Bergabung dengan Mikroba untuk Menghancurkan ‘Bahan Kimia Selamanya’

Bergabung dengan Mikroba untuk Menghancurkan ‘Bahan Kimia Selamanya’

Oleh Saima S.Iqbal

Sekelompok bakteri telah terbukti mahir dalam menghancurkan ikatan karbon-fluor yang sangat kuat yang menjadi asal muasal nama “bahan kimia selamanya”. Penemuan ini meningkatkan harapan bahwa mikroba suatu hari nanti dapat membantu menghilangkan polutan terkenal ini dari lingkungan.

Hampir 15.000 bahan kimia yang biasa ditemukan dalam produk konsumen sehari-hari seperti kotak pizza, jas hujan, dan tabir surya dikenal sebagai zat perfluoroalkyl dan polyfluoroalkyl, atau PFAS. Bahan kimia ini dapat masuk ke dalam tubuh melalui air minum atau tanaman yang dipupuk dengan lumpur, dan telah menyusup ke aliran darah hampir semua orang di AS. Para ilmuwan telah menghubungkan paparan PFAS kronis tingkat rendah dengan berbagai efek kesehatan seperti kanker ginjal, tiroid. dan kolitis ulserativa.

Metode yang ada saat ini untuk menghancurkan PFAS memerlukan panas atau tekanan yang ekstrim, dan metode tersebut hanya bekerja dengan aman pada limbah yang disaring. Para peneliti telah lama bertanya-tanya apakah bakteri dapat menguraikan bahan kimia di lingkungan alami, sehingga memberikan pendekatan yang lebih murah dan terukur. Namun ikatan karbon-fluor terjadi terutama pada bahan-bahan buatan manusia, dan PFAS belum ada cukup lama bagi bakteri untuk secara khusus mengembangkan kemampuan mencernanya. Studi baru ini—meskipun bukan yang pertama untuk mengidentifikasi mikroba yang merusak ikatan karbon-fluor—memberikan sebuah langkah maju, kata William Dichtel, ahli kimia di Northwestern University yang mempelajari cara-cara hemat energi untuk mendegradasi PFAS secara kimia.

Tentang mendukung jurnalisme sains

Jika Anda menyukai artikel ini, pertimbangkan untuk mendukung jurnalisme pemenang penghargaan kami dengan berlangganan. Dengan membeli langganan, Anda membantu memastikan masa depan cerita yang berdampak tentang penemuan dan ide yang membentuk dunia kita saat ini.

Untuk mengidentifikasi sekumpulan bakteri yang menjanjikan, penulis penelitian ini menyaring beberapa komunitas mikroba yang hidup di air limbah. Empat strain Asetobakteri genusnya menonjol, tim melaporkan Kemajuan dalam Sains. Setiap strain menghasilkan enzim yang dapat mencerna caffeate—senyawa tumbuhan alami yang sangat mirip dengan beberapa PFAS. Enzim ini menggantikan atom fluor tertentu dalam PFAS dengan atom hidrogen; kemudian “protein pengangkut” mengangkut produk samping ion fluorida keluar dari mikroba bersel tunggal, melindungi mereka dari kerusakan. Selama tiga minggu sebagian besar strain memecah molekul PFAS yang ditargetkan menjadi fragmen yang lebih kecil sehingga lebih mudah terdegradasi dengan metode kimia tradisional.

Dengan secara langsung menargetkan ikatan karbon-fluor, Asetobakteri bakteri mencerna sebagian perfluoroalkil, sejenis PFAS yang hanya dapat diurai oleh sedikit mikroba. Meski begitu, ini Asetobakteri strain hanya dapat bekerja pada molekul perfluoroalkil yang mengandung ikatan rangkap karbon-karbon yang berdekatan dengan ikatan karbon-fluor. Senyawa perfluoroalkil “tak jenuh” ini berfungsi sebagai bahan penyusun banyak PFAS yang lebih besar; mereka diproduksi oleh produsen bahan kimia dan juga muncul ketika PFAS dihancurkan melalui pembakaran.

Para ilmuwan sebelumnya telah menunjukkan apa yang disebut mikroba Mikrobium asam sp. strain A6 dapat memutuskan ikatan karbon-fluor dan mendegradasi sepenuhnya dua perfluoroalkil yang paling banyak ditemukan. Namun, mikroba ini tumbuh lambat dan memerlukan kondisi lingkungan yang kompleks agar dapat berfungsi. Dan para peneliti belum sepenuhnya memahami cara kerja jenis bakteri ini.

Itu Asetobakteri line menargetkan kelompok PFAS yang terpisah, dan tim tersebut berharap dapat merekayasa mikroba tersebut untuk meningkatkan efisiensi atau memperluas jangkauannya—berpotensi ke lebih banyak perfluoroalkil. Penulis utama studi Yujie Men dari University of California, Riverside, memperkirakan mikroba akan bekerja paling baik jika dikombinasikan dengan pendekatan lain untuk mendegradasi PFAS. Kisaran struktur kimia dalam senyawa ini berarti bahwa “satu laboratorium tidak dapat memecahkan masalah ini.”

Setiap penggunaan mikroba secara komersial di masa depan akan menghadapi banyak rintangan, termasuk kecepatan penguraian dan kemampuan reproduksi di luar laboratorium, namun Male berharap untuk melihat sejauh mana timnya dapat mengembangkan teknik ini. “Kami sedang membuka jalan sambil berjalan,” katanya sambil tertawa.