Mikroplastik: Ancaman Halus yang Ditangani melalui Sains Neutron

Dalam kehidupan moden, plastik hadir hampir di mana-mana. Daripada pembungkusan makanan, botol minuman, pakaian sintetik, peralatan rumah hinggalah kepada komponen industri, bahan ini menjadi sebahagian daripada rutin manusia. Sifatnya yang ringan, murah, tahan lama dan mudah dibentuk menjadikan plastik sebagai bahan yang sukar digantikan sepenuhnya.

Namun demikian, kelebihan yang sama turut menjadikan plastik sebagai cabaran besar kepada alam sekitar. Plastik yang tidak diuruskan dengan baik boleh terpecah menjadi serpihan yang semakin kecil akibat tindakan cahaya matahari, geseran, haba dan proses luluhawa. Serpihan halus ini dikenali sebagai mikroplastik, iaitu zarah plastik bersaiz kurang daripada lima milimeter.

Mikroplastik kini menjadi antara isu alam sekitar yang semakin mendapat perhatian dunia. Kewujudannya telah dilaporkan dalam sungai, laut, sedimen, udara, hidupan marin dan rantaian makanan. Saiznya yang sangat kecil menyebabkan bahan ini sukar dikesan dengan mata kasar, namun risikonya boleh berpanjangan. Mikroplastik bukan sahaja berpotensi membawa bahan kimia berbahaya, malah boleh menjadi medium pengangkutan bahan cemar lain dalam persekitaran.

Ancaman Senyap dalam Ekosistem

Berbeza dengan sampah plastik biasa yang mudah dilihat, mikroplastik sering dianggap sebagai ancaman senyap. Zarah ini boleh terapung di permukaan air, mendap di dasar sungai atau laut dan dimakan oleh organisma kecil. Apabila organisma tersebut dimakan oleh hidupan lain, mikroplastik berpotensi memasuki rantaian makanan secara berperingkat.

Dalam jangka masa panjang, keadaan ini boleh menjejaskan keseimbangan ekosistem akuatik. Hidupan marin yang terdedah kepada mikroplastik berisiko mengalami gangguan fizikal dan biologi termasuklah masalah pemakanan, pertumbuhan dan pembiakan. Pada masa yang sama, kehadiran mikroplastik dalam alam sekitar turut menimbulkan persoalan besar tentang keselamatan makanan dan kesihatan manusia.

Cabaran utama dalam menangani mikroplastik ialah sifatnya yang stabil dan sukar terurai. Banyak jenis plastik direka untuk tahan terhadap air, haba dan bahan kimia. Ciri ini berguna ketika plastik digunakan, tetapi menjadi masalah apabila plastik berakhir sebagai sisa. Oleh sebab itu, penyelidikan baharu diperlukan bagi mencari kaedah yang lebih berkesan untuk memecahkan, merawat atau menukar sisa plastik kepada bahan yang lebih bermanfaat.

Bahan Pemangkin sebagai Harapan Baharu

Satu daripada pendekatan yang sedang diteroka oleh penyelidik ialah penggunaan bahan pemangkin. Dalam konteks rawatan alam sekitar, bahan pemangkin berfungsi untuk mempercepat tindak balas kimia tertentu, termasuk proses penguraian bahan pencemar. Jika direka dengan baik, bahan pemangkin berpotensi membantu memecahkan struktur plastik kepada molekul yang lebih kecil atau menghasilkan produk bernilai tambah melalui proses kitar tinggi (upcycling).

Kitar tinggi berbeza daripada kitar semula biasa. Dalam kitar semula, bahan buangan diproses semula untuk digunakan sebagai produk baharu, tetapi nilai bahan itu kadangkala menurun. Dalam kitar tinggi pula, sisa yang dianggap tidak bernilai cuba ditukar kepada bahan atau produk yang mempunyai nilai lebih tinggi. Pendekatan ini penting kerana masalah plastik tidak boleh diselesaikan hanya melalui pengurangan penggunaan, tetapi juga memerlukan strategi teknologi untuk mengurus sisa yang telah wujud.

