Dalam upaya menjawab tantangan
krisis air bersih yang semakin nyata, tim peneliti kami mengembangkan material
komposit dari limbah cangkang telur dan titanium dioksida (TiO2). Bukan hanya murah dan mudah
diperoleh, material ini juga mampu bekerja secara efektif untuk menghilangkan
zat pencemar dari air. Ini bukan sekadar eksperimen laboratorium—ini langkah
nyata menuju solusi berkelanjutan.
Di tengah pertumbuhan penduduk dan
aktivitas urban yang pesat, Kota Samarinda menghadapi tantangan serius terkait
ketersediaan air bersih. Banyak warga masih bergantung pada air sungai Mahakam
yang kualitasnya kian menurun akibat pencemaran dari limbah rumah tangga,
industri, dan pertambangan. Kondisi ini diperparah oleh sedimentasi tinggi dan
turunnya daya dukung lingkungan akibat alih fungsi lahan, terutama di daerah
tangkapan air.
Sebagian besar masyarakat di
kawasan pinggiran atau perbukitan Samarinda juga mengalami keterbatasan akses
air bersih yang layak konsumsi. Ketergantungan pada air sumur atau air hujan
membuat mereka rentan terhadap kontaminasi logam berat dan bakteri. Dalam
konteks inilah, solusi teknologi berbasis material lokal yang murah dan ramah
lingkungan menjadi sangat relevan dan mendesak untuk dikembangkan.
Mengapa Cangkang Telur?
Cangkang telur merupakan limbah
rumah tangga yang sering terabaikan, padahal memiliki kandungan kalsium
karbonat (CaCO3) yang
tinggi serta struktur mikropori alami. Karakteristik ini membuatnya sangat
potensial sebagai bahan dasar adsorben yang mampu menyerap zat pencemar dari
air. Selain murah dan mudah didapat, penggunaan cangkang telur juga menjadi
solusi ramah lingkungan dalam mengurangi volume sampah organik.
Apa keunggulan TiO??
Titanium dioksida (TiO2) dikenal luas dalam dunia fisika
material sebagai semikonduktor dengan sifat fotokatalitik unggul. Di bawah
paparan cahaya ultraviolet (UV), TiO2 mampu
memicu reaksi yang menguraikan senyawa organik berbahaya di dalam air.
Stabilitas kimianya yang tinggi, tidak beracun, dan ketersediaannya secara
komersial membuat TiO2 menjadi
pilihan utama dalam teknologi pemurnian air.
Apa yang Terjadi Saat Keduanya
Digabung?
Ketika cangkang telur dan TiO2 digabungkan dalam bentuk material
komposit, keduanya membentuk sistem kerja ganda yang saling melengkapi:
cangkang telur menyerap polutan, sementara TiO2 menguraikannya melalui proses
fotokatalisis. Gabungan ini menciptakan adsorben-fotokatalis yang efektif,
terjangkau, dan ramah lingkungan—sebuah inovasi nyata dari limbah yang memiliki
manfaat besar bagi pemurnian air.
Sentuhan Fisika Material di Balik Teknologi Ini
Struktur Pori Cangkang Telur
Cangkang telur bukan hanya limbah
dapur biasa. Di bawah mikroskop, cangkang telur memiliki struktur berpori yang
menyerupai spons padat. Struktur ini membuatnya ideal sebagai bahan dasar
adsorben karena mampu “menjebak” molekul-molekul polutan di dalam pori-porinya.
Dalam fisika material, ini disebut sebagai permukaan dengan luas spesifik
tinggi—semakin luas permukaannya, semakin banyak zat yang bisa diserap.
Sifat Semikonduktor dan Fotokatalitik TiO2
Titanium dioksida (TiO2) adalah semikonduktor yang
memiliki kemampuan unik: saat terkena sinar ultraviolet, ia menghasilkan
elektron dan hole yang bisa memicu reaksi kimia untuk menguraikan zat pencemar
organik.Ini menjadikan TiO sangat
penting dalam teknologi fotokatalisis air.
Konsep Adsorpsi dan Degradasi Polutan
dsorpsi adalah proses ketika
molekul-molekul polutan menempel pada permukaan material. Dalam teknologi ini,
cangkang telur menyerap zat pewarna berbahaya seperti methylene blue, sementara
TiO2 membantu
menghancurkannya menjadi senyawa yang lebih aman.
Metode Sintesis SSD (Solid-State
Dispersion)
Untuk menggabungkan cangkang telur dan TiO2 menjadi satu material komposit, digunakan metode Solid-State Dispersion (SSD). Metode ini melibatkan pencampuran bahan padat menggunakan pelarut seperti etanol, lalu dikeringkan dan dikalsinasi. Bayangkan seperti mencampur bubuk kopi dan gula secara merata, lalu memanggangnya hingga menjadi satu kesatuan bahan yang aktif secara fisika dan kimia. Ilustrasi metode SSD untuk sintesis komposit Cangkang Telur (CT)/TiO2 ditunjukkan pada Gambar berikut:
Metode Solid State Dispersion
(SSD) merupakan salah satu pendekatan sederhana dan ramah lingkungan yang
digunakan untuk mensintesis material komposit berbasis limbah biomassa, seperti
cangkang telur (CT), dengan material anorganik seperti titanium dioksida (TiO2). Proses ini dimulai dengan
persiapan bahan dasar berupa cangkang telur yang dibersihkan, dikeringkan, dan
digiling hingga menjadi serbuk halus (CT powder). Di sisi lain, serbuk TiO2 digunakan sebagai material aktif
fotokatalitik karena kemampuannya dalam menyerap cahaya UV dan menghasilkan
radikal bebas untuk proses degradasi polutan.
