Pengolahan Air Limbah secara Reverse Osmosis dengan Memanfaatkan Nanomembran Berbahan Dasar Jerami

Air merupakan sumber daya alam yang penting bagi kehidupan sehari-hari. Air sangat penting bagi kehidupan karena sangat mempengaruhi kesehatan dan standar hidup masyarakat. Air merupakan bahan yang sangat dibutuhkan untuk menunjang aktivitas vital manusia seperti pemenuhan nutrisi, mandi, mencuci, dan kegiatan ekonomi. Kualitas air dipengaruhi oleh banyak faktor seperti curah hujan, iklim, jenis tanah, vegetasi, geologi, kondisi aliran, air tanah dan aktivitas manusia. Ancaman terbesar terhadap kualitas air ditimbulkan oleh sumber-sumber industri kegiatan manusia. Selain itu, adanya patogen dan bahan kimia juga akan mempengaruhi kualitas air.

Bumi diselimuti oleh 75% air, namun hanya 0,3% sumber daya air di dunia yang dapat digunakan. Kebutuhan akan air yang terus meningkat dan penggunaannya semakin meluas seiring perubahan kondisi kehidupan namun tidak sebanding dengan kualitas dan kuantitas air yang tersedia. Oleh karena itu, kondisi ini akan berdampak bagi makhluk hidup yang bergantung pada sumber daya air. Pentingnya keberadaan air bersih juga ditegaskan dalam SDGs Nomor 6 yang menjelaskan akan menjamin ketersediaan serta pengelolaan air bersih dan sanitasi yang berkelanjutan untuk semua. Pengolahan air merupakan salah satu upaya untuk mewujudkan air bersih.

Baca juga : Penjelasan Tim Sosialisasi KUHP Soal Kekeliruan Mengartikan Pasal Perzinahan

Terdapat berbagai metode atau teknik untuk mengolah air seperti oksidasi, elektro-presipitasi, koagulasi-flokulasi, penguapan, pengapungan, dan pertukaran ion. Namun metode tersebut memiliki beberapa kelemahan seperti, membutuhkan energi yang lebih banyak, pembentukan lumpur beracun, dan kurang efisien. Salah satu metode yang potensial untuk dimanfaatkan sebagai pengolah air yaitu membran reverse osmosis. Upaya untuk meningkatkan kinerja pada membran reverse osmosis yaitu dengan mengkombinasikan dengan nanomaterial.

Nanoteknologi merupakan suatu ilmu pengetahuan yang mengkaji rekayasa suatu material dalam skala nano yaitu 1-100 x 10-9 meter. Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, nanomaterial sering dimanfaatkan dalam berbagai bidang salah satunya yaitu pada pengolahan air. Nanomaterial dari bahan organik maupun non organik dapat dijadikan sebagai karena memiliki afinitas tinggi untuk menyerap zat. Selain itu, nanomaterial memiliki porositas yang tinggi, ukurannya yang kecil, dan permukaan aktifnya yang luas menjadikan nanomaterial tidak hanya mampu menyerap kontaminan dengan berbagai ukuran molekul, hidrofobisitas, dan perilaku spesiasi, tetapi juga memungkinkan untuk mengkonsumsi bahan baku secara efisien tanpa melepaskan muatan beracunnya.

Nanomaterial dapat disintesis dari berbagai bahan seperti bahan alam. Salah satu polimer berbasis bahan alam yang melimpah keberadaannya, ramah lingkungan, bioresorbable, dan berkelanjutan yaitu selulosa. Pemanfaatan selulosa sebagai nanomaterial bukan tanpa alasan, hal ini dikarenakan nanoselusa memiliki karakteristik seperti luas permukaan yang besar dan kekuatan tingkat tinggi. Kekuatan mekanik yang besar menjadikan nanoselulosa dapat dimanfaatkan dalam pemurnian air pengolahan tekanan tinggi. Nanoselulosa dapat diperoleh dari berbagai residu pertanian, seperti ampas gula bit, jerami padi, ampas jerami padi, jerami gandum, dan sekam kedelai.

