[TobiasD / Pixabay]
Para ilmuwan di China telah mengembangkan sebuah teknik yang efektif dan hemat energi untuk memurnikan air dari bakteri dengan menggunakan nanosheet dari karbon nitrida grafit.

Dalam pengujiannya, prototipe mereka secara efektif telah berhasil mematikan 99,9999% bakteri E. coli selama 30 menit dari sample air yang dipenuhi oleh patogen tersebut. Pencapaian ini memenuhi persyaratan untuk air minum di China.

Tidak seperti disinfektan fotokatalitik berbasis logam, bahan yang telah mereka kembangkan mencapai standar yang ditetapkan tanpa meninggalkan polusi sekunder atau residu ion logam berat, sehingga dapat menawarkan alternatif yang menjanjikan untuk teknologi yang kurang ramah lingkungan.

“Penerapan teknologi desinfektan fotokatalitik di masa depan dapat secara signifikan mengurangi kelangkaan air bersih dan kekurangan energi global,” kata Dan Wang, seorang profesor di Institute of Process Engineering dan penulis senior makalah.

Tidak seperti proses penjernihan air tradisional yang menggunakan sinar ultraviolet, klorinasi, atau desinfeksi ozon, metode fotokatalitik menawarkan pengolahan air yang aman bagi lingkungan – selama menggunakan katalis yang tepat. Namun sayangnya, katalis hijau ini cenderung kurang efisien dibandingkan dengan varietas desinfektan yang berbasis logam. Katalis berbasis karbon yang dipelajari secara luas, seperti tabung nano karbon dan grafena oksida, tidak cukup efektif untuk keperluan pengolahan air yang praktis karena gagal menghasilkan oksigen reaktif yang cukup untuk membunuh patogen.

Tim dari Institute of Process Engineering (IPE) di Chinese Academy of Sciences dan Yangzhou University (YZU) di Jiangsu berhasil mengatasi kegagalan ini dengan desain katalitik yang unik. Mereka menggunakan nanosheet dari karbon nitrida grafit, bahan dua dimensi ultra-tipis dengan sifat elektronik yang tepat untuk menyerap cahaya matahari dan menghasilkan oksigen reaktif (oksidator). Konfigurasi ini membantu memfasilitasi sebuah reaksi dengan menghasilkan sejumlah hidrogen peroksida (H2O2), yang secara efisien dapat membunuh bakteri dengan mengoksidasi dinding sel dan menghancurkan struktur kimianya.

Pada akhirnya, Wang percaya bahwa hasil ini, serta kesederhanaan desain dan bahan yang murah, menjadikan teknologi tersebut diharuskan relatif mudah dikembangkan pada skala yang lebih besar. “Peningkatan untuk katalis dan perangkatnya tidak sulit,” katanya. “Konstruksi bahan ini benar-benar bebas logam, dan salah satu komponen utamanya adalah kantong plastik, dirancang terutama untuk keuntungan finansial, di mana membuatnya lebih mudah untuk diperoleh.”

Tim bermaksud mengasah teknik mereka sebelum siap untuk penggunaan secara komersial. Sebagai langkah selanjutnya, mereka berencana untuk meningkatkan efisiensi dengan memperluas kemampuan bahan untuk menyerap foton, mengembangkan serat antibakteri, dan memperbaiki proses pembuatan nanosheet – sebuah nanosheet adalah dua dimensi struktur nano dengan ketebalan dalam skala mulai dari 1 hingga 100 nm.

Namun, ia mengakui bahwa sistem pembunuh bakteri ini tidak dimaksudkan untuk memurnikan air secara tunggal. “Pemurnian membutuhkan perangkat lain untuk menghilangkan ion logam berat, menyesuaikan pH, dan menghilangkan residu,” katanya. “Kami perlu menggabungkan sistem kami dengan yang lainnya untuk memenuhi persyaratan dalam pemurnian air.” Studi ini telah dipublikasikan di Chem. (ikons.id)