Botol plastik yang kita buang saat ini akan tetap ada selama ratusan tahun. Ini adalah salah satu alasan utama mengapa masalah polusi plastik yang semakin meningkat, yang berdampak mematikan pada kehidupan laut, menjadi begitu serius.
Para ilmuwan baru-baru ini menemukan jenis bakteri yang dapat memakan plastik yang digunakan untuk membuat botol, dan kini telah memperbaikinya agar bekerja lebih cepat. Dampaknya tidak terlalu besar – ini bukanlah solusi menyeluruh terhadap polusi plastik – namun hal ini menunjukkan bagaimana bakteri dapat membantu menciptakan daur ulang yang lebih ramah lingkungan.
Lihat terkait
Plastik adalah polimer kompleks, artinya plastik merupakan rantai molekul yang panjang dan berulang sehingga tidak larut dalam air. Kekuatan rantai tersebut membuat plastik sangat tahan lama sehingga membutuhkan waktu yang sangat lama untuk terurai secara alami. Jika plastik dapat dipecah menjadi unit-unit kimia yang lebih kecil dan dapat larut, maka bahan-bahan penyusun ini dapat dipanen dan didaur ulang untuk membentuk plastik baru dalam sistem loop tertutup.
Pada tahun 2016, ilmuwan dari Jepang menguji bakteri yang berbeda dari pabrik daur ulang botol dan menemukannya Ideonella sakaiensis 201-F6 mampu mencerna plastik yang digunakan untuk membuat botol minuman sekali pakai, polietilen tereftalat (PET). Ia bekerja dengan mengeluarkan enzim (sejenis protein yang dapat mempercepat reaksi kimia) yang dikenal sebagai PETase. Hal ini memecah ikatan kimia tertentu (ester) dalam PET, meninggalkan molekul lebih kecil yang dapat diserap bakteri, menggunakan karbon di dalamnya sebagai sumber makanan.
BACA BERIKUTNYA: Hari Bumi 2018
Meskipun enzim bakteri lain telah diketahui mencerna PET secara perlahan, enzim baru tersebut tampaknya telah berevolusi secara khusus untuk pekerjaan ini. Hal ini menunjukkan bahwa teknologi ini mungkin lebih cepat dan efisien sehingga memiliki potensi untuk digunakan dalam daur ulang bio.
Hasilnya, beberapa tim mencoba memahami secara pasti cara kerja PETase dengan mempelajari strukturnya. Dalam 12 bulan terakhir, kelompok dari Korea, Tiongkok dan Inggris, Amerika Serikat dan Brazil telah menerbitkan karya yang menunjukkan struktur enzim pada resolusi tinggi dan menganalisis mekanismenya.
BACA BERIKUTNYA: Empat poin rencana Michael Gove untuk mengatasi sampah plastik Inggris
Makalah ini menunjukkan bahwa bagian dari protein PETase yang melakukan pencernaan kimia adalah dirancang secara fisik untuk mengikat permukaan PET dan bekerja pada suhu 30°C, sehingga cocok untuk didaur ulang bio-reaktor. Dua tim juga menunjukkan bahwa dengan mengubah sifat kimia enzim secara halus sehingga berinteraksi dengan PET secara berbeda, enzim tersebut bekerja lebih cepat dibandingkan PETase alami.
Menggunakan enzim dari bakteri dalam bio-reaktor untuk memecah plastik untuk didaur ulang masih lebih mudah diucapkan daripada dilakukan. Sifat fisik plastik membuat plastik sangat sulit berinteraksi dengan enzim.
PET yang digunakan dalam botol minuman memiliki struktur semi-kristal, yang berarti molekul plastiknya padat dan sulit dijangkau oleh enzim. Studi terbaru menunjukkan bahwa enzim yang ditingkatkan mungkin bekerja dengan baik karena bagian molekulnya terlibat dalam reaksi sangat mudah diakses, sehingga memudahkan enzim untuk menyerang PET yang terkubur sekalipun molekul.
Perbaikan sederhana
Peningkatan pada aktivitas PETase tidaklah dramatis, dan kita masih belum menemukan solusi untuk krisis plastik kita. Namun penelitian ini membantu kita memahami bagaimana enzim yang menjanjikan ini memecah PET dan memberi petunjuk bagaimana kita dapat membuatnya bekerja lebih cepat dengan memanipulasi bagian aktifnya.
Relatif tidak lazim untuk mampu merekayasa enzim agar bekerja lebih baik dibandingkan yang dihasilkan melalui alam. Mungkin pencapaian ini mencerminkan fakta bahwa bakteri yang menggunakan PETase baru saja berevolusi untuk bertahan hidup pada plastik buatan manusia ini. Hal ini dapat memberi para ilmuwan peluang menarik untuk menyalip evolusi dengan merekayasa bentuk PETase yang dioptimalkan.
BACA BERIKUTNYA: Cotton bud dan sedotan akan segera dilarang di Inggris untuk membantu mengurangi sampah plastik
Namun ada satu kekhawatiran. Meskipun bakteri modifikasi apa pun yang digunakan dalam bioreaktor cenderung sangat terkontrol, faktanya bakteri tersebut berevolusi mengalami degradasi dan konsumsi plastik pada awalnya menunjukkan bahwa bahan yang sangat kita andalkan ini mungkin tidak tahan lama seperti yang kita duga.
Jika semakin banyak bakteri yang memakan plastik di alam liar, maka produk dan struktur yang dirancang untuk bertahan bertahun-tahun akan terancam. Industri plastik akan menghadapi tantangan serius dalam mencegah produknya terkontaminasi oleh mikroorganisme yang lapar.
Pelajaran dari antibiotik mengajarkan kita bahwa kita lambat dalam mengecoh bakteri. Namun mungkin penelitian seperti ini bisa memberi kita permulaan.
Emily Flashman adalah peneliti di bidang enzimologi di Universitas Oxford. Artikel ini awalnya diterbitkan pada Percakapan.
