Dari Botol Plastik Menjadi Kue Berprotein: Cara Kerja µBites

Botol plastik tidak langsung masuk ke dalam adonan kue. Dalam sistem µBites yang dikembangkan Southern Illinois University (SIU) Carbondale, plastik PET dan limbah pertanian terlebih dahulu dipecah secara kimia menjadi senyawa karbon. Setelah itu, ragi yang direkayasa menggunakan senyawa tersebut untuk menghasilkan protein, lemak, asam organik, vitamin, dan molekul perisa. Bahan-bahan hasil fermentasi kemudian dapat diformulasikan dan dicetak menjadi prototipe kue kaya protein. 81011

Gagasan ini dirancang untuk lingkungan yang sulit mendapat pasokan makanan konvensional, terutama misi luar angkasa jarak jauh. Meski terdengar futuristis, bukti yang tersedia saat ini masih menggambarkan sebuah platform penelitian tahap awal, bukan produk makanan siap edar.

Bagaimana proses µBites bekerja?

1. PET dan limbah tanaman diolah menjadi karbon yang bisa digunakan mikroba

Bahan awalnya adalah polietilena tereftalat atau PET—jenis plastik yang banyak digunakan untuk botol air minum dan minuman ringan—serta batang, daun, dan biomassa tanaman jagung yang terbuang. Bahan-bahan tersebut digiling, lalu diproses melalui oxidative hydrothermal dissolution, yakni metode yang menggunakan air, oksigen, panas, dan tekanan untuk memecahnya menjadi molekul karbon yang larut dalam air. 101113

Tahap ini penting karena PET yang masih utuh dan serat tanaman tidak mudah dimanfaatkan oleh mikroba biasa sebagai bahan baku produksi pangan. Pemrosesan tersebut menghasilkan bubur kaya karbon yang lebih mudah dimetabolisme oleh mikroorganisme rekayasa. 1011

2. Ragi rekayasa mengubah karbon menjadi bahan pangan

Berbagai strain ragi diprogram untuk mengubah senyawa hasil pemrosesan menjadi produk tertentu. Hasil yang dilaporkan mencakup protein, lemak, asam organik, vitamin, dan molekul perisa. Ragi roti termasuk mikroorganisme yang direkayasa, antara lain untuk menghasilkan perisa vanila, sementara strain lain ditujukan untuk memproduksi senyawa seperti beta-karoten. 571013

Prinsipnya bukan manusia atau ragi “memakan botol plastik” secara langsung. Karbon dari plastik dan limbah tanaman terlebih dahulu dibongkar menjadi senyawa yang bisa diproses mikroba. Ragi kemudian membangun kembali senyawa tersebut menjadi bahan-bahan yang dapat dimasukkan ke dalam formulasi makanan.

3. Campuran dicetak menggunakan printer makanan 3D

Bubur hasil produksi mikroba dicampur dengan serat, pati, dan pemanis. Campuran itu kemudian dikeluarkan melalui printer makanan 3D untuk membentuk prototipe kue menyerupai huruf Yunani µ. Bentuk tersebut menjadi asal nama µBites, yang dibaca “micro-bites”. 101114

Platformnya juga dirancang agar bisa disesuaikan. Suplemen, rempah, dan komponen lain dapat ditambahkan, sementara hasil akhirnya tidak harus selalu berupa kue. Secara konsep, sistem ini dapat menghasilkan makanan semipadat hingga cair. 1011

Apa bukti soal keamanan, aroma, dan rasa?

Bukti yang ada cukup menarik, tetapi masih terbatas. Prototipe yang pernah dibuat SIU dilaporkan telah dievaluasi untuk parameter keamanan dan gizi sebelum menjalani analisis sensoris oleh manusia. Prototipe tersebut memperoleh skor penerimaan keseluruhan 6,5 dari 9 pada skala hedonik. Aroma menjadi atribut dengan nilai tertinggi, yaitu 7,33 dari 9, sedangkan warna, bentuk, dan tekstur masing-masing mendapat skor di atas 5. 11

Hasil itu menunjukkan bahwa setidaknya satu prototipe dinilai cukup dapat diterima oleh panel pengujian. Namun, hasil tersebut belum membuktikan bahwa versi terbaru yang menggunakan banyak bahan aman dikonsumsi tanpa batas. Informasi publik yang tersedia belum memuat seluruh detail yang diperlukan untuk menilai penelitian secara independen, seperti jumlah panelis, hasil pemeriksaan kontaminan, data toksikologi, dan validasi keamanan dari pihak independen. 11

Sejumlah laporan terbaru juga menyebut uji rasa formal masih menunggu persetujuan, dan kue tersebut belum mendapat izin untuk dikonsumsi manusia. Karena itu, kesimpulan paling hati-hati adalah bahwa µBites merupakan prototipe yang menjanjikan dengan hasil aroma dan uji sensoris awal yang menggembirakan—bukan camilan yang telah disetujui untuk dijual. 11

Apa peran NASA dan NSF?

