Oleh: Dr. Faisal Amri Tanjung, MT
Sampah plastik telah menjadi masalah lingkungan utama sejak revolusi industri ketiga beberapa dekade lalu. Limbah ini berjumlah sekitar 10–11% dari total limbah dunia; oleh karena itu, pengelolaan limbah plastik akan memerlukan beberapa perlakuan yang saling melengkapi. Teknologi plastik biodegradable dianggap sebagai solusi untuk mengatasi masalah ini, terutama karena sejarah keberhasilannya yang telah terbukti. Salah satu plastik biodegradable komersial adalah asam polilaktat (PLA). Bioplastik ini adalah polimer transparan yang disintesis baik dengan polimerisasi kondensasi asam laktat atau dengan polimerisasi pembukaan cincin dari laktida (dimer siklik dari asam laktat). Asam laktat diproduksi secara sintesis kimia atau melalui fermentasi karbohidrat seperti pati, glukosa, dan xilosa. PLA memiliki sifat fisik yang diinginkan seperti titik leleh yang tinggi (175 ° C), kekuatan yang tinggi, dan kemudahan pemrosesannya. PLA saat ini digunakan di sejumlah besar bidang, termasuk dalam pertanian, biomedis, dan pengemasan, menunjukkan potensi yang baik untuk menggantikan plastik yang tidak dapat terurai secara hayati. Namun, pasar PLA terbatas karena biaya produksi yang tinggi dan sifat mekaniknya yang relatif lemah.
Bioplastik PLA dengan serat alami saat ini telah dikembangkan untuk mengurangi biaya produksi bahan PLA melalui penggabungan serat yang murah dan juga untuk meningkatkan kekuatan bahan dan moduli karena efek penguat dari serat alami. Namun, serat alami ini sangat hidrofilik sehingga dapat menghalangi interaksi serat-polimer karena buruknya kompatibilitas pada antarmuka. Masalah ini sering diatasi dengan perlakuan kimia serat atau dengan penambahan polimer yang difungsikan ke dalam sistem bioplastik. Sebagian besar perlakuan kimia ini bertujuan untuk menyesuaikan kompatibilitas hidrofilisitas serat dengan polimer untuk membantu pembasahan polimer. Beberapa perlakuan kimia secara kovalen mengikat kedua komponen bersama-sama atau menambah kekasaran permukaan pada serat untuk membantu saling mengunci secara mekanik. Berbagai macam bahan kimia telah digunakan dalam kompatibilasi ini, tetapi keberhasilannya tergantung pada jenis serat, polimer yang digunakan, pilihan dan metode perlakuan, dan tingkat optimal modifikasi yang dicapai.
Banyak penelitian telah dilakukan pada biodegradasi dan biodegradabilitas bioplastik PLA, dengan penekanan khusus pada degradasi menggunakan mikroba dan enzimatik. Proteinase K dari Tritirachium album, subtilisin, mikroba protease serine telah digunakan dalam biodegradasi PLA. Beberapa protease serine dari mamalia seperti α-chymotrypsin, trypsin, dan elastase juga telah digunakan untuk mendegradasi PLA. Di antara enzim yang dikenal adalah diastase, kelas enzim hidrolase yang banyak didistribusikan dalam mikroba, tanaman, dan hewan yang telah terbukti dapat mendegradasi bahan berbasis pati melalui mekanisme hidrolitik. Diastase adalah sekelompok enzim pencerna pati yang meliputi α- dan β-amilase. Enzim α-amilase menghidrolisis rantai pati untuk menghasilkan berbagai dekstrin, dan β-amilase membagi maltosa gula pereduksi dari ujung rantai pati. Degradasi pati terutama terjadi pada ikatan ester di sepanjang molekul rantai. PLA terdiri dari ikatan ester, karenanya biodegradasi terjadi pada ikatan ester di sepanjang rantai molekul.
Gambar: Skema sebelum dan sesudah degradasi Asam Polilaktat.
Sumber: Faisal Amri Tanjung, Yalun Arifin, and Salmah Husseinsyah. Enzymatic degradation of coconut shell powder reinforced polylactic acid biocomposites. Journal of Thermoplastic Composite Materials, 1–17, DOI: 10.1177/0892705718811895.