Bakteria Pseudomonas
aeruginosa Pendegradasi Plastik
Selama
beberapa dekade ini baik di dunia ataupun khususnya di Negara Indonesia sedang
mengalami krisis dalam penanganan sampah. Sampah terbanyak yang dihasilkan dari
limbah domestic ataupun dari limbah rumah tangga yaitu plastik. Plastik banyak
digunakan sebagai alat untuk membungkus baik itu produk makanan dalam bentuk
kemasan ataupun produk hasil lainnya. Banyak masyarakat di dunia yang
menggunakan bahan plastik ini karena memiliki berbagai keunggulan seperti
memiliki bobot yang ringan sehingga mudah di bawa, dan tahan lama. Karena sifat
dari plastik yang bertahan lama menyebabkan banyak konsumen menggunakan bahan
plastik tersebut secara refill. Bahwa yang kita tahu benda yang terbuat dari
bahan plastik dan digunakan secara refill tidaklah baik bagi kesehatan selain
itu juga berdampak merugikan bagi lingkungan karena plastik memiliki sifat yang
khusus yaitu non-degradable ( tidak
dapat diuraikan). Bahaya lain pada penggunaan plastik yaitu akan mencemari
tanah karena plastik tersebut sulit di diuraikan oleh mikroorganisme
pendegradasi.
Plastik adalah jenis limbah yang paling umum
ditemukan dalam bentuk limbah padat non-degradable yang telah baru-baru ini
diakui sebagai ancaman besar bagi kehidupan laut. Plastik terkadang bisa
menyebabkan penyumbatan di usus ikan, burung, dan mamalia laut (Tombak et al.
l995, Secchi dan Zarzur l999). Masalah pencemaran limbah plastik tersebut tidak
hanya mencemari lingkungan darat tetapi juga lingkungan laut. Khususnya di
Negara Indonesia yang mayoritas masih kurang dalam membangun kesadarannya untuk
tidak membuang limbah plastik secara sembarangan yang akhirnya akan merugikan
biota air sehingga hewan-hewan yang di laut menjadi korban dari pencemaran ini.
Degradasi plastik adalah tantangan besar sebagai bahan semakin digunakan.
Sebuah perkiraan yang sangat umum di seluruh dunia timbunan sampah plastik yang
setiap tahunnya sekitar 57 juta ton (Bollag et al. 2000). Polistirena dan
produk turunan polistirena lainnya merupakan komoditas plastik yang secara
ekstensif digunakan untuk pengemasan dan banyak aplikasi lainnya. Plastik hasil
sintesis bersifat non-biodegradable di lingkungan alaminya disebabkan oleh
kompleksitas strukturnya, bobot molekular tinggi dan hidrofobik (Schlemmer et
al., 2009; Rahmat et al., 2009). Polistirena merupakan plastik yang bersifat
kaku (rigid) dimana biasanya secara umum digunakan sebagai bahan pengemas
(Khaksar dan Khansari, 2009).
Bisa
dipastikan bila di dunia ini tidak ada yang dapat mendegradasi sampah plastik
tersebut akan membuat lingkungan semakin memburuk. Oleh karena itulah para scientist telah mengembangkan teknologi
untuk membuat plastik yang dapat diuraikan dengan jangka waktu yang cepat dan
dibantu dengan mikroorganisme khusus sebagai actor utamanya. Akhirnya
terlahirlah sebuah penelitian baru yaitu Degradable
Plastic atau Plastik Degradable pada era tahun 2000-an yang dimana pada
zaman ini sangat kompleks dalam penanganan sampah. Plastik Degradable ini dapat
diuraikan kembali oleh mikroorganisme sehingga ramah lingkungan. plastik ini
menggunakan teknologi Oxo degradable yang
dapat membuat plastik tersebut dapat hancur dengan sendirinya. Jenis plastik
ini pun telah banyak beredar di supermaket. Teknologi tersebut menggunakan
penambahan sejenis katalis pada bahan plastik (polyolefin) sehingga plastik
dapat hancur lebih cepat melalui percepatan oksidasi dan kemudian terurai
menjadi air, karbon dioksida, dan biomass. Dengan teknologi ini, maka plastik
yang dibuang akan terpotong-potong atau terfragmen-fragmen menjadi
bagian-bagian kecil selama 90 sampai dengan 120 hari. Keunggulan produk
unggulan ini ternyata terdapat peran mikrorganisme yang saling bersimbiosis
dengan lingkungan khususnya tanah yaitu Pseudomonas.
Karena mikroorganisme tersebut dapat menguraikan limbah plastik dengan memutus
rantai polimer kuat sehingga tidak memerlukan waktu yang lama untuk
mendegradasikan limbah plastik tersebut.
