Mengubah Air Laut Layak Minum

Perserikatan Bangsa-Bangsa pernah menyebutkan, pada 2025, sebanyak 1,2 miliar atau 14 persen penduduk bumi akan kesulitan mendapatkan air bersih.

Untuk menjawab tantangan itu, para Ilmuwan dari Universitas Manchester, Inggris, berhasil menemukan metode yang bisa mengubah air laut menjadi aman diminum. Temuan itu mereka jabarkan dalam jurnal Nature Nanotechnology.

Penemuan ini merupakan penyempurnaan dari temuan kolega mereka sebelumnya, yakni ekstraksi graphene (serat karbon). Serat yang diekstrak dari grafit itu memiliki kekuatan lebih besar dari intan, tapi fleksibel seperti karet.

Temuan kali ini adalah graphene oksida yang disebutkan bisa mengontrol ukuran pori-pori dengan tepat, sehingga dapat menahan garam masuk. Dengan demikian, desalinasi atau proses pengurangan kadar garam pun lebih efisien.

Graphene awalnya diisolasi dan dikenali pada 2004. Saringan ini memiliki satu lapisan atom karbon yang tersusun dalam kisi heksagonal. Sifatnya yang tak biasa, seperti kekuatan tarik yang luar biasa dan konduktivitas listrik, menjadikannya sebagai salah satu bahan yang paling menjanjikan untuk aplikasi masa depan.

Namun ada masalah. Proses untuk menghasilkan sejumlah besar graphene single layer (satu lapis) menggunakan metode yang ada, seperti disposisi uap kimia (chemical vapour deposition), biayanya selangit.

Rahul Nair, pemimpin tim peneliti ini, mengatakan graphene oksida dapat diproduksi dengan oksidasi sederhana di laboratorium. “Sebagai solusi, kami bisa membuatnya dalam bahan substrat atau berpori. Kemudian kami dapat menggunakannya sebagai membran,” kata dia.

Dengan temuan tersebut, graphene bakal bisa diproduksi luas. “Dalam hal skala dan biaya material, graphene oksida memiliki keunggulan potensi dibanding graphene satu lapis,” ujar Nair.

Membran graphene oksida telah terbukti dapat menyaring nanopartikel kecil, molekul organik, bahkan garam besar. Namun, saat penelitian, membran ini tidak dapat digunakan untuk menyaring garam umum, yang membutuhkan saringan lebih kecil.

Bahkan, yang terjadi, membran graphene oksida menjadi sedikit bengkak ketika direndam dalam air. Dengan demikian, garam yang lebih kecil mengalir melalui pori-pori bersama molekul air.

Namun Nair dan timnya menemukan solusi. Mereka menempatkan lapisan yang terbuat dari resin epoxy di kedua sisi membran. Hal itu cukup untuk menghentikan ekspansi tersebut. Membatasi pembengkakan dengan cara ini juga memungkinkan para ilmuwan menyempurnakan sifat-sifat membran itu.

Ketika garam umum dilarutkan dalam air, mereka selalu membentuk “selubung” molekul air di sekitar molekul garam. Hal ini memungkinkan kapiler membran graphene oksida memblokir garam. Sebaliknya, molekul air mengalir sangat cepat melalui membran, yang membuatnya ideal untuk digunakan dalam desalinasi.

Temuan ini tentu belum sempurna. Ram Devanathan dari Pacific Northwest National Laboratory di Richland, Amerika Serikat, mengatakan masih ada pekerjaan yang harus dilakukan guna menghasilkan membran graphene oksida untuk skala industri.

Menurut dia, para ilmuwan juga perlu menunjukkan daya tahan membran dalam kondisi kontak yang lama dengan air laut serta memastikan membran tahan terhadap “kotoran” garam dan bahan biologis.

“Tujuannya untuk menciptakan sebuah perangkat filtrasi yang akan menghasilkan air minum dari air laut atau air limbah dengan input energi minimal,” ujar dia.

FIRMAN ATMAKUSUMA | INDEPENDENT | SCIENCEALERT