Para ilmuwan telah menemukan plastik yang meniru DNA dan terurai kapan pun kita menginginkannya

Para peneliti di Universitas Rutgers telah menggunakan prinsip alami untuk menciptakan plastik yang dapat terurai dengan sendirinya dengan kecepatan yang telah diprogram, tanpa memerlukan panas atau bahan kimia keras, sehingga menawarkan solusi terhadap masalah sampah plastik global.

Alam menghasilkan banyak molekul rantai panjang yang disebut polimer, termasuk DNA dan RNA, namun polimer alami ini akhirnya terurai. Polimer sintetis, seperti plastik, tidak. Mengapa?

“Perbedaannya pasti terletak pada kimianya“, katanya Yuwei Gupeneliti di Rutgers University, AS, dan pemimpin tim ilmuwan yang mengembangkan teknik inovatif yang memungkinkan pembuatan plastik dijadwalkan untuk terdegradasi segera setelah digunakan.

Penemuan tersebut, dirinci dalam a artikel diterbitkan pada hari Jumat di majalah Kimia Alamdidasarkan pada replikasi mekanisme yang digunakan oleh polimer bahan alami, seperti DNA dan RNA, untuk terurai – suatu kemampuan yang tidak dimiliki oleh plastik sintetis tradisional.

Plastik terbukti a materi yang bermanfaat bagi umat manusia, yang jejaknya pasti akan ditemukan oleh para arkeolog masa depan di setiap sudut planet ini.

Dari kedalaman Palung Mariana hingga salju Everest, hadir di dalamnya air yang kita minum, pada hewan dan tumbuhan kita konsumsi dan bahkan di udara yang kita hirup. Dan juga, mau tidak mau, di dalam tubuh kita.

Para ilmuwan telah mengidentifikasi jejak plastik dalam darah manusiatidak paru-paruhati, ginjal dan bahkan di otak. Kehadirannya di dalam tubuh mungkin berhubungan dengan serangkaian penyakit yang mengkhawatirkan.

Apa yang membuatnya begitu berguna, dan pada saat yang sama menjadi alasan kita menginvasi planet ini dengannya, adalah tepatnya daya tahannya. Waktu yang dibutuhkan plastik untuk terurai bervariasi tergantung pada jenis polimernya, namun berosilasi antara dekade dan abad.

Sudah ada alternatif yang dapat terbiodegradasi, seperti bioplastik yang berasal dari pati jagung atau tebu, namun ada alternatif lain yang lebih ramah lingkungan biaya produksi yang tinggi sebagian besar membatasi penggunaannya pada skala industri, yang menyebabkan banyak ilmuwan mencari “plastik masa depan”.

Ini adalah kasus Yuwei Gu, yang suatu hari, ketika berjalan melalui Bear Mountain State Park, di utara New York, menemukan botol-botol plastik yang ditinggalkan di tanah.

Gu bertanya-tanya kenapa alam menggunakan polimer dalam protein, DNA dan RNA, selulosa, praktis di mana-mananamun bahan-bahan ini tidak pernah terakumulasi secara besar-besaran, seperti yang terjadi pada plastik sintetis. Kemudian dia mendapat ide tentang meniru alam untuk membuat plastik yang terurai kapan pun kita menginginkannya.

“Pemikirannya sederhana: meniru struktur alam untuk mencapai tujuan yang sama. Tapi melihat itu berhasil sungguh luar biasa1″, jelas Gu apakah penyataan dari Universitas Rutgers.

“Strategi ini sangat efektif untuk plastik yang mendapat manfaat dari a degradasi terkendali selama berhari-hari atau berbulan-bulanjadi kami melihat potensi besar untuk penerapan seperti kemasan makanan atau produk konsumen berumur pendek lainnya.”

Bagaimana cara kerjanya

Perbedaan mendasar antara polimer alami dan sintetis terletak pada sifat kimianya. Polimer alami memiliki struktur kimia yang disebut “kelompok tetangga“, yang memudahkan penguraian.

Kelompok-kelompok ini mempercepat reaksi internal yang disebut serangan nukleofilikyang memutus ikatan rantai polimer—suatu proses yang, dalam plastik sintetis, memerlukan energi yang sangat besar.

Gu dan rekannya menciptakan struktur kimia buatan yang meniru kelompok ini tetangga dan menggunakannya untuk memproduksi plastik baru, sebuah proses yang bisa dibandingkan dengan tim ini lipat selembar kertas agar mudah sobek sepanjang lipatan. Dengan struktur “lipatan” ini, plastik dapat pecah ribuan kali lebih cepat dari biasanya.

Meskipun polimer baru lebih mudah terdegradasi ketika diaktifkan komposisi kimia dasar tetap adatetap kuat dan berfungsi hingga dimaksudkan untuk terurai.

“Yang paling penting adalah kami menemukan penataan ruang yang tepat dari kelompok-kelompok tetangga ini secara dramatis mengubah laju degradasi dari polimer”, jelas Gu. “Dengan mengontrol orientasi dan posisinya, kami dapat merancang struktur kimia sehingga plastik mulai terurai dengan sendirinya dalam beberapa hari, pada suhu kamar”.

Setelah plastik terurai, rantai polimer panjang berubah menjadi pecahan kecil yang menurut Gu, dapat digunakan untuk memproduksi plastik baru – atau sekadar larut dengan aman di lingkungan.

“Penelitian ini tidak hanya membuka jalan bagi penggunaan plastik yang lebih ramah lingkungan, namun juga memperluas kemungkinan perancangan bahan berbasis polimer yang cerdas dan reaktif di berbagai domain,” kata Gu.

“Strategi kami menawarkan solusi praktis, berdasarkan kimiauntuk memikirkan kembali materi ini: bekerja dengan sempurna saat digunakantapi kemudian dibiarkan terurai secara alami”.