Biodegradasi Plastik Low Density Polyethylene Menghunakan Jamur dari Tenpat Pembuangan Akhir (TPA)
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Lambatnya kecepatan degradasi atau sulitnya bahan-bahan organik tertentu
terdegradasi pada kondisi alami menjadi salah satu ancaman lingkungan yang
utama. Salah satu contoh bahan organik yang sulit terdegradasi di lingkungan
adalah plastik. Plastik dalam berbagai bentuk, seperti nilon, polikarbonat,
polietilen-tereftalat, polietilen, polipropilen, polistirena, politetrafluoroetilen,
poliuretan, polivinil klorida digunakan secara terus menerus dalam kehidupan
sehari-hari. Di antara plastik-plastik sintetik yang diproduksi, polietena mencapai
sekitar 64% (Sangale et al. 2012).
Indonesia Solid Waste Association (InSWA) merilis data statistik sampah
domestik Indonesia. Jenis sampah plastik menduduki peringkat kedua, yaitu
sebesar 5.4 juta ton per tahun atau 14 persen dari total produksi sampah. Sampah
plastik telah mampu menggeser sampah jenis kertas yang tadinya di peringkat
kedua menjadi peringkat ketiga dengan jumlah 3.6 juta ton per tahun atau 9 persen
dari jumlah total produksi sampah (Dinas Kominfo Prov. Jatim, 2014).
Plastik merupakan salah satu dari polimer sintetik, yang komposisinya
terdiri dari karbon, hidrogen, silikon, oksigen, klorida dan nitrogen. Minyak, bara
dan gas natural juga digunakan untuk ekstraksi bahan-bahan dasar plastik
(Bhardwaj et al. 2012). Sampah plastik bersifat rekalsitran untuk didegradasi
sehingga memacu penimbunannya di lingkungan. Sampah plastik yang tertimbun
secara besar-besaran di lingkungan akan menyebabkan penyumbatan saluran air
dan merusak tanah usaha pertanian. Banyak hewan yang mati karena sampah
plastik baik karena terperangkap dalam sampah plastik maupun karena menelan
sisa-sisa sampah plastik yang memberi efek menghancurkan bagi ekosistem.
Pendaurulangan sampah plastik dapat menjadi suatu solusi alternatif yang baik.
Tetapi bagaimanapun juga, pengumpulan dan pembersihan sampah plastik adalah
suatu proses yang mahal dan sifat fisika menjadi rusak dengan serius selama proses
pendaurulangannya (Yoon et al. 2012). Menurut Zusfahair et al. (2007), pendaurulangan hanya mampu menangani sekitar 25% sampah plastik. Sementara,
Universitas Sumatera Utara
2
penanganan sampah plastik dengan cara dibakar akan menimbulkan dampak yang
lain, yaitu tercemarnya udara oleh gas-gas hasil pembakaran, diantaranya CO2 dan
CO.
Proses yang mengarah kepada perubahan sifat fisik dan kimia polimer yang
diakibatkan oleh faktor-faktor lingkungan (seperti cahaya matahari, panas,
kelembapan, dll.), kondisi kimia atau aktivitas biologi disebut sebagai degradasi
polimer. Biodegradasi adalah suatu proses degradasi material secara alami oleh
mikroba, seperti bakteri, jamur, dan alga yang mendegradasi polimer-polimer
natural, seperti lignin dan selulosa maupun polimer-polimer sintetik, seperti
polietilena dan polistirena. Mikroba ini akan
memanfaatkan polimer sebagai
substrat pertumbuhan mereka (Sangale et al. 2012; Bhardwaj et al. 2012).
