Para peneliti bertujuan untuk memperkuat pasar karet AS dengan mengekstraksi lateks dari tanaman di Amerika Utara. Hal ini penting karena adanya ancaman terhadap pasokan karet di Asia Tenggara. Upaya mereka berfokus pada peningkatan efisiensi ekstraksi dan memanfaatkan sifat unik lateks guayule. Penemuan mengejutkan juga meningkatkan ekstraksi lateks dandelion.
Pasokan alam dunia berada dalam bahaya, sehingga pembangunan menjadi penting.
Di tengah tantangan penyakit dan tingginya permintaan yang mempengaruhi pasokan karet alam utama di Asia Tenggara, para ilmuwan berupaya meningkatkan pasar karet AS dengan mengembangkan metode ekstraksi lateks dari dua sumber tanaman berkelanjutan di Amerika Utara: tanaman dandelion jenis dan semak-semak gurun.
Para peneliti melaporkan metode mereka untuk meningkatkan efisiensi dan meningkatkan hasil lateks dalam dua publikasi terbaru, berdasarkan penelitian selama puluhan tahun yang dipimpin oleh Katrina Cornish, profesor ilmu hortikultura dan tanaman serta teknik pangan, pertanian dan biologi di The Ohio State University.
Cornish dan rekannya telah menambahkan agen khusus selama pemrosesan Taraxacum kok-saghyz (TK) dandelion dan semak guayule untuk mendapatkan jumlah lateks yang lebih tinggi dari kedua tanaman. Tidak ada sumber yang dapat disadap begitu saja – metode ini digunakan pada pohon-pohon tropis yang menghasilkan satu-satunya karet alam yang tersedia secara komersial di dunia.
“Kita perlu memiliki metode ekstraksi yang efisien untuk semua spesies penghasil karet alam alternatif, terutama dalam skala besar,” kata Cornish. “Dan ban tersebut harus berbiaya rendah jika Anda ingin mampu bersaing di pasar ban dalam jangka panjang.”
Karya TK dandelion diterbitkan baru-baru ini di Tanaman dan Produk Industridan penelitian guayule di Teknologi & Inovasi Lingkungan.
Pentingnya Industri Karet Dalam Negeri
Selain ban, karet juga mempunyai aplikasi pada sekitar 50.000 produk. Kebutuhan industri karet alam dalam negeri sangatlah mendesak: Meskipun Amerika Serikat memproduksi karet sintetis, negara ini sepenuhnya bergantung pada impor karet alam. Pada tahun 2019, 10% pasokan karet alam hilang karena penyakit – dan risiko penularan penyakit hawar daun dari Amerika Selatan ke Asia Tenggara telah meningkat seiring dengan meluasnya perjalanan penerbangan langsung antara Brasil dan Tiongkok.
Tidaklah berlebihan, kata Cornish, jika kita mengatakan bahwa jika penyakit hawar daun menyebar dari Amerika Selatan ke Asia, maka penyakit ini dapat memusnahkan sebagian besar pasokan karet alam dunia dalam waktu singkat.
“Dan kemudian kita bisa melihat runtuhnya rantai pasokan dunia dan, selanjutnya, seluruh perekonomian,” katanya. “Kami telah memusatkan seluruh industri global pada tanaman tropis. Tapi TK dandelion dan guayule bersifat lestari dan dapat tumbuh di kondisi beriklim sedang.”
Kualitas Unik Lateks Guayule
Lateks Guayule berasal dari sel-sel umum di kulit semak. Ekstraksi lateks melibatkan penggilingan kulit kayu untuk membuka sel-selnya dan melepaskan partikel lateks ke dalam apa yang disebut Cornish sebagai “milkshake”. Serangkaian siklus pencucian dan pemintalan dilakukan untuk memisahkan lateks dari bahan padat lainnya – dan pada setiap langkah sentrifugasi, sebagian lateks hilang.
Tim peneliti menemukan bahwa menambahkan zat kimia yang disebut flokulan ke dalam milkshake membantu mengikat bahan padat lainnya dan memisahkannya dari lateks, secara efektif memotong setengah siklus pencucian dan meningkatkan hasil lateks secara keseluruhan. Penambahan satu bahan menggandakan ketersediaan lateks dan hasil tersebut meningkat 12 kali lipat ketika bahan pembuat krim ditambahkan untuk pemurnian.
“Dengan menambahkan flokulan, ekstraksi lateks menjadi lebih efisien dan bersih,” kata penulis studi pertama Beenish Saba, seorang peneliti pascadoktoral di bidang teknik pangan, pertanian, dan biologi di Ohio State. “Kami menemukan flokulan spesifik yang bekerja paling baik dalam meningkatkan kualitas ekstraksi lateks dan mengurangi waktu yang dibutuhkan.”
