Fluorida adalah unsur yang penting bagi tubuh manusia karena berperan dalam menjaga kesehatan gigi dan tulang. Namun, jika dikonsumsi berlebihan, justru bisa menyebabkan masalah kesehatan seperti osteoporosis, gangguan tiroid, serta kerusakan hati dan jaringan tubuh lainnya.
Di Tibet, Cina, terdapat banyak sumber air panas geotermal yang kaya akan mineral. Sayangnya, kondisi geologi unik di wilayah ini menyebabkan tingginya kadar fluorida dalam air. Ketika air panas ini mengalir ke sungai di sekitarnya, seperti di Kota Yambajing, Lhasa, konsentrasi fluorida bisa mencapai 23,9 mg/L—jauh di atas batas aman 1,5 mg/L yang ditetapkan oleh WHO. Masalah ini menjadikan pengendalian polusi fluorida sebagai tantangan besar untuk lingkungan dan kesehatan masyarakat.
Bagaimana Cara Menghilangkan Fluorida dari Air?
Ada berbagai metode yang bisa digunakan untuk menghilangkan fluorida dari air, seperti pertukaran ion, koagulasi, teknologi membran, metode elektrokimia, dan metode adsorpsi. Dari semua metode tersebut, adsorpsi adalah pilihan yang menarik karena murah, mudah dilakukan, efektif, dan tidak menghasilkan polusi sekunder.
Banyak bahan yang bisa digunakan sebagai penyerap fluorida, seperti alumina aktif, kalsit, tanah liat, oksida logam, zeolit, dan biochar. Biochar menjadi pilihan unggulan karena memiliki permukaan luas, banyak gugus fungsi aktif, serta struktur yang stabil. Selain itu, biochar berasal dari bahan alami yang dapat diperbarui, sehingga lebih ramah lingkungan.
Limbah Teh: Solusi Dua Masalah Sekaligus
Tahukah kamu bahwa setiap hari sekitar 18–20 miliar cangkir teh dikonsumsi di seluruh dunia? Di Cina saja, masyarakat mengonsumsi sekitar 572,6 ton teh per hari! Khususnya di Tibet, teh merupakan bagian penting dari budaya, karena kandungan antioksidannya yang bermanfaat bagi kesehatan. Namun, konsumsi teh yang begitu besar juga menghasilkan limbah dalam jumlah yang sangat besar.
Sayangnya, limbah teh ini umumnya hanya dibuang ke tempat sampah, dibakar, atau dikomposkan, yang justru dapat menciptakan masalah lingkungan. Padahal, limbah teh mengandung banyak zat seperti lignin dan holoselulosa, yang kaya akan gugus fungsi seperti karboksil dan hidroksil—sangat cocok untuk dijadikan biochar yang bisa membantu membersihkan air dari polutan, termasuk fluorida.
Meningkatkan Efektivitas Biochar dengan Lantanum
Meski biochar memiliki banyak manfaat, terdapat satu tantangan yakni muatan permukaannya biasanya negatif, sama seperti fluorida, sehingga tidak cukup kuat untuk menarik dan menjerap fluorida dengan efektif. Oleh karena itu, para peneliti mencoba memodifikasi biochar dengan logam tertentu untuk meningkatkan kemampuannya.
Salah satu logam yang sangat efektif adalah lantanum (La), yang memiliki daya tarik kuat terhadap fluorida. Namun, karena harganya cukup mahal, peneliti mencari cara agar lantanum bisa digunakan secara lebih hemat dengan tetap mempertahankan efektivitasnya. Solusinya? Menyerap lantanum ke dalam biochar berbasis limbah teh!
Bagaimana Cara Kerjanya?
Dalam sebuah studi, limbah teh digunakan sebagai bahan dasar untuk membuat biochar (disebut Tea Waste Biochar atau TBC). Proses pembuatannya dilakukan dengan cara dipanaskan pada suhu 700 °C. Setelah itu, TBC dimodifikasi dengan lantanum nitrat untuk meningkatkan daya serapnya terhadap fluorida.
Eksperimen menunjukkan bahwa biochar yang telah dimodifikasi (disebut La-TBC) bekerja sangat baik dalam menyerap fluorida. Proses adsorpsi ini mengikuti model kinetika pseudo-orde dua dan model isotermal Langmuir. Dengan La-TBC, kadar fluorida dalam air bisa dikurangi hingga lebih dari 95%, dengan kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 47,47 mg/g pada suhu 80 °C.
Bagaimana La-TBC bisa bekerja seefektif ini? Ada tiga mekanisme utama yang berperan:
- Pengisian pori – fluorida masuk dan terperangkap di dalam pori-pori biochar.
- Pertukaran ion – ion fluorida bertukar dengan ion pada permukaan La-TBC.
- Interaksi elektrostatik – fluorida tertarik oleh muatan positif dari lantanum yang melekat pada biochar.
Analisis lebih lanjut menggunakan SEM-EDS, BET, FTIR, dan XRD menunjukkan bahwa setelah dimodifikasi dengan lantanum, biochar memiliki struktur yang lebih baik dan lebih efektif dalam menyerap fluorida dibandingkan biochar biasa.
Dengan menggunakan limbah teh sebagai bahan dasar biochar, bukan hanya masalah limbah yang teratasi, tetapi juga masalah pencemaran fluorida di air panas geotermal. La-TBC terbukti menjadi solusi yang murah, efisien, dan ramah lingkungan dalam mengurangi kadar fluorida dalam air hingga mencapai standar WHO.
Ke depannya, metode ini bisa diterapkan di berbagai wilayah yang mengalami masalah serupa, terutama di kawasan geotermal seperti Tibet. Semakin banyaknya penelitian dan inovasi, kita bisa terus mengembangkan teknologi ramah lingkungan ini untuk menjaga kesehatan manusia dan kelestarian lingkungan. Jadi, siapa sangka secangkir teh yang kita nikmati bisa menjadi bagian dari solusi global untuk air bersih?