Kedua bahan, yakni serbuk CT dan
TiO2,
kemudian dicampurkan dalam perbandingan tertentu menggunakan pelarut etanol 95%
sebagai media bantu pencampuran. Proses pencampuran ini dilakukan secara merata
melalui pengadukan dan pemanasan ringan menggunakan hotplate stirrer untuk
menghasilkan dispersi padat homogen (SSD). Setelah diperoleh campuran homogen,
larutan dibiarkan mengendap selama beberapa waktu hingga terbentuk endapan.
Endapan inilah yang nantinya menjadi cikal bakal komposit CT/TiO2.
Endapan hasil SSD kemudian
dikeringkan dalam oven pada suhu 110 °C selama 12 jam untuk menghilangkan sisa
pelarut dan kelembapan. Proses ini penting untuk menjaga kestabilan struktur
material sebelum tahap akhir. Setelah pengeringan, material dikalsinasi pada
suhu 450 °C selama 1 jam. Proses kalsinasi ini berfungsi untuk meningkatkan
keterikatan antara partikel CT dan TiO2, serta mengembangkan sifat kristalin dari TiO? yang diperlukan untuk aktivitas
fotokatalitik.
Hasil akhir dari proses ini adalah
komposit CT/TiO2 dalam
bentuk serbuk kering yang siap digunakan sebagai bahan fotokatalis untuk
pemurnian air. Material ini diharapkan memiliki efisiensi tinggi dalam
mendegradasi senyawa organik berbahaya seperti metilen biru (MB), berkat
kombinasi antara sifat poros dan kalsium karbonat dari CT serta aktivitas
fotokatalitik TiO2. Metode
SSD dinilai praktis, ekonomis, dan cocok diaplikasikan pada skala laboratorium
maupun pengembangan teknologi ramah lingkungan berbasis limbah.
Uji Coba dan Hasil: Seberapa Efektif?
Pengujian
dengan Methylene Blue
Untuk menguji kinerja material
komposit, kami menggunakan larutan methylene blue (MB) sebagai model polutan.
Larutan ini dipilih karena mewakili limbah pewarna organik yang umum ditemukan
dalam air limbah industri tekstil. Sampel komposit cangkang telur-TiO2 kemudian direndam dalam larutan
MB dan disinari dengan cahaya UV selama beberapa jam. Proses ini memungkinkan
kami mengamati seberapa cepat dan seberapa banyak zat warna tersebut
terdegradasi oleh material.
Efektivitas
Degradasi (>95%)
Hasil pengujian menunjukkan bahwa
material komposit mampu mendegradasi lebih dari 95% methylene blue setelah
disinari selama 3 jam. Komposisi terbaik—dengan perbandingan cangkang telur dan
TiO2 sebesar
8:2—mencapai efisiensi degradasi sebesar 97,33%. Ini menunjukkan bahwa
kombinasi antara struktur berpori alami dari cangkang telur dan sifat
fotokatalitik TiO2 bekerja
sangat efektif dalam membersihkan air dari senyawa organik berbahaya.
Apa Artinya bagi
Kualitas Air?
Temuan ini membuktikan bahwa limbah rumah tangga seperti cangkang telur dapat diubah menjadi material fungsional untuk meningkatkan kualitas air. Dengan kemampuan degradasi yang tinggi, material ini berpotensi digunakan dalam sistem penyaringan sederhana di rumah tangga, sekolah, hingga daerah-daerah yang sulit mengakses teknologi pengolahan air modern. Ini adalah langkah kecil namun berarti menuju solusi air bersih yang terjangkau dan ramah lingkungan.
Apa Artinya Bagi Masyarakat dan Lingkungan?
Potensi Teknologi
Ini di Masyarakat
Hasil uji laboratorium terhadap
material komposit berbasis cangkang telur dan TiO2 menunjukkan kemampuan yang
menjanjikan dalam menurunkan kandungan polutan organik dalam air. Temuan ini
membuka peluang bagi pengembangan teknologi pemurnian air yang lebih murah,
ramah lingkungan, dan berbasis bahan lokal. Meskipun masih pada tahap eksperimental,
potensi ini dapat menjadi titik awal untuk riset lanjutan menuju pemanfaatan
nyata di masyarakat.
Potensi
Penerapan: Rumah Tangga, Industri Kecil, atau Daerah Terpencil?
