Ulat Pemakan Plastik Polietilena

Gambar 1. Efek plastik dalam tanah

Tingginya pencemaran plastik menyebabkan berbagai kerusakan terutama di tanah. Cemaran plastik di dalam tanah berpengaruh terhadap ketersediaan bahan organik untuk proses degradasi baik secara kimia maupun biologi (Saquing et al., 2010). Plastik terutama dalam ukuran yang kecil dapat tergabung dalam matriks tanah dengan proses bioturbasi, perkolasi air, dan pengelolaan tanah. Sampai pada saat ini belum ada penelitian mengenai pengaruh plastik terhadap perubahan sifat fisik tanah. Gambar 1 merupakan penelitian model yang dilakukan oleh Machado et al., (2018) menunjukkan adanya plastik polietilena dalam tanah tidak bereaksi apapun dengan tanah sedangkan untuk benang poliester atau poliakrilik membentuk jaringan pada gumpalan tanah, walaupun belum ada bukti ilmiah akan tetapi hal ini mungkin dapat mengakibatkan erosi tanah. Plastik juga menurunkan kepadatan tanah walaupun tidak signifikan dan menurunkan aktivitas mikroba di dalamnya.

Cemaran polietilena di tanah memang belum terbukti mempengaruhi kualitas tanah atau tidak, akan tetapi sifat polietilena yang tidak dapat didegradasi menjadi masalah tersendiri di lingkungan sebab terjadi akumulasi dan tidak ada estimasi waktu yang dibutuhkan polietilena untuk terdegradasi secara total. Plastik sebagai makropolutan diketahui dapat menyebabkan gangguan pencernaan bagi hewan-hewan di darat (Priyanka dan Archana, 2011). Pengaruh plastik terhadap tiga spesies organisme tanah telah diteliti, yaitu peningkatan kematian dari cacing tanah Lumbricus terrestris dan Eisenia andrei, serta nematoda Caenorhabditis elegans (Horton et al., 2017). Rodriguez-Seijo et al. (2017) menguji kemampuan cacing tanah Lumbricus terrestris ketika ditumbuhkan dalam tanah yang mengandung mikroplastik dengan rentang konsentrasi mikroplastik 0-1000 mg/kg. Tingkat pertumbuhan dan daya hidup Lumbricus terrestris tidak signifikan dipengaruhi oleh adanya mikroplastik akan tetapi ditemukan partikel mikroplastik dalam sistem pencernaannya yang memungkinkan untuk merusak sistem imun dan kesehatan Lumbricus terrestris. Lwanga et al. (2016) juga meneliti mengenai daya hidup cacing tanah Lumbricus terrestris dengan paparan mikroplastik dengan metode mikroplastik dicampurkan dengan litter cacing dengan persentase mikroplastik 0-60%. Diketahui pada kandungan mikroplastik 28, 45, dan 60% menyebabkan penurunan pertumbuhan cacing akan tetapi belum signifikan dibandingkan dengan cacing pada kandungan mikroplastik 0 dan 7%.

Sifat polietilena yang dapat menghambat proses degradasi yaitu berat molekul yang besar, hidrofobik sehingga tidak terlarut, dan struktur kimia antarmonomer polietilena dengan bahan pembuat lain (Horton et al., 2017). Polietilena dilaporkan dapat didegradasi oleh larva Plodia interpunctella dengan peran dari bakteri di dalam pencernaannya (Yang et al., 2014), fungi, dan bakteri (Kumar Sen dan Raut, 2015). Laju biodegradasi di lingkungan dinilai lebih rendah dari pada secara in vitro sebab berkaitan dengan kelarutan polietilena untuk mikroba serta kondisi lingkungan yang dipengaruhi oleh banyak faktor misalnya radiasi UV, suhu, adanya kontaminan beracun yang terserap dalam polietilena. Mekanisme biodegradasi plastik oleh mikroba dengan reaksi enzimatis yaitu enzim berikatan dengan substrat polmer kemudian terjadi pemotongan secara hidrolisis. Polimer akan terpotong menjadi oligomer, dimer, dan monomer dan akan dimineralisasi menjadi CO₂ dan H₂O. Salah satu organisme sementara yang ada di dalam tanah dan dilaporkan dapat mendegradasi plastik yaitu larva Plodia interpunctella (Yang et al., 2014) yang mendegradasi polietilena, larva Galleria mellonella(Bombelli et al., 2017) yang mendegradasi polietilena dan larva Tenebrio molitor (Yang et al., 2015) yang mendegradasi polistirena atau sterofoam.

