Meningkatnya pencemaran lingkungan perairan oleh logam berat dan senyawa pewarna buatan berdampak negatif pada banyak aspek, terutama dalam hal kesehatan. Penelitian sebelumnya melaporkan bahwa efluen dari beberapa industri mengandung logam berat (Cu, Cr, Pb, Fe, dan Zn) dengan konsentrasi jauh di atas baku mutu yang ditetapkan WHO. Logam dari sumber antropogenik dapat masuk dan terakumulasi dalam tubuh manusia melalui jalur makanan. Meskipun beberapa logam berat telah berfungsi sebagai mikronutrien atau makronutrien, paparan jangka panjang dalam tubuh manusia berdampak negatif karena sifatnya yang beracun dan tidak dapat terurai secara alami. Misalnya, timbal telah dilaporkan menyebabkan penyakit seperti hipertensi dan degenerasi sel. Paparan kromium dalam jangka panjang telah dilaporkan menyebabkan kerusakan hati, ginjal, sirkulasi darah, dan jaringan saraf. Logam arsenik dan kadmium merupakan agen karsinogenik yang dapat menyebabkan kanker kulit, paru-paru, dan hati. Merkuri dalam konsentrasi tinggi diketahui dapat merusak sel saraf di otak dan ginjal secara permanen. Sedangkan zat warna yang umumnya dihasilkan oleh industri tekstil merupakan polutan lain yang berbahaya bagi tubuh manusia. Pewarna dapat berdampak negatif terhadap kesehatan karena telah dipastikan memiliki sifat toksik, mutagenik, dan karsinogenik.
Selain logam berat, zat warna juga telah dilaporkan mempengaruhi kesehatan dan lingkungan. Pewarna dapat dikategorikan menjadi tiga kelompok sesuai dengan struktur kimianya dan kelarutannya dalam air. Pewarna kationik, seperti methyl blue, malachite green, dan lain-lain. Pewarna anionik, seperti congo red dan methyl orange. Dan pewarna non-ionik, seperti dispersi orange 37. Hampir 10.000 warna tekstil dijual setiap tahun. Dimana hampir semua limbah pewarna langsung dibuang ke sungai. Zat warna mempunyai sifat yang cenderung stabil dan hampir tidak terurai dalam air. Sifat zat warna ini menyebabkan toksisitas, mutagenisitas, dan karsinogenisitas pada hewan air dan manusia. Berbagai penyakit yang disebabkan oleh paparan zat warna dalam tubuh, seperti rhodamine B yang dapat menyebabkan kematian sel-sel yang ada di jaringan otak kecil dan batang otak dan methanil yellow yang apabila terpapar dalam waktu lama dapat menyebabkan gangguan fungsi ginjal.
Beberapa teknik penanganan polutan meliputi reverse osmosis, pertukaran ion, presipitasi kimia, ultra-filtrasi, flokulasi, dan nano-filtrasi. Namun, metode-metode tersebut memiliki kekurangan, seperti biaya operasi dan perawatan yang relatif tinggi, kebutuhan energi yang besar, dan pengelolaan yang rumit. Oleh karena itu, pengembangan metode penanganan polutan di lingkungan perairan yang relatif murah dan efektif masih menjadi aspek penelitian yang menarik. Metode adsorpsi merupakan metode yang telah banyak dilaporkan penggunaannya dalam pengolahan polutan, baik logam berat maupun zat warna. Metode adsorpsi memiliki desain yang sederhana, pengoperasian yang mudah, dan efisiensi adsorpsi yang tinggi. Proses adsorpsi yang efektif membutuhkan bahan adsorben dengan kinerja yang baik dan dengan afinitas tinggi terhadap polutan. Banyak bahan organik, anorganik, atau kombinasi keduanya telah dikembangkan untuk menghasilkan proses adsorpsi yang berkinerja tinggi. Perkembangan adsorben berbasis karbon telah menarik perhatian para peneliti untuk melakukan penelitian. Ketertarikan ini karena bahan prekursor karbon memiliki beberapa karakteristik, seperti kelimpahan secara alami yang tinggi dan biaya yang relatif murah.
Karbon aktif juga merupakan bahan berbasis karbon dengan luas permukaan yang besar. Karakteristik kimia karbon aktif ditentukan terutama oleh heterogenitas permukaan yang terkait dengan keberadaan heteroatom seperti oksigen, nitrogen, hidrogen, belerang, dan fosfor. Gugus fungsi dan elektron yang terdelokalisasi dalam struktur karbon menentukan karakter keasaman dari karbon aktif.
Berbagai teknik dan prekursor telah dilaporkan dalam sintesis karbon aktif. Namun, banyak teknik dan bahan awal yang dikembangkan tidak dapat mencapai kapasitas adsorpsi yang diinginkan, atau beberapa masih memiliki biaya produksi yang relatif tinggi. Oleh karena itu, menemukan bahan prekursor yang efektif dan relatif murah serta metode regenerasi yang sesuai merupakan tantangan yang menarik untuk mengembangkan sistem pengolahan polutan dalam skala besar. Dalam ulasan ini, dilakukan analisis secara komprehensif dan disajikan laporan terkait pengembangan bahan adsorben berbasis karbon aktif disertai dengan tinjauan sumber prekursor karbon, metode pembuatan karbon aktif, dan aplikasi karbon aktif dalam adsorpsi polutan logam berat dan pewarna sintetis.
Berdasarkan ulasan ini dapat diketahui bahwa terdapat potensi yang sangat besar terhadap pengembangan karbon aktif yang disintesis dari berbagai prekursor. Karbon aktif dapat disintesis dan diubah menggunakan proses asam atau basa. Di lingkungan perairan, efisiensi adsorpsi logam berat dan pewarna sangat bergantung pada dosis adsorben, pH, konsentrasi awal, waktu adsorpsi, dan suhu. Terlepas dari kenyataan bahwa berbagai karbon aktif telah diproduksi dari bahan yang bersifat biodegradable dan non-biodegradable, penelitian lebih lanjut tentang karbon aktif masih diperlukan. Hal ini karena karbon aktif juga dapat memiliki efek ekotoksik yang masih perlu untuk dipelajari.
Penulis: Dr. Handoko Darmokoesoemo, Drs., DEA
Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, 51动漫
Neolaka, Y.A.B., Riwu, A.A.P., Aigbe, U.O., Ukhurebor, K.E., Onyancha, R.B., Darmokoesoemo, H., Kusuma, H.S., 2023, Potential of activated carbon from various sources as a low-cost adsorbent to remove heavy metals and synthetic dyes, Results in Chemistry,5, 2023, 100711,
Link:
