Peran Material Organik Alamiah Terlarut di Lingkungan Akuatik

Alam memiliki suatu hubungan reaksi yang sulit dijelaskan dengan merkuri atau raksa. Tetapi para peneliti dari Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory telah berhasil membuat suatu penemuan yang dapat menjelaskan hubungan yang aneh ini.
Ketika para ilmuwan telah mengetahui bahwa beberapa mikroba di lingkungan perairan dapat menghasilkan metilmerkuri, suatu bentuk senyawa organomerkuri yang lebih beracun dibanding merkuri itu sendiri yang terakumulasi dalam tubuh ikan, mereka juga mengetahui bahwa alam dan beberapa spesies bakteri lainnya dapat mengubah metilmerkuri ke dalam bentuk yang kurang toksik. Hal yang kurang mereka pahami sepenuhnya adalah bahwa mekanisme transformasi ini terjadi pada keadaan lingkungan yang anoksik atau kurang oksigen.
“Hingga saat ini, reaksi antara merkuri murni dengan material organik terlarut telah dipelajari dalam kondisi lingkungan anoksik,” kata Baohua Gu dari Environmental Sciences Division Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory.
Pada sebuah jurnal yang dipublikasikan pada Proceedings of the National Academy of Sciences, sebuah tim riset yang dipimpin oleh Gu melaporkan bahwa senyawa yang dilepaskan oleh material organik akuatik telah mempengaruhi terjadinya siklus merkuri di lingkungan perairan tersebut. Konsentrasi yang rendah dari senyawa ini dapat mengurangi merkuri, tetapi seiring dengan bertambahnya konsentrasi senyawa tersebut reaksi yang terjadi semakin terhambat. Dari fakta ini didapat suatu kesimpulan bahwa senyawa yang dihasilkan dari reaksi tersebut bertindak sebagai inhibitor bagi reaksi selanjutnya. Para peneliti ini melakukan eksperimen mereka dengan menyesuaikan kondisi eksperimen dengan kondisi sesungguhnya di alam.
“Studi ini mendemonstrasikan bahwa pada sedimen dan lingkungan air yang anoksik, materi organik tidak hanya mampu untuk mengurangi merkuri, tetapi juga dapat mengikat merkuri,” kata Liyuan Liang, co-author jurnal ini. “Pengikatan ini juga menyebabkan merkuri kurang tersedia bagi mikroorganisme untuk membentuk metilmerkuri.”
Para penulis juga menginformasikan bahwa dalam jurnal ini ditawarkan suatu mekanisme yang dapat membantu menjelaskan interaksi antara material organik dengan merkuri di dalam lingkungan akuatik yang terlihat cukup kontradiktif.
Gu dan Liang berharap pengetahuan terbaru ini dapat memainkan peranan penting dalam membantu untuk memahami terjadinya siklus merkuri di lingkungan akuatik dan sedimen serta dapat membantu menginformasikan pengambilan kebijakan berkaitan dengan penanganan pencemaran merkuri di berbagai negara.
“Tujuan jangka panjang kami adalah untuk memahami mekanisme pengontrolan metilmerkuri di lingkungan,” kata Liang. “Pemahaman ini dapat menuntun kita kepada cara untuk mengurangi tingkat keracunan merkuri pada tubuh ikan karena ini merupakan permasalahan global yang cukup signifikan dampaknya.”
Merkuri tersebar di banyak tempat di dunia yang utamanya diakibatkan oleh pembakaran batubara, proses industri, dan kejadian alam seperti erupsi gunung berapi. Berbagai macam bentuk merkuri ditemukan dalam sedimen dan perairan.
Penelitian semacam ini diuntungkan oleh kecanggihan laboratorium geokimia dan mikrobiologi, pemodelan komputasional dan simulasi, sumber neutron berkelas dunia, serta sistem komputer yang berperforma tinggi yang dimiliki oleh Oak Ridge National Laboratory.
Diterjemahkan secara bebas dari www.sciencedaily.com

Rekayasa Bakteri E.coli untuk memproduksi Biodiesel

Bakteri E.coli dikenal terlibat pada berbagai penyakit dan keracunan makanan. Namun bakteri ini bisa saja menjadi kunci pada masa depan energi terbaharukan.

Desmon Lun, Associate Profesor Ilmu Komputer pada Universitas Rutgers-Camden, sedang meneliti bagaimana cara merekayasa Genetika E.coli untuk memproduksi biodiesel berbasis asam lemak. 'Jika kita berhasil merekayasa organisme biologis untuk memproduksi bahan bakar biodiesel, kita akan menemukan cara baru untuk menyimpan dan mempergunakan energi,' Demikian kata Lun. Membuat energi terbaharukan dengan mengembangkan bahan bakar, seperti membuat etanol dari jagung, adalah praktek umum yang dicoba untuk mencapai produksi terbarukan.

