Plastik Oxo-Biodegradable: Bagaimana Cara Kerjanya?

Penumpukan sampah plastik telah menjadi ancaman yang nyata untuk kelestarian alam. Dari seluruh plastik yang pernah diproduksi, sebagian besar tidak dikelola dengan baik sehingga berakhir menumpuk di TPA maupun di alam bebas. Sampah plastik yang terbuang ke alam bebas dapat membahayakan makhluk hidup. Sementara, TPA memiliki kapasitas terbatas dalam menampung sampah. Tidak sedikit TPA yang sudah dinyatakan penuh maupun terancam penuh.

Akibat banyaknya sampah plastik, banyak pihak yang mulai berinovasi untuk mencegah penumpukan yang makin menjadi-jadi di masa depan. Beberapa contohnya adalah dengan membuat jenis plastik yang mudah terdegradasi di alam. Salah satu contohnya yang cukup populer adalah plastik oxo-biodegradable.

Apa itu Oxo-Biodegradable?

Pernahkah kalian menemukan kantong plastik bertuliskan oxo-biodegradable? Beberapa orang memilih untuk menggunakan kantong plastik berlabel oxo-biodegradable dalam rangka mengurangi sampah plastik yang sulit terurai. Kalau begitu, apa sebenarnya oxo-biodegradable itu? Selain itu, apakah plastik oxo-biodegradable betul-betul dapat terbiodegradasi?

Plastik oxo-biodegradable adalah plastik, yang umumnya berbahan polietilen (PE), yang ditambahkan senyawa pro-degradant di dalamnya. Plastik PE sendiri dikenal sebagai jenis plastik yang sulit terurai karena ikatan C-C pada rantai polimer penyusunnya yang sulit diputuskan. Selain itu, rantai polimer PE biasanya sangat panjang, dapat mencapai puluhan ribu bahkan jutaan g/mol. Apabila dibandingkan dengan asam palmitat yang merupakan senyawa penyusun minyak goreng dan memiliki 16 atom C, maka rantai PE dapat mencapai 100 – 5.000 kali panjangnya. Dengan demikian, mikroorganisme akan kesulitan untuk mengurai plastik konvensional.

Mekanisme Degradasi Plastik

Sebenarnya, secara alami, plastik konvensional dapat mengalami degradasi secara abiotik, walau dalam durasi yang cukup lama. Hal ini dikarenakan rantai PE dapat mengalami oksidasi terutama saat proses produksi sehingga terbentuk gugus hidroperoksida. Gugus ini dapat terdekomposisi menjadi gugus radikal karena hidroperoksida tidak stabil terhadap paparan cahaya dan termal. Gugus radikal yang terbentuk dapat mendegradasi polimer lebih lanjut. 

Secara kasat mata, plastik yang mulai terdegradasi akan mengalami penurunan sifat mekanik, seperti kekuatan dan elastisitas. Di samping itu, dari sudut pandang molekular, salah satu ciri dari polimer yang sudah mulai terdegradasi adalah terbentuknya gugus kabonil. Dengan adanya gugus karbonil, rantai PE menjadi lebih tidak stabil terhadap cahaya sehingga degradasi lebih lanjut dapat terjadi. Selain itu, gugus ini juga membuat polimer bersifat lebih hidrofilik sehingga dapat berinteraksi lebih baik dengan mikroba yang nantinya akan berperan dalam biodegradasi. 

Selain aspek hidrofilisitas, panjang molekul juga menentukan apakah mikroba dapat mengonsumsi rantai karbon hasil degradasi plastik. Mikroba sendiri dapat memetabolisme rantai hidrokarbon yang lebih pendek dari 500 – 1500 Da, tergantung jenis mikroorganisme (Koutny dkk, 2006) (Da atau Dalton merupakan satuan massa molekul untuk molekul panjang, 1 Da = 1 gram/mol). Dengan demikian, semakin pendek polimer hasil degradasi abiotik, semakin baik pula untuk biodegradasi.

Peran Pro-Degradan

Senyawa pro-degradan merupakan katalis yang berperan dalam dekomposisi gugus hidroperoksida menjadi gugus radikal. Biasanya pro-degradan merupakan garam logam transisi seperti mangan oleat, kobalt stearat, dan besi asetat. Katalis ini tidak terlibat langsung dalam pemutusan rantai PE, namun dapat mempercepat dekomposisi gugus hidroperoksida. Dengan dekomposisi hidroperoksida yang lebih cepat, maka semakin banyak gugus radikal yang terbentuk sehingga semakin cepat pula polimer terdegradasi. Semakin cepat polimer terdegradasi secara abiotik, maka harapannya semakin cepat pula plastik mengalami biodegradasi.

ROOH + M⁺ -> RO• + HO^– + M²⁺

ROOH + M²⁺ -> ROO• + H⁺ + M⁺

Apakah Benar-Benar Dapat Menjadi Solusi?

Sejalan dengan perannya dalam mempercepat degradasi polimer, plastik oxo-biodegradable terbukti mengalami degradasi lebih cepat. Dalam kondisi perlakuan termal pada suhu 50-70^oC selama 14 hari, didapatkan bahwa plastik oxo-biodegradable memiliki jumlah gugus karbonil lebih banyak daripada plastik konvensional. Selain itu, laju biodegradasi plastik oxo-biodegradable juga lebih cepat karena lebih banyak rantai polimer pendek yang terbentuk pada proses degradasi abiotik (Reddy dkk, 2008). Penelitian lain yang meneliti dampak paparan sinar UV di laboratorium selama 20 hari juga menunjukkan adanya perubahan sifat mekanis dari film plastik oxo-biodegradable (Antelava dkk, 2020).

