Biodegradasi senyawa organik

Plastik, siapa yang tidak membutuhkannya. Hampir setiap hari kita membutuhkan plastik untuk berbagai hal, yaitu sebagai pembungkus makanan, minuman, peralatan rumah tangga, peralatan sekolah, peralatan kantor, dan sebagainya. Hal ini disebabkan karena plastik memiliki sifat unggul, yakni kuat, transparan, fleksibel, tidak mudah pecah, ringan, sebagian ada yang tahan terhadap panas dan stabil, serta harganya ekonomis terjangkau oleh semua kalangan masyarakat.

Plastik tergolong senyawa polimer, strukturnya terdiri atas rantai atom karbon (C) yang panjang, masing-masing atom C mengikat atom hidrogen (H). Selain itu, rantai atom C mengandung atom oksigen (O). Ketika sebuah kantong plastik kita isi dengan air, air tak dapat menerobos pori-pori plastik yang sangat kecil, jauh lebih kecil dibanding selaput semipermeabel. Bahkan udarapun tak dapat menembus plastik. Polimer plastik ini ikatan kimianya sangat kuat, serat polimer ini menempel ketat satu dengan lainnya.

Plastik yang digunakan saat ini adalah plastik non-biodegradable (plastik yang tidak dapat terurai secara biologis) yang terbuat dari minyak bumi yang keberadaannya semakin menipis dan tidak dapat diperbaharui, akibatnya semakin banyak penggunaan plastik semakin meningkat pula pencemaran lingkungan seperti penurunan kualitas air dan tanah menjadi tidak subur karena plastik tidak dapat dihancurkan dengan cepat dan alami oleh mikroba di dalam tanah.

Untuk mengurangi pencemaran lingkungan tersebut, saat ini sedang dikembangkan plastik biodegradable, yakni plastik yang dapat duraikan kembali oleh mikroorganisme secara alami menjadi senyawa yang ramah lingkungan. Plastik biodegradable terbuat dari polimer alami. Jenisnya antara lain polyhidroksialkanoat acid (PHA) dan poli-asam amino yang berasal dari sel bakteri; polylactic acid (PLA) yang merupakan modifikasi asam laktat hasil perubahan zat tepung/pati oleh mikroorganisme; dan poliaspartat sintesis yang dapat terdegradasi. Bahan dasar plastik berasal dari selulosa bakteri, kitin, kitosan, atau tepung yang terkandung dalam tumbuhan, serta beberapa material plastik atau polimer lain yang terdapat di sel tumbuhan dan hewan.

Di Indonesia, plastik biodegradabel yang mudah dikembangkan adalah polylactic acid (PLA) karena plastik ini berbahan dasar zat tepung/pati. Pati di dapatkan dari sumber karbohidrat, di Indonesia banyak diperoleh sumber karbohidrat seperti singkong, kentang, beras, dan tanaman lainnya penghasil karbohidrat sehingga pengembangan plastik PLA berpotensi besar di Indonesia.

 Polylactic acid (PLA) berasal dari proses esterifikasi asam laktat yang diperoleh dengan cara fermentasi oleh bakteri dengan menggunakan substrat pati atau gula sederhana.  PLA memiliki sifat tahan panas, kuat, dan merupakan polimer yang elastis.

Dalam proses pembuatan Polylactic acid terdapat lima langkah rangkaian proses utama, diantaranya

 (1) Ekstraksi pati;

 (2) Hidrolisis pati menjadi glukosa, hidrolisis adalah pemecahan kimiawi suatu molekul karena       pengikatan air sehingga menghasilkan molekul-molekul yang lebih kecil, hidrolisis ini dapat dilakukan dengan enzim maupun asam.; 

  (3) Fermentasi asam laktat, glukosa yang dihasilkan pada tahap hidrolisis digunakan sebagai bahan fermentasi asam laktat yang dilakukan oleh bakteri asam laktat (bakteri yang dapat menghasilkan asam laktat melalui fermentasi terdiri atas empat genus, yaitu Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, dan Sterptococcus).;

 (4) Esterifikasi dan pembentukan polimer, asam laktat yang terbentuk melalui fermentasi kemudian di esterifikasi. Kinetika reaksi dari pembuatan PLA  dapat ditingkatkan dengan penggunaan zink oksida dan suhu tinggi (135 °C, 6 jam) dilanjutkan dengan pembukaan cincin Lactide dan polymerisasi.;

 (5) Pencetakan dan pembentukan, pembentukan dilakukan sebagaimana halnya proses pencetakan plastik sintetik karena bio-plastik PLA mempunyai juga sifat-sifat mekanis yang mirip dibandingkan plastik sintetik, terutama dengan polystyren.

