Bukan Makan Plastik: Begini Sisa PET dan Jagung Diproses Menjadi Biskut µBites

Botol plastik tidak terus masuk ke dalam biskut. Dalam sistem µBites yang dibangunkan oleh Southern Illinois University (SIU) Carbondale, plastik PET dan sisa pertanian terlebih dahulu diproses secara kimia menjadi sebatian karbon. Yis yang direka bentuk kemudiannya menggunakan sebatian itu untuk menghasilkan protein, lemak, asid, vitamin dan molekul perisa. Bahan yang terhasil boleh digabungkan sebelum dicetak menggunakan pencetak makanan 3D menjadi prototaip makanan kaya protein. 81011

Idea ini asalnya dibangunkan untuk keadaan yang sukar mengekalkan rantaian bekalan makanan biasa, khususnya misi manusia ke angkasa lepas. Walaupun potensinya besar, bukti yang ada setakat ini menunjukkan µBites masih merupakan platform penyelidikan peringkat awal, bukannya produk makanan siap untuk pasaran.

Bagaimana proses µBites berfungsi?

1. Plastik PET dan sisa tumbuhan diuraikan

Penyelidik menggunakan polietilena tereftalat atau PET, iaitu plastik yang lazim digunakan untuk botol minuman, bersama batang, daun dan sisa tanaman jagung. Bahan-bahan ini dikisar dan dirawat melalui proses yang dikenali sebagai pelarutan hidroterma oksidatif (oxidative hydrothermal dissolution). Proses itu menggabungkan air, oksigen, haba dan tekanan tinggi untuk memecahkan bahan asal kepada molekul karbon yang larut dalam air. 101113

Langkah ini penting kerana PET yang masih utuh dan sisa tumbuhan berserat tidak mudah digunakan sebagai bahan input penghasilan makanan oleh mikrob biasa. Rawatan tersebut menghasilkan campuran kaya karbon yang boleh dimetabolismekan oleh mikroorganisma yang direka bentuk. 1011

2. Yis menukar karbon kepada ramuan makanan

Strain yis yang berbeza diprogramkan untuk menukarkan sebatian terproses itu kepada produk tertentu. Hasil yang dilaporkan termasuk protein, lemak, asid organik, vitamin dan molekul perisa. Yis pembuat roti turut direka bentuk, termasuk untuk menghasilkan perisa vanila, manakala strain lain bertujuan menghasilkan sebatian seperti beta-karotena. 571013

Konsep utamanya ialah “membina semula” bahan melalui mikrob. Sistem ini bukan membuat manusia atau mikrob memakan plastik secara langsung. Sebaliknya, karbon daripada plastik dan sisa tumbuhan digunakan sebagai bahan suapan untuk proses penapaian. Produk mikrob yang terhasil kemudiannya boleh digabungkan dalam formulasi makanan yang lebih menyerupai makanan biasa.

3. Campuran dicetak menjadi biskut

Campuran produk mikrob itu digabungkan dengan serat, kanji dan pemanis sebelum disalurkan oleh pencetak makanan 3D. Prototaip biskut tersebut dibentuk menyerupai huruf Yunani µ, lalu dinamakan µBites, yang disebut “micro-bites”. 101114

Platform ini juga direka supaya boleh diubah suai. Makanan tambahan, rempah dan komponen lain boleh ditambah, manakala hasil akhirnya tidak semestinya berbentuk biskut. Ia berpotensi dihasilkan sebagai makanan separa pepejal atau cecair, bergantung pada keperluan. 1011

Selamatkah, dan bagaimana pula aroma serta rasanya?

Bukti yang ada kelihatan menggalakkan tetapi masih awal. Prototaip yang diuji tidak boleh disamakan dengan produk makanan yang telah diluluskan untuk jualan umum.

SIU melaporkan bahawa prototaip biskut terdahulu dinilai dari segi keselamatan dan parameter pemakanan sebelum analisis deria melibatkan manusia dijalankan. Prototaip itu memperoleh skor penerimaan keseluruhan 6.5 daripada 9 pada skala hedonik. Aroma menjadi ciri dengan skor tertinggi, iaitu 7.33 daripada 9, manakala warna, bentuk dan tekstur masing-masing mendapat skor melebihi 5. 11

Keputusan tersebut menunjukkan sekurang-kurangnya satu prototaip boleh diterima oleh panel yang terlibat dalam ujian. Namun, ia belum membuktikan bahawa versi terkini yang mengandungi pelbagai ramuan selamat untuk dimakan tanpa sekatan. Laporan awam yang tersedia juga tidak memberikan semua maklumat yang diperlukan untuk menilai kajian itu secara bebas, termasuk saiz panel penuh, keputusan pencemaran, data toksikologi dan pengesahan keselamatan melalui semakan rakan setara secara bebas. Laporan lain pula menyatakan bahawa ujian rasa rasmi masih menunggu kelulusan dan biskut itu belum mendapat kebenaran untuk dimakan manusia. 11

Kesimpulan paling berhati-hati ialah µBites merupakan prototaip yang menjanjikan dengan keputusan aroma dan deria yang menggalakkan, bukannya snek yang sudah diluluskan secara komersial. Ujian pengguna berskala besar, terkawal dan didokumentasikan secara bebas masih diperlukan sebelum dakwaan lebih kukuh tentang rasa atau penerimaan boleh dibuat.

Apa kaitan NASA dan geran NSF?

