Mikroba di Kehidupan Sehari-hari

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 :

Purohit dan Ashok Agrawal. Ecology and environmental biology. India: Student Edition. 2007

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