Baca juga : Polda Kaltara Bongkar 4.940 Pcs Kosmetik Dengan Bahan Berbahaya

Limbah jerami padi merupakan hasil samping dari produksi beras dimaan diperkirakan berjumlah 50 juta ton per tahun. Limbah jerami padi mengandung 32%-47% selulosa, 19%-27% hemiselulosa, dan 5%-24% lignin [8]. Limbah jerami padi menghasilkan rendemen nanoselulosa lebih tinggi daripada limbah jagung pada penambahan konsentrasi asam yang sama. Pada penambahan asam H2SO4 45%, 55%, dan 65% pada limbah jerami padi dengan bahan baku sebesar 15 gr menghasilkan rendemen nanoselulosa sebesar 1,3809 gr, 0,2340 gr, dan 0,1003 gr, sedangkan pada limbah jagung dengan bahan baku sebesar 15 gr rendemen nanoselulosa yang dihasilkan yaitu sebesar 0,2002 gr, 0,1020 gr, dan 0,0905 gr. Oleh karena itu, pemanfaatan limbah jerami padi sebagai bahan baku nanoselulosa dapat mengurangi jumlah limbah pertanian yang dihasilkan.

Reverse osmosis dapat bekerja dengan adanya tekanan dimana tekanan differensial harus lebih besar dari tekanan osmotik sehingga sehingga air dapat berpindah dari larutan yang memiliki konsentrasi zat terlarut tinggi ke larutan yang memiliki konsentrasi zat terlarut rendah. Membran RO sebelumnya dilakukan elektrokoagulasi untuk mengurangi terjadinya fouling dan beban polutan yang tinggi. Pada penelitian tersebut, reverse osmosis memiliki efisiensi pengurangan COD yaitu sebesar 99,5% dan TDS sebesar 98,9%. Membran yang ada memiliki kekurangan seperti membran polimer rentan terhadap fouling. Sementara itu, membran anorganik memiliki kekurangan sperti mudah rapuh dan biaya pengoperasian yang tinggi. Oleh karena itu, dalam upaya menuju bahan yang berkelanjutan, bahan berbasis selulosa berpotensial pada pembuatan membran.

Penggunaan membran berbasis nanoselulosa untuk pemurnian air dan desalinasi merupakan metode yang sangat efisien dan bertanggung jawab terhadap lingkungan karena konsumsi energi yang rendah dan selektivitas yang tinggi. Nanoselulosa bersifat hidrofilik karena memiliki kepadatan gugus hidroksil permukanaan yang tinggi. Adanya peningkatan hidrofilitas dapat meningkatkan antifouling sehingga efektif untuk mengurangi kontaminan organik. Hal ini dikarenakan membran nanoselulosa memiliki sifat superhidrofilisitas (0°), porositas tinggi (di atas 80%) dan kecenderungan fouling yang rendah (kurang dari 10%). Membran berbasis nanoselulosa dikenal resisten terhadap kimia, bakteri, dan klorin pada kisaran pH kritis semakin membuktikan daya tahan membran nanoselulosa cukup baik untuk penggunaan praktis. Adanya nanoselulosa dapat mengurangi ukuran pori membran. Meksipun demikian, naoselulosa dapat meningkatkan densitas dan hidrofilisitas membran.

Hidrofilisitas alami pada nanoselulosa mengakibatkan membran nanoselulosa memiliki kemampuan untuk menyerap logam berat dan membantu menghilangkan bio-fouling. Kinerja dari nanoselulosa sebagai membran reverse osmosis tergolong baik. Hal ini dibuktikan dengan nilai %pemisahan impuritas yang tinggi. Membran nanoselulosa dapat mereduksi logam seperti emas,ion perak, dan ion tembaga sebesar 84,6-93,5%; 77%; dan 94%. Membran nnaoselulosa juga dapat mereduksi berbagai kontaminan lainnya seperti ferritin, polietilena glikol, polistirena, dan methylene blue sebesar 90,2-94,3%; 88-100%; 75-100%; dan 99,22%. Adanya membran berbasis nanoselulosa dapat membantu pemisahan kontaminan di air limbah. Hal ini didukung dengan penggunaan membran yang reusable, dimana setelah digunakan dapat dilakukan pencucian terhadap membran. Oleh karena itu, adanya membran reverse osmosis berbasis nanoselulosa dapat mengurangi kontaminasi dan membantu dalam menyediakan air bersih.

Update berita dan artikel RM.ID menarik lainnya di Google News

Dapatkan juga update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari RM.id. Mari bergabung di Grup Telegram "Rakyat Merdeka News Update", caranya klik link https://t.me/officialrakyatmerdeka kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.