BIODEGRADASI PLASTIK
1. Biodegradasi
Biodegradasi
atau degradasi biotik adalah degradasi kimia bahan (polimer misalnya)
disebabkan oleh tindakan yang terjadi secara alami mikroorganisme seperti
bakteri, jamur dan ganggang (degradasi kimia yang tidak melibatkan aktivitas
biologis didefinisikan sebagai degradasi abiotik) (Stevens, 2002).
Sebagai hasil biodegradasi menghasilkan karbon dioksida dan / atau metana dan
air. Jika oksigen saat ini biotik degradasi yang terjadi adalah degradasi
aerobik dan karbon dioksida dihasilkan. Jika tidak ada oksigen tidak tersedia,
degradasi biotik adalah degradasi anaerobik, dan metana diproduksi bukan karbon
dioksida. Dalam beberapa kondisi kedua gas yang dihasilkan. Mineralisasi
didefinisikan sebagai konversi biodegradable bahan atau biomassa untuk gas
(seperti karbon dioksida,metana, dan nitrogen senyawa), air, garam dan mineral,
dan biomassa sisa. Mineralisasi selesai ketika semua bahan biodegradable atau
biomassa dikonsumsi dan semua karbon di dalamnya diubah menjadi karbon
dioksida. mineralisasi Lengkapi mewakili rendering dari semua unsur kimia
menjadi siklus biogeokimia alami (Bonhomme et al, 2003).
Biasanya, ada dua langkah yang terlibat dalam
biodegradasi polimer :
1. Teknik
(penggilingan), kimia (iradiasi dengan ultraviolet sinar; mis fotodegradasi),
atau degradasi termal. Selama tahap ini, mikroskopis jamur dan bakteri, atau
agen biologi lainnya (cacing tanah, serangga, akar tanaman, bahkan tikus), bisa
juga fragmen produk (biofragmentation). Tahap pertama sangat berguna, karena
dapat menyebabkan peningkatan permukaan materi terkena microbodies terjadi di
tahap kedua.
2.
Tahap kedua berhubungan
dengan biodegradasi Sensu Stricto. Microbodies menyerang dan mencerna produk,
yang diubah oleh-produk yang adalah berasimilasi oleh microbodies, hasil akhir
menjadi CO2 atau CH4, air dan produksi biomassa. Ini tahap kedua sering
diabaikan akan mencuat dalam pertama (Bonhomme et al, 2003).
2. Faktor
yang Mempengaruhi Biodegradasi
Biodegradasi
pada dasarnya proses transfer elektron . Biologi energi diperoleh melalui
oksidasi bahan dikurangi. enzim mikroba mengkatalisasi transfer elektron.
Elektron akan dihapus dari organik substrat untuk menangkap energi yang tersedia
melalui proses oksidasi. Elektron bergerak melalui pernapasan atau transfer
elektron rantai (jalur metabolisme) terdiri dari serangkaian senyawa ke
terminal akseptor elektron . Sebagian besar dari mikroba penduduk di tanah
tergantung pada oksigen sebagai terminal akseptor elektron untuk metabolisme.
Hilangnya oksigen menginduksi perubahan dalam kegiatan ini dan komposisi
mikroba tanah populasi. Anaerobik fakultatif organisme (yang dapat menggunakan
oksigen ketika hadir atau dapat beralih ke alternatif akseptor elektron,
seperti nitrat dan sulfat, dalam ketiadaan oksigen) dan organisme anaerobik
wajib menjadi dominan ketika oksigen tidak tersedia, namun aerobik biodegradasi
biasanya lebih efisien (Stevens, 2002).
Untuk mikroflora (jamur,
bakteri dan sejenisnya) untuk mengkonversi dan mengasimilasi karbon dalam
substrat apapun, sejumlah kriteria yang harus dipenuhi. substrat harus dapat
dibasahi air, dan molekul konstituen harus cukup kecil bahwa jumlah yang sangat
besar ujung rantai mereka dapat diakses pada permukaan material (Billingham, 2004).
Hidrokarbon termoplastik adalah bioinert karena mereka hidrofobik, dan karena
sifat mekanik baik mereka memerlukan sangat tinggi berat molekul, yang mengarah
ke rantai diakses sangat sedikit berakhir. Juga tahan terhadap hidrolisis (dan
untuk alasan ini tidak dapat hydrobiodegrade) dan oksidasi dan biodegradasi
karena kehadiran anti-oksidan, dan stabilisator aditif (Billingham, 2004).
