BERITABANGSA.ID, SURABAYA – Krisis kualitas air akibat limbah industri dan domestik mendorong kebutuhan akan teknologi pengolahan yang lebih efektif sekaligus ramah lingkungan. Menjawab tantangan tersebut, Guru Besar ke-250 Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Prof Dr Eng Kusdianto ST MSc Eng, mengembangkan material komposit berbasis fotokatalis yang mampu menguraikan polutan organik dengan efisiensi tinggi menggunakan energi cahaya.
Inovasi itu menjadi salah satu langkah strategis dalam menghadirkan teknologi pengolahan air bersih yang lebih berkelanjutan.
Selain mampu mempercepat degradasi limbah cair, material yang dikembangkan juga memiliki kemampuan membunuh bakteri sehingga berpotensi diterapkan pada berbagai sektor industri.
Menurut Kusdianto, pencemaran air masih menjadi persoalan yang belum terselesaikan. Beragam limbah dari aktivitas rumah tangga maupun industri mengandung senyawa organik kompleks yang sulit terurai melalui proses pengolahan konvensional.
“Pengolahan yang tidak optimal menyebabkan akumulasi zat beracun di perairan tidak dapat didegradasi dengan baik,” ujarnya.
Ia menjelaskan, teknologi fotokatalis bekerja dengan memanfaatkan material semikonduktor yang diaktifkan oleh cahaya untuk menghasilkan spesies oksidatif.
Senyawa aktif tersebut kemudian menguraikan polutan menjadi senyawa yang lebih aman bagi lingkungan.
Namun, penggunaan material semikonduktor seperti zinc oxide (ZnO) dan titanium dioksida (TiO2) selama ini masih menghadapi kendala karena proses rekombinasi elektron berlangsung terlalu cepat. Akibatnya, kemampuan material dalam menguraikan polutan menjadi kurang optimal.
Untuk mengatasi persoalan tersebut, Kusdianto mengembangkan metode sintesis baru menggunakan teknik aerosol melalui flame spray pyrolysis dan spray pyrolysis.
Teknologi ini memungkinkan pembentukan partikel nano hanya dalam satu tahap proses tanpa rangkaian pemanasan yang panjang.
“Kami dapat mengendalikan temperatur reaktor sekaligus mengatur bentuk partikel selama proses sintesis berlangsung sehingga karakter material menjadi lebih optimal,” katanya.
Pendekatan tersebut juga mengusung konsep green synthesis. Zinc oxide sebagai bahan utama diproduksi dengan memanfaatkan ekstrak tumbuhan, seperti pohon jati, yang mengandung senyawa fenolik alami sebagai agen reduktor dan penstabil.
Cara ini dinilai lebih ramah lingkungan dibanding penggunaan bahan kimia sintetis.
Material kemudian dipadukan dengan logam perak (Ag). Berdasarkan hasil penelitian, komposisi lima persen perak menghasilkan performa terbaik dalam mempercepat proses degradasi polutan.
Tidak hanya berfungsi sebagai pengurai limbah, material komposit itu juga memiliki sifat antibakteri. Spesies oksidatif yang terbentuk mampu merusak struktur dinding sel bakteri hingga menyebabkan mikroorganisme tersebut mati.
Melalui proses fotokatalitik, berbagai senyawa organik kompleks dapat diuraikan menjadi air dan karbon dioksida tanpa menghasilkan limbah baru ataupun memerlukan tambahan bahan kimia berbahaya.
“Proses pengolahan limbah tidak memerlukan tambahan pelarut kimia berbahaya dan tidak menghasilkan limbah selama proses berlangsung,” tutur Kusdianto.
Pengembangan material komposit tersebut juga diperluas untuk sektor energi. Kusdianto merancang filter adsorber gas yang mampu menangkap emisi amonia (NH3) dan hidrogen sulfida (H2S) dari operasional pembangkit listrik melalui mekanisme fisisorpsi dan kemisorpsi.
Teknologi itu diharapkan dapat membantu industri memenuhi standar baku mutu lingkungan sekaligus menekan dampak pencemaran udara.
Keandalan material hasil risetnya telah diuji menggunakan sinar matahari secara langsung. Hasil pengujian menunjukkan efisiensi degradasi polutan mampu mencapai 100 persen, membuka peluang penerapan teknologi tersebut pada skala industri.
Saat ini, Kusdianto tengah mendorong proses hilirisasi riset agar teknologi tersebut dapat dimanfaatkan untuk mengolah limbah amonia di PLTU maupun limbah zat warna dari industri tekstil yang menjadi salah satu penyumbang pencemaran air.
Di bidang riset internasional, ia juga menjalin kolaborasi dengan Prof Manabu Shimada dari Hiroshima University, Jepang.
Kerja sama itu difokuskan pada pengembangan material komposit TiO2-Ag melalui teknologi one-step process yang mengombinasikan Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) dan Physical Vapor Deposition (PVD).
Kolaborasi lintas disiplin, menurut Kusdianto, menjadi fondasi penting dalam pengembangan teknologi pengolahan air di masa depan.
Sinergi antara bidang teknik kimia, teknik lingkungan, dan teknik elektro diharapkan mampu mempercepat lahirnya inovasi yang dapat menjawab kebutuhan industri sekaligus memperkuat upaya pelestarian lingkungan.
