Inovasi Hijau dalam Pengolahan Air, Potensi Biochar Jerami Padi!

Inovasi Hijau dalam Pengolahan Air, Potensi Biochar Jerami Padi!

Dalam beberapa tahun terakhir, perkembangan pesat ekonomi industri telah meningkatkan jumlah polutan organik yang dibuang dari berbagai industri, seperti pabrik kimia, pembuatan kertas, pencetakan dan pewarnaan tekstil, serta industri farmasi. Polutan ini menimbulkan ancaman serius terhadap kelangsungan hidup dan kesehatan manusia serta organisme lainnya. Oleh karena itu, pengolahan bahan organik dalam air limbah menjadi semakin penting.

Saat ini, metode utama pengolahan bahan organik dalam air limbah mencakup metode fisik, kimia, dan biologis, atau kombinasi dari ketiganya. Namun, metode oksidasi lanjut menunjukkan keunggulan potensial dalam pengolahan bahan organik, termasuk pembentukan radikal bebas reaktif dengan kemampuan oksidasi yang kuat, degradasi bahan organik yang efektif, dan efek mineralisasi yang lebih baik. Salah satu teknologi oksidasi maju yang baru muncul adalah teknologi berbasis peroksimonosulfat (PMS), yang secara efektif menguraikan polutan organik dengan menghasilkan radikal sulfat yang sangat oksidatif.

Namun, metode aktivasi PMS yang umum seperti metode foto dan termal, gelombang mikro, ion logam transisi, dan besi nol valensi memiliki kelemahan, seperti kehilangan ion logam dan konsumsi energi yang tinggi. Oleh karena itu, pengembangan katalis baru dengan kehilangan logam yang rendah atau bahkan nol serta tanpa konsumsi energi lain telah menjadi fokus signifikan bagi penelitian saat ini.

Dalam beberapa tahun terakhir, katalis bebas logam telah menarik perhatian luas. Nanomaterial karbon, seperti tabung nano karbon (CNT) dan grafena, memiliki ketahanan kimia permukaan, konduktivitas listrik yang baik, luas permukaan spesifik yang tinggi, dan volume pori yang besar. Nanomaterial ini telah terbukti memiliki efek katalitik yang baik dalam berbagai jenis degradasi. Oleh karena itu, pengenalan nanomaterial karbon dalam katalisis lingkungan sebagai katalis heterogen bebas logam untuk penghilangan polutan organik dalam air sangat menjanjikan. Doping heteroatom seperti nitrogen, belerang, fosfor, dan boron dalam nanomaterial karbon adalah metode efektif untuk mencapai aktivitas katalitik yang lebih tinggi dan telah menjadi fokus penelitian dalam beberapa tahun terakhir.

Selain itu, terdapat dua mekanisme aktivasi PMS utama saat ini, yaitu mekanisme radikal bebas dan mekanisme non-radikal. Mekanisme radikal bebas telah menjadi metode utama oksidasi PMS dan penghilangan polutan. Namun, baru-baru ini, para peneliti telah memperhatikan bahwa jalur oksidasi non-radikal memiliki keunggulan dalam banyak aspek dibandingkan dengan jalur oksidasi radikal bebas. Oksigen tunggal adalah oksidan selektif dengan aktivitas yang lebih tinggi, menerima lebih sedikit gangguan air, relatif stabil, dan lebih efektif dalam menguraikan mikro-pencemar organik di lingkungan dibandingkan dengan radikal hidroksil dan radikal sulfat.

Sayangnya, biaya pembuatan nanomaterial karbon saat ini tinggi, yang membatasi penerapannya secara praktis dalam pengolahan air limbah. Namun, berkat kinerja nanomaterial karbon yang sangat baik dalam mengaktifkan PMS, material karbon yang berasal dari biomassa (biochar, BC) telah menarik perhatian lebih banyak dalam beberapa tahun terakhir. Biomassa adalah limbah dan sampah dalam kehidupan sehari-hari yang murah dan mudah diperoleh. Oleh karena itu, biochar telah menjadi semakin penting sebagai solusi untuk remediasi polutan di lingkungan. Meskipun biochar telah banyak digunakan dalam perbaikan tanah dan pengolahan air limbah sebagai adsorben hijau, mekanisme aktivasi biochar sebagai aktivator PMS memerlukan penelitian lebih lanjut.

Dalam penelitian terbaru, jerami padi digunakan sebagai bahan baku untuk memproduksi biochar yang didoping nitrogen di bawah suhu pirolisis yang berbeda dengan menggunakan urea sebagai sumber nitrogen. Bahan yang dihasilkan kemudian dianalisis menggunakan berbagai metode karakterisasi, seperti SEM, TEM, XRD, BET, XPS, EPR, dan Raman. Efek penghilangan sistem biochar/PMS pada AO7 dalam air juga dipelajari. Selain itu, pengaruh kondisi reaksi terhadap kinerja katalitik dianalisis, dan penggunaan ulang katalis dalam sistem reaksi serta aplikasinya dalam air nyata dieksplorasi.

Penggunaan biochar dari jerami padi sebagai katalis bebas logam untuk aktivasi PMS menawarkan solusi inovatif dan berkelanjutan dalam pengolahan air limbah. Dengan kemampuan degradasi polutan organik yang efektif dan potensi biaya yang lebih rendah dibandingkan nanomaterial karbon lainnya, biochar ini dapat menjadi kunci untuk menjawab tantangan lingkungan yang semakin mendesak. Penelitian lebih lanjut dan pengembangan teknologi ini diharapkan dapat memberikan manfaat besar bagi kesehatan manusia dan kelestarian lingkungan.

Leave a Comment

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

en_USEnglish