Gambar 2. Degradasi polietilena oleh larva Pladia interpunctella

Dua larva dari ordo Lepidoptora yaitu Plodia interpunctella dan Galleria mellonella diketahui dapat mendegradasi polietilena. Degradasi polietilena oleh larva Plodia interpunctella ditunjukkan dalam Gambar 2. Proses degradasi dilakukan oleh dua mikroba yang terdapat dalam pencernaan waxmorms yaitu Enterobacter asburiae YT1 dan Bacillus sp. YP1 (Yang et al., 2014)

Degradasi polietilena oleh larva Galleria mellonella atau wax moth atau dalam bahasa

Gambar 3. Degradasi polietilena oleh larva Galleria mellonella

Indonesia disebut ngengat dapat dilakukan karena beberapa alasan yaitu dari segi ekologi, larva Galleria mellonella hidup dengan memakan beeswax atau lapisan lilin yang terdapat dalam sarang lebah (Gambar 3). Beeswax adalah senyawa campuran dari lipid termasuk alkana, alkena, asam lemak, dan ester dan dengan ikatan hidrokarbon CH₂-CH₂ seperti yang terdapat dalam polietilena. Ikatan tunggal antara C-C inilah yang diduga menjadi target pemotongan oleh Galleria mellonella. Pemotongan ikatan tunggal antara C-C ini yang belum diketahui apakah disebabkan oleh aktivitas enzim dari Galleria mellonella atau aktivitas dari mikroba yang terdapat dalam pencernaan Galleria mellonella (Bombelli et al., 2017).

References:

Bombelli, P., C. J. Howe, dan F. Bertocchini. 2017. Polyethylene bio-degradation by caterpillars of the wax moth Galleria mellonella. Current Biology. 27(8) : R292-R293. DOI: 10.1016/j.cub.2017.02.060.

Horton, A. A., A. Walton, D. J. Spurgeon, E. Lahive, dan C. Svendsen. 2017. Microplastics in freshwater and terrestrial environments: evaluating the current understanding to identify the knowledge gaps and future research priorities. Science of the Total Environment 586(190): 127-141. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.01.190.

Kumar Sen, S. dan S. Raut. 2015. Microbial degradation of low density polyethylene (LDPE): a review. Journal of Environmental Chemical Engineering 3(1): 462-473. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2015.01.003.

Lwanga, E. H., H. Gertsen, H. Gooren, P. Peters, T. Salanki, M. van der Ploeg, E. Besseling, A. A. Koelmans, dan V. Geissen. 2016. Microplastics in the terrestrial ecosystem: implications for Lumbricus terrestris (Oligochaeta, Lumbricidae). Environmental Science & Technology 50(5): 2685-2691. DOI: 10.1021/acs.est.5b05478.

Machado, A. A. de S., C. W. Lau, J. Till, W. Kloas, A. Lehmann, R. Becker, dan M. C. Rillig. 2018. Impacts of microplastics on the soil biophysical environment. Environmental Science & Technology 52(17): 9656-9665. DOI: 10.1021/acs.est.8b02212.

Priyanka, N. dan T. Archana. 2011. Biodegradation od polyethylene and plastic by the help of microbial tools: a recent approach. International Journal of Biomedical and Advance Research 2(9): 344-355. DOI: 10.7439/ijbar.v2i9.47.

Rodriguez-Seijo, A., J. Lourenco, T. A. P. Rocha-Santos, J. da Costa, A. C. Duarte, H. Vala, dan R. Pereira. 2017. Histopathological and molecular effects of microplastics in Eisenia andrei Bouche. Environmental Pollution 220(Pt A): 495-503. DOI: 10.1016/j.envpol.2016.09.092.

Saquing, J. M., C. D. Saquing, D. R. U. Kanppe, dan M. A. Barlaz. 2010. Impacts of plastics on fate and transport of organic contaminants in landfills. Environmental Science & Technology 44(16): 6396-6402. DOI: 10.1021/es101251p.

Yang, J., Y. Yang, W. M. Wu, J. Zhao, dan L. Jiang. 2014. Evidence of polyethylene biodegradation by bacterial strains from the guts of plastic-eating waxworms. Environmental Science & Technology 48(23): 13776-13784. DOI: 10.1021/es504038a.

Yang, J., Y. Yang, W. M. Wu, J. Zhao, Y. Song, L. Gao, R. Yang, dan L. Jiang. 2015. Biodegradation and mineralization of polystyrene by plastic-eating meealworms: part 2. role of gut microorganisms. Environmental Science & Technology 49(20): 12087-12093. DOI: 10.1021/acs.est.5b02663.