Mikroorganisme memainkan peranan penting dalam dekomposisi materialmaterial. Namun, besarnya berat molekul, struktur tiga dimensi, sifat hidrofobik
dan tidak adanya gugus fungsional dalam Low Density Polyethylene (LDPE)
menyebabkan polimer ini sukar didegradasi oleh mikroba. Dalam banyak
penelitian, jamur telah banyak diteliti dalam hal biodegradasi plastik Low Density
Polyethylene
(LDPE)
sebab
organisme
ini
memproduksi
enzim-enzim
pendegradasi dan polimer ekstraseluler, seperti polisakarida, yang dapat membantu
untuk mengolonisasi permukaan polimer. Kemampuan distribusi dan penetrasi dari
hifa jamur juga menjadi suatu keuntungan dalam biodegradasi plastik (Esmaeili et
al. 2013). Sumber atau tempat yang dilaporkan kaya akan mikroba pendegradasi
polietena adalah tanah rizosfer mangrove, timbunan polietena di tanah, plastik dan
tanah di tempat pembuangan sampah, dan air laut (Sangale et al. 2012).
Sigh dan Gupta (2014) melakukan skrining dan identifikasi jamur
pendegradasi LDPE dari tempat yang tercemar politena di Kota Gwalior dan
menemukan bahwa Aspergillus flavus, Fusarium sp. dan Aspergillus japonicus
menunjukkan degradasi efektif berturut turut 30%, 32% dan 36% dalam jangka
waktu 4 minggu pada media Synthetic Medium (SM). Usha et al. (2011) juga
melakukan skrining mikroorganisme pendegradasi polietilena (LDPE) dari tanah
sampah dan menemukan bahwa Aspergillus nidulans dan Aspergillus flavus mampu
mendegradasi 20,96% kantong plastik politena dan 16,84% gelas plastik dengan
metode kultur pada media cair (shaker ) dalam jangka waktu 6 bulan. Nwogu et al.
Universitas Sumatera Utara
3
(2012), menguji kemampuan jamur-jamur pilihan (Lentinus squarrosulus,
Pleurotus tuber-regium, Pleurotus pulmonarius dan Rigidoporus lignosus) untuk
biodegradasi High Density Polyethylene (HDPE) dan menemukan bahwa Pleurotus
tuber-regium dan Pleurotus pulmonarius mampu mendegradasi HDPE dengan
kehilangan bobot berturut-turut 13,26 % dan 9,67%. Hasil FTIR menunjukkan
adanya pertambahan absorbasi, yaitu adanya gugus karbonil yang mengartikan
bahwa polietilena telah didegradasi secara oksidatif. Hasil pengujian enzim
menunjukkan adanya keterlibatan Manganese Peroxidase (MnP) dalam degradasi
polietilena.
Sejauh ini, penelitian tentang jamur pendegrasi plastik LDPE belum banyak
dilakukan di Indonesia. Oleh karena itu, peneliti tertarik untuk mengisolasi jamur
dari Tempat Pembuangan Akhir (TPA) dan melihat kemampuannya dalam
mendegradasi plastik LDPE.
1.2 Perumusan Masalah
Lambatnya proses degradasi sampah plastik berakibat pada peningkatan
penimbunan sampah itu sendiri di lingkungan. Timbunan sampah plastik tersebut
akan menimbulkan permasalahan dan pencemaran lingkungan yang serius.
Biodegradasi plastik oleh mikroba merupakan salah satu cara yang paling aman
dalam mendegradasi plastik di lingkungan. Oleh karena itu, perlu dilakukan
penelitian tentang kemampuan isolat jamur untuk mendegradasi polimer plastik
(low density polyethylene) dalam kondisi laboratorium.
1.3 Tujuan Penelitian
a. Mendapatkan isolat jamur yang mampu mendegradasi plastik (low density
polyethylene).
b. Mengetahui kemampuan isolat jamur untuk mendegradasi plastik (low density
polyethylene) secara in vitro.
1.4 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai
kemampuan isolat jamur untuk mendegradasi sampah plastik, menjadi salah satu
Universitas Sumatera Utara
4
acuan untuk penelitian lebih lanjut mengenai biodegradasi sampah plastik, dan
menambah pengetahuan bagi pembaca khususnya dan masyarakat umumnya
tentang
alternatif
pengolahan
sampah
plastik
dengan
menggunakan
mikroorganisme lokal yang sangat ramah lingkungan.
