Ilmuwan Jepang Ciptakan Bahan Plastik yang Bisa Larut di Laut

Jakarta -

Sekelompok ilmuwan di Jepang telah menciptakan jenis plastik baru yang bisa larut sepenuhnya dalam air garam. Temuan ini menawarkan kemajuan signifikan dalam mengatasi krisis polusi plastik global.

Plastik konvensional banyak digunakan karena daya tahannya, fleksibilitasnya, dan ketahanannya terhadap keausan. Kualitas ini menjadikannya kebutuhan pokok kehidupan modern. Namun, sifatnya yang tahan lama menjadi beban ketika mencemari lingkungan.

Sebagian besar plastik tradisional dibuat dengan ikatan kovalen yang kuat, yang sangat sulit diurai. Setelah dilepaskan ke ekosistem alami, plastik tersebut dapat bertahan selama puluhan tahun atau bahkan berabad-abad, secara bertahap terurai menjadi mikroplastik yang mencemari persediaan air, membahayakan kehidupan laut, dan terakumulasi dalam rantai makanan, yang pada akhirnya berdampak pada kesehatan manusia.

Plastik Ramah Lingkungan

Menanggapi ancaman lingkungan yang terus berkembang ini, para peneliti yang dipimpin oleh Takuzo Aida di RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) telah mengembangkan jenis plastik yang sangat berbeda, yang tidak dibangun berdasarkan ikatan permanen, tetapi berdasarkan interaksi reversibel.

Plastik supramolekuler ini menggunakan monomer ionik untuk membentuk struktur yang disatukan oleh jembatan garam, bukan rantai kovalen konvensional. Hal ini memungkinkan material menjadi tahan lama dan fleksibel selama penggunaan, tetapi mudah larut dalam air laut, terurai menjadi senyawa tidak beracun yang dimetabolisme oleh bakteri. Struktur material dibuat dengan menggabungkan dua monomer ionik.

Yang pertama adalah natrium heksametafosfat, senyawa yang sudah banyak digunakan dalam industri makanan. Yang kedua adalah monomer berbasis ion guanidinium, golongan molekul yang dikenal membentuk ikatan yang stabil dan reversibel.

Ketika kedua monomer ini berinteraksi, mereka menciptakan jaringan ikatan silang melalui jembatan garam, sambungan yang memberikan kekuatan dan elastisitas pada plastik.

Tidak seperti plastik supramolekuler sebelumnya, yang dianggap lemah karena sifatnya yang reversibel, tim RIKEN telah merancang interaksi ini agar bersifat ireversibel secara selektif. Jembatan garam tetap stabil dalam kondisi normal, menjaga plastik tetap utuh.

Namun, saat material terpapar elektrolit, seperti yang ditemukan di air laut, ikatan silang akan larut, yang menyebabkan strukturnya runtuh. Menurut Aida, perilaku ganda ini mengubah keterbatasan yang sebelumnya dianggap sebagai keuntungan penting.

"Meskipun sifat ikatan yang reversibel pada plastik supramolekul dianggap membuatnya lemah dan tidak stabil, material baru kami justru sebaliknya," jelasnya seperti dikutip dari The Daily Galaxy.

Terobosan penting dalam penelitian ini terjadi ketika tim mencampur dua monomer dalam air dan mengamati pemisahan yang tak terduga menjadi dua fase cair. Salah satunya adalah lapisan kental dan tebal yang kaya akan jembatan garam yang saling terkait secara struktural, sementara yang lainnya adalah lapisan berair yang jenuh dengan ion garam yang dikeluarkan selama reaksi.

Misalnya, menggabungkan natrium heksametafosfat dengan alkil diguanidinium sulfat menyebabkan pengeluaran natrium sulfat ke dalam lapisan berair. Para peneliti menemukan bahwa hanya lapisan kental yang dapat digunakan untuk membentuk plastik fungsional. Setelah mengeringkan bagian ini, mereka memperoleh bahan yang disebut alkil SP2.

Ketika mereka melewatkan langkah penghilangan garam dan mengeringkan seluruh campuran, hasilnya adalah padatan kristal yang rapuh, sama sekali tidak cocok untuk aplikasi praktis apa pun.

Penghilangan garam ternyata menjadi fase penting dalam pembentukan plastik, menghasilkan zat yang fleksibel dan tahan lama yang dapat menahan penggunaan mekanis, hingga bertemu air asin.

Untuk menguji reaktivitas lingkungan material tersebut, para peneliti merendam sampel dalam air garam dan mengamati hasilnya. Seperti yang diharapkan, plastik tersebut dengan cepat menyerap elektrolit, yang memicu pembalikan interaksi jembatan garam.

Strukturnya menjadi tidak stabil dalam hitungan jam, sehingga plastik terurai menjadi komponen aslinya yang dapat terurai secara hayati. Proses penguraian yang cepat ini sangat berbeda dengan plastik tradisional, yang membutuhkan waktu berabad-abad untuk terurai dalam kondisi yang sama.

Upaya Mengurangi Sampah Plastik

Inovasi ini membuka peluang untuk aplikasi di dunia nyata di sektor-sektor yang tidak dapat dihindari karena paparan plastik terhadap air laut. Barang-barang seperti jaring ikan, kemasan laut, kontainer pantai sekali pakai, atau perlengkapan berperahu dapat diproduksi dari bahan supramolekuler ini.

Setelah dibuang ke laut, produk-produk ini tidak akan lagi berkontribusi terhadap akumulasi sampah jangka panjang. Sebaliknya, produk-produk ini akan terlarut secara alami dan aman, sehingga mengurangi volume mikroplastik laut secara signifikan.

Mengingat estimasi global ada lebih dari 11 juta ton plastik masuk ke lautan setiap tahun, kemampuan untuk memproduksi material berkinerja tinggi yang terurai di lingkungan laut dapat berdampak besar pada ekologi.

Penelitian ini memberikan langkah praktis untuk mengurangi jejak lingkungan dari penggunaan plastik yang diperlukan, tanpa mengorbankan fungsionalitas atau daya tahan.

Sementara plastik yang dikembangkan oleh tim RIKEN masih dalam tahap penelitian, kombinasi sukses antara daya tahan dalam penggunaan dan biodegradabilitas dalam air merupakan lompatan maju dalam ilmu material.

Pekerjaan di masa mendatang kemungkinan besar akan difokuskan pada penyempurnaan formula, perluasan jangkauan monomer yang dapat digunakan, dan pengujian kinerja dalam berbagai kondisi lingkungan. Ada pula potensi untuk adaptasi terhadap lingkungan air tawar atau industri, tergantung pada bagaimana kimia jembatan garam disesuaikan.

(rns/rns)