Tahukah anda tentang teknologi fotokatalisis? Penggunaan teknologi fotokatalisis menjadi salah satu cara yang efektif dalam menjawab banyaknya permasalahan limbah cair yang dihasilkan oleh berbagai industri, terutama limbah zat warna.  Definisi dari fotokatalisis adalah suatu kombinasi antara proses fotokimia dan katalisis. Proses fotokimia adalah proses sintesis (transformasi) secara kimiawi dengan melibatkan cahaya sebagai pemicunya. Sedangkan katalis adalah substansi yang dapat mempercepat jalannya rekasi dengan jalan mengubah jalur (mekanisme) reaksi tanpa ikut terkonsumsi pada reaksi tersebut. Jadi dapat disimpulkan bahwa Fotokatalisis merupakan proses transformasi kimia yang menggunakan foton sebagai sumber energi  dan katalis sebagai pemercepat laju transformasi.Â
Proses fotokatalisis pada umumnya terbagi menjadi dua jenis, diantaranya:
- Fotokatalis Homogen: proses fotokatalisis yang melibatkan katalis, medium, reaktan berada dalam satu fasa umumnya katalis berupa suatu oksidator seperti ozon dan hidrogen peroksida. Kelebihan dari fotokatalis ini adalah memiliki selektivitas yang tinggi dan dapat melakukan aktivitas dengan intensitas tinggi.
- Fotokatalis Heterogen: proses fotokatalisis yang melibatkan katalis namun tidak satu fasa dengan medium dan reaktan, merupakan suatu teknologi yang didasarkan pada iradiasi fotokatalis semikonduktor, seperti tembaga oksida (CuO), titanium dioksida (TiO2), dan zinc oksida (ZnO). Fotokatalisis heterogen dapat berlangsung pada berbagai macam media yaitu fasa gas, organik musik murni pasa cair, atau larutan encer. Kelebihan dari fotokatalis ini adalah stabil, dapat digunakan secara berulang, dan mudah dipisahkan.
Rahardian Zainul dalam bukunya yang berjudul Fotokatalis dan Fototransformasi menyatakan bahwa semikonduktor dapat berperan sebagai fotokatalis dalam reaksi oksidasi dan reduksi bergantung pada besarnya energi celah pita dan jenis celah pita yang akan dioksidasi dan direduksi. semikonduktor yang berbeda memiliki level pita energi konduktivitas dan potensial redoks yang berbeda, semakin tinggi potensial pita valensi semakin tinggi daya oksidasi yang dimiliki oleh lubang. semikonduktor memiliki energi celah pita yang cukup kecil, rentang energi celah pita untuk semikonduktor adalah 1-5 eV.
Bagaimana fotokatalis dapat dimanfaatkan dalam pengolahan limbah cair? Material fotokatalis dapat dimanfaatkan untuk memurnikan dan menjernihan air, mendegradasi limbah zat warna dan limbah organik non-biodegradable dalam air. Adapun mekanisme sebuah fotokatalis pada umumnya dapat diilustrasikan sebagai berikut ini:
Pada Gambar 2, semikonduktor bertipe-n (electron donation) apabila dikenai sinar atau foton (1) sesuai atau melebihi energi celah pita material fotokatalis (5), maka elektron akan tereksitasi (4) dari keadaan dasar (2) atau ground state ke tingkatan energi yang lebih tinggi (3) atau excited state menghasilkan hole (h+). dalam tahap ini energi celah pita menunjukkan panjang gelombang dari sinar yang efektif terserap pada material fotokatalis.
setelah elektron dan hole terpisah sebagian besar elektron dan hole ini akan berinteraksi kembali di permukaan yang disebut dengan efek rekombinasi seperti pada Gambar 3. masih masing-masing baik elektron atau hole akan mengalami proses reduksi (7) dan oksidasi (8) ke substrat.Â
mekanisme reduksi dan oksidasi melalui terbentuknya hole dan elektron dimanfaatkan dalam proses degradasi substrat yang bersinggungan dengan permukaan fotokatalis. baik elektron atau hole mampu menghasilkan ion reaktif yang dapat dimanfaatkan dalam proses deaktivasi dan penguraian kontaminan atau mikroorganisme yang merugikan. elektron dalam hal ini akan berinteraksi dengan udara atau oksigen menghasilkan radikal superoksida, sedangkan hole dapat berinteraksi dengan molekul air membentuk radikal aktif hidroksil dan H2O+. Radikal-radikal ini akan terus dapat dihasilkan selama material foto katalis diinduksi oleh sinar atau foton dan akan menguraikan senyawa organik menjadi molekul-molekul kecil seperti CO2, H2O, dan asam mineral (Dong, dkk., 2015).
Proses degradasi limbah organik dalam air dapat disebut juga dengan istilah fotodegradasi yaitu suatu proses penguraian suatu senyawa biasanya senyawa organik dengan bantuan energi foton. proses fotodegradasi memerlukan suatu fotokatalis yang umumnya merupakan bahan semikonduktor. prinsipnya adalah loncatan elektron dari pita valensi ke pita konduksi pada logam semikonduktor jika dikenai suatu energi foton. loncatan elektron ini menyebabkan timbulnya hole yang dapat berinteraksi dengan pelarut air membentuk radikal.
