Bahan kimia aktif farmasi (PhACs) telah menjadi perhatian utama dalam penelitian lingkungan. Ditemukan pertama kali di permukaan air dan instalasi pengolahan air limbah pada akhir 1990-an, PhACs mencakup sekitar 3000 jenis yang digunakan secara rutin dalam berbagai praktik terapeutik. Diperkirakan bahwa konsumsi global PhACs mencapai 100.000 ton per tahun, menjadikannya ancaman serius bagi ekosistem perairan dan kesehatan manusia.
Ancaman Antibiotik di Lingkungan Perairan
Antibiotik adalah salah satu jenis PhACs yang paling banyak digunakan dan memberikan tantangan besar dalam pengelolaan limbah. Pada tahun 2002, konsumsi antibiotik global berkisar antara 100.000 hingga 200.000 ton. Penggunaan antibiotik per kapita meningkat sebesar 39% antara tahun 2000 dan 2015. Selain itu, antibiotik veteriner juga menambah kompleksitas masalah ini.
Salah satu kekhawatiran utama adalah potensi antibiotik untuk merangsang seleksi dan perkembangan resistansi obat antimikroba di antara mikroorganisme. Rifampicin (RIFM) dan tigecycline (TIGC) adalah dua antibiotik yang diketahui memiliki resistansi obat. RIFM, yang digunakan untuk mengobati tuberkulosis dan meningitis, dapat menyebabkan gangguan pencernaan dan hepatotoksisitas. Teknologi pengolahan saat ini tidak mampu sepenuhnya menghilangkan RIFM dari air limbah, yang meningkatkan risiko resistansi antimikroba dan toksisitas persisten. Sementara itu, TIGC digunakan untuk mengobati infeksi bakteri yang resisten terhadap banyak obat, dan meskipun sebagian besar dieliminasi tanpa perubahan dalam tinja dan urin, keberadaannya tetap menjadi perhatian serius.
Dengan meningkatnya permintaan untuk material berbiaya rendah, berkinerja tinggi, dan mudah ditangani untuk pembersihan air limbah, komunitas ilmiah telah beralih ke biochar sebagai solusi potensial. Biochar (BC) adalah bahan berbasis karbon yang dihasilkan melalui pirolisis biomassa pada suhu tinggi dan dalam lingkungan bebas oksigen. Karakteristik fisikokimia BC yang mengagumkan—luas permukaan tinggi, porositas, dan kemampuan untuk fungsionalisasi—membuatnya menjadi solusi yang menjanjikan dan berkelanjutan untuk pengolahan air limbah.
Inovasi dalam Biochar Berbasis Batu Zaitun
Biochar dari batu zaitun (OSBC) telah menarik perhatian sebagai adsorben untuk menghilangkan kontaminan akuatik. Konversi batu zaitun menjadi adsorben berbasis BC adalah solusi berkelanjutan untuk masalah pembuangan limbah industri minyak zaitun, yang menghasilkan hampir 75% limbah dari total panen zaitun. Sebuah penelitian mengembangkan adsorben OSBC yang dimuat dengan nanopartikel oksida kobalt (Co-OSBC) menggunakan oleylamine sebagai surfaktan. Pendekatan ini bertujuan untuk meningkatkan luas permukaan dan menghasilkan lebih banyak situs aktif pada permukaan OSBC, di mana keberadaan nanopartikel oksida kobalt dapat berfungsi sebagai situs pengikatan tambahan yang memfasilitasi penjeratan antibiotik.n
Untuk memastikan kinerja optimal dari nanosorben yang ramah lingkungan ini, efisiensi adsorpsi Co-OSBC dalam menghilangkan RIFM dan TIGC akan dikontrol menggunakan desain faktorial penuh dua tingkat (2k-FFD). Variabel yang mempengaruhi efisiensi yakni, adsorpsi—pH, dosis Co-OSBC, waktu kontak, dan konsentrasi polutan. Pendekatan ini menawarkan beberapa keuntungan, termasuk pengurangan jumlah percobaan, penghematan sumber daya, dan peluang yang lebih baik untuk menyelidiki interaksi antar variabel.
Pendekatan inovatif ini merupakan yang pertama kali dilaporkan untuk penghapusan dua antibiotik penting, RIFM dan TIGC, dalam sistem tunggal menggunakan BC yang dihiasi logam transisi. Dengan kinerja yang disetel menggunakan skema multivariat, biochar dari batu zaitun menunjukkan potensi besar sebagai solusi berkelanjutan untuk masalah kontaminasi air oleh bahan kimia farmasi. Inovasi ini tidak hanya memberikan solusi yang lebih efektif untuk pengolahan air limbah, tetapi juga membantu mengurangi limbah industri dan meningkatkan keberlanjutan lingkungan!