Nature’s Cleanup Crew: Mikroba Penyerang Plastik di Lautan

MicroCurrent Edisi Reguler seputar Lingkungan dan Akuakultur

Disusun oleh Cahya Aruni, Amanda Cyntia, Dinda Raisya, Fathimah Az-Zahra, Daniella Prisca (Archaea‘24)

Lautan Plastik: Ancaman Nyata di Balik Birunya Laut

Lautan kita telah menjadi lautan mikroplastik dari berbagai limbah plastik yang berakhir di laut. Kantong plastik sering disalahartikan sebagai ubur-ubur oleh penyu, sehingga menyebabkan penyumbatan saluran pencernaan yang fatal. Ancaman ini tidak hanya berdampak pada kehidupan hewan laut, tetapi juga pada laut itu sendiri. Ketika plastik terdegradasi akibat paparan sinar matahari dan tekanan fisik, plastik berubah menjadi mikroplastik, yaitu bentuk pencemar yang sangat berbahaya karena dapat masuk ke dalam rantai makanan mulai dari fitoplankton hingga manusia (Shaji et al., 2024).

Mikroplastik membawa senyawa beracun seperti poliklorinasi bifenil (PCB), hidrokarbon aromatik polisiklik (PAH), serta bahan kimia pengganggu sistem endokrin seperti bisfenol A (BPA). Ketika tertelan oleh ikan dan organisme laut lainnya, zat-zat beracun ini dapat terakumulasi dalam jaringan tubuh dan berpindah sepanjang rantai makanan, yang pada akhirnya menimbulkan risiko kesehatan bagi manusia, termasuk toksisitas reproduksi, penurunan sistem imun, dan potensi karsinogenik.

Bagaimana Mikroba Mengurai Plastik? Biodegradasi Jawabannya!

Biodegradasi menawarkan alternatif yang menjanjikan, yaitu proses penguraian alami bahan organik oleh organisme hidup, terutama mikroorganisme seperti bakteri dan fungi.

Dalam konteks plastik, biodegradasi merupakan proses bertahap yang meliputi beberapa tahap berikut:

• Bio-deteriorasi: Mikroba mengkolonisasi permukaan plastik dan menyebabkan pelemahan struktur secara fisik.
• Bio-fragmentasi: Enzim yang disekresikan oleh mikroba memecah rantai polimer panjang menjadi oligomer dan monomer yang lebih kecil.
• Asimilasi: Sel mikroba menyerap fragmen-fragmen kecil tersebut sebagai sumber karbon dan energi.
• Mineralisasi: Fragmen tersebut selanjutnya dikonversi secara lengkap menjadi CO₂, H₂O, metana (CH₄), serta biomassa mikroba baru.

Proses ini diawali dan didukung oleh faktor abiotik seperti suhu, radiasi UV, kelembapan, dan pH, yang memodifikasi permukaan plastik sehingga lebih mudah diserang oleh mikroorganisme (Tania & Anand, 2023).

Siapa saja Pasukan Pengurai Plastik ini? Hal yang Menarik untuk Kamu Ketahui

Berbagai mikroorganisme menunjukkan karakteristik yang berbeda, baik dari jenis plastik yang didegradasi, mekanisme enzimatik yang digunakan, maupun kondisi lingkungan optimum bagi aktivitasnya.

• PE, PP, dan PVC: Pseudomonas, Bacillus, dan Alcanivorax borkumensis melalui jalur hidrolitik dan oksidatif. 
• PET: Ideonella sakaiensis menjadi sorotan karena menghasilkan enzim PETase dan MHETase yang bekerja secara berurutan memutus ikatan ester polimer menjadi monomer sederhana yang kemudian diasimilasi ke dalam metabolisme sel. 

Sementara itu, jamur seperti Phanerochaete chrysosporium memanfaatkan enzim oksidatif untuk merusak struktur plastik yang lebih kompleks dan resisten. Mikroba tidak hanya menguraikan plastik, tetapi pada beberapa kasus benar-benar “memakannya” sebagai sumber nutrisi. Selain itu, degradasi plastik umumnya berlangsung secara sinergis dalam komunitas mikroba, di mana satu spesies memulai depolimerisasi, sementara spesies lain melanjutkan proses asimilasi hingga mineralisasi.