Studi tersebut juga menunjukkan bahwa memasukkan kembali sisa padatan melalui sistem pemrosesan memungkinkan ekstraksi lebih banyak lateks dan juga mengurangi dampak lingkungan dari keseluruhan operasi, kata Saba.
Guayule mengandung lateks berkinerja tinggi yang sangat menarik, lebih kuat dan lebih lembut dibandingkan polimer lain yang dikenal, kata Cornish, yang berarti lebih banyak bahan pengisi dapat ditambahkan dalam produksi tanpa kehilangan sifat berharganya. Dia menggunakan lateks guayule untuk mengembangkan sarung tangan medis hipoalergenik pertama yang memblokir radiasi dan patogen.
Ekstraksi Inovatif dari TK Dandelion
Meskipun lateks tanaman dandelion TK diproduksi di akar tanaman, proses ekstraksinya serupa – akarnya dipotong, dicampur menjadi bubur, dan disaring untuk menghilangkan potongan padat bahan tanaman dan kotoran. Lateks yang mengapung di atas sisa cairan disedot dengan pipet dan dibilas hingga tiga kali untuk pemurnian, lalu dikeringkan.
Sedikit kebetulan menyebabkan perbaikan pada metode ekstraksi ini. Penulis pertama Nathaniel King-Smith, seorang mahasiswa pascasarjana di laboratorium Cornish, menemukan bahwa sampel yang diproses yang disimpan di laboratorium selama tiga bulan memiliki lebih banyak lateks yang mengambang di permukaannya. Analisis menunjukkan bahwa kation divalen berat, seperti magnesium, yang terikat pada membran partikel lateks membebani partikel – hingga ikatan tersebut akhirnya putus.
Tim menemukan bahwa penambahan EDTA, suatu khelator yang mengikat kation divalen, pada pengolahan akar dandelion memungkinkan ekstraksi lateks dua kali lebih banyak dibandingkan yang diekstraksi tanpa penambahan EDTA.
“Pertanyaan kami adalah, bagaimana kita bisa melepaskan fraksi berat tersebut tanpa menunggu tiga bulan hingga partikel karet tiba-tiba menjadi lebih ringan dan mengapung?” kata Raja-Smith. “Kami menemukan bahwa hasil lateks ekstra setelah penyimpanan berbulan-bulan dapat segera dicapai dalam ekstraksi standar hanya dengan menambahkan EDTA sebelum pemintalan.”
Prospek Masa Depan dan Kolaborasi
Penggunaan EDTA juga meningkatkan kandungan gel pada lateks yang diekstraksi setelah dikeringkan – informasi yang berguna untuk produksi potensial oleh industri yang mencari karet dengan kadar gel lebih tinggi, katanya.
EDTA mungkin dapat diterapkan pada ekstraksi lateks dari guayule, meskipun Cornish mengatakan laboratoriumnya berharap dapat bermitra dengan ahli kimia flokulan yang dapat membantu menyempurnakan proses tersebut lebih lanjut. Dia telah menanam, memanen, dan mengekstraksi lateks dari tanaman dandelion TK selama lebih dari satu dekade di Ohio dan memiliki rumah kaca yang penuh dengan guayule di kampus Wooster di Ohio State, di mana dia berharap suatu hari dapat membangun pabrik pengolahan lateks skala penuh.
“Kami bekerja dalam skala kecil dan fokus pada pasar lateks premium di mana Anda dapat membuat sesuatu yang bernilai tinggi dengan bahan minimal sehingga kami dapat mendanai ekspansi,” katanya. “Sementara itu, kami membuat ekstraksi menjadi lebih efisien sehingga kami dapat menjadikan bahan tersebut bersih dan murni.”
Referensi: “Hasil lateks yang dapat diekstraksi dari akar Taraxacum kok-saghyz ditingkatkan dengan meningkatkan daya apung partikel karet” oleh Nathaniel King-Smith, Kristof Molnar, Joshua J. Blakeslee, Colleen M. McMahan, Aswathy S. Pillai, Meirambek Mutalkhanov, Judit E. Puskas dan Katrina Cornish, 28 Oktober 2023, Tanaman dan Produk Industri.
DOI: 10.1016/j.indcrop.2023.117698
“Perlakuan flokulan yang bergantung pada basa meningkatkan ekstraksi lateks dari guayule” oleh Beenish Saba, Cindy S. Barrera, David J. Barker dan Katrina Cornish, 4 Oktober 2023, Teknologi & Inovasi Lingkungan.
DOI: 10.1016/j.eti.2023.103388
Pekerjaan ini didukung oleh Institut Pangan dan Pertanian Nasional.