Di Universiti Teknologi MARA (UiTM) Cawangan Pulau Pinang Kampus Permatang Pauh, penyelidikan berkaitan dengan bahan pemangkin untuk rawatan mikroplastik sedang dibangunkan melalui kajian bahan berstruktur nano. Pasukan penyelidik yang diketuai oleh penulis bersama-sama dua orang pelajar Doktor Falsafah memberikan tumpuan kepada pembangunan bahan yang berpotensi membantu proses degradasi mikroplastik serta penerokaan pendekatan kitar tinggi sisa plastik.

Melihat Bahan pada Skala Nanometer

Dalam penyelidikan bahan, sesuatu bahan tidak boleh dinilai hanya berdasarkan rupa luarannya. Keberkesanan bahan pemangkin banyak bergantung pada struktur dalaman, susunan liang, saiz zarah, interaksi antara komponen dan kestabilan bahan tersebut. Semua ciri ini lazimnya berlaku pada skala yang sangat kecil, iaitu nanometer.

Satu nanometer bersamaan dengan satu per bilion meter. Pada skala ini, perubahan kecil pada struktur bahan boleh memberikan kesan besar terhadap prestasi. Bahan yang kelihatan sama pada mata kasar mungkin mempunyai susunan dalaman yang berbeza, lalu menunjukkan kecekapan yang berlainan dalam tindak balas kimia.

Di sinilah pentingnya teknik pencirian lanjutan seperti Small-Angle Neutron Scattering atau SANS. Teknik ini menggunakan neutron untuk mengkaji struktur bahan pada skala nano. Berbanding dengan beberapa teknik pencirian lain, neutron mempunyai kelebihan kerana mampu menembusi bahan tertentu dan memberikan maklumat tentang struktur dalaman yang sukar diperoleh melalui pemerhatian permukaan sahaja.

LARMOR dan Sains Neutron di United Kingdom

Bagi memahami struktur bahan pemangkin yang dibangunkan dengan lebih mendalam, pasukan penyelidik UiTM telah menjalankan eksperimen dengan menggunakan instrumen LARMOR SANS di ISIS Neutron and Muon Source, United Kingdom. Fasiliti ini terletak di Rutherford Appleton Laboratory, Oxfordshire, dan merupakan antara pusat penyelidikan neutron terkemuka dunia.

Akses kepada fasiliti seperti ini bukan sesuatu yang mudah. Cadangan eksperimen perlu melalui proses penilaian saintifik antarabangsa yang kompetitif sebelum diberikan kelulusan. Pemilihan penyelidik Malaysia untuk menjalankan eksperimen di fasiliti tersebut menunjukkan bahawa penyelidikan tempatan mempunyai kualiti dan nilai saintifik yang mampu bersaing pada peringkat global.

Eksperimen tersebut turut mendapat kerjasama daripada saintis ISIS Neutron and Muon Source, iaitu Dr. Steven Parnell dan Dr. Dirk Honecker, yang mempunyai kepakaran dalam bidang penyerakan neutron dan sains bahan. Kerjasama sedemikian membuka ruang kepada pertukaran ilmu, jaringan penyelidikan dan pembangunan kepakaran yang lebih luas antara Malaysia dengan United Kingdom.

Mengapakah Neutron Penting untuk Kajian Mikroplastik?

Dalam usaha membangunkan teknologi rawatan mikroplastik, penyelidik perlu mengetahui cara bahan pemangkin tersusun dan berinteraksi pada skala nano. Struktur liang, taburan zarah dan susunan komponen dalam bahan boleh mempengaruhi keupayaan bahan tersebut untuk berinteraksi dengan mikroplastik atau bahan cemar lain.

Melalui teknik SANS, maklumat struktur dalaman bahan diperoleh tanpa memusnahkan sampel secara berlebihan. Data ini membantu penyelidik menilai sama ada bahan yang dihasilkan mempunyai ciri yang sesuai untuk digunakan sebagai pemangkin. Sekiranya bahan mempunyai struktur yang lebih terbuka, stabil dan tersusun, bahan tersebut berpotensi menyediakan lebih banyak tapak aktif untuk tindak balas.

