Cara unik plastik biopolimer dapat membantu melawan perubahan iklim

Lebih dari 99 persen plastik saat ini berasal dari minyak, tapi opsi berbasis bio baru mulai tersedia. Icons by Vectors Market, Freepik and srip, CC BY

Apakah kesamaan mobil, telepon, botol soda dan sepatu Anda? Mereka semua terbuat dari minyak bumi. Sumber daya tak terbarukan ini diproses menjadi seperangkat bahan kimia yang disebut polimer - atau lebih umum lagi, plastik. Lebih dari 5 miliar galon minyak setiap tahun diubah menjadi plastik saja.

Polimer ada di balik banyak penemuan penting dalam beberapa dekade terakhir, seperti pencetakan 3D. Teknologi yang disebut “rekayasa plastik”, digunakan dalam beberapa kegunaan mulai dari otomotif, konstruksi hingga furnitur, memiliki sifat yang lebih unggul dan bahkan dapat membantu memecahkan masalah lingkungan. Misalnya, karena adanya rekayasa plastik, kendaraan saat ini menjadi lebih ringan, sehingga mereka mendapatkan jarak tempuh bahan bakar yang lebih baik.

Tapi karena jumlah penggunaan meningkat, demikian pula permintaan plastik juga naik. Dunia sudah memproduksi lebih dari 300 juta ton plastik setiap tahun. Jumlahnya bisa enam kali lipat pada 2050.

Plastik dari minyak pada dasarnya tidak seburuk itu, tapi mereka adalah sebuah peluang yang hilang. Untungnya, ada alternatif. Beralih dari polimer berbasis minyak bumi ke polimer berbasis zat biologis dapat menurunkan emisi karbon hingga ratusan juta ton setiap tahun. Polimer dari zat biologis tidak hanya terbarukan dan lebih ramah lingkungan untuk diproduksi, tapi mereka dapat benar-benar memiliki efek yang menguntungkan terhadap perubahan iklim dengan bertindak sebagai penyerap karbon. Tapi tidak semua biopolimer diciptakan sama.

Bioplastik tidak bergantung pada pengeboran minyak karena mereka mendapatkan karbon dari CO₂ yang sudah ada di atmosfer. QiuJu Song/Shutterstock.com

Biopolimer dapat terurai

Anda mungkin pernah menemui “bioplastik” sebelumnya, contohnya dalam peralatan plastik sekali pakai - plastik tersebut berasal dari tanaman, bukan minyak. Biopolimer seperti itu dibuat dengan memberi makan gula pada mikroorganisme. Paling seringnya gula dari tebu, bit, atau jagung. Mikroorganisme ini akan menghasilkan molekul-molekul yang dapat dimurnikan dan diikat secara kimiawi untuk membentuk polimer dengan berbagai sifat.

Plastik yang berasal dari tumbuhan lebih baik untuk lingkungan karena dua alasan. Pertama, ada pengurangan dramatis dalam energi yang dibutuhkan untuk memproduksi plastik berbasis tanaman - penurunannya bisa mencapai 80%. Sementara setiap ton plastik berbahan minyak menghasilkan dua hingga tiga ton CO₂, ini bisa berkurang menjadi sekitar 0,5 ton CO₂ per ton biopolimer. Dan proses produksi plastik berbasis semakin baik.

Gelas mudah hancur tidak masalah. Namun, komponen mobil Anda mudah hancur, tentu itu suatu masalah. Michelle Kinsey Bruns/flickr, CC BY

Kedua, plastik nabati dapat terurai secara biologis, sehingga tidak menumpuk di tempat pembuangan akhir.

Namun, meski mudah terurainya barang sekali pakai itu bagus, terkadang masa pakai yang lama itu penting. Contohnya, Anda tentu tidak ingin dasbor mobil Anda perlahan berubah menjadi tumpukan jamur seiring waktu.

Banyak aplikasi lain yang perlu ketahanan yang panjang, seperti bahan konstruksi, peralatan medis dan peralatan rumah tangga. Biopolimer yang dapat terurai juga tidak dapat didaur ulang, yang berarti lebih banyak tanaman perlu ditanam dan diproses secara terus menerus untuk memenuhi permintaan.

Biopolimer sebagai penyimpanan karbon

Plastik, tidak peduli sumbernya dari mana, utamanya terbuat dari karbon–yaitu sekitar 80% dari berat totalnya. Sementara plastik yang berasal dari minyak bumi tidak melepaskan CO₂ dengan cara yang sama seperti pembakaran bahan bakar fosil, mereka tidak membantu menyerap kelebihan dari polutan gas-karbon dari minyak cair berubah jadi plastik padat.