Namun, menurut Lun, ' Sudah diketahui oleh kita, bahwa membuat bahan bakar dari bahan makanan tidaklah produktif. Itu terlalu mahal dan dapat mengganggu sumber makanan kita.'Salah satu alternatif adalah memodifikasi mikroorganisme E.coli untuk memproduksi asam lemak secara berlebih, supaya dapat digunakan untuk membuat biodiesel.' Molekul asam lemak tidaklah begitu berbeda dengan berbagai macam molekul bahan bakar,' kata Lun, yang adalah penduduk Philadelphia. ' Biodiesel adalah sesuatu yang dapat kita kembangkan dengan mudah. E.coli telah digunakan sebagai organisme laboratorium lebih dari 60 tahun dan sudah dipelajari dengan baik. Kita tahu banyak mengenai genetikanya dan cara memanipulasinya. Kita harus melakukan banyak intervensi untuk itu.'

Disinilah dimana keahlian ilmu komputer Lun berperan. Lun membangun model komputasi dari organisme E.coli untuk menentukan apa yang terjadi jika perubahan dilakukan. Perubahan tersebut termasuk menghilangkan enzim tertentu untuk memperbanyak produksi asam lemak.' Ini biasa kita sebut sebagai biologi sintetis,'kata dia. 'Ini adalah langkah selanjutnya dari rekayasa genetika. Bukannya dengan melakukan perubahan kecil pada gen tertentu, namun kami akan melakukan perubahan besar-besaran pada genome. Kami memasukkan trait baru, dan bukannya memodifikasi trait yang sudah ada.'

Lun menjelaskan,'Aspek unik dari pekerjaan kami adalah penekanan pada modeling komputer sebagai panduan. Bahkan bakteri sederhana ternyata sangatlah rumit. Modeling komputer menawarkan cara untuk mempercepat proses tersebut, dan membuat proses yang lebih cepat dan lebih baik.' Dengan cara ini, produksi asam lemak pada bakteri yang direkaya akan jauh lebih baik, dan memberi jalan pada pengembangan bahan bakar-bio.Lun berkolaborasi dengan peneliti dari Universitas Harvard pada proyek E.coli ini.

Tulisan ini diadaptasi dari bahan yang diberikan oleh Universitas Rutgers.

Diterjemahkan dari sciencedaily.com

Sumber gambar: https://www.uni-hohenheim.de/staatsschule/

Resin Sintetik Terbarukan dan Dapat Terdegradasi Secara Alami

Dewasa ini, resin sintetik dibuat dari bahan-bahan fosil, seperti halnya minyak bumi. Resin sintetik ini relatif tidak dapat terurai secara alami (non-biodegradable) dan hanya dapat dibakar dengan tindakan pencegahan yang ketat serta dapat menghasilkan zat toksik bergantung pada jenis monomernya.
Polimer sintetik yang berasal dari bahan fosil ini telah lama menjadi permasalahan lingkungan, karena sifatnya yang relatif tidak dapat diurai secara alami sehingga menimbulkan berbagai dampak buruk terhadap lingkungan. Permasalahan ini memerlukan suatu inovasi untuk mengganti penggunaan polimer sintetik yang tak terurai dengan jenis polimer lain yang mudah terurai secara alami.
Untuk menjawab tantangan itulah, Prof. Gadi Rothenberg and Dr. Albert Alberts dari University of Amsterdam (UvA) telah menemukan jenis resin termoset (termoset merupakan jenis resin polimer yang tidak melunak ketika dipanaskan) yang terbuat dari bahan terbarukan yang sepenuhnya dapat didegradasi secara alami, tidak beracun, dan tidak berbahaya bagi manusia maupun lingkungan.
Kebanyakan produk plastik untuk keperluan rumah tangga maupun konstruksi terdiri atas jaringan tiga dimensi dari polimer yang saling berhubungan silang (crossed link). Jenis polimer dengan karakteristik seperti ini merupakan jenis polimer termosetting. Suatu contoh yang klasik adalah resin Bakelite yang diproduksi dari reaksi antara fenol dengan formaldehida. Resin sintesis lainnya seperti resin urea/formaldehida digunakan secara luas pada konstruksi industri seperti pada lembaran berdensitas sedang (Medium Density Overlay/MDO), sebagai campuran beton dan tripleks.
Dengan memilih material mentah dan kondisi proses yang tepat untuk reaksi hubung-silang (cross-linking) polimer, kimiawan yang tergabung dalam grup riset UvA's Heterogeneous Catalysis and Sustainable Chemistry telah berhasil membuat bioplastik yang bervariasi mulai dari material plastik keras hingga lembaran tipis yang fleksibel. Semua bioplastik yang berhasil dibuat tidak beracun, tidak berbahaya untuk digunakan manusia, dan dapat terdegradasi secara alami. Proses pembuatannya tidak menggunakan bahan-bahan yang beracun, dan ketika dibakar bioplastik ini juga tidak menghasilkan bahan-bahan yang berbahaya. Material yang digunakan sebagai bahan bioplastik ini juga telah tersedia di pasar dunia dengan harga yang kompetitif. Semoga resin sintetik terbaru ini dapat menjawab permasalahan lingkungan akibat resin sintetik yang tak dapat terurai.
Diterjemahkan bebas dari www.sciencedaily.com