Bagaimana jika urine manusia dapat diubah menjadi sesuatu yang sangat berguna—seperti bahan untuk implan gigi atau tulang?

Sekelompok peneliti telah melakukan hal itu dengan menciptakan proses biologis baru yang mengubah urine menjadi hidroksiapatit, mineral berharga yang banyak digunakan dalam pengobatan, arkeologi, dan bahkan konstruksi.

Hidroksiapatit, atau HAp, adalah mineral kalsium fosfat yang ditemukan secara alami di tulang dan gigi manusia.

Ia biokompatibel, tahan lama, dan diproyeksikan mencapai nilai pasar lebih dari $3,5 miliar pada tahun 2030.

Kini, para ilmuwan dari University of California, Irvine dan beberapa lembaga internasional telah menemukan cara untuk membuat HAp menggunakan urine dan ragi yang direkayasa secara khusus.

Diterbitkan di Nature Communications, penelitian ini menyajikan platform berbasis ragi yang mengubah urine —yang sering kali menjadi polutan dalam air limbah— menjadi bahan bernilai tinggi.

Metode ini tidak hanya membantu mengurangi kerusakan lingkungan tetapi juga menciptakan produk terbarukan yang dapat menggantikan plastik dan bahan bangunan sintetis lainnya di masa mendatang.

Kunci dari terobosan ini adalah ragi sintetis yang dijuluki "osteoyeast."

Terinspirasi oleh sel-sel tulang mamalia yang disebut osteoblas —yang secara alami membentuk hidroksiapatit dalam tubuh— para peneliti merancang ragi ini untuk meniru proses yang sama tetapi dalam skala industri yang lebih besar.

Dalam sistem rekayasa ini, enzim dalam osteoyeast memecah urea dalam urine, yang meningkatkan pH di sekitarnya.

Perubahan ini menyebabkan kantong-kantong kecil di dalam sel-sel ragi mengumpulkan kalsium dan fosfat, yang kemudian disekresikan dan dikristalkan menjadi hidroksiapatit.

Prosesnya sangat cepat, membutuhkan waktu kurang dari sehari untuk menghasilkan HAp, dan dapat menghasilkan sekitar satu gram mineral per liter urine.

Yang lebih menjanjikan lagi, proses ini tidak memerlukan peralatan mahal atau suhu tinggi.

Proses ini bekerja dalam tong fermentasi yang mirip dengan yang digunakan dalam pembuatan bir, sehingga dapat diakses untuk produksi skala besar—bahkan di tempat-tempat dengan sumber daya terbatas.

“Pendekatan ini mengatasi dua masalah sekaligus,” kata rekan penulis David Kisailus, profesor ilmu material di UC Irvine.

“Pendekatan ini membersihkan air limbah sekaligus menciptakan sesuatu yang sangat berguna.”

Karena ragi murah dan mudah tumbuh, proses ini dapat ditingkatkan secara global. Pendekatan ini juga dapat mengurangi ketergantungan pada penambangan atau produksi sintetis bahan-bahan yang berbahaya bagi lingkungan.

Kisailus, yang mempelajari pertumbuhan kristal dan bahan-bahan yang terinspirasi dari bio, bekerja sama erat dengan rekan penulis Yasuo Yoshikuni dari Lawrence Berkeley National Laboratory.

Tim tersebut kini tengah mengembangkan metode tersebut untuk menciptakan zat-zat lain yang berguna untuk aplikasi energi dan bangunan, bahkan mengeksplorasi teknologi pencetakan 3D untuk membentuk bahan-bahan baru ini menjadi struktur yang praktis.

Pekerjaan ini didanai oleh Departemen Energi AS, DARPA, dan Kantor Riset Ilmiah Angkatan Udara, yang menunjukkan minat yang kuat pada inovasi yang berkelanjutan dan didorong oleh sains.