Bayangkan jika botol plastik bekas atau limbah kemasan yang menumpuk di tempat pembuangan sampah bisa diubah menjadi sesuatu yang berguna seperti cuka. Gagasan yang terdengar futuristik ini kini semakin mendekati kenyataan.
Tim peneliti dari University of Waterloo menunjukkan bahwa sampah plastik dapat diubah menjadi asam asetat—komponen utama dalam cuka—menggunakan sinar matahari dan katalis berbasis besi. Hasil studi terbaru yang dipublikasikan di jurnal Advanced Energy Materials ini membuka harapan baru dalam upaya mengatasi krisis polusi plastik global.
**Krisis Plastik yang Mendesak**
Sejak tahun 1950-an, produksi plastik meningkat drastis. Masalahnya, plastik sangat sulit terurai secara alami. Beberapa jenis plastik membutuhkan waktu 250 hingga 500 tahun untuk terdegradasi.
Akibatnya, sampah plastik kini tersebar di daratan, lautan, bahkan masuk ke rantai makanan manusia. Ilmuwan telah menemukan mikroplastik di plasenta manusia dan susu formula bayi—sebuah temuan yang mengkhawatirkan.
**Keterbatasan Metode Konvensional**
Sebagian besar limbah plastik berakhir di tempat pembuangan akhir atau dibakar. Proses pembakaran melepaskan gas berbahaya, termasuk karbon dioksida, yang memperparah perubahan iklim.
Daur ulang memang membantu, tetapi metode konvensional sering kali hanya menurunkan kualitas plastik, bukan benar-benar mengatasi masalahnya. Banyak metode kimia yang ada juga membutuhkan suhu tinggi, tekanan ekstrem, atau bahan mahal.
**Inspirasi dari Alam**
Tim University of Waterloo merancang sistem yang terinspirasi dari cara kerja jamur. Di alam, jamur tertentu mampu mengurai material keras seperti kayu menggunakan enzim khusus.
Dengan meniru prinsip tersebut, para ilmuwan mengembangkan sistem yang disebut cascade photocatalysis. Dalam sistem ini, satu reaksi kimia memicu reaksi berikutnya secara berurutan.
**Proses Dua Tahap**
Prosesnya berlangsung dalam dua tahap utama: plastik dipecah menjadi molekul-molekul yang lebih kecil, lalu molekul tersebut kemudian diubah menjadi asam asetat.
Kunci dari sistem ini adalah material katalis bernama Fe@C3N4 SAC. Material ini mengandung atom-atom besi tunggal yang tersebar merata di permukaan karbon nitrida.
**Efisiensi dengan Sedikit Besi**
Berbeda dari katalis biasa yang mengandung gumpalan logam, di sini setiap atom besi bertindak sebagai “situs aktif”. Meski kandungan besinya sangat kecil—sekitar 0,5 persen dari berat total—perannya sangat efektif dalam mempercepat reaksi.
**Mekanisme Kerja Sinar Matahari**
Ketika sinar matahari mengenai katalis, energi cahaya tersebut mengaktifkan hidrogen peroksida yang ditambahkan ke dalam sistem. Proses ini menghasilkan radikal hidroksil, yaitu partikel sangat reaktif yang mampu menyerang dan memutus rantai panjang molekul plastik.
Dalam tahap awal, plastik terurai dan menghasilkan karbon dioksida sebagai perantara. Selanjutnya, katalis yang sama mengubah karbon dioksida tersebut menjadi asam asetat.
**Kondisi Ramah Lingkungan**
Salah satu penulis studi, Dr. Yimin Wu, menjelaskan: “Metode ini memungkinkan energi matahari yang melimpah dan gratis untuk mengurai polusi plastik tanpa menambahkan karbon dioksida ekstra ke atmosfer.”
Reaksi berlangsung di dalam air, tanpa membutuhkan asam kuat, suhu tinggi, maupun tekanan ekstrem.
**Efektif untuk Berbagai Plastik**
Peneliti menguji sistem ini pada berbagai jenis plastik umum, termasuk PET (botol minuman), PE dan PP (kemasan dan wadah), serta PVC (pipa dan bahan konstruksi).
Menariknya, PVC menunjukkan efisiensi yang sangat tinggi. Para ilmuwan menduga bahwa klorin yang dilepaskan dari PVC membentuk radikal klorin reaktif yang membantu mempercepat pemutusan rantai plastik.
**Mengatasi Plastik Campuran**
Sistem ini juga mampu mengolah plastik campuran—situasi yang umum terjadi dalam limbah dunia nyata. Ketika campuran PET, PE, dan PP diuji bersama, sistem tetap menghasilkan asam asetat secara stabil.
Struktur kimia plastik turut memengaruhi hasil. PE, yang memiliki rantai lebih sederhana, menghasilkan lebih banyak asam asetat dibandingkan PET yang memiliki struktur cincin kompleks dan lebih sulit dipecah.
**Stabilitas Katalis Terjaga**
Katalis terbukti stabil setelah digunakan berulang kali. Atom besi tetap tersebar merata tanpa kehilangan material signifikan—faktor penting untuk penggunaan jangka panjang.
**Inovasi Sederhana Hasil Maksimal**
Untuk meningkatkan kinerja, tim peneliti melakukan langkah sederhana: membungkus reaktor dengan aluminium foil. Lapisan ini memantulkan cahaya kembali ke dalam sistem sehingga lebih banyak energi matahari dimanfaatkan.
Hasilnya, produksi asam asetat meningkat hingga lima kali lipat dalam beberapa pengujian.
**Uji Coba di Bawah Matahari Alami**
Sistem ini juga diuji di bawah sinar matahari alami dengan intensitas sekitar 60 persen dari cahaya penuh. Bahkan dalam kondisi tersebut, katalis tetap mampu menghasilkan asam asetat secara konsisten.
Temuan ini menunjukkan bahwa teknologi tersebut berpotensi diterapkan di luar laboratorium.
**Tantangan Ekonomi**
Dari sisi ekonomi, hidrogen peroksida saat ini menjadi komponen biaya terbesar dalam proses ini. Secara finansial, teknologi ini masih menghadapi tantangan.
Namun, jika manfaat lingkungan turut diperhitungkan—seperti pengurangan polusi plastik dan emisi karbon—nilainya menjadi jauh lebih besar daripada sekadar hitungan pasar.
**Visi Masa Depan**
Tim peneliti menyarankan bahwa di masa depan, hidrogen peroksida dapat diproduksi menggunakan listrik dari sumber energi terbarukan. Langkah ini berpotensi menekan biaya sekaligus membuat proses semakin berkelanjutan.
**Paradigma Baru Pengelolaan Limbah**
Riset ini menunjukkan bahwa sampah plastik tidak harus selamanya menjadi polusi. Dengan bantuan sinar matahari dan desain katalis yang cerdas, plastik bisa diubah menjadi bahan kimia bernilai guna.
Teknologi ini bekerja pada suhu ruang, menggunakan b
Sumber: Kompas.com
Buku Terkait: