Transformasi Limbah : Katalis Ramah Lingkungan untuk Masa Depan yang Bersih

Penggunaan pestisida pada tanaman bawang (Foto : Dokumen Pribadi, 2023)

Limbah merupakan salah satu masalah lingkungan terbesar di Indonesia yang diakibatkan dari aktivitas manusia. Salah satu jenis limbah yang paling sering ditemukan adalah limbah cair. Limbah cair sebagian berasal dari sektor industri seperti tekstil, pupuk dan bahan kimia. Salah satu senyawa berbahaya pada limbah cair yaitu 4-nitrofenol, yang berasal dari penggunaan pestisida yang menjadi faktor terbesar penyebab pencemaran lingkungan. Zat-zat berbahaya dari limbah ini dapat mencemari sumber air dan tanah, sehingga dapat mengganggu kesetimbangan ekosistem, kesehatan manusia serta makhluk hidup lainnya.

Oleh karena itu, penanganan limbah di perairan harus menjadi prioritas utama saat ini. Salah satu solusi yang telah dikembangkan pada saat ini yaitu teknologi katalis, yang dapat membantu menguraikan senyawa berbahaya menjadi senyawa yang lebih ramah lingkungan. Dengan penerapan teknologi ini diharapkan pencemaran air di Indonesia dapat berkurang dan dapat menciptakan lingkungan yang lebih bersih.

Dilansir dari penelitian Abebe, Buzuayedu (2023) membahas mengenai pengelolahan limbah dari pertanian pada penggunaan pestisida menggandung senyawa organik berbahaya seperti 4-nitrofenol (NP). Abebe melakukan upaya pengelolahannya menjadi senyawa yang tidak toksik dan bermanfaat bagi lingkungan (4-nitrofenol menjadi 4-aminofenol) dengan menggunakan teknologi berbasis katalis. Katalis yang digunakan yaitu zinc oxide (ZnO) di doping dengan tembaga (Cu) yang dapat menjadi solusi yang efektif untuk permasalahan ini. Proses ini berlangsung dengan melalui reaksi fotokatalitik, dimana doping Cu dapat meningkatkan sifat semikonduktor dari ZnO sehingga efisien dalam meningkatkan reaksi fotokatalitik. Hasil ekperimen ini menunjukkan tingkat konversi 4-nitrofenol mencapai 90% pada pengelolahan limbah yang terkontaminasi. Sehingga dapat disimpulkan bahwa penggunaan katalis ZnO-Cu menjadi harapan pada fotokatalis dalam proses reduksi 4-nitrofenil menjadi 4-aminofenol. Senyawa 4-aminofenol ini sendiri biasanya dimanfaatkan sebagai antionxidant sehingga dapat mengurangi resiko bagi kesehatan manusia dan lingkungan.

Proses fotokatalisis pada katalis Cu-ZnO sebagai berikut:

1. Paparan cahaya

Ketika ZnO-Cu terkena cahaya, maka elektron di pita valensi ZnO akan bergerak dari pita valendi ke pita konduksi dan meninggalkan ruang positif. Sehingga Cu sebagai dopan menciptakan tingkat energi baru yang memungkinkan penyerapan cahaya lebih luas, sehingga dapat meningkatkan efisiensi dalam menggunaan energi matahari. Elektron yang bergerak kemudian bereaksi dengan oksigen di permukaan, membentuk radikal superoksida, sementara ruang positif bereaksi dengan air atau ion hidroksil untuk menghasilkan radikal hidroksil.

2. Reaksi dengan 4 nitrofenol

Radikal superoksida dan hidroksil ini menyerang gugus nitro pada 4-nitrofenol dan membantu proses reduksi menjadi 4-aminofenol. Cu juga berfungsi sebagai perangkap elektron yang meningkatkan efisiensi fotokatalis. Selain itu, Cu dapat mempercepat adsorpsi dan reaksi 4-nitrofenol.

3. Transformasi Polutan

Pada proses ini mengubah senyawa yang berbahaya menjadi senyawa yang lebih aman dan ramah lingkungan serta bernilai ekonomis. Senyawa 4-amonofenol ini biasanya digunakan pada bidang farmasi.

Selain itu, proses ini juga bersifat eknomis karena hanya memanfaatkan energi matahari pada proses reaksi katalitiknya, sehingga dapat mengurangi emisi gas rumah kaca.

Dengan adanya inovasi dalam pengembangan teknologi katalis, pengelolahan limbah melalui penggunaan katalis dapat menjadi solusi yang menjanjikan dalam menciptakan lingkungan bersih dan sehat. Katalis tidak hanya meningkatkan efisien dalam proses pengelolahan limbah, tetapi juga berkontribusi dalam menciptakan senyawa yang lebih ramah lingkungan.