL dan PLA.

Eksperimen tegangan antar muka yang dilakukan oleh rekan penulis  Tom Russell  mengungkapkan secara real time bagaimana ukuran dan bentuk tetesan berubah saat bahan plastik terurai menjadi molekul yang berbeda. Hasil lab juga membedakan antara molekul enzim dan RHP.

"Uji antarmuka memberi Anda informasi tentang bagaimana proses degradasi," katanya. “Tapi buktinya ada di pengomposan - Ting dan timnya berhasil memulihkan monomer plastik dari plastik biodegradable hanya dengan menggunakan RHP, air, dan tanah kompos.”


Russell adalah ilmuwan fakultas tamu dan profesor ilmu dan teknik polimer dari University of Massachusetts yang memimpin program Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids di Divisi Ilmu Material Berkeley Lab.

Mengembangkan film plastik yang sangat terjangkau dan mudah dibuat kompos dapat memberi insentif kepada produsen produk untuk mengemas buah-buahan dan sayuran segar dengan plastik yang dapat dikomposkan alih-alih bungkus plastik sekali pakai - dan sebagai hasilnya, fasilitas limbah organik menghemat biaya tambahan untuk berinvestasi dalam mesin pembungkus plastik yang mahal. ketika mereka ingin menerima sisa makanan untuk pencernaan anaerobik atau pengomposan, kata Scown.


Karena pendekatan mereka berpotensi bekerja dengan baik dengan plastik keras, kaku, dan plastik lunak dan fleksibel, Xu ingin memperluas studinya ke poliolefin, keluarga plastik di mana-mana yang biasa digunakan untuk membuat mainan dan komponen elektronik.


Plastik tim yang benar-benar dapat dijadikan kompos akan segera tersedia di rak. Mereka baru-baru ini mengajukan permohonan paten melalui kantor paten UC Berkeley. Dan rekan penulis Aaron Hall, yang merupakan seorang Ph.D. Mahasiswa ilmu dan teknik material di UC Berkeley pada saat studi, mendirikan perusahaan rintisan UC Berkeley Intropic Materials untuk lebih mengembangkan teknologi baru. Dia baru-baru ini terpilih untuk berpartisipasi dalam  Cyclotron Road , program beasiswa kewirausahaan yang bekerja sama dengan Activate.

“Dalam hal memecahkan masalah plastik, itu tanggung jawab lingkungan kita untuk membawa alam di jalurnya. Dengan meresepkan peta molekuler dengan enzim di belakang kemudi, penelitian kami adalah awal yang baik, ”kata Xu.


Sumber : scienceblog.com-freepik.com


Baca juga:


Energi Yang Dilepaskan Oleh Gunung Berapi Bawah Laut Dapat Menggerakkan Benua


 Suplemen Omega-3 Berfungsi Ganda Dalam Melindungi Dari Stres


Beruang Hitam Zaman Batu Tidak Hanya Buang Air Besar Di Hutan - Mereka Juga Melakukannya Di Gua


Alat Baru Dikembangkan Untuk Mempelajari Protein Yang 'Tidak Dapat Diganggu'

Anggie Wibisono

23
April 2021




Created with Sketch.
Created with Sketch.

Langganan info dari kami