Studi baru mengungkap metode untuk mengubah selulosa bakteri menjadi bahan yang kuat dan dapat terurai secara hayati, yang berpotensi merevolusi industri yang terganggu oleh limbah plastik.
Dalam perkembangan yang inovatif, tim peneliti dari Universitas Houston dan Universitas Rice telah menciptakan cara untuk mengubah selulosa bakteri menjadi bahan multifungsi yang menjanjikan sebagai pengganti plastik yang layak.
Bahan inovatif ini dapat merevolusi beberapa industri, menawarkan alternatif yang lebih berkelanjutan terhadap produk plastik tradisional.
"Kami membayangkan lembaran selulosa bakteri yang kuat, multifungsi, dan ramah lingkungan ini akan tersebar luas, menggantikan plastik di berbagai industri, dan membantu mengurangi kerusakan lingkungan," ujar penulis korespondensi Maksud Rahman, asisten profesor teknik mesin dan kedirgantaraan di University of Houston, dalam siaran pers.
Inovasi Ramah Lingkungan
Mengatasi masalah polusi plastik yang endemik, penelitian ini mengeksplorasi potensi selulosa bakteri — biopolimer yang melimpah di alam dan dapat terurai secara hayati — untuk melakukan fungsi yang biasanya terkait dengan plastik.
Diterbitkan Dalam jurnal Nature Communications, penelitian ini menggunakan metode biosintesis satu langkah yang sederhana untuk menciptakan lembaran selulosa bakteri yang kuat. Lembaran-lembaran ini menunjukkan kekuatan tarik, fleksibilitas, kemampuan lipat, transparansi optik, dan stabilitas mekanis jangka panjang yang mengesankan.
Selulosa yang diproduksi secara bakteri diperkuat dan ditingkatkan dengan menggabungkan lembaran nano boron nitrida, yang secara signifikan meningkatkan sifat mekanis dan termalnya.
"Kami melaporkan strategi bottom-up yang sederhana, satu langkah, dan terukur untuk mensintesis secara biologis lembaran selulosa bakteri yang kuat dengan nanofibril yang selaras dan lembaran nano hibrida multifungsi berbasis selulosa bakteri menggunakan gaya geser dari aliran fluida dalam perangkat kultur rotasi. Lembaran selulosa bakteri yang dihasilkan menunjukkan fleksibilitas kekuatan tarik yang tinggi, kemampuan lipat, transparansi optik, dan stabilitas mekanis jangka panjang," tambah penulis pertama MASR Saadi, mahasiswa doktoral di Rice University.
Solusi yang Dapat Diskalakan
Aspek penting dari metode tim ini adalah skalabilitasnya.
Pendekatan biofabrikasi satu langkah yang terukur ini, yang menghasilkan lembaran selulosa bakteri yang selaras, kuat, dan multifungsi, akan membuka jalan bagi aplikasi dalam material struktural, manajemen termal, pengemasan, tekstil, elektronik ramah lingkungan, dan penyimpanan energi,” tambah Rahman.
Proses inovatif yang digunakan Rahman dan timnya melibatkan perangkat kultur rotasi yang dirancang khusus. Bakteri penghasil selulosa dikultur dalam inkubator silinder permeabel oksigen yang berputar terus-menerus untuk menghasilkan aliran fluida terarah.
Metode ini memastikan bahwa bakteri menghasilkan selulosa secara terorganisir, menghasilkan penyelarasan nanofibril yang lebih baik dalam lembaran selulosa bakteri.
“Perilaku terkendali ini, dikombinasikan dengan metode biosintesis fleksibel kami dengan berbagai nanomaterial, memungkinkan kami mencapai keselarasan struktural dan sifat multifungsi pada material secara bersamaan,” tambah Rahman.
Implikasi untuk Masa Depan
Terobosan ini hadir pada saat krusial ketika permintaan terhadap material yang berkelanjutan lebih tinggi dari sebelumnya.
Material berbasis minyak bumi yang tidak dapat terurai telah lama menjadi sumber masalah lingkungan, dan peralihan ke material alami atau biomaterial sangat penting untuk masa depan yang berkelanjutan.
Selulosa bakteri memenuhi kriteria melimpah di alam, dapat terurai secara hayati, dan bersifat biokompatibel, sehingga menjadi pesaing kuat dalam upaya menggantikan plastik.
Penelitian interdisipliner ini menggabungkan unsur-unsur dari ilmu material, biologi, dan nanoteknologi, yang menggambarkan kekuatan upaya ilmiah kolaboratif untuk mengatasi masalah lingkungan yang mendesak.
Seperti yang dikatakan Rahman dengan tepat, “Karya ini merupakan lambang ilmu interdisipliner di persimpangan ilmu material, biologi, dan nanoteknologi.”
Menatap ke Depan
Dengan penelitian dan pengembangan yang berkelanjutan, selulosa bakteri revolusioner ini dapat menemukan aplikasi yang luas, mulai dari bahan pengemasan hingga pembalut luka, yang secara efektif mengurangi ketergantungan kita pada plastik.
Implikasi dari kerja tim ini dapat bersifat transformatif, membuka jalan menuju masa depan yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan.
Sumber: University of Houston