Inovasi teknologi menjanjikan peningkatan produksi karet di Amerika Serikat

Karena penyakit dan permintaan yang tinggi menimbulkan ancaman terhadap pasokan karet alam yang penting bagi dunia di Asia Tenggara, para ilmuwan berupaya untuk meningkatkan pasar karet AS dengan mengembangkan metode untuk mengekstraksi lateks dari dua sumber tanaman berkelanjutan di Amerika Utara: spesies dandelion dan semak gurun. .

Para peneliti melaporkan metode mereka untuk meningkatkan efisiensi dan meningkatkan produksi lateks dalam dua publikasi terbaru, berdasarkan penelitian yang dipimpinnya selama beberapa dekade Katrina CornishTn Ilmu hortikultura dan tanaman Dan Rekayasa pangan, pertanian dan biologi Di Universitas Negeri Ohio.

Cornish dan rekan-rekannya menambahkan agen khusus saat memproses file tersebut Taraxacum Kok Saguez (TK) Dandelion Dan itu guayule Semak untuk mendapatkan lebih banyak lateks dari kedua tanaman. Tidak ada sumber yang dapat dieksploitasi begitu saja – metode ini digunakan pada pohon tropis yang menghasilkan satu-satunya karet alam yang tersedia secara komersial di dunia.

“Kita memerlukan metode ekstraksi yang efektif untuk setiap dan semua spesies alternatif untuk menghasilkan karet alam, terutama dalam skala besar,” kata Cornish. “Dan biayanya harus rendah jika Anda ingin bersaing di pasar ban dalam jangka panjang.”

Karya TK dandelion baru-baru ini diterbitkan di Tanaman dan produk industridan penelitian Guayol di Teknologi dan inovasi lingkungan.

Selain ban, karet digunakan pada sekitar 50.000 produk. Terdapat kebutuhan mendesak bagi industri karet alam dalam negeri: meskipun Amerika Serikat memproduksi karet sintetis, negara tersebut sepenuhnya bergantung pada impor karet alam. Pada tahun 2019, 10% pasokan karet alam hilang karena penyakit – dan risiko penyebaran penyakit hawar daun di Amerika Selatan ke Asia Tenggara meningkat seiring dengan meluasnya penerbangan langsung antara Brasil dan Tiongkok.

Cornish mengatakan bahwa tidak berlebihan jika dikatakan bahwa jika penyakit hawar daun berpindah dari Amerika Selatan ke Asia, penyakit ini dapat memusnahkan sebagian besar pasokan karet alam dunia dalam waktu singkat.

“Dan kemudian kita bisa melihat runtuhnya rantai pasokan global, dan juga seluruh perekonomian,” katanya. “Kami telah memusatkan seluruh industri global pada tanaman tropis. Namun sawi putih dan guayole tradisional bersifat lestari dan dapat tumbuh dalam kondisi sedang.”

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 padatan lainnya – dan pada setiap langkah sentrifugasi, sebagian lateks hilang.

Tim peneliti menemukan bahwa menambahkan bahan kimia yang disebut flokulan ke dalam milkshake membantu mengikat padatan lain dan memisahkannya dari lateks, secara efektif memotong setengah siklus pencucian dan meningkatkan produksi lateks secara keseluruhan. Penambahan satu bahan menggandakan lateks yang tersedia dan hasil ini meningkat 12 kali lipat ketika bahan pembuat krim ditambahkan untuk klarifikasi.

“Dengan menambahkan flokulan, ekstraksi lateks menjadi lebih efisien dan bersih,” kata penulis pertama studi tersebut. Beeesh Saba, seorang peneliti pascadoktoral di bidang teknik pangan, pertanian dan biologi di Ohio State. “Kami telah menemukan flokulan spesifik yang bekerja paling baik untuk meningkatkan kualitas ekstraksi lateks dan mengurangi waktu yang dibutuhkan.”

Saba mengatakan penelitian ini juga menunjukkan bahwa mengembalikan padatan yang tersisa melalui sistem pengolahan memungkinkan lebih banyak lateks diekstraksi dan juga mengurangi dampak lingkungan dari keseluruhan proses.

Guayule mengandung lateks yang menarik dan berkinerja tinggi yang lebih kuat dan lebih lembut dibandingkan polimer lain yang dikenal, yang berarti lebih banyak bahan pengisi dapat ditambahkan dalam produksi tanpa kehilangan sifat berharganya, kata Cornish. Saya menggunakan lateks guayule untuk mengembangkan yang pertama Sarung tangan medis hipoalergenik Untuk mencegah radiasi dan patogen.

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 mengambang dituangkan ke atas sisa cairan menggunakan pipet dan dibilas hingga tiga kali hingga murni, kemudian dikeringkan.

Sedikit kebetulan telah memperbaiki metode ekstraksi ini. Penulis pertama Natanael Raja Smith, seorang mahasiswa pascasarjana di laboratorium Cornish, menemukan bahwa sampel yang dirawat dan disimpan di laboratorium selama tiga bulan memiliki jumlah lateks yang jauh lebih besar yang mengambang di permukaannya. Analisis menunjukkan bahwa divalen berat Ion positifseperti magnesium, terikat pada membran partikel lateks sehingga membebani partikel – hingga akhirnya ikatan tersebut putus.

Tim menemukan bahwa menambahkan EDTA, suatu khelator yang mengikat kation divalen, ke pemrosesan akar sawi putih memungkinkan ekstraksi lebih dari dua kali lipat jumlah lateks yang dapat diekstraksi tanpa menambahkan EDTA.

“Pertanyaan kami adalah: Bagaimana kita bisa melepaskan bagian yang berat tanpa menunggu tiga bulan hingga partikel karet tiba-tiba menjadi lebih ringan dan melayang?” kata Raja Smith. “Kami telah menemukan bahwa produksi lateks tambahan setelah penyimpanan berbulan-bulan dapat dicapai secara instan dalam proses ekstraksi standar hanya dengan menambahkan EDTA sebelum pemintalan.”

Dia mengatakan penggunaan EDTA juga meningkatkan kandungan gel pada lateks yang diekstraksi setelah dikeringkan, yang merupakan informasi berguna untuk produksi potensial oleh industri yang mencari lateks dengan kandungan gel tinggi.

EDTA mungkin dapat diterapkan untuk mengekstraksi lateks dari guayule, meskipun Cornish mengatakan laboratoriumnya berharap dapat bermitra dengan ahli kimia flokulan yang dapat membantu meningkatkan proses ini 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 diisi dengan guayole di kampus Universitas Wooster di Ohio, di mana dia berharap suatu hari dapat membangun pengolahan lateks skala besar. tanaman.

“Kami beroperasi dalam skala kecil dan fokus pada pasar lateks premium di mana Anda dapat membuat sesuatu yang bernilai tinggi dengan menggunakan bahan-bahan minimal sehingga kami dapat mendanai ekspansi,” katanya. “Sementara itu, kami berupaya membuat proses ekstraksi lebih efisien sehingga kami dapat menjadikan bahan tersebut bersih dan murni.”

Pekerjaan ini didukung oleh Institut Pangan dan Pertanian Nasional.

Rekan penulis makalah Guayol termasuk Cindy Barrera dan David Parker dari Ohio State. Rekan penulis makalah dandelion TK termasuk Christoph Molnar, Joshua Blakeslee, Aswathi Pillay, dan Judit Puskas dari Ohio State, Colleen McMahan dari USDA Agricultural Research Service, dan Merambek Mutalkhanov dari Al-Farabi National University di Kazakhstan.