Peningkatan pencemaran lingkungan akhir-akhir ini disebabkan oleh pelepasan logam berat (HMs) seperti arsen (As), krom (Cr), kadmium (Cd), tembaga (Cu), besi (Fe), timbal (Pb), merkuri (Hg), nikel (Ni), dan seng (Zn), dikelompokkan sebagai bahan kimia inert yang ada dalam air limbah, dan memiliki efek terhadap manusia dan lingkungan. Hal ini tidak terlepas dari gencarnya ekspansi kegiatan industri dan populasi manusia yang meningkat secara besar-besaran, serta evolusi kemajuan teknologi yang terus berlanjut.

Secara global, peningkatan kontaminasi atau limbah lingkungan ini sangat penting yang mendorong beberapa limbah berbahaya dan kesulitan pertanian dan iklim yang merugikan manusia (komplikasi kesehatan dan lainnya), organisme hidup lainnya, sumber daya alam, dan seluruh ekosistem perairan, atmosfer, dan terestrial. Emisi organik dan anorganik dari kegiatan industri, limbah dari kegiatan industri, penggunaan bahan bakar fosil dari kegiatan industri dan knalpot mobil, serta penggunaan mesin pertanian modern tampaknya menjadi beberapa sumber utama pencemaran lingkungan atau limbah beracun ini. Oleh karena itu terbukti bahwa industri, terutama industri manufaktur seperti pertambangan, plating, electroplating, peleburan, metalurgi, pupuk, kertas, pemurnian, penyamakan kulit, kayu, agrokimia, dan petrokimia, menggunakan logam berat (HM) selama produksi dan, dalam satu bentuk atau yang lain, menyampaikan beberapa zat berbahaya dan efek lingkungan lainnya ke ekosistem (khususnya lingkungan akuatik) selama proses tersebut. Seharusnya, sektor industri dan pertanian berkontribusi secara sugestif terhadap kemajuan rehabilitasi dan remediasi serta menjadi garda terdepan dalam pembangunan, pemajuan, dan pengelolaan ekonomi serta masyarakat pada umumnya untuk kelestarian lingkungan dan pertