Identifikasi Isolat PB 16.1 Pendegradasi Poliuretan dan Analisis Aktivitas Enzim Serta Karakterisasi Busa Terdegradasi

Abstract

Plastik merupakan polimer yang terbuat dari zat kimia yang sulit terdegradasi secara alami. Plastik dapat terpecah menjadi mikroplastik yang dapat terakumulasi sehingga mencemari rantai makanan. Sumber mikroplastik, salah satunya berasal dari poliuretan. Poliuretan (PU) adalah polimer yang disintesis dari reaksi diisocyanate (R–N=C=O) dengan polyol (R’–OH) yang membentuk gugus urethane [–NH–C(O)–O–]. Poliuretan terbagi menjadi 7 jenis, salah satunya adalah jenis busa kaku (rigid foam) yang produksinya mencapai 4 juta ton pada 2019 di seluruh dunia. Peningkatan produksi busa poliuretan menyebabkan limbah busa turut meningkat. Penanganan limbah melalui pembakaran adalah salah satu metode cepat untuk mengurangi 99% volume massanya, tetapi mengakibatkan kerugian, seperti pelepasan CO2 yang menyebabkan iritasi hingga gangguan pernapasan. Peningkatan produksi poliuretan, khususnya jenis busa memerlukan alternatif penanganan yang lebih ramah lingkungan, yakni melalui proses biodegradasi menggunakan bakteri. Isolat PB 16.1 (potensial bakteri 16.1) berhasil diisolasi dari TPA Pakusari Jember yang memiliki potensi untuk mendegradasi poliuretan. PB 16.1 diuji melalui beberapa tahapan, pertama adalah uji zona bening menggunakan agar MSM+PU diol. Tahap kedua adalah uji biodegradasi busa poliuretan dalam MSM selama 30 hari dengan sampling setiap 10 hari dengan tiga perlakuan, yaitu sampel (PB 16.1 + busa), kontrol busa (tanpa PB 16.1), dan kontrol PB 16.1 (tanpa busa). Pengujian dilanjutkan dengan uji persentase kehilangan massa busa, pertumbuhan PB 16.1, dan aktivitas enzim ekstraseluler (esterase, urease, protease, lipase, dan lakase). Karakterisasi busa terdegradasi pada hari terakhir dilakukan melalui analisis XRD, FTIR, DSC, dan SEM. Tahap terakhir adalah identifikasi isolat PB 16.1 melalui pewarnaan Gram dan sekuensing 16S rRNA yang dilakukan dengan isolasi DNA, amplifikasi DNA menggunakan primer 27F dan 1492R, pengukuran DNA melalui elektroforesis, dan kemudian identifikasi molekuler 16S rRNA. Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa isolat PB 16.1 berkerabat dekat dengan Bacillus subtilis PK9 dan berpotensi mendegradasi poliuretan, khususnya jenis busa keras. Isolat PB 16.1 mampu mendegradasi busa poliuretan untuk digunakan sebagai sumber karbon menggunakan enzim ekstraseluler yang berpengaruh pada laju pertumbuhannya. Persentase degradasi busa tertinggi sebesar 0,564% sebanding dengan laju pertumbuhan PB 16.1 paling tinggi sebesar 1,1 × 109 CFU/mL pada hari ke-30. Enzim yang paling berpotensi dalam biodegradasi busa poliuretan adalah lipase (1,8133 U/mL) dengan nilai aktivitas enzim tertinggi dibandingkan enzim lain. Hasil analisis XRD, FTIR, dan DSC menunjukkan adanya perubahan struktur antara sampel dengan kontrol busa. XRD menunjukkan penurunan nilai degree menjadi 18,82°, FTIR menunjukkan kenaikan intensitas transmitans di rentang 500-1750 cm-1 dan penurunan intensitas pada rentang 1750-4000 cm-1, DSC menunjukkan pergeseran melting point (84,6℃) dan entalpi (20,99 J/g), serta SEM menunjukkan pembentukan biofilm dan kerusakan di permukaan busa pada titik terjadinya biodegradasi.