Saat ini, teknologi ini masih
terbatas pada skala laboratorium, sehingga belum dapat diterapkan langsung di
tingkat rumah tangga, industri kecil, atau daerah terpencil. Namun, jika hasil
penelitian ini terus dikembangkan dan diuji lebih lanjut, bukan tidak mungkin
di masa depan komposit ini dapat dimanfaatkan secara luas untuk menjawab
kebutuhan air bersih di berbagai skala.
Dampaknya bagi
Lingkungan
Pemanfaatan limbah cangkang telur
sebagai bahan dasar komposit memberikan nilai tambah pada material yang selama
ini dianggap sampah. Jika dikembangkan secara berkelanjutan, pendekatan ini
dapat berkontribusi pada pengurangan limbah organik sekaligus mendukung upaya
pelestarian lingkungan melalui pengolahan air tercemar. Penggunaan bahan yang
melimpah dan tidak beracun seperti ini juga mendukung prinsip ekonomi sirkular
dalam sains material.
Dengan berbagai keunggulan yang
ditawarkan, pengembangan material komposit berbasis cangkang telur dan TiO2 menjadi langkah inovatif dalam
mendekatkan teknologi pemurnian air kepada masyarakat. Keberhasilan uji
laboratorium dengan tingkat degradasi mencapai lebih dari 95% membuktikan bahwa
pendekatan ini bukan sekadar konsep, tetapi solusi nyata yang dapat dikembangkan
lebih lanjut. Potensi aplikasinya sangat luas—mulai dari filter air skala rumah
tangga, sekolah, hingga solusi darurat untuk daerah terdampak bencana atau
terpencil.
Namun demikian, perlu disadari
bahwa transformasi dari skala laboratorium ke skala aplikasi lapangan
memerlukan dukungan lanjutan, baik dalam bentuk riset multidisiplin, uji
ketahanan jangka panjang, maupun kolaborasi dengan sektor industri. Peran
perguruan tinggi, pemerintah daerah, serta komunitas masyarakat akan sangat
menentukan keberlanjutan dan keberhasilan teknologi ini dalam menjawab
tantangan air bersih yang semakin mendesak.
Lebih dari sekadar hasil
eksperimen, pendekatan ini mencerminkan prinsip keberlanjutan dalam sains:
memanfaatkan limbah, meminimalkan dampak lingkungan, dan menciptakan nilai guna
baru. Pengolahan air tidak lagi hanya bergantung pada sistem mahal dan kompleks,
melainkan juga dapat dijawab dengan kreativitas ilmiah yang berbasis lokal.
Inilah bukti bahwa sains dan teknologi dapat berpihak pada kebutuhan nyata
masyarakat.
Dengan terus mengembangkan inovasi
berbasis limbah seperti ini, kita tidak hanya menjawab isu krisis air, tetapi
juga membentuk paradigma baru dalam pengelolaan sumber daya: dari limbah
menjadi solusi, dari laboratorium menuju kebermanfaatan sosial.
Profil Tim Peneliti
Riset ini dilaksanakan oleh Tim
Peneliti FMIPA Universitas Mulawarman yang terdiri dari para akademisi dengan
latar belakang keahlian di bidang Fisika Material, Statistika Terapan, dan
Kimia Bahan Alam. Penelitian ini berfokus pada pemanfaatan limbah cangkang
telur sebagai bahan dasar pengembangan material komposit ramah lingkungan untuk
pemurnian air.
Tim peneliti
terdiri dari:
1. Dr. Rahmawati Munir, S.Si., M.Si. (Ketua,
Fisika Material)
2. Dr. Dadan Hamdani, S.Si., M.Si.
(Anggota, Fisika Material)
3. Prof. Dr. Darnah Andi Nohe, S.Si.,
M.Si. (Anggota, Statistika Terapan)
4. Dr. Eva Marliana, S.Si., M.Si.
(Anggota, Kimia Bahan Alam)
5. Sahara Hamas Intifadhah, S.Si., M.Si.
(Anggota, Fisika Material)
Kegiatan penelitian dilakukan di Laboratorium Fisika Teori dan Material, FMIPA Universitas Mulawarman, yang menjadi pusat pengolahan dan sintesis komposit berbasis cangkang telur dan TiO?. Proses karakterisasi material dilakukan dengan berbagai teknik, seperti SEM-EDX, XRD, dan UV-Vis, melalui kerja sama dengan beberapa institusi riset dan pendidikan tinggi, yaitu Institut Teknologi Kalimantan (ITK), ERSA BRIN, dan Universitas Hasanuddin.
Uji efektivitas degradasi zat
warna dilakukan menggunakan paparan sinar UV di laboratorium. Kolaborasi lintas
bidang dan lintas institusi ini menjadi kekuatan utama dalam mengembangkan
solusi alternatif yang potensial terhadap isu pencemaran air di masa depan.
Penutup
Penelitian ini menunjukkan bahwa limbah cangkang telur memiliki potensi besar sebagai bahan dasar pengembangan material komposit ramah lingkungan untuk aplikasi pemurnian air. ????????. Diharapkan hasil riset ini dapat menjadi kontribusi nyata dalam upaya pengelolaan limbah dan solusi inovatif terhadap permasalahan pencemaran air di Indonesia maupun secara global.