Penemuan Terbaharu: Bakteria Pemakan Plastik Ideonella sakaiensis Mampu Mengurai Polietilena Tereftalat (PET) dalam Masa Singkat – Kajian Mendedahkan Enzim PETase yang Merevolusikan Kitar Semula Plastik

Penemuan Terbaharu: Bakteria Pemakan Plastik Ideonella sakaiensis Mampu Mengurai Polietilena Tereftalat (PET) dalam Masa Singkat – Kajian Mendedahkan Enzim PETase yang Merevolusikan Kitar Semula Plastik. Satu kajian yang diterbitkan dalam jurnal Science pada tahun 2016 mendedahkan penemuan bakteria Ideonella sakaiensis yang mampu mengurai plastik polietilena tereftalat (PET) dengan menggunakan enzim PETase. Penyelidik dari Kyoto Institute of Technology dan University of Portsmouth kemudiannya berjaya mengubah suai enzim ini untuk meningkatkan kecekapannya, membuka jalan kepada teknologi kitar semula plastik yang lebih mampan dan mesra alam. Penemuan ini menawarkan harapan baharu dalam menangani krisis pencemaran plastik global yang semakin meruncing.. Pengenalan: Krisis Plastik dan Harapan Baharu Pencemaran plastik telah menjadi salah satu cabaran alam sekitar yang paling mendesak pada abad ke-21. Setiap tahun, lebih 300 juta tan plastik dihasilkan di seluruh dunia, dan sebahagian besarnya berakhir di tapak pelupusan sampah atau lautan. Polietilena tereftalat PET , yang digunakan secara meluas dalam botol minuman dan pembungkusan makanan, adalah antara plastik yang paling sukar diurai secara semula jadi. Namun, satu penemuan saintifik yang mengejutkan pada tahun 2016 telah membuka lembaran baharu dalam usaha menangani masalah ini: bakteria Ideonella sakaiensis yang mampu 'memakan' plastik PET. Penemuan Ideonella sakaiensis: Bakteria Pemakan Plastik Pasukan penyelidik dari Kyoto Institute of Technology dan Universiti Keio, Jepun, telah menemui bakteria ini di tapak kitar semula plastik di Sakai, Jepun. Kajian mereka yang diterbitkan dalam jurnal Science pada Mac 2016 melaporkan bahawa Ideonella sakaiensis 201-F6 mampu menggunakan PET sebagai sumber karbon utama untuk pertumbuhan. Bakteria ini menghasilkan dua enzim utama: PETase dan MHETase. PETase bertanggungjawab untuk memecahkan PET kepada monomer MHET mono 2-hydroxyethyl terephthalic acid , manakala MHETase kemudiannya menghidrolisis MHET kepada asid tereftalik dan etilena glikol – dua bahan kimia yang boleh digunakan semula untuk menghasilkan plastik baharu. Proses ini mengambil masa kira-kira enam minggu untuk mengurai filem PET yang nipis pada suhu 30°C. Mekanisme Enzim PETase: Bagaimana Ia Berfungsi? Enzim PETase tergolong dalam keluarga hidrolase yang memecahkan ikatan ester dalam PET. Struktur kristal PETase telah dijelaskan oleh pasukan dari University of Portsmouth yang diketuai oleh Profesor John McGeehan. Kajian mereka yang diterbitkan dalam Nature Communications pada 2018 mendedahkan bahawa PETase mempunyai tapak aktif yang unik yang membolehkannya mengikat dan memotong rantai polimer PET. Yang menarik, PETase menunjukkan persamaan struktur dengan cutinase, enzim yang biasanya memecahkan poliester semula jadi seperti kutin pada tumbuhan. Walau bagaimanapun, PETase telah berevolusi untuk mengoptimumkan interaksinya dengan PET sintetik, menjadikannya lebih efisien berbanding enzim lain yang diketahui. Pengubahsuaian Enzim: Meningkatkan Kecekapan Penguraian Walaupun penemuan asal adalah penting, kecekapan penguraian PET oleh PETase asli masih rendah untuk aplikasi industri. Oleh itu, pasukan penyelidik antarabangsa yang diketuai oleh Profesor McGeehan dan Dr. Gregg Beckham dari National Renewable Energy Laboratory NREL di Amerika Syarikat telah menjalankan kejuruteraan protein untuk menghasilkan varian PETase yang lebih cekap. Dalam kajian yang diterbitkan dalam Nature pada April 2020, mereka melaporkan bahawa varian PETase yang diubah suai dikenali sebagai 'FAST-PETase' mampu mengurai PET pada kadar 10 hingga 100 kali lebih cepat berbanding enzim asli. Varian ini berfungsi pada suhu yang lebih tinggi 50-70°C dan boleh mengurai plastik amorfus serta kristal dengan lebih berkesan. Implikasi terhadap Kitar Semula Plastik dan Alam Sekitar Penemuan ini membawa implikasi yang besar terhadap industri kitar semula plastik. Kaedah kitar semula mekanikal konvensional sering menghasilkan plastik yang berkualiti rendah dan memerlukan proses yang intensif tenaga. Sebaliknya, penguraian enzimatik menggunakan PETase boleh memecahkan plastik kepada monomer asalnya, membolehkan penghasilan plastik baharu yang berkualiti tinggi tanpa kehilangan sifat. Ini dikenali sebagai kitar semula kimia atau 'closed-loop recycling'. Selain itu, proses ini beroperasi pada suhu yang lebih rendah dan menggunakan lebih sedikit bahan kimia berbahaya, menjadikannya lebih mesra alam. Kajian oleh pasukan dari University of Portsmouth dan NREL menunjukkan bahawa teknologi ini boleh mengurangkan pelepasan gas rumah hijau sebanyak 69% berbanding kaedah kitar semula konvensional. Cabaran dan Hala Tuju Masa Depan Walaupun kemajuan yang memberangsangkan, beberapa cabaran masih perlu diatasi sebelum teknologi ini dapat digunakan secara meluas. Pertama, kos pengeluaran enzim pada skala besar masih tinggi. Kedua, plastik PET dalam alam sekitar selalunya bercampur dengan bahan cemar lain yang boleh mengganggu aktiviti enzim. Ketiga, proses penguraian enzimatik memerlukan suhu dan pH yang terkawal, yang mungkin tidak praktikal di tapak pelupusan sampah terbuka. Walau bagaimanapun, penyelidik sedang giat berusaha untuk mengatasi cabaran ini. Sebagai contoh, pasukan dari University of Edinburgh sedang membangunkan bioreaktor mudah alih yang boleh digunakan di pusat kitar semula tempatan. Sementara itu, syarikat permulaan seperti Carbios di Perancis telah berjaya membangunkan proses penguraian enzimatik pada skala perintis yang mampu memproses beberapa tan plastik sehari. Kesimpulan: Satu Langkah Ke Arah Masa Depan Bebas Plastik Penemuan Ideonella sakaiensis dan enzim PETase merupakan satu kejayaan besar dalam sains bahan dan bioteknologi alam sekitar. Ia menunjukkan bahawa alam semula jadi mempunyai penyelesaian yang menakjubkan untuk masalah yang dicipta oleh manusia. Dengan pengubahsuaian lanjut, enzim ini berpotensi untuk merevolusikan cara kita mengurus sisa plastik, mengurangkan pencemaran, dan bergerak ke arah ekonomi pekeliling yang lebih mampan. Walaupun masih banyak kerja yang perlu dilakukan, penemuan ini memberikan harapan baharu bahawa kita boleh menangani krisis plastik global dengan cara yang inovatif dan mesra alam.