NASA memberikan konteks penerapan melalui Deep Space Food Challenge, kompetisi yang mencari sistem produksi makanan untuk misi luar angkasa jangka panjang. Pada 2021, NASA memilih desain µBites dari SIU sebagai salah satu dari 18 konsep Amerika Serikat yang dinilai menjanjikan. Tim tersebut menerima dana sebesar US$25.000 untuk melanjutkan pekerjaan pada fase kedua. Sistem yang diusulkan ditujukan untuk menyediakan makanan bagi empat orang selama misi ke Mars selama tiga tahun, dengan penggunaan air, energi, dan pasokan ulang yang terbatas. 110

Tantangan NASA menyoroti persoalan utama dalam perjalanan luar angkasa: astronaut membutuhkan makanan yang bergizi dan dapat diterima, tetapi ruang penyimpanan, air, energi, serta kemampuan membawa pasokan tambahan sangat terbatas. µBites mencoba menjawabnya dengan menjadikan karbon dari limbah dan kemasan sebagai bahan baku produksi pangan mikroba. 110

Sementara itu, hibah NSF CAREER mendukung penelitian terkait pencairan biomassa secara hidrotermal. Judul hibah tersebut adalah “CAREER: Manipulating Polarity to Enhance Hydrothermal Liquefaction of Biomass for Biofuels”. Dana ini berkaitan dengan ilmu dasar pemrosesan hidrotermal, bukan bukti bahwa sistem makanan µBites sudah siap memasuki pasar. 8

Di mana teknologi ini mungkin berguna?

Misi luar angkasa jarak jauh

Bagi astronaut, sistem ringkas yang mengubah aliran limbah tertentu dan kemasan yang dibawa dari Bumi menjadi bahan pangan khusus berpotensi mengurangi ketergantungan pada pasokan ulang. Sistem seperti ini juga dapat mendukung pendekatan yang lebih tertutup terhadap produksi makanan ketika air, energi, ruang penyimpanan, dan waktu kru sangat terbatas. 110

Lingkungan ekstrem di Bumi

Di Bumi, sistem produksi pangan modular semacam ini secara teori dapat berguna di tempat yang sulit mengandalkan pertanian, pendinginan, atau pengiriman pasokan rutin. Kemungkinan penerapannya mencakup zona bencana, kapal selam, stasiun kutub, dan lingkungan lain dengan sumber daya terbatas. 1113

Namun, semua itu masih merupakan kemungkinan, bukan penerapan yang telah terbukti. Teknologi tersebut harus terlebih dahulu menunjukkan bahwa ia dapat beroperasi secara aman, konsisten, dan ekonomis di setiap lingkungan.

Hambatan terbesar: biaya dan skala produksi

Biaya produksi yang dilaporkan saat ini sekitar US$60 per kilogram. Angka tersebut jauh lebih mahal dibandingkan pangan pokok biasa dan masih merupakan perkiraan pada tahap prototipe, bukan harga produksi massal yang telah terbukti. Laporan yang tersedia juga belum menjelaskan apakah angka itu sudah mencakup seluruh biaya energi, pengumpulan dan pemilahan bahan, peralatan, tenaga kerja, pengendalian mutu, kepatuhan regulasi, serta penanganan limbah.

Agar dapat ditingkatkan skalanya, sejumlah sistem rumit harus bekerja secara bersamaan, antara lain:

• pemrosesan oksidatif-hidrotermal berkapasitas tinggi;
• fermentasi yang andal menggunakan strain mikroba rekayasa;
• pemulihan air dan penyeimbangan nutrisi;
• pengendalian kontaminan serta produk sampingan yang tidak diinginkan;
• peralatan formulasi dan pencetakan 3D otomatis; serta
• pengujian keamanan independen dan jalur regulasi yang jelas. 11

Penerimaan konsumen juga menjadi tantangan tersendiri. Walaupun proses kimia dan fermentasinya terbukti aman, sebagian orang mungkin tetap ragu mengonsumsi makanan yang bahan awalnya berasal dari limbah plastik. Peneliti SIU juga menyebut perlunya sistem yang sepenuhnya terintegrasi dan otomatis, pengembangan lanjutan, serta dukungan kebijakan. 11

Apakah µBites akan segera dijual di toko?

Belum ada dasar kuat untuk menyimpulkan demikian. SIU pernah menggambarkan kemungkinan µBites hadir di meja makan dalam beberapa tahun ke depan, tetapi itu merupakan target pengembangan, bukan jadwal peluncuran yang telah dikonfirmasi. 11

Sebelum tersedia untuk publik, proyek ini masih memerlukan dokumentasi yang lebih kuat mengenai pengendalian kontaminan, konsistensi gizi, keamanan toksikologis, izin regulasi, keekonomian produksi, dan penerimaan konsumen. Untuk saat ini, µBites paling tepat dipahami sebagai prototipe penelitian terkait NASA yang menunjukkan kemungkinan menarik: karbon dari limbah dapat diproses dan diubah secara biologis menjadi bahan pangan.

Secara ilmiah, gagasan ini penting. Namun, itu belum berarti kue berbahan awal plastik akan segera menjadi camilan sehari-hari.