Teknologi Masa Depan: Aplikasi Carbon Nanotube dalam Pengolahan Air Limbah

            Carbon nanotube (CNT) adalah struktur tabung yang terbuat dari lembaran karbon yang digulung dengan diameter nanometer. CNT memiliki sifat fisik dan kimia yang unik, seperti luas permukaan yang tinggi, kekuatan mekanis yang luar biasa, konduktivitas listrik dan termal yang baik, serta sifat hidrofobik yang memungkinkan pemisahan bahan hidrofobik dalam air. Sifat-sifat ini menjadikan CNT sebagai bahan yang menjanjikan dalam berbagai aplikasi, termasuk pengolahan air limbah.

           Pengolahan air limbah merupakan proses yang penting untuk menghilangkan kontaminan dari air yang telah digunakan, sehingga air tersebut dapat dilepaskan kembali ke lingkungan atau digunakan kembali dengan aman. Teknologi pengolahan air limbah terus berkembang untuk meningkatkan efisiensi dan efektivitasnya, salah satunya melalui penggunaan CNT.

Keunggulan CNT dalam Pengolahan Air Limbah

Sumber :Patra et al., Journal of Nanobiotechnology. 2018.

• Luas Permukaan Tinggi

  CNT memiliki luas permukaan yang sangat besar, memungkinkan adsorpsi kontaminan dalam jumlah lebih banyak dibandingkan bahan konvensional.

• Kekuatan Mekanis Tinggi

  CNT memiliki kekuatan tarik yang sangat tinggi, membuatnya stabil dan tahan lama dalam aplikasi pengolahan air.

• Konduktivitas Listrik dan Termal yang Baik

  CNT memiliki konduktivitas yang luar biasa, memungkinkan penggunaan dalam aplikasi elektrokimia dan termal.

• Sifat Hidrofobik

  Sifat ini memungkinkan pemisahan bahan hidrofobik dalam air secara efektif

Aplikasi dan Pengembangan Teknologi CNT

Sintesis dan Pemurnian CNT

Sumber : Komade et al., 2023.

           Metode Chemical Vapour Deposition (CVD) sering digunakan untuk menghasilkan CNT dengan kemurnian tinggi dan kontrol yang baik terhadap sifat-sifat strukturalnya. Proses ini melibatkan reaksi kimia gas reaktan di atas permukaan substrat yang mengandung katalis, menghasilkan pengendapan lapisan tipis material (CNT) pada substrat.

Fungsionalisasi CNT

Sumber : Aslam et al., 2021

          Untuk meningkatkan hidrofilisitas dan kemampuan adsorpsi kontaminan, CNT dapat difungsionalisasi melalui penambahan gugus fungsi pada dinding CNT. Metode ini mencakup fungsionalisasi kovalen (penambahan gugus fungsional melalui reaksi kimia) dan non-kovalen (adsorpsi molekul atau polimer pada permukaan CNT).

Inovasi dalam Pengolahan Air Limbah

Sumber : Almasi et al., 2021.

          Kemajuan dalam teknologi ini mencakup pengembangan sistem pengolahan air limbah menggunakan CNT yang difungsikan untuk membuka dan menutup sebagai respons terhadap sinar ultraviolet. Sistem ini memungkinkan kontrol dinamis terhadap proses adsorpsi dan pelepasan polutan, sehingga meningkatkan efisiensi dan masa pakai  adsorben.

Keunggulan Sistem Inovatif

• Proses adsorpsi dan pelepasan kontaminan dapat dikendalikan secara presisi dengan mengatur paparan sinar UV.
• Sistem buka-tutup mengurangi kemungkinan fouling dan degradasi CNT.
• Fungsionalisasi meningkatkan kemampuan CNT untuk mengadsorpsi berbagai jenis kontaminan secara efektif.
• Menghindari degradasi material CNT karena paparan kontaminan secara terus-menerus.

Kesimpulan

          Penggunaan CNT dalam pengolahan air limbah memberikan solusi inovatif dan efisien. Karena sifat unik dan teknik fungsionalisasi CNT, sistem pengolahan air limbah dapat mencapai efisiensi yang lebih tinggi dan masa pakai yang lebih lama. Inovasi tambahan, seperti mekanisme pembukaan dan penutupan yang responsif terhadap sinar UV, memberikan kontrol dinamis yang lebih baik dan teknologi ini menawarkan potensi besar untuk aplikasi industri di masa depan.

REFERENSI

https://doi.org/10.1208/s12249-023-02651-3

https://doi.org/10.3390/su13105717

https://doi.org/10.1155/2013/578290