Pengetahuan ini penting kerana pembangunan bahan pemangkin tidak boleh bergantung pada kaedah cuba jaya semata-mata. Sebaliknya, penyelidik perlu memahami hubungan antara struktur bahan dengan prestasinya. Hubungan inilah yang menjadi asas kepada reka bentuk bahan yang lebih cekap, tahan lama dan sesuai untuk aplikasi alam sekitar pada masa hadapan.

Membina Kepakaran Tempatan

Malaysia tidak terkecuali daripada cabaran pencemaran plastik. Sebagai negara yang sedang berkembang dengan aktiviti perindustrian, penggunaan domestik dan pembangunan bandar yang pesat, isu pengurusan sisa plastik perlu diberikan perhatian yang serius. Penyelesaian terhadap masalah ini tidak wajar hanya bergantung pada teknologi luar, sebaliknya memerlukan pembangunan kepakaran tempatan yang memahami konteks, keperluan dan cabaran negara.

Penyelidikan seperti ini menunjukkan bahawa universiti tempatan mampu memainkan peranan penting dalam pembangunan ilmu dan teknologi berkaitan dengan kelestarian alam sekitar. Pendedahan penyelidik muda kepada fasiliti antarabangsa pula dapat mempercepat proses pembinaan modal insan berkemahiran tinggi.

Dalam jangka masa panjang, kekuatan sesebuah negara bukan hanya diukur melalui kemudahan fizikal atau pembangunan ekonomi, tetapi juga melalui keupayaannya melahirkan penyelidik yang mampu mencipta penyelesaian terhadap cabaran global. Mikroplastik ialah masalah dunia, namun penyelesaiannya perlu dibangunkan melalui kerjasama, kepakaran dan keberanian meneroka bidang sains termaju.

Daripada Sisa kepada Nilai

Sisa plastik sering dilihat sebagai beban kepada alam sekitar. Namun begitu, melalui pendekatan sains bahan dan teknologi pemangkin, sisa ini berpotensi dilihat daripada sudut yang berbeza. Plastik yang sukar terurai boleh menjadi sumber karbon untuk penghasilan bahan bernilai tambah jika proses yang sesuai dapat dibangunkan.

Pendekatan ini tidak bermaksud bahawa penggunaan plastik boleh terus dibiarkan tanpa kawalan. Pengurangan penggunaan plastik sekali guna, pengasingan sisa, pendidikan awam dan penguatkuasaan dasar masih merupakan langkah penting. Namun demikian, penyelidikan saintifik memberikan satu lagi lapisan penyelesaian, iaitu cara sisa yang terhasil dapat dirawat atau dimanfaatkan dengan lebih bijaksana.

Kesimpulan

Mikroplastik ialah simbol cabaran alam sekitar zaman moden. Saiznya kecil, tetapi kesannya boleh merentasi ekosistem, industri makanan dan kesihatan manusia. Untuk menangani ancaman ini, dunia memerlukan gabungan kesedaran masyarakat, dasar yang berkesan dan teknologi yang berasaskan penyelidikan mendalam.

Kajian bahan pemangkin menggunakan teknik neutron menunjukkan bahawa penyelesaian terhadap mikroplastik bermula daripada pemahaman pada skala yang sangat kecil. Dengan melihat struktur bahan pada peringkat nanometer, penyelidik dapat mereka bentuk bahan yang lebih cekap untuk aplikasi rawatan alam sekitar.

Pelibatan penyelidik UiTM di ISIS Neutron and Muon Source membuktikan bahawa saintis Malaysia mampu berdiri sebaris dengan komuniti penyelidikan antarabangsa. Lebih penting lagi, penyertaan penyelidik muda dalam eksperimen bertaraf dunia ini memberikan isyarat bahawa masa hadapan sains negara bergantung pada peluang, pendedahan dan keberanian untuk meneroka persoalan besar yang memberikan manfaat kepada alam dan manusia.

Ir. Ts. Mohamed Syazwan Osman,

Universiti Teknologi MARA Cawangan Pulau Pinang

Kampus Permatang Pauh.