Universitas Sumatera Utara
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Lambatnya kecepatan degradasi atau sulitnya bahan-bahan organik tertentu
terdegradasi pada kondisi alami menjadi salah satu ancaman lingkungan yang
utama. Salah satu contoh bahan organik yang sulit terdegradasi di lingkungan
adalah plastik. Plastik dalam berbagai bentuk, seperti nilon, polikarbonat,
polietilen-tereftalat, polietilen, polipropilen, polistirena, politetrafluoroetilen,
poliuretan, polivinil klorida digunakan secara terus menerus dalam kehidupan
sehari-hari. Di antara plastik-plastik sintetik yang diproduksi, polietena mencapai
sekitar 64% (Sangale et al. 2012).
Indonesia Solid Waste Association (InSWA) merilis data statistik sampah
domestik Indonesia. Jenis sampah plastik menduduki peringkat kedua, yaitu
sebesar 5.4 juta ton per tahun atau 14 persen dari total produksi sampah. Sampah
plastik telah mampu menggeser sampah jenis kertas yang tadinya di peringkat
kedua menjadi peringkat ketiga dengan jumlah 3.6 juta ton per tahun atau 9 persen
dari jumlah total produksi sampah (Dinas Kominfo Prov. Jatim, 2014).
Plastik merupakan salah satu dari polimer sintetik, yang komposisinya
terdiri dari karbon, hidrogen, silikon, oksigen, klorida dan nitrogen. Minyak, bara
dan gas natural juga digunakan untuk ekstraksi bahan-bahan dasar plastik
(Bhardwaj et al. 2012). Sampah plastik bersifat rekalsitran untuk didegradasi
sehingga memacu penimbunannya di lingkungan. Sampah plastik yang tertimbun
secara besar-besaran di lingkungan akan menyebabkan penyumbatan saluran air
dan merusak tanah usaha pertanian. Banyak hewan yang mati karena sampah
plastik baik karena terperangkap dalam sampah plastik maupun karena menelan
sisa-sisa sampah plastik yang memberi efek menghancurkan bagi ekosistem.
Pendaurulangan sampah plastik dapat menjadi suatu solusi alternatif yang baik.
Tetapi bagaimanapun juga, pengumpulan dan pembersihan sampah plastik adalah
suatu proses yang mahal dan sifat fisika menjadi rusak dengan serius selama proses
pendaurulangannya (Yoon et al. 2012). Menurut Zusfahair et al. (2007), pendaurulangan hanya mampu menangani sekitar 25% sampah plastik. Sementara,
Universitas Sumatera Utara
2
penanganan sampah plastik dengan cara dibakar akan menimbulkan dampak yang
lain, yaitu tercemarnya udara oleh gas-gas hasil pembakaran, diantaranya CO2 dan
CO.
Proses yang mengarah kepada perubahan sifat fisik dan kimia polimer yang
diakibatkan oleh faktor-faktor lingkungan (seperti cahaya matahari, panas,
kelembapan, dll.), kondisi kimia atau aktivitas biologi disebut sebagai degradasi
polimer. Biodegradasi adalah suatu proses degradasi material secara alami oleh
mikroba, seperti bakteri, jamur, dan alga yang mendegradasi polimer-polimer
natural, seperti lignin dan selulosa maupun polimer-polimer sintetik, seperti
polietilena dan polistirena. Mikroba ini akan
memanfaatkan polimer sebagai
substrat pertumbuhan mereka (Sangale et al. 2012; Bhardwaj et al. 2012).