Plastik biodegradable berbahan dasar tepung (PLA) dapat didegradasi bakteri pseudomonas dan bacillus yang memutus rantai polimer menjadi monomer-monomernya. Senyawa-senyawa hasil degradasi polimer selain menghasilkan karbon dioksida dan air, juga menghasilkan senyawa organik lain yaitu asam organik dan aldehid yang tidak berbahaya bagi lingkungan. Plastik berbahan dasar tepung aman bagi lingkungan. Sebagai perbandingan, plastik tradisional membutuhkan waktu sekira 50 tahun agar dapat terdekomposisi alam, sementara plastik biodegradable dapat terdekomposisi 10 hingga 20 kali lebih cepat.

Hasil degradasi plastik ini dapat digunakan sebagai makanan hewan ternak atau sebagai pupuk kompos. Plastik biodegradable yang terbakar tidak menghasilkan senyawa kimia berbahaya. Kualitas tanah akan meningkat dengan adanya plastik biodegradable, karena hasil penguraian mikroorganisme meningkatkan unsur hara dalam tanah. Sifat penting dari PLA adalah kemampuannya terdegradasi secara biologis di dalam tanah. 

PLA terdegradasi melalui dua  tahap, yaitu  : tahap degradasi/fragmentasi dan  tahap biodegradasi.  Degradasi  plastik  terjadi  karena  panas,  air,  dan  sinar  matahari menghasilkan  fragmen-fragmen  polimer.  Plastik sintetik  tidak mengalami biodegradasi,  tetapi hanya mengalami degradasi sehingga masih meninggalkan residu. Polylactic acid juga memiliki sifat-sifat yang mendukung untuk dijadikan kemasan baik pangan maupun non pangan karena memiliki sifat pembatas (barrier) yang baik terutama untuk kelembaban dan uap air, selain itu kelebihannya lagi jika digunakan khususnya sebagai kemasan pangan. Asam laktat atau Polylactic acid masuk kedalam Golongan GRAS (Generally Recognize As Safe), sehingga terjamin aman  dari migrasi bahan-bahan berbahaya dari kemasan. 

Penggunaan plastik biodegradable sangat berpengaruh terhadap lingkungan, ini juga membantu mengurangi penggunaan minyak bumi, gas alam dan sumber mineral lain yang keberadaannya semakin menipis dan tidak dapat diperbaharui. Kedepannya diharapkan Indonesia dapat mengembangkan plastik biodegradable yang berasal dari pati, mengingat di Indonesia banyak diperoleh sumber karbohidrat sebagai sumber pati.

Biodegradasi pada dasarnya proses transfer elektron . Biologi energi diperoleh melalui oksidasi bahan dikurangi. enzim mikroba mengkatalisasi transfer elektron. Elektron akan dihapus dari organik substrat untuk menangkap energi yang tersedia melalui proses oksidasi. Elektron bergerak melalui pernapasan atau transfer elektron rantai (jalur metabolisme) terdiri dari serangkaian senyawa ke terminal akseptor elektron . Sebagian besar dari mikroba penduduk di tanah tergantung pada oksigen sebagai terminal akseptor elektron untuk metabolisme. Hilangnya oksigen menginduksi perubahan dalam kegiatan ini dan komposisi mikroba tanah populasi. Anaerobik fakultatif organisme (yang dapat menggunakan oksigen ketika hadir atau dapat beralih ke alternatif akseptor elektron, seperti nitrat dan sulfat, dalam ketiadaan oksigen) dan organisme anaerobik wajib menjadi dominan ketika oksigen tidak tersedia, namun aerobik biodegradasi biasanya lebih efisien (Stevens, 2002).

Dari artikel yang saya lihat dari sebuah sumber ini, muncul permasalahan saya yaitu : 
.Plastik biodegradable berbahan dasar tepung (PLA) dapat didegradasi bakteri pseudomonas dan bacillus yang memutus rantai polimer menjadi monomer-monomernya, bila komponen penyebab degradasi terjadi kurang memadai seperti musim penghujan sehingga kurangnya panas dan sinar matahari,hal apa yang terjadi pada degradasi oleh bakteri pseudomonas dan bacillus ini?? dan bagaimana dengan kualitas maupun kuantitas kompos yang dihasilkan dari hasil biodegradasinya,apakah terjadi peningkatan atau sebaliknya?