Jerami Bioplastik Baru Terurai Lebih Cepat di Laut Dibandingkan Kertas

Para peneliti di WHOI telah melakukan penelitian yang membandingkan tingkat degradasi berbagai bahan jerami dalam kondisi laut, dan mengungkapkan bahwa pilihan biodegradable seperti selulosa diasetat (CDA) dan polihidroksialkanoat (PHA) terdegradasi lebih cepat dibandingkan plastik tradisional.

Para peneliti menentukan umur sedotan komersial di pesisir laut dan mengembangkan prototipe sedotan bioplastik yang terurai lebih cepat dibandingkan kertas.

Sebuah studi WHOI menunjukkan bahwa beberapa sedotan biodegradable terdegradasi hingga 50% dalam waktu 16 minggu di lingkungan laut, sehingga menghadirkan alternatif berkelanjutan dibandingkan plastik tradisional dan berkontribusi terhadap pengurangan polusi laut.

Sedotan merupakan salah satu sampah plastik yang paling umum mengotori garis pantai. Dengan meningkatnya produksi, konsumsi, dan pembuangan produk plastik, para ilmuwan dan produsen mengembangkan bahan alternatif yang memiliki kinerja sama efektifnya tanpa menambah polusi plastik lingkungan yang sedang berlangsung.

Namun tidak semua plastik dibuat dengan cara yang sama—produsen yang berbeda mempunyai formulasi polimer dasar yang berbeda pula—seperti polilaktat asam (PLA) dan polipropilen (PP)—dan bahan tambahan kimia. Artinya, formulasi plastik yang berbeda mempunyai perilaku yang berbeda di lingkungan dan terurai di laut dengan kecepatan yang berbeda pula. Terdapat materials baru di pasaran yang beralih dari produk turunan minyak bumi—seperti selulosa diasetat (CDA), polimer yang berasal dari pulp kayu yang banyak digunakan dalam barang-barang konsumen—dan para ilmuwan dari Woods Gap Oceanographic Establishment (WHOI) telah melakukan penelitian ini. untuk mengukur umur lingkungan dari berbagai macam barang plastik guna menjawab pertanyaan yang belum terselesaikan, berapa lama sedotan bertahan di laut?

Jerami merupakan salah satu sumber sampah laut yang paling banyak ditemukan. Para peneliti mengatakan kita tidak memiliki pemahaman yang kuat tentang berapa lama plastik bertahan di lautan, namun ilmu pengetahuan mendukung kita untuk tidak lagi menggunakan bahan tersebut. Kredit: Bryan James/©Institusi Oseanografi Woods Gap

Pengujian dan Hasil Degradasi Jerami

Dalam makalah baru yang diterbitkan di Kimia & Teknik Berkelanjutan ACS, ilmuwan WHOI Collin Ward, Bryan James, Chris Reddy, dan Yanchen Solar membandingkan berbagai jenis sedotan plastik dan kertas untuk melihat mana yang paling cepat terdegradasi di lautan pesisir. Mereka bermitra dengan ilmuwan dari perusahaan manufaktur bioplastik Eastman, yang menyediakan dana, berkontribusi sebagai rekan penulis, dan menyediakan bahan untuk penelitian tersebut.

“Kami kurang memahami dengan pasti berapa lama plastik bertahan di lautan, jadi kami telah merancang metode untuk mengukur seberapa cepat bahan-bahan ini terurai,” kata Ward. “Ternyata, dalam kasus ini, ada beberapa sedotan bioplastik yang terurai cukup cepat, dan ini merupakan kabar baik.”

Degradasi sedotan yang terbuat dari berbagai jenis bahan diamati selama 16 minggu di Lab Sistem Lingkungan WHOI. Tangki tempat sedotan disimpan memiliki aliran air laut yang terus menerus dari Martha's Winery Sound. Kredit: Rachel Mann/©Institusi Oseanografi Woods Gap

Perkembangan Menjanjikan dalam Sedotan Biodegradable

Pendekatan mereka melibatkan penangguhan delapan jenis sedotan berbeda dalam tangki berisi air laut yang terus mengalir dari Martha's Winery Sound, Massachusetts. Metode ini juga mengontrol suhu, paparan cahaya, dan variabel lingkungan lainnya untuk meniru lingkungan alami laut. Semua sedotan dipantau untuk mengetahui tanda-tanda degradasi selama 16 minggu, dan komunitas mikroba yang tumbuh pada sedotan tersebut dikarakterisasi.