Meskipun begitu, diperlukan penelitian lebih lanjut mengenai hasil degradasi plastik oxo-biodegradable, terutama dalam kondisi di luar lab. Penelitian yang dilakukan oleh Napper dan Thompson (2019) menunjukkan hanya sampel yang terpapar udara bebas yang dapat terdegradasi dalam kurun waktu kurang dari 18 bulan, sementara sampel yang dikubur dalam tanah dan direndam dalam air laut hanya mengalami penurunan kekuatan. Penelitian lain oleh Padermshoke dkk (2022) juga menunjukkan bahwa degradasi plastik PE cenderung menghasilkan bagian kristalin yang sulit didegradasi lebih lanjut. Hal ini dikarenakan molekul oksigen sulit menyisip ke bagian tersebut sehingga rantai polimer sukar teroksidasi. Selain itu, meskipun degradasi abiotik plastik oxo-biodegradable menghasilkan rantai polimer yang lebih pendek dari semula, tidak semua rantai polimer cukup pendek untuk dapat dikonsumsi mikroba (Reddy dkk, 2008). Dengan demikian, dikhawatirkan hasil degradasi plastik oxo-biodegradable yang tidak sempurna akan menyisakan mikroplastik dan polutan lain yang juga berdampak tidak baik terhadap lingkungan.

Kebijakan Berbagai Negara terkait Oxo-Biodegradable

Akibat dari ambiguitas makna biodegradable serta potensi timbulan mikroplastik, beberapa negara melarang penggunaan plastik oxo-biodegradable. Misalnya, pada tahun 2021, Uni Eropa melarang berbagai jenis penggunaan plastik sekali pakai, termasuk plastik oxo-biodegradable. Tujuannya adalah untuk mengurangi dampak negatif yang ditimbulkan plastik sekali pakai terhadap lingkungan dan kesehatan. Selain itu, pada tahun yang sama, Australia juga melarang penggunaan plastik oxo-biodegradable dan berbagai produk plastik lain yang berlabel biodegradable. Penyebabnya adalah banyaknya pelabelan yang serampangan akibat masih minimnya standar yang mengatur penggunaan istilah “biodegradable.”

Kesimpulan

Plastik oxo-biodegradable merupakan plastik PE yang mengandung katalis pro-degradan. Katalis ini dapat membantu degradasi plastik oxo-biodegradable dengan mempercepat dekomposisi gugus hidroperoksida. Meskipun teknologi ini merupakan salah satu terobosan yang menarik, namun dampak samping yang ditimbulkan terhadap lingkungan tidak boleh luput dari perhatian.

Untuk mengurangi timbulan sampah plastik, langkah yang seharusnya dilakukan adalah dengan menggunakan plastik secara bijak, baik dengan menggunakan barang guna ulang maupun mengurangi penggunaan yang tidak perlu. Bagi pemerintah dan pelaku bisnis, pelabelan yang sesuai perlu dilakukan agar kebijakan dan strategi yang tepat dapat dilakukan.

Referensi

• Ammala, A., dkk. (2011). An overview of degradable and biodegradable polyolefins. Progress in Polymer Science, 36, 1015-1049. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2010.12.002 
• Antelava, A., dkk. (2020). Identification of Commercial Oxo‑Biodegradable Plastics: Study of UV Induced Degradation in an Effort to Combat Plastic Waste Accumulation. Journal of Polymers and the Environment, 28, 2364-2376. https://doi.org/10.1007/s10924-020-01776-x 
• Downes, J., dkk. (Maret 2021). ‘Biodegradable’ plastic will soon be banned in Australia—that’s a big win for the environment. Diakses 8 Maret 2024 dari https://phys.org/news/2021-03-biodegradable-plastic-australiathat-big-environment.html 
• European Commission. (n.d.). Single-use plastics. Diakses 8 Maret 2024 dari https://environment.ec.europa.eu/topics/plastics/single-use-plastics_en 
• Koutny, M., Lemaire, J., & Delort, A. (2006). Biodegradation of polyethylene films with prooxidant additives. Chemosphere, 64, 1243-1252. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2005.12.060  
• Mamin, E. A., Pantykhov, P. V., & Olkhov, A. A. (2023). Oxo-Additives for Polyolefin Degradation: Kinetics and Mechanism. Macromol, 3, 477-506. https://doi.org/10.3390/macromol3030029 
• Napper, I. E. & Thompson, R. C. (2019). Environmental Deterioration of Biodegradable, Oxo-biodegradable, Compostable, and Conventional Plastic Carrier Bags in the Sea, Soil, and Open-Air Over a 3‑Year Period. Environmental Science & Technology, 53(9), 4775–4783. https://doi.org/10.1021/acs.est.8b06984 
• Padermshoke, A. dkk. (2022).  Characterization of photo-oxidative degradation process of polyolefins containing oxo-biodegradable additives. Polymer, 262, 125455. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2022.125455 
• Reddy, M. M., dkk. (2008). Biodegradation of Oxo-Biodegradable Polyethylene. Journal of Applied Polymer Science, 11, 1426-1432. https://doi.org/10.1002/app.29073