Para peneliti dari College of Agriculture and Life Sciences di Virginia Tech menerima hibah sebesar $2,4 juta dari Departemen Pertanian Amerika Serikat (USDA) untuk mengembangkan bioplastik dari limbah makanan yang biodegradable dengan harga terjangkau, sekaligus mengurangi limbah plastik yang mencemari daratan dan lautan.
Hibah selama tiga tahun ini bertujuan menguji skala dan kelayakan konversi limbah makanan, yang sebelumnya diarahkan ke tempat pembuangan akhir, menjadi bioplastik dari limbah makanan, baik dalam skala nasional maupun global.
Target utamanya adalah menjaga biaya produksi bioplastik tetap rendah. Berbeda dengan plastik konvensional berbahan dasar minyak bumi, bioplastik dibuat dari elemen biologis, seperti minyak nabati atau hewani, dan dapat terurai secara alami di lingkungan, termasuk di kompos dan perairan.
Hampir 40 persen makanan yang diproduksi di Amerika Serikat berakhir di tempat pembuangan akhir, menjadikannya penyumbang terbesar limbah kota. Selain menyumbang emisi gas rumah kaca terhadap pemanasan global, kondisi ini menyebabkan kerugian ekonomi tahunan sekitar $165 miliar, akibat terbuangnya makanan, air, energi, dan bahan kimia dalam rantai pasok pangan.
Proyek ini juga menanggapi masalah pencemaran plastik di laut yang kian mengkhawatirkan. Menurut World Wildlife Fund, mikroplastik kini memengaruhi hampir 88 persen spesies laut. Karena dapat terurai dengan cepat di air, bioplastik yang dikembangkan diharapkan mampu mengurangi dampak jangka panjang terhadap kehidupan laut secara global.
Sebagai proyek percontohan pertama dalam jenisnya, inisiatif ini akan mengembangkan dan mendemonstrasikan sistem bioproses modular yang terjangkau untuk memproduksi bioplastik biodegradable dari limbah makanan.
Baca juga: Pemanfaatan Bulu Ayam sebagai Pakan Ternak Ikan
“Proyek percontohan ini adalah momen penting dalam produksi bioplastik dari limbah makanan,” kata Zhiwu “Drew” Wang, peneliti utama, asisten profesor di Departemen Rekayasa Sistem Biologi, dan direktur Pusat Riset dan Inovasi Air Terapan. “Kami akan menyediakan cetak biru untuk produksi massal plastik biologis.”
Hasil dari proyek tiga tahun ini akan berupa sebuah proses yang mampu menghasilkan produk bioplastik bernilai jual dari limbah makanan. Pemanfaatan limbah makanan untuk produksi plastik berbasis hayati ini berpotensi mengurangi volume sampah di tempat pembuangan akhir, menekan biaya pengelolaan limbah, menggantikan plastik berbahan dasar minyak bumi yang mencemari lingkungan, serta meminimalkan emisi gas rumah kaca.
“Kami ingin membuat plastik yang ramah lingkungan ini bernilai bagi masyarakat, perusahaan, pengelola limbah, dan komunitas di seluruh dunia,” kata Wang, yang departemennya berada di bawah College of Agriculture and Life Sciences serta College of Engineering.
Plastik tradisional umumnya dibuat dari minyak yang berasal dari bahan bakar fosil, seperti minyak bumi. Dengan prinsip serupa, bioplastik dapat diproduksi dari minyak biologis, yakni lemak yang berasal dari sumber alami seperti lemak hewani, minyak nabati, atau bahkan “lemak” yang dihasilkan oleh mikroorganisme.
Inovasi baru bioplastik dari limbah makanan fermentasi
Para peneliti memanfaatkan mikroorganisme untuk mengonsumsi limbah makanan, yang kemudian mendorong mikroorganisme tersebut memproduksi lemak, atau minyak biologis. Setelah jumlah lemak yang dihasilkan mencukupi, sel-sel mikroorganisme dibuka untuk melepaskan lemak tersebut. Lemak yang telah diperoleh kemudian dimurnikan dan diproses lebih lanjut menjadi bioplastik.
Wang bekerja sama dengan sejumlah dosen lintas disiplin di kampus, termasuk Haibo Huang, profesor madya dari Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, serta Young Kim, profesor madya dalam bidang sistem dan desain kemasan di Departemen Bahan Biomassa Berkelanjutan, College of Natural Resources and Environment.
Baca juga: Atasi Limbah Makanan, Mahasiswa UB Ini Tawarkan Solusi Pakan Ikan Ramah Lingkungan
Tim yang dipimpin oleh Huang berfokus pada proses pemisahan dan pemurnian polyhydroxyalkanoates (PHA), yakni lemak polimerik yang dihasilkan melalui fermentasi limbah makanan oleh sel mikroba.
Sementara itu, Kim mengembangkan pemanfaatan PHA yang telah dimurnikan untuk memproduksi berbagai produk bioplastik bernilai tinggi, seperti sistem kemasan kaku dan fleksibel yang dapat terurai secara alami di lingkungan rumah. Produk ini mencakup botol, film kemasan, dan papan kertas berlapis PHA untuk kemasan sekali pakai yang permintaannya meningkat tajam sejak pandemi.
Proses fermentasi yang digunakan oleh para peneliti mirip dengan yang biasa terlihat di pabrik bir mikro, dengan menggunakan tong fermentasi berukuran besar. Setelah limbah makanan dikumpulkan oleh perusahaan pengelola sampah, limbah tersebut dipisahkan berdasarkan komposisinya agar jenis mikroorganisme tertentu dapat secara efektif menguraikan jenis makanan yang sesuai. Setelah proses penguraian selesai, sel bakteri dibuka, lemaknya diekstraksi dan dimurnikan, lalu diproses menjadi produk plastik yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari.
Wang mengatakan bahwa proyek ini merupakan salah satu alasan utama ia bergabung dengan Virginia Tech dan College of Agriculture and Life Sciences untuk menciptakan dampak nyata dan bermakna melalui penelitian terapan.
“Saya ingin fokus pada penelitian yang hasilnya dapat dengan cepat diterapkan dalam industri,” kata Wang. “Saya ingin menyelesaikan masalah dunia nyata dan menghasilkan sesuatu yang bermanfaat bagi masyarakat dan industri. Saya antusias melihat dampak dari riset terapan ini di masa depan.”
Anda petani budidaya ikan air tawar atau udang, tertarik mengembangkan usaha lebih besar? Bergabunglah dengan komunitas Angphot dan pelajari pertanian modern sambil menjadi penggerak dalam mitigasi iklim. Jelajahi juga produk pertanian inovatif kami yang terbuat dari pengelolaan limbah makanan dan hidroponik, beserta karya kreatif dalam Katalog Angphot.
Editor: Arin Khurota
Referensi
Battista, F., Frison, N., & Bolzonella, D. (2021). Can bioplastics be treated in conventional anaerobic digesters for food waste treatment?. Environmental Technology & Innovation, 22, 101393.