“Ketertarikan saya adalah memahami nasib, ketahanan, dan toksisitas plastik dan bagaimana kita dapat menggunakan informasi tersebut untuk merancang bahan generasi mendatang yang lebih baik bagi manusia dan planet ini,” kata James. “Kami memiliki kemampuan unik di mana kami dapat membawa lingkungan laut ke darat dalam tangki kami di laboratorium sistem lingkungan. Ini memberi kita lingkungan yang sangat terkendali dengan air laut alami.”

Mereka menguji sedotan yang terbuat dari CDA, polihidroksialkanoat (PHA), kertas, PLA, dan PP. Dalam beberapa minggu sedotan terendam di dalam tangki, CDA, PHA, dan sedotan kertas terdegradasi hingga 50%, sehingga memproyeksikan masa hidup lingkungan sekitar 10-20 bulan di lautan pesisir. Sedotan PLA dan PP tidak menunjukkan tanda-tanda degradasi yang dapat diukur.

Dampak Lingkungan dari Bahan Jerami

Para ilmuwan kemudian membandingkan dua sedotan yang terbuat dari CDA—satu sedotan padat dan satu lagi sedotan busa, keduanya disediakan oleh Eastman. Sedotan yang terbuat dari CDA berbusa merupakan prototipe untuk melihat apakah peningkatan luas permukaan akan mempercepat kerusakan. Mereka menemukan bahwa laju degradasi sedotan busa 184% lebih cepat dibandingkan sedotan padat, sehingga menghasilkan masa pakai lingkungan yang lebih pendek dibandingkan sedotan kertas.

“Aspek unik dari sedotan busa ini adalah umurnya yang diharapkan lebih pendek dibandingkan sedotan kertas, namun tetap mempertahankan sifat-sifat yang Anda sukai dari sedotan plastik atau bioplastik,” kata James, menjadikannya alternatif yang menjanjikan dibandingkan sedotan plastik konvensional. dibandingkan dengan sedotan kertas, yang cepat terurai di lautan namun membuat pengalaman pengguna menjadi buruk karena menjadi basah, menurut penulis.

Perspektif Industri dan Lingkungan

“Studi ini dapat memberikan manfaat yang sangat besar bagi produsen sedotan karena dapat menyediakan knowledge yang informatif dan transparan ketika memilih bahan untuk sedotan. Terlebih lagi, hal ini memberikan jaminan bahwa sedotan berbasis CDA tidak akan menambah polusi plastik yang terus berlanjut, sekaligus menunjukkan komitmen produsen sedotan dalam menawarkan produk berkelanjutan yang mengurangi risiko terhadap kehidupan laut,” kata Jeff Carbeck, Wakil Presiden Korporat Eastman. Inovasi.

Tantangan Plastik yang Terus Menerus

Ilmu pengetahuan mendukung penolakan terhadap bahan plastik konvensional. Polusi plastik menyebabkan kerugian bagi manusia dan ekosistem, dan industri plastik merupakan kontributor besar terhadap perubahan iklim, menyumbang sekitar 4 hingga 5% dari seluruh emisi fuel rumah kaca di seluruh siklus hidupnya. Dengan semakin banyaknya sampah plastik di lautan dan rantai makanan kelautan international selama 50 tahun terakhir, penting untuk mengidentifikasi bahan-bahan baru yang bersumber secara berkelanjutan, berkontribusi pada peralihan dari ekonomi linier ke ekonomi sirkular, dan terurai jika bahan-bahan tersebut secara tidak sengaja bocor ke laut. lingkungan.