A. Mikroba Pseudomonas aeruginosa
KLASIFIKASI
Kerajaan : Bacteria
Filum : Proteobacteria
Kelas : Gamma Proteobacteria
Ordo : Pseudomonales
Family : Pseudomonaceae
Genus : Pseudomonas
Spesies : Pseudomonas
aeruginosa
Pseudomonas
aeruginosa merupakan bakteri hidrokarbonoklastik yang mampu mendegradasi
jenis hidrokarbon. Pseudomonas
aeruginosa termasuk
kedalam golongan bakteri Gram-negatif, bakteri berbentuk batang di kelas Gamma
Proteobacteria Keberhasilan penggunaan
bakteri tersebut salah satunya adalah bioremediasi yaitu proses pembersihan
lingkungan dengan bantuan mikroorganisme. Dengan adanya mikroorganisme yang
berperan tersebut akan mengurangi polutan di ingkungan. Saat proses bioremediasi
terjadi, enzim-enzim akan diproduksi oleh mikrorganisme dan memodifikasi
polutan tersebut hingga menjadi biotransformasi. Adanya populasi mikroba
dipengaruhi oleh bahan-bahan di lingkungan sekitarnya. Mikroba tanah ini yang
mampu menggunakan senyawa karbon yang terkandung didalam polimer akan melimpah
jumlahnya sementara yang tidak bisa menggunakanya tidak akan mampu bertahan.
Mikroba-mikroba ini memiliki beragam jalur degradasi polimer sejalan dengan
keanekaragaman mikroorganisme yang memetabolisme hidrokarbon aromatik. Sifat fisik
dan kimia alami pada proses pembusukan pada beragam material merupakan
karakteristik utama biodegradasi. Proses biodegradasi anaerob relatif lebih
murah, karena mikroorganime ini bersifat insitu yang dapat digunakan untuk
dekontaminasi tanah, sedimen dan air bawah tanah yang terkontaminasi oleh hidrokarbon
petroleum.
B. Nutrisi
Biodegradable
dapat diartikan sebagai kemempuan mendekomposisi bahan menjadi karbondioksida,
metana, air, komponen anaorganik atau biomassa melalui mekanisme enzimatis
mikroorganisme. Hal ini dapat diuji dengan pengeujian standar dalam periode
waktu tertentu. Karena masalah penggunaan berlebihan plastik yang kemudian
menjadi masalah besar bagi lingkungan. Dengan biodegradable plastik yaitu
plastik yang dapat hancur dengan cara terurai oleh aktivitas mikroorganisme
menjadi hasil akhir berupa air dan gas karbondioksida setelah habis terpakai
dan dibuang ke lingkungan, masalah berupa penumpukan sampah plastik akan
teratasi. Plastik biodegredable berbeda dengan plastik pada umumnya, karena
plastik biodegredable menggunakan pati sebagai bahan campuran plastiknya.
Mikroorganisme
pendegradasi plastik dilakukan oleh bakteri Pseudomonas
aeruginosa. Mikroorganisme tersebut
mengurai pati yang merupakan polimer, menjadi monomer-monomer, sehingga plastik
pun dapat hancur lebih cepat dibandingkan dengan plastik yang dibuat tanpa
campuran pati. Pseudomonas aeruginosa
mendapatkan nutrisi sebagai energi untuk menguraikan plastik dari pati yang
terkandung dalam plastik itu sendiri, dan kemudian mengubahnya menjadi
karbondioksida dan air.
C. PERTUMBUHAN MIKROBA
(lima tahap perkembangan biofilm pada Pseudomonas aeruginosa)
Mikroba ini hidup bebas, biasanya ditemukan di lingkungan yang
lembab seperti tanah, rawa-rawa, dan air, seperti anggota lain dari genus Pseudomonas. P. aeruginosa juga dapat ditemukan dalam biofilm pada permukaan atau dalam
bentuk planktonik sebagai organisme uniseluler. Bakteri
ini motil karena menggunakan satu flagel kutub tunggal dan sebagai salah satu
bakteri berenang tercepat yang ditemukan dalam sampel air kolam. Bakteri
ini dikenal sebagai patogen bagi manusia salah satu contoh penyakitnya yaitu infeksi pada saluran kandung kemih,
jaringan lunak, tulang dan sendi, telinga, mata, sistem saraf pusat, dan
saluran pencernaan. Sebagai patogen pada manusia,
kebanyakan bakteri tersebut tersebar dan ditemukan di rumah sakit seperti di dalam
makanan, wastafel, toilet, karena dapat diperoleh dari tangan pengunjung yang
sehat . Bahkan, hal itu menyebabkan sekitar 10% dari semua infeksi yang didapatkan
dari rumah sakit. Hal
ini menjadi perhatian utama karena resistensi tinggi bakteri terhadap
antibiotik. Karena
Gram-negatif, membran luar melindungi dari antibiotik telah mengembangkan
resistensi karena hidup di antara memproduksi bakteri antibiotik dan jamur di
dalam tanah. Selain itu, biofilm melindungi dan juga memiliki plasmid
resisten antibiotik, yang diteruskan dalam gen bakteri lainnya. Pseudomonas aeruginosa memiliki beberapa faktor yang
memungkinkan organisme untuk berkembang di banyak bagian tubuh. Menggunakan
pili dengan bantuan enzim protease dalam lapisan sel epitel, seperti pada
saluran pernapasan. Bakteri
ini memiliki kapsul atau lapisan lendir yang melindunginya dari antibodi,
limfosit, dan fagosit. Pseudomonas
aeruginosa tersebar luas di alam, yang menghuni tanah sehingga bakteri
tersebut dapat bermanfaat dalam proses degradasi limbah baik itu dalam bentuk
cair ataupun padatan, bakteri ini juga banyak terdapat di air, tanaman dan
hewan (termasuk manusia). Identifikasi Pseudomonas
aeruginosa bakteri tersebut dapat hidup di suhu optimal untuk pertumbuhan
adalah 37 °C, dan ia mampu tumbuh pada suhu setinggi 42 °C. Kelompok P. aeruginosa cenderung membentuk
biofilm, yaitu komunitas bakteri yang kompleks yang mematuhi berbagai
permukaan, termasuk logam, plastik, bahan implan medis, dan jaringan. Biofilm
ditandai dengan "terpasang untuk bertahan hidup" maksudnya adalah karena
pada saat proses pembentukan awal, bakteri tersebut sangat sulit untuk
dihancurkan. Tergantung pada lokasi tempat hidupnya, biofilm yang baik dapat
bermanfaat dan merugikan lingkungan. Misalnya, biofilm yang ditemukan pada batu
dan kerikil yang terdapat di dalam air danau dan kolam merupakan sumber makanan
penting bagi banyak organisme akuatik.