Berbagai
macam bahan organik mudah terdegradasi dalam kondisi aerobik. Dalam metabolisme
aerobik, O2 adalah terminal akseptor elektron. Ketika biodegradasi berikut pola ini, populasi
mikroba cepat beradaptasi dan mencapai kepadatan tinggi. Akibatnya, laju
biodegradasi cepat menjadi terbatas oleh laju pasokan oksigen atau beberapa
gizi, bukan kapasitas mikroba yang melekat untuk menurunkan polimer atau
kontaminan lainnya . Beberapa senyawa organik juga bisa diturunkan dalam
kondisi anaerobik. Ketika oksigen tidak ada, nitrat (NO3), sulfat
(SO4), ferric besi (Fe3+), mangan (Mn3+, Mn4+),
dan bikarbonat
(HCO3 -) dapat berfungsi sebagai akseptor elektron terminal, jika
mikrobamemiliki sistem enzim yang sesuai (Stevens, 2002).
Dalam
kondisi anaerobik, laju degradasi biasanya dibatasi oleh laju reaksi yang
melekat pada aktif mikroorganisme; adaptasi lambat, membutuhkan bulan atau
tahun, dan hasil aktivitas metabolisme dalam pembentukan tidak lengkap
teroksidasi, zat organik sederhana, seperti asam organik, dan oleh-produk
seperti metana atau hidrogen gas. Mikroorganisme membantu menguraikan bahan
organik di lingkungan laut serta. Banyak faktor yang mempengaruhi kekuatan
potensial dan laju yang terjadi secara alami biodegradasi di situs tertentu,
seperti sebagai: kadar air tanah, porositas, temperatur tanah, pH tanah,
ketersediaan O2, kehadiran mikroba yang cocok, kehadiran kontaminan dan
konsentrasi mereka, ketersediaan nutrisi, kehadiran akseptor elektron lainnya,
redoks potensial dll ( Matsunaga, 2000).
Khusus untuk polimer
biodegradable dalam tanah, tingkat di biodegradasi yang terjadi tergantung pada
kondisi tanah seperti suhu, kadar air (ukuran dari konsentrasi air), tingkat
aerasi (ukuran konsentrasi oksigen), keasaman (ukuran konsentrasi asam) dan
konsentrasi mikroorganisme sendiri. Di bawah sangat tidak menguntungkan kondisi
laju degradasi dapat dikurangi menjadi hampir nol (Calmon 1998). Suhu
rendah sangat menghambat degradasi dalam tanah. Kadar air tanah juga penting,
melainkan mendukung degradasi hidrolitik. Aerasi mendukung oksidatif degradasi
dan tingkat aerasi menentukan apakah biotik degradasi aerobik atau anaerobik
atau keduanya-mengambil tempat. Meskipun ada banyak bakteri yang berkembang
pada lingkungan bebas oksigen, ada banyak lagi yang menggunakan oksigen.
degradasi biotik juga mensyaratkan bahwa tanah dapat menjadi mikroba aktif.
Tingkat degradasi biotik dapat dikurangi menjadi hampir nol dalam lingkungan
steril, atau ketika konsentrasi mikroorganisme sangat rendah atau bahkan jika material tidak benar-benar biodegradable (Stevens, 2002).
Banyak
metabolit berbahaya dapat dihasilkan mikrobiologis dalam berbagai lingkungan.
Produk ini dapat merupakan ancaman substantif dengan pertumbuhan, kesehatan, atau kekuatan manusia
dan berbagai hewan dan tumbuhan, sehingga menentukan dampak lingkungan dari
biodegradasi tersebut. Apa mikroorganisme lakukan untuk kimia yang mungkin dari
sangat penting bagi kesehatan manusia, produktivitas pertanian atau populasi
dalam ekosistem alam. Secara biologis aktif metabolit terbentuk dari racun
tidak selalu beracun. Kadang-kadang, mungkin stimulasi (Martin,1994).
3.
Biodegradable Polimer
Ini
di luar lingkup pekerjaan ini untuk menyajikan analitis ikhtisar berbagai bahan
biodegradable. Hanya beberapa informasi umum ditawarkan di bagian ini
mendukung tujuan utama dari karya ini. Biodegradasinya merupakan fenomena yang
kompleks sulit untuk diukur. Sebagaimana dinyatakan di atas, bahan mungkin
dianggap''''biodegradable jika dapat ditampilkan di luar keraguan bahwa hal itu
sepenuhnya dan lingkungan aman terdegradasi oleh microbodies dalam kondisi
khusus. Hasilnya adalah pembentukan air, CO2 dan / atau CH4,
dan mineral dan biomassa baru, tanpa meninggalkan unsur-unsur beracun untuk
lingkungan dan apa pun tetap atau fragmen. polimer Biodegradable mungkin
terjadi secara alami atau dapat disintesis dengan cara kimia (Chandra dan Rustgi,
1998).