“Meskipun ada yang mendorong untuk beralih dari plastik, kenyataannya plastik akan tetap ada. Kami mencoba menerima kenyataan bahwa bahan-bahan ini akan digunakan oleh konsumen, dan kemudian kami dapat bekerja sama dengan perusahaan untuk meminimalkan dampak jika bahan-bahan tersebut bocor ke lingkungan,” kata Ward.

Kolaborasi untuk Solusi Berkelanjutan

“Kami menyadari pentingnya menguji, memvalidasi, dan memahami degradasi laut pada produk berbasis CDA kami, namun kami kekurangan sumber daya yang diperlukan,” kata Carbeck. “Mengetahui bahwa WHOI memiliki keahlian dan fasilitas, kami terlibat dalam upaya kolaboratif untuk mengatasi tantangan ini. Kemitraan ini menunjukkan kekuatan kolaborasi industri-akademisi dalam mencapai tujuan bersama dan memberikan dampak positif.”

Tim peneliti juga menemukan bahwa komunitas mikroba pada sedotan yang terdegradasi bersifat unik untuk setiap bahan sedotan. Namun, komunitas mikroba pada kedua sedotan non-degradasi tersebut sama meskipun memiliki struktur kimia yang sangat berbeda. Hal ini memberikan bukti lebih lanjut bahwa mikroba asli mendegradasi sedotan yang dapat terurai secara hayati, sedangkan sedotan yang tidak dapat terbiodegradasi kemungkinan besar masih ada di laut.

“Pemahaman kita mengenai dampak polusi plastik terhadap kesehatan laut masih belum pasti, dan sebagian besar dari hal ini disebabkan oleh ketidaktahuan akan dampak jangka panjang dari bahan-bahan tersebut,” kata Ward. Dia dan tim peneliti lainnya berencana untuk terus mengukur tingkat penguraian bahan plastik, dengan harapan dapat memandu arah industri selanjutnya.

“Ada banyak keuntungan bermitra dengan produsen materials, termasuk akses ke fasilitas analitis, dan pengetahuan tentang serta akses terhadap materials mereka yang tidak Anda dapatkan jika Anda bekerja di silo sendiri,” kata Ward. “Kami mencoba mengoptimalkan produk mereka untuk mengatasi degradasi lingkungan dan pada akhirnya demi kebaikan planet ini.”

Poin Penting

• Tidak semua plastik diciptakan dengan cara yang sama, dan beberapa plastik bertahan lebih lama di laut dibandingkan plastik lainnya. Para ilmuwan WHOI telah bekerja selama bertahun-tahun untuk mengukur umur lingkungan dari berbagai macam barang plastik untuk mengetahui mana yang memiliki umur terpendek dan terpanjang di lautan. Untuk menentukan plastik apa yang bertahan di laut, tim menguji berbagai produk dalam tangki besar yang menciptakan lingkungan alami laut. Mereka fokus pada penggunaan sedotan terlebih dahulu, karena sedotan adalah salah satu bentuk sampah plastik yang paling umum ditemukan dalam pembersihan pantai.
• Para penulis menemukan bahwa sedotan yang terbuat dari selulosa diasetat (CDA), polihidroksialkanoat (PHA), dan kertas terdegradasi hingga 50% dalam 16 minggu. Mereka semua memiliki komunitas mikroba unik yang membantu menguraikan materi tersebut.
• Prototipe sedotan dari Eastman, terbuat dari CDA berbusa, terdegradasi lebih cepat dibandingkan padatan, artinya mengubah luas permukaan sedotan dapat mempercepat proses degradasi.
• Ilmu pengetahuan mendukung peralihan dari penggunaan plastik yang persisten—menjadikan lebih penting lagi untuk memastikan bahan-bahan baru terurai jika bocor ke lingkungan dan tidak semakin mencemari laut.

Referensi: “Strategi Mengurangi Masa Pakai Sedotan di Pesisir Laut” oleh Bryan D. James, Yanchen Solar, Mounir Izallalen, Sharmistha Mazumder, Steven T. Perri, Brian Edwards, Jos de Wit, Christopher M. Reddy dan Collin P.Ward, 30 Januari 2024, Kimia & Teknik Berkelanjutan ACS.
DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c07391