D. PERANAN
P. aeruginosa sangat berperan penting untuk mengurai plastik degradable. Mikroba
tersebut memecah polimer pati menjadi monomer-monomer sehingga plastik degradable
sangat mudah dan cepat didegradasi dibandingkan dengan plastik nondegradable.
Pseudomonas aeruginosa menghasilkan karbondioksida, air, dan metana sebagai
hasil sisa penguraian plastik degradable. Selain itu Pseudomonas aeroginosa dapat memecah toluena, bentuk yang paling sederhana dari
metilbenzen. P. aeruginosa menurunkan toluena melalui
oksidasi dari kelompok metil untuk aldehida, alkohol, dan asam, yang kemudian
dikonversi menjadi catechol. Oleh karena itu, P. aeruginosa dapat digunakan dalam
pengendalian pencemaran
E. AGEN PENGONTROL
MIKROBA
Penggunaan antimikroba dapat
digunakan sebagai agen pengontrol bakteri Pseudomonas
aeruginosa. Agen-agen yang dapat sebagai pengontrol yaitu flouroquinolones dan carbapenems. Selain menggunakan kedua
agen tersebut, pengontrolan mikroba dapat dilakukan dengan intervensi
berdasarkan antimikroba dan pembatasan agen tertentu. Langkah-langkah yang sama
juga dapat dilakukan dengan menggunakan antibiotik yang sesuai dengan langkah-langkah
pengendalian mikroba. Dan dalam waktu dekat ini ada pilihan baru untuk
pengontrol Pseudomonas aeruginosa,
yaitu multidrug-resistant Pseudomonas
aeruginosa strain.
F. HUBUNGAN MIKROBA
DENGAN PLASTIK
Dalam
proses degradasi plastik, mikroorganisme Pseudomonas
aeruginosa sangat berperan untuk mengurai plastik menjadi karbondioksidan,
air, dan metana. Pseudomonas aeruginosa
terbukti dapat mendegradasi plastik paling efisien, karena dapat mendegradasi
8,16% plastik polietilen dalam satu bulan. Dalam prosesnya, mikroorganisme
mengeksresikan enzim ekstraseluller, lalu enzim menempel pada permukaan rantai
polimer membelah. Kemudian intermediet bersamaan kedalam sel, degradasi
intermediet larut kedalam medium. Kemudian diserap oleh Pseudomonas aeruginosa dan diubah menjadi karbondioksida, air, dan
metana.
Sumber :
Soemirat,
Juli. Toksinologi Lingkungan. Yogyakarta: Gadiah Mada University Press. 2005
Anonim. Pseudomonas
aeruginosa. http://textbookofbacteriology.net/pseudomonas.html
. diakses pada 24 April 2015
Anonim.
Bakteri Pengurai Plastik. http://himalogin.lk.ipb.ac.id/2013/02/15/bakteri-pengurai-plastik/.
2013. Diakses pada 23 April 2015
Elise Termine. Transcriptome and secretome
analyses of the adaptive response of Pseudomonas aeruginosa to suboptimal
growth temperature. http://www.im.microbios.org/1201/IM1201_0007.pdf.2009.
diakses pada 23 April 2015
K.
Kathiresan. Polythene and Plastics-degrading microbes from the mangrove soil . http://www.ots.ac.cr/rbt/attachments/volumes/vol51-3-4/03-Kathiresan-Polythene.pdf
. 2003. diakses pada 23 April 2015
Anonim. Microbial
degradation of plastics . http://www.emeraldbiology.com/2012/12/microbial-degradation-of-plastics.html
. 2013. diakses pada 24 April 2015