Biodegradable polimer dapat
dibagi secara umum menjadi tiga kelompok:
1.Polimer
alam seperti pati, selulosa, protein, poli-b-hidroksibutirat
2.Polimer
alam yang dimodifikasi secara kimia biologis atau (Misalnya selulosa asetat,
ester
lignoselulosa,polyalkanoate,Kopolimer...)
3.Polimer
sintetik mudah terurai diubah (Dll dikomplekskan atau dicampur) dengan
menambahkan alam biodegradable komponen (pati, selulosa reklamasi,
karet alam, dll) (dicatat bahwa campuran non-biodegradable polimer dengan alam
terurai bahan yang tidak dan tidak boleh dianggap menjadi bahan biodegradable (Gomes, 2004). Polimer
sintesis dapat berasal dari pengolahan tanaman yang ditanam untuk tujuan ini
atau oleh produk lainnya tanaman (sumber daya terbarukan) atau mungkin berasal
dari petrokimia bahan baku (sumber daya yang tidak terbarukan).
Biodegradable
polimer membentuk kelas unik bahan yang menciptakan konsep yang sama sekali
baru ketika awalnya diusulkan sebagai biomaterial. Artinya, untuk pertama
kalinya, sebuah bahan melakukan aplikasi struktural dirancang harus benar-benar
diserap dan menjadi lebih lemah dari waktu ke waktu (Arnaud et al 1994).
Konsep ini diterapkan pertama kali berhasil dengan Catgut jahitan dan kemudian
dengan hasil yang diperdebatkan banyak lagi, tulang fiksasi piring dan pin.
Kemudian, bahan biodegradable juga diperkenalkan untuk pertanian aplikasi.
Tinjauan sistematis biodegradable materi dan contoh-contoh bahan yang
benar-benar terurai digunakan dalam pertanian, seperti film mulsa, pot bunga
dan terkontrol-release pupuk, dapat ditemukan dalam literatur (Shogren,2003).
Salah satu prototipe plastik biodegradable yang digunakan dalam pertanian
Mater-Bi. Ini adalah biodegradable dan bahan termoplastik yang larut dalam air,
berdasarkan pati, dikomplekskan dengan poliester biodegradable. The materi
memenuhi biodegradasi dan dikomposkan persyaratan norma Eropa EN 13432, dan
nasional UNI 10785 norma dan DIN54900. Selanju Commission Directive 97/69/CE
dan modifikasi selanjutnya. Lainnya biodegradable polimer yang digunakan untuk
memproduksi film biodegradable pertanian termasuk Kopoliester , poli (vinil
alkohol) dan poli (vinil klorida) , pati-plastik terasilasi , dimodifikasi
pati, sayuran oilbased resin dan lain-lain (Briassoulis, 2004).
DAFTAR PUSTAKA
Arnaud R, Dabin P,
Lemaire J, Al-Malaika S, Chohan S, Coker M (1994) Polym Degrad Stabil 46(2):211
Billingham NC, Bonora
M, De Corte D (2004) Environmentally degradable plastics based on oxodegradation
of conventional polyolefins. Plastics
Solutions Canada Inc.
Bonhomme S, Cuer A,
Delort A-M, Lemaire J, Sancelme M, Scott G (2003) Polym Degrad Stabil 81:441
Briassoulis D (2004) J
Polym Environ 12(2):65
Calmon-Decriaud A, Bellon-Maurel
V, Silvestre F (1998) Adv Polym Sci 135:207
Chandra R, Rustgi R (1998)
Program Polym Sci 23:1273
Gomes ME, Reis RL (2004) Int
Mater Rev 49(5):261
Shogren R, Biodegradable Mulch
Films, USDA ARS NCAUR Technologies for Transfer, National Center for
Agricultural
Stevens ES (2002) Green plastics:
an introduction to the new science of biodegradable plastics.
Princeton University Press the use of
environmental marketing claims, U.S. Federal Trade
Commission, Washington D.C., July,
1992 Utilization Research