Masa Depan Tanpa Plastik? Langkah Selanjutnya untuk Solusi Berbasis Mikroba

Salah satu solusi bebas plastik berbasis mikroba adalah penggunaan bioplastik Polyhydroxyalkanoates (PHA), yaitu poliester alami yang diproduksi oleh mikroorganisme sebagai cadangan energi dan karbon di dalam sel. Bioplastik ini dianggap lebih ramah lingkungan karena bersifat biodegradable, biokompatibel, dan dapat terurai secara alami menjadi karbon dioksida dan air berbeda dengan plastik konvensional yang membutuhkan ratusan tahun untuk terdegradasi. Mikroba yang mampu menghasilkan PHA antara lain Cupriavidus necator, Pseudomonas putida, Bacillus sp., Halomonas sp., serta sianobakteri seperti Synechococcus dan Anabaena. Selain itu, beberapa mikroalga juga diketahui mampu mengakumulasi PHA dalam kondisi tertentu (Getino et al., 2024).
Produksi PHA dilakukan dengan menumbuhkan mikroba menggunakan sumber karbon murah dan berlimpah, terutama limbah agroindustri seperti whey keju, molase bit, limbah anggur, minyak jelantah, kulit kakao, hingga limbah kayu. Mikroorganisme kemudian mengubah senyawa karbon tersebut menjadi monomer hidroksialkanoat melalui jalur biosintesis di dalam sel dan menyimpannya sebagai granula PHA. Setelah proses fermentasi selesai, biomassa mikroba dipanen lalu dilakukan ekstraksi dan pemurnian untuk memperoleh bioplastik siap pakai. Pemanfaatan limbah sebagai bahan baku tidak hanya menurunkan biaya produksi, tetapi juga membantu mengurangi pencemaran lingkungan dan mendukung konsep ekonomi sirkular yang berkelanjutan (Getino et al., 2024).

Glosarium

Istilah	Keterangan
Mikroplastik	Potongan plastik sangat kecil yang sulit dilihat.
Sistem endokrin	Sistem pengatur hormon dalam tubuh.
Karsinogenik	Bisa menyebabkan kanker.
Insinerasi	Pembakaran sampah dengan suhu sangat tinggi.
Biodegradasi	Penguraian bahan oleh makhluk hidup seperti bakteri atau jamur.
Biodeteriorasi	Tahap awal kerusakan plastik akibat aktivitas mikroba.
Biofragmentasi	Pemecahan plastik menjadi bagian lebih kecil oleh mikroba.
Enzim	Protein khusus yang membantu mempercepat reaksi kimia dalam makhluk hidup.
Polimer	Rantai molekul panjang penyusun plastik.
Oligomer	Fragmen polimer berukuran lebih kecil hasil pemecahan plastik.
Monomer	Bagian kecil penyusun polimer/plastik.
Asimilasi	Proses penyerapan zat sebagai sumber energi atau nutrisi.
Mineralisasi	Tahap akhir penguraian hingga menjadi zat sederhana seperti air dan CO₂.
Biomassa	Kumpulan massa makhluk hidup, misalnya sel mikroba.
Hidrokarbon	Senyawa kimia dari karbon dan hidrogen.
Hidrolitik	Proses pemecahan senyawa menggunakan air.
Oksidatif	Proses kimia yang melibatkan oksigen
Depolimerisasi	Pemecahan plastik menjadi molekul yang lebih kecil.

Daftar Pustaka

Getino, L., Martín, J. L., & Chamizo-Ampudia, A. (2024). A Review of Polyhydroxyalkanoates: Characterization, Production, and Application from Waste. Microorganisms, 12(10), 2028. https://doi.org/10.3390/microorganisms12102028 

Shaji, A., Kamalesh, R., Dinakarkumar, Y., Saravanan, A., Arokiyaraj, S., Mani, H. P., Veera, H. M., Muthu, D. B., Ramakrishnan, G., & Ivo Romauld, S. (2024). Microbial degradation of marine plastic debris: A comprehensive review on the environmental effects, disposal, and biodegradation. Biochemical Engineering Journal, 201, 109133. https://doi.org/10.1016/j.bej.2023.109133

Tania, M., & Anand, A. V. (2023). The implementation of microbes in plastic biodegradation. Journal of Umm Al-Qura University for Applied Sciences. https://doi.org/10.1007/s43994-023-00077-y