Biopolimer, di sisi lain berasal dari tumbuhan, yang menggunakan fotosintesis untuk mengubah CO₂, air dan sinar matahari menjadi gula. Ketika molekul gula diubah menjadi biopolimer, karbon secara efektif terkunci jauh dari atmosfer–selama mereka tidak terurai atau dibakar. Bahkan jika biopolimer berakhir di tempat pembuangan akhir, mereka masih akan berperan sebagai penyimpanan karbon.

Hanya sekitar 28% dari berat CO₂ adalah karbon, sehingga polimer merupakan wadah yang sangat besar untuk menyimpan gas rumah kaca ini. Jika pasokan 300 juta ton polimer di dunia per tahun semuanya tidak dapat terurai dan berasal dari tumbuhan, ini setara dengan satu gigaton–satu miliar ton–dari CO₂ yang disimpan, sekitar 2,8% dari emisi global saat ini.

Dalam laporan terbaru, Panel Antar Pemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC) menggambarkan bahwa penyerapan, penyimpanan, dan penggunaan kembali karbon sebagai strategi utama mitigasi perubahan iklim. Dan biopolimer dapat memberikan kontribusi penting, hingga 20% dari pengurangan CO₂ yang diperlukan untuk membatasi pemanasan global hingga 1,5 derajat Celcius.

Pasar biopolimer yang tidak dapat terurai

Strategi penyerapan karbon saat ini, termasuk penyimpanan geologis yang memompa gas buang CO₂ ke bawah tanah atau pertanian regeneratif yang menyimpan lebih banyak karbon di tanah, bergantung pada kebijakan untuk mendapatkan hasil yang diinginkan.

Sementara strategi-strategi di atas penting penting untuk mitigasi perubahan iklim, penyerapan karbon dalam bentuk biopolimer memiliki potensi memanfaatkan pendorong yang berbeda: uang.

Kompetisi berdasarkan harga cukup sulit bagi biopolimer, tapi keberhasilan awal menunjukkan ada cara meraih penetrasi pasar yang lebih besar. Salah satu aspek yang menarik adalah kemampuan untuk mengakses bahan kimia baru yang saat ini tidak ditemukan dalam polimer yang berasal dari minyak bumi.

Botol-botol plastik dari minyak hanya dapat didaur ulang maksimal dua kali. hans/pixabay, CC BY

Pertimbangkan daur ulang. Hanya sedikit polimer tradisional yang benar-benar dapat didaur ulang. Bahan-bahan ini sebenarnya paling sering digunakan kembali untuk penggunaan yang nilainya berkurang, yang berarti hanya cocok untuk aplikasi bernilai rendah, seperti bahan konstruksi. Namun, berkat alat rekayasa genetika dan enzim, sifat seperti daur ulang lengkap- yang memungkinkan material digunakan berulang kali untuk aplikasi yang sama-dapat dirancang dalam biopolimer sejak awal.

Biopolimer yang saat ini ada sebagian besar berbasis pada produk fermentasi alami dari spesies tertentu dari bakteri, seperti asam laktat yang dihasilkan oleh Lactobacillus–produk yang memberikan kepahitan dalam bir asam. Meski ini merupakan langkah pertama yang baik, penelitian yang sedang berkembang menunjukkan versatilitas biopolimer akan semakin baik pada tahun-tahun mendatang. Berkat kemampuan modern untuk merekayasa protein dan memodifikasi DNA, desain khusus awal biopolimer kini dalam jangkauan. Dengan itu, dunia polimer baru menjadi mungkin–materi di mana CO₂ akan tersimpan dalam bentuk yang lebih berguna dan lebih bernilai.

Pesawat mulai dibuat dari polimer juga-biopolimer merupakan langkah berikutnya. Eric Salard/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Agar mimpi ini dapat direalisasikan, diperlukan lebih banyak penelitian. Sementara contoh-contoh awal sudah ada-seperti botol Coca-Cola yang sebagian bahannya terbuat dari–rekayasa biologi yang dibutuhkan untuk menciptakan biopolimer baru, misalnya alternatif terbarukan untuk serat karbon yang dapat digunakan dalam segala hal mulai dari sepeda hingga bilah turbin angin, masih dalam tahap penelitian.

Kebijakan pemerintah yang mendukung penyerapan karbon juga akan membantu mendorong adopsi. Dengan dukungan semacam ini, penggunaan biopolimer secara signifikan sebagai penyimpanan karbon sangat mungkin bahkan dalam lima tahun ke depan–yaitu waktu yang ditargetkan untuk menyelesaikan krisis iklim.


Artikel ini diterjemahkan dari bahasa Inggris oleh Gracesillya Febriyani dan Ahmad Nurhasim

This article was originally published in English