Teknologi membran adsorptif semakin mendapat perhatian karena kemampuannya yang luar biasa dalam berbagai proses seperti klarifikasi, konsentrasi, fraksionasi, dan pemurnian. Dibandingkan dengan sistem bed padat konvensional, membran adsorptif menawarkan sejumlah keunggulan seperti tekanan balik rendah, waktu tinggal singkat, dan laju alir volumetrik yang tinggi. Teknologi ini mampu mengubah cara kita menangani polutan dengan efisiensi yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Transformasi Membran: Dari Ultrafiltrasi hingga Nanofiber
Membran adsorptif dapat dibuat dengan berbagai cara, seperti menggunakan prekursor membran yang memiliki afinitas terhadap senyawa target, memodifikasi permukaan membran dengan kelompok fungsional, atau menanamkan adsorben ke dalam matriks membran. Upaya untuk meningkatkan kinerja membran ini terus berlanjut, termasuk dengan memanfaatkan teknologi pemintalan yang menghasilkan serat submikron di tahun 1990-an, membuka peluang baru dalam bidang proses membran.
Membran nanofiber (NFM) yang diproduksi melalui elektrospinning memiliki rasio permukaan terhadap volume yang tinggi, ukuran pori yang dapat disesuaikan, dan kemudahan dalam fungsionalisasi, menjadikannya sangat efektif dalam teknologi pemisahan. NFM adsorptif dapat digunakan untuk menghilangkan berbagai kontaminan seperti logam berat, senyawa organik, mikroorganisme, dan biomolekul, yang menjadikannya solusi ideal untuk aplikasi lingkungan.
Banyak penelitian yang telah melaporkan fungsionalisasi NFM untuk menghilangkan senyawa yang menjadi perhatian lingkungan. Misalnya, dengan menggunakan NFM poliamida dalam kombinasi dengan pelepasan listrik untuk mengadsorpsi dan mendegradasi atrazin dari air. Kampalanonwat dan Supaphol, atau menggunakan nanofiber poliakrilonitril (PAN) yang diaminasi untuk menghilangkan logam berat dari air, mencapai kapasitas adsorpsi hingga 150 mg/g untuk tembaga.
Integrasi Biochar ke dalam Membran Nanofiber
Salah satu pendekatan yang menjanjikan adalah penanaman bahan karbon seperti biochar ke dalam NFM. Biochar yang berasal dari kayu pinus sangat menarik karena ketersediaannya yang tinggi dan biaya rendah. Setiap tahun, jutaan pohon pinus ditebang dan digunakan untuk tujuan industri, menghasilkan banyak biomassa yang dapat diubah menjadi biochar. Biochar kayu pinus aktif memiliki sifat menarik yang dapat dimanfaatkan untuk menghilangkan kontaminan dari air.
Dalam sebuah studi, biochar kayu pinus aktif dimasukkan ke dalam PAN NFM untuk pertama kalinya, dengan tujuan menggabungkan keunggulan kedua sistem tersebut. Berbagai konsentrasi biochar aktif (0–2%, w/w) ditambahkan ke dalam larutan polimer dan karakteristik morfologi, kimia, dan termalnya dianalisis. Kinerja membran yang dibuat diuji untuk menghilangkan chlortetracycline (CTC), agen antimikroba spektrum luas yang sering digunakan dalam peternakan dan dapat masuk ke lingkungan melalui aplikasi pupuk kandang.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kombinasi NFM dan biochar kayu pinus aktif memberikan peningkatan signifikan dalam penghilangan CTC dari air. Hal ini tidak hanya menunjukkan efektivitas pendekatan ini dalam remediasi polutan tetapi juga potensi besar untuk aplikasi praktis di lapangan.