Tinjauan tentang biodegradabilitas plastik di lautan

Dalam beberapa tahun terakhir, produksi dan penggunaan plastik tahunan secara global telah meningkat secara signifikan. Sebagian besar plastik sulit terurai dengan cepat dan akan berubah menjadi partikel besar atau mikroplastik ketika memasuki laut, yang dapat tertelan atau terjerat oleh organisme laut, sehingga menimbulkan ancaman bagi ekosistem laut. Kemampuan mikroplastik untuk terurai secara hayati bergantung pada komposisi kimianya, ketersediaan nutrisi di laut, spesies mikroba, dan waktu pemrosesan.
 
Seperti terlihat pada Gambar 1, dibutuhkan waktu beberapa hari hingga berbulan-bulan untuk mikroplastik di kedalaman 40 meter untuk terurai, berbulan-bulan hingga bertahun-tahun untuk mikroplastik di kedalaman 40-200 meter, dan berabad-abad untuk mikroplastik di kedalaman lebih dalam. Faktor-faktor seperti kandungan oksigen, suhu, fosfor, dan nitrogen merupakan faktor pembatas penting bagi pertumbuhan mikroba dan biodegradasi mikroplastik laut. Mikroplastik dapat mengubah keseimbangan mikroekologi di lautan, karena hanya sebagian kecil nitrogen aktif, termasuk nitrogen organik terlarut, amonia, dan nitrat, yang dapat dicerna oleh mikroorganisme. Konsensus yang luas adalah bahwa kandungan nitrogen relatif rendah dalam jangka pendek, dan kemampuan adaptasi mikroalga terhadap lingkungan yang miskin nutrisi telah menjadikan mereka spesies dominan di lautan selama tiga miliar tahun. Sebuah penelitian menemukan bahwa ganggang biru-hijau pada partikel mikroplastik lebih banyak jumlahnya dibandingkan bakteri di lingkungan laut sekitar.

Gambar 1 Degradasi Mikroplastik di Laut - Dari Teks Asli
National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), American Society for Testing and Materials (ASTM), dan International Organization for Standardization (ISO) telah merilis metode untuk menganalisis bahan buatan, plastik, bahan sintetis, dan kemampuan biodegradasinya. Standar ASTM dan ISO juga telah mengembangkan metode penentuan nafas untuk mengevaluasi biodegradabilitas di lingkungan laut. Dalam kondisi aerobik, persyaratan minimum sampel plastik untuk terurai menjadi karbon dioksida adalah 60% hingga 70%, dengan jangka waktu berkisar antara 3 bulan (ASTM D6691-09), 6 bulan (ASTM D7473-12), dan 24 bulan (ISO 18830, ISO 19679, ASTM D7991-15).
 
Karena terbatasnya jumlah nitrogen yang dibutuhkan oleh bakteri di air laut, perkiraan laju biodegradasi menggunakan metode ASTM mungkin 6000 kali lebih tinggi dibandingkan laju sebenarnya di laut. Rentang waktu biodegradasi yang digunakan dalam pengujian mungkin juga terlalu tinggi. Oleh karena itu, dalam praktiknya, laju biodegradasi mikroplastik di lingkungan laut mungkin lebih rendah dari perkiraan.
 
Selain itu, mikroplastik mempunyai dampak signifikan terhadap ekosistem laut. Mikroplastik menyediakan area permukaan yang luas dan dengan cepat ditutupi oleh bahan anorganik dan organik, menyediakan karbon dan nutrisi untuk pembentukan biofilm di lingkungan laut. Saat ini, mikroplastik telah ditemukan di semua lautan, dan dalam wilayah perairan yang sama, mikroorganisme pada serat mikroplastik sangat berbeda dengan mikroorganisme yang tersuspensi pada partikel di sekitarnya atau di dalam air. Oleh karena itu, kita perlu membuat model beban organik dan ketersediaan nitrogen untuk mencegah agar keseimbangan mikroekologi laut yang ada tidak terganggu dan berkembang ke arah yang tidak menguntungkan.
 
temuan-temuan utama
Setelah kandungan nitrogen menurun, alga mungkin masih menjadi kelompok utama yang mungkin menimbulkan dampak buruk pada rantai makanan laut. Penting untuk meningkatkan metode pengujian biodegradabilitas dan memodelkan ketersediaan muatan organik dan nitrogen dalam penelitian masa depan.