Mikroorganisme memainkan peranan penting dalam dekomposisi materialmaterial. Namun, besarnya berat molekul, struktur tiga dimensi, sifat hidrofobik
dan tidak adanya gugus fungsional dalam Low Density Polyethylene (LDPE)
menyebabkan polimer ini sukar didegradasi oleh mikroba. Dalam banyak
penelitian, jamur telah banyak diteliti dalam hal biodegradasi plastik Low Density
Polyethylene
(LDPE)
sebab
organisme
ini
memproduksi
enzim-enzim
pendegradasi dan polimer ekstraseluler, seperti polisakarida, yang dapat membantu
untuk mengolonisasi permukaan polimer. Kemampuan distribusi dan penetrasi dari
hifa jamur juga menjadi suatu keuntungan dalam biodegradasi plastik (Esmaeili et
al. 2013). Sumber atau tempat yang dilaporkan kaya akan mikroba pendegradasi
polietena adalah tanah rizosfer mangrove, timbunan polietena di tanah, plastik dan
tanah di tempat pembuangan sampah, dan air laut (Sangale et al. 2012).
Sigh dan Gupta (2014) melakukan skrining dan identifikasi jamur
pendegradasi LDPE dari tempat yang tercemar politena di Kota Gwalior dan
menemukan bahwa Aspergillus flavus, Fusarium sp. dan Aspergillus japonicus
menunjukkan degradasi efektif berturut turut 30%, 32% dan 36% dalam jangka
waktu 4 minggu pada media Synthetic Medium (SM). Usha et al. (2011) juga
melakukan skrining mikroorganisme pendegradasi polietilena (LDPE) dari tanah
sampah dan menemukan bahwa Aspergillus nidulans dan Aspergillus flavus mampu
mendegradasi 20,96% kantong plastik politena dan 16,84% gelas plastik dengan
metode kultur pada media cair (shaker ) dalam jangka waktu 6 bulan. Nwogu et al.
Universitas Sumatera Utara
3
(2012), menguji kemampuan jamur-jamur pilihan (Lentinus squarrosulus,
Pleurotus tuber-regium, Pleurotus pulmonarius dan Rigidoporus lignosus) untuk
biodegradasi High Density Polyethylene (HDPE) dan menemukan bahwa Pleurotus
tuber-regium dan Pleurotus pulmonarius mampu mendegradasi HDPE dengan
kehilangan bobot berturut-turut 13,26 % dan 9,67%. Hasil FTIR menunjukkan
adanya pertambahan absorbasi, yaitu adanya gugus karbonil yang mengartikan
bahwa polietilena telah didegradasi secara oksidatif. Hasil pengujian enzim
menunjukkan adanya keterlibatan Manganese Peroxidase (MnP) dalam degradasi
polietilena.
Sejauh ini, penelitian tentang jamur pendegrasi plastik LDPE belum banyak
dilakukan di Indonesia. Oleh karena itu, peneliti tertarik untuk mengisolasi jamur
dari Tempat Pembuangan Akhir (TPA) dan melihat kemampuannya dalam
mendegradasi plastik LDPE.
1.2 Perumusan Masalah
Lambatnya proses degradasi sampah plastik berakibat pada peningkatan
penimbunan sampah itu sendiri di lingkungan. Timbunan sampah plastik tersebut
akan menimbulkan permasalahan dan pencemaran lingkungan yang serius.
Biodegradasi plastik oleh mikroba merupakan salah satu cara yang paling aman
dalam mendegradasi plastik di lingkungan. Oleh karena itu, perlu dilakukan
penelitian tentang kemampuan isolat jamur untuk mendegradasi polimer plastik
(low density polyethylene) dalam kondisi laboratorium.
1.3 Tujuan Penelitian
a. Mendapatkan isolat jamur yang mampu mendegradasi plastik (low density
polyethylene).
b. Mengetahui kemampuan isolat jamur untuk mendegradasi plastik (low density
polyethylene) secara in vitro.
1.4 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai
kemampuan isolat jamur untuk mendegradasi sampah plastik, menjadi salah satu
Universitas Sumatera Utara
4
acuan untuk penelitian lebih lanjut mengenai biodegradasi sampah plastik, dan
menambah pengetahuan bagi pembaca khususnya dan masyarakat umumnya
tentang
alternatif
pengolahan
sampah
plastik
dengan
menggunakan
mikroorganisme lokal yang sangat ramah lingkungan.
Universitas Sumatera Utara