Tetrasiklin (TC) adalah salah satu antibiotik yang banyak digunakan dalam dunia medis dan peternakan. Sayangnya, karena sering digunakan secara berlebihan dan tidak terserap dengan baik oleh tubuh manusia maupun hewan, zat ini sering ditemukan di lingkungan perairan. Bahkan dalam konsentrasi yang sangat rendah, tetrasiklin dapat merusak keseimbangan ekosistem dan meningkatkan resistensi antibiotik pada bakteri.
Berbagai metode telah dikembangkan untuk mengatasi masalah ini, seperti oksidasi lanjutan dan fotolisis. Namun, teknik-teknik ini membutuhkan biaya besar, energi yang tinggi, dan sering kali menghasilkan zat sampingan yang berbahaya. Sebagai solusi yang lebih sederhana dan ramah lingkungan, metode adsorpsi dengan biochar semakin dilirik karena murah, efektif, dan lebih mudah diterapkan.
Biochar: Penyerap Alami yang Bisa Dioptimalkan
Biochar adalah karbon aktif yang dihasilkan dari pembakaran limbah pertanian dan organik dalam kondisi minim oksigen. Sayangnya, biochar alami sering kali kurang efektif dalam menyerap zat pencemar seperti tetrasiklin. Oleh karena itu, para ilmuwan mengembangkan berbagai cara untuk meningkatkan daya serapnya, salah satunya dengan modifikasi kimia.
Selama ini, penggunaan bahan kimia seperti natrium hidroksida (NaOH) dan kalium hidroksida (KOH) terbukti dapat meningkatkan daya serap biochar. Misalnya, biochar yang dimodifikasi dengan KOH dari limbah jerami rapa memiliki daya serap hingga 325,07 mg per gram, sementara biochar dari ampas kopi yang dimodifikasi dengan NaOH mampu menyerap 113,64 mg per gram tetrasiklin. Namun, penggunaan bahan kimia kuat seperti ini memiliki beberapa kekurangan, seperti biaya produksi yang tinggi dan potensi pencemaran sekunder akibat pelepasan ion natrium yang bisa merusak tanah.
Kalsium Hidroksida: Solusi yang Lebih Ramah Lingkungan
Sebagai alternatif, kalsium hidroksida (Ca(OH)₂) menjadi pilihan yang menarik untuk memodifikasi biochar. Berbeda dengan basa kuat lainnya, kalsium hidroksida bisa dicampurkan langsung dengan biomassa sebelum proses pembakaran, sehingga lebih hemat energi dan lebih sederhana. Selain itu, biochar yang dimodifikasi dengan Ca(OH)₂ memiliki kapasitas penyerapan yang jauh lebih baik dibandingkan biochar biasa.
Dari berbagai bahan yang diuji, limbah pertanian berbasis jerami terbukti paling cocok untuk dimodifikasi dengan kalsium hidroksida. Misalnya, biochar dari jerami jagung yang dimodifikasi dengan Ca(OH)₂ mampu menyerap hingga 93,46 mg per gram tetrasiklin, jauh lebih tinggi dibandingkan biochar biasa yang hanya mampu menyerap sekitar 8,22 mg per gram.
Bagaimana Biochar Ini Menyerap Tetrasiklin?
Kemampuan biochar termodifikasi kalsium hidroksida dalam menyerap tetrasiklin dipengaruhi oleh beberapa mekanisme utama:
- Ikatan Hidrogen – Gugus oksigen pada permukaan biochar berinteraksi dengan molekul tetrasiklin, memperkuat daya serapnya.
- Kelompok Fungsional Beroksigen – Modifikasi dengan Ca(OH)₂ meningkatkan jumlah gugus hidroksil dan karbonil yang membantu mengikat tetrasiklin lebih kuat.
- Interaksi dengan Ion Kalsium (Ca²⁺) – Ion kalsium dalam biochar membentuk ikatan dengan tetrasiklin, sehingga zat ini lebih mudah tertarik dan terserap.
- Atraksi Elektrostatik – Permukaan biochar yang bermuatan negatif mampu menarik molekul tetrasiklin yang bermuatan positif, meningkatkan efektivitas adsorpsi.
Dengan menggunakan kalsium hidroksida, biochar menjadi lebih efektif dalam menyerap tetrasiklin dari air limbah. Selain itu, metode ini lebih hemat biaya, lebih ramah lingkungan, dan bisa memanfaatkan limbah pertanian seperti jerami dan sekam. Dengan cara ini, bukan hanya masalah pencemaran antibiotik yang bisa diatasi, tetapi juga pengelolaan limbah organik bisa lebih optimal. Inovasi ini dapat menjadi langkah maju dalam menjaga keseimbangan ekosistem perairan dan menciptakan lingkungan yang lebih sehat di masa depan.