Biochar Berpori Ala Keju Emmental dari Residu Spirulina untuk Penghilangan Antibiotik dalam Air

Biochar Berpori Ala Keju Emmental dari Residu Spirulina untuk Penghilangan Antibiotik dalam Air

Polusi air yang disebabkan oleh antibiotik menimbulkan ancaman signifikan terhadap kesehatan manusia dan ekosistem. Terinspirasi dari keju Emmental yang memiliki banyak pori alami, para peneliti telah menciptakan biochar residu Spirulina berpori hierarki seperti keju (KSBC) yang diaktifkan oleh KHCO3. Biochar inovatif ini dirancang untuk secara efisien menghilangkan sulfathiazole (STZ), sebuah antibiotik yang sering terdeteksi dalam perairan alami.

Dalam beberapa tahun terakhir, kontaminasi antibiotik yang semakin serius telah menimbulkan keprihatinan luas di seluruh dunia. Antibiotik yang bocor ke lingkungan dapat menumpuk melalui rantai makanan dan membahayakan manusia. Oleh karena itu, pengembangan sistem penghilangan STZ yang efisien dari badan air sangat dibutuhkan. Adsorpsi menonjol sebagai solusi yang efektif karena prosesnya yang sederhana, efisiensi tinggi, biaya rendah, dan tidak adanya perantara yang beracun.

Adsorben karbon tradisional seperti karbon aktif, nanotube karbon, dan graphene memiliki kelemahan seperti biaya produksi tinggi dan proses pembuatan yang rumit. KSBC menawarkan solusi yang lebih efisien dan ramah lingkungan dengan menggunakan biochar berpori yang terbuat dari residu Spirulina. Penggunaan biochar ini tidak hanya membantu menghilangkan polutan dari badan air tetapi juga memanfaatkan limbah padat berbahaya, memberikan solusi dua arah untuk masalah lingkungan.

Dengan memanfaatkan konsep bahwa CO2 yang dihasilkan oleh bakteri dapat berfungsi sebagai pembuat pori alami, KHCO3 dipilih sebagai agen pembuat gas dalam penemuan ini. Penambahan KHCO3 terbukti secara signifikan meningkatkan sifat permukaan KSBC. Aktivasi ini menghasilkan KSBC dengan rasio massa 2:1 (2K-SBC) yang memiliki luas permukaan spesifik terbesar, yakni 1100 m²/g—sekitar 81 kali lipat dari biochar residu Spirulina asli yang tidak diaktifkan (SBC) yang hanya memiliki luas permukaan 13,56 m²/g.

Keunggulan 2K-SBC tidak hanya pada luas permukaannya yang besar, tetapi juga pada kapasitas adsorpsinya yang luar biasa. Biochar ini mampu mengadsorpsi STZ hingga 218,4 mg/g, jauh lebih tinggi dibandingkan dengan SBC yang hanya 25,78 mg/g. Kinetika adsorpsi dan isoterm adsorpsi menunjukkan bahwa perilaku adsorpsi 2K-SBC untuk STZ konsisten dengan model pseudo-ordo kedua dan Langmuir, sementara termodinamika adsorpsi mengungkapkan bahwa proses ini bersifat spontan dan eksotermik.

Penelitian mengidentifikasi bahwa mekanisme utama untuk adsorpsi STZ pada 2K-SBC adalah pengisian pori dan interaksi elektrostatik. Selain itu, interaksi donor-akseptor elektron π-π (EDA) dan ikatan hidrogen juga berkontribusi pada proses adsorpsi ini. Dengan kombinasi mekanisme ini, 2K-SBC mampu secara efektif menangkap dan menghilangkan STZ dari air.

Dengan memanfaatkan inspirasi dari proses pembuatan keju, peneliti membuka jalan bagi desain adsorben berbasis biochar yang lebih efisien dan ramah lingkungan. Penggunaan KHCO3 sebagai aktivator hijau menunjukkan bahwa biochar berstruktur mikropori dan mesopori dapat dibuat secara efektif untuk mengatasi polusi antibiotik dalam air. Ini adalah langkah maju yang signifikan dalam upaya kita untuk melindungi kesehatan manusia dan ekosistem dari dampak negatif kontaminasi antibiotik.

Inovasi ini tidak hanya menawarkan solusi praktis untuk masalah polusi air, tetapi juga memberikan inspirasi bagi inovasi hijau lainnya di masa depan. Dengan pendekatan yang menggabungkan ilmu pengetahuan alam dan teknologi, kita dapat menciptakan produk yang lebih baik dan lebih berkelanjutan untuk menjaga bumi kita.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

en_USEnglish