Peluang Mikroorganisme dari Lingkungan Ekstrem untuk Bioremidiasi Plastik

BAKTERI TERMOFILIK PENGURAI PLASTIK

Penggunaan termofil untuk degradasi plastik dalam pengolahan biologis habitat termal yang tercemar berpotensi menguntungkan karena peningkatan bioavailabilitas dan kelarutan substrat sebagai akibat dari perubahan sifat fisik dan optik polimer pada suhu tinggi . Keuntungan tambahan dari proses biodegradasi termofilik adalah tingkat aktivitas enzim yang lebih tinggi sebagai akibat dari penurunan kekuatan polimer, peningkatan laju difusi senyawa organik, penurunan viskositas cairan kultur, dan penurunan risiko kontaminasi mikroba. Beberapa termofil telah menunjukkan potensi degradasi polimer yang tinggi karena kemampuannya untuk tumbuh dan menghasilkan banyak enzim dalam kondisi yang tidak biasa.

Nilon adalah nama generik untuk kelompok terkait poliamida sintetik yang ditandai dengan ketahanan tinggi terhadap degradasi karena morfologi kristal yang diperoleh sebagai hasil ikatan hidrogen antarmolekul yang kuat antara rantai polimer  Tata nama numeriknya bergantung pada jumlah atom karbon dalam monomer yang digunakan untuk pembuatannya. Bakteri termofilik Anoxybacillus rupiensis Ir3 menggunakan nilon 6 dalam media minimal sebagai satu-satunya sumber karbon dan nitrogen pada suhu 65 C . Geobacillus pallidus strain 26 mendegradasi nilon 12 dan 6 pada suhu 60 C, namun tidak mampu mendegradasi nilon 66 yang lebih kristalin.

Semua pengurai plastik termofilik yang dilaporkan di atas termasuk dalam kelompok termofil fakultatif dan obligat, dengan Bacillaceae termofilik menjadi sumber enzim yang baik untuk bioproses transformasi plastik, dan sejauh pengetahuan kami, ekstrem dan hipertermofil yang memiliki kompetensi setara saat ini belum diketahui. Sama halnya dengan mesofil, anggota Bacillaceae termofilik merupakan sumber enzim yang baik untuk bioproses transformasi plastik.

PENGURAI ALKALIFILIK

pH adalah faktor lingkungan lain yang dapat mempengaruhi kelarutan dan pelunakan plastik. Namun, kemampuan untuk mendegradasi polimer sintetik oleh bakteri asidofilik masih jarang diteliti. Pada saat yang sama, pH asam memperpendek umur beberapa produk plastik yang digunakan dalam proses pemutihan pada pH rendah. 

Informasi mengenai kemampuan degradasi alkalifil masih langka. Polietilen (PE) densitas rendah (ldPE) didegradasi oleh strain bakteri yang diisolasi dari sampel air hiperalkalin (pH 11) dari mata air di Filipina [66]. Sembilan strain diisolasi setelah pengayaan dalam media sintetik yang dilengkapi dengan ldPE sebagai satu-satunya sumber karbon dan pH disesuaikan hingga 11.

 Mereka secara filogenetik berafiliasi dengan Bacillus krulwichiae, B. pseudofirmus, Prolinoborus fasciculus, dan Bacillus sp. Kultur murni dari isolat mengurangi berat polimer masing-masing hingga 9,9%, 8,3%, 5,1%, dan 6,3% setelah 90 hari pertumbuhan tanpa perlakuan awal ldPE. 

Dalam setiap kasus, biofilm diamati secara perlahan dan terus berkembang biak. Selain itu, peningkatan yang signifikan dalam efektivitas degradasi PE oleh komunitas bakteri yang diisolasi dari mata air yang sama diamati dengan adanya nanopartikel besi oksida (IONPs) [67]. 

Efek IONP dikaitkan dengan sifat nanopartikel, seperti magnet dan muatan elektrostatis, yang mengubah gerakan bakteri melalui transduksi sinyal. Hasilnya, hidrofobisitas yang lebih tinggi dari konsorsium dengan IONP dan daya rekat yang lebih tinggi pada permukaan plastik ditunjukkan.

Penambahan IONP memfasilitasi pembentukan biofilm oleh strain yang berpartisipasi pada pH 11. Berat polimer sisa berkurang masing-masing sebesar 18,3% dan 13,7% dengan ada dan tidak adanya IONP, setelah 60 hari inkubasi. Dua strain yang diidentifikasi sebagai Bacillus pseudofirmus dan B. agaradhaerens diisolasi dari biofilm, keduanya diklasifikasikan sebagai obligat.