NASA menyediakan konteks aplikasi melalui Deep Space Food Challenge, iaitu cabaran untuk menghasilkan sistem makanan yang berkhasiat, boleh diterima dan cekap menggunakan sumber bagi misi angkasa jarak jauh. Pada 2021, NASA memilih reka bentuk µBites SIU sebagai salah satu daripada 18 konsep Amerika Syarikat yang dilihat berpotensi. Pasukan itu menerima AS$25,000 untuk meneruskan kerja Fasa 2. Sistem yang dicadangkan disasarkan untuk menghasilkan makanan bagi empat orang sepanjang misi ke Marikh selama tiga tahun, dengan penggunaan air, tenaga dan bekalan semula yang terhad. 110

Cabaran itu mengetengahkan masalah utama misi panjang: angkasawan memerlukan makanan yang berkhasiat dan menyelerakan, tetapi ruang simpanan, air, tenaga serta bekalan dari Bumi adalah terhad. µBites cuba menangani cabaran ini dengan menganggap karbon daripada bahan buangan sebagai input yang berpotensi untuk penghasilan makanan melalui mikrob. 110

Geran NSF CAREER pula menyokong penyelidikan berkaitan pencairan hidroterma biojisim. Geran bertajuk “CAREER: Manipulating Polarity to Enhance Hydrothermal Liquefaction of Biomass for Biofuels” berkaitan dengan sains pemprosesan hidroterma asas. Ia tidak sepatutnya ditafsirkan sebagai bukti bahawa sistem makanan µBites sudah bersedia untuk pasaran. 8

Di manakah teknologi ini mungkin berguna?

Misi angkasa lepas

Bagi angkasawan, sistem padat yang menukarkan aliran sisa terpilih dan bahan pembungkusan tersimpan kepada ramuan makanan yang boleh disesuaikan berpotensi mengurangkan kebergantungan pada bekalan semula dari Bumi. Ia juga boleh menyokong pendekatan lebih tertutup terhadap penghasilan makanan ketika air, tenaga, ruang simpanan dan masa kru amat terhad. 110

Persekitaran ekstrem di Bumi

Di Bumi, sistem penghasilan makanan modular yang sama mungkin relevan di tempat yang sukar mengakses pertanian konvensional, penyejukan atau penghantaran bekalan secara berkala. Antara kemungkinan yang dilaporkan ialah zon bencana, kapal selam, stesen kutub dan lokasi lain yang kekurangan sumber. 1113

Namun, semua ini masih merupakan kemungkinan, bukan penggunaan yang telah dibuktikan. Teknologi tersebut perlu menunjukkan bahawa ia boleh beroperasi dengan konsisten, selamat dan berdaya maju dari segi ekonomi dalam setiap keadaan sebelum manfaat itu dapat disahkan dalam amalan.

Kos dan skala menjadi halangan terbesar

Kos pengeluaran yang dilaporkan kini kira-kira AS$60 sekilogram, menjadikan µBites jauh lebih mahal daripada makanan ruji biasa pada peringkat prototaip. Angka itu ialah anggaran dan bukannya harga pengeluaran besar-besaran yang telah dibuktikan. Laporan yang tersedia juga tidak menjelaskan sama ada ia merangkumi semua kos berkaitan tenaga, kutipan dan pengasingan bahan, peralatan, tenaga kerja, kawalan mutu, pematuhan peraturan serta pengurusan sisa.

Untuk meningkatkan skala pengeluaran, beberapa sistem kompleks perlu berfungsi serentak:

• pemprosesan hidroterma oksidatif berkapasiti tinggi;
• penapaian yang konsisten menggunakan strain mikrob yang direka bentuk;
• pemulihan air dan pengimbangan nutrien;
• kawalan pencemaran serta hasil sampingan yang tidak dikehendaki;
• peralatan formulasi dan pencetakan makanan 3D secara automatik; dan
• ujian keselamatan bebas serta laluan kelulusan kawal selia yang jelas. 11

Penerimaan pengguna juga menjadi cabaran besar. Walaupun proses kimia dan penapaian berjaya disahkan, sesetengah orang mungkin keberatan untuk memakan makanan yang bahan asalnya termasuk sisa plastik. Penyelidik turut menyatakan keperluan membangunkan sistem yang bersepadu dan automatik, selain mendapatkan sokongan pembangunan serta perubahan dasar. 11

Adakah µBites akan dijual tidak lama lagi?

Berdasarkan bukti yang tersedia, belum ada petunjuk bahawa ia akan berada di pasaran dalam masa terdekat. SIU pernah menyatakan kemungkinan µBites sampai ke meja makan dalam beberapa tahun akan datang, tetapi itu ialah sasaran pembangunan dan bukannya tarikh pelancaran yang disahkan. 11

Sebelum boleh dijual kepada orang ramai, projek ini memerlukan dokumentasi yang lebih kukuh tentang kawalan pencemaran, konsistensi nutrisi, keselamatan toksikologi, kelulusan peraturan, ekonomi pengeluaran dan penerimaan pengguna. Buat masa ini, µBites paling tepat difahami sebagai prototaip penyelidikan yang berkait dengan NASA—sebuah demonstrasi menarik bahawa karbon daripada sisa boleh diproses dan ditukarkan secara biologi menjadi ramuan makanan.

Penemuan itu sememangnya penting dari sudut sains. Tetapi buat masa ini, ia belum menjadikan biskut yang bermula daripada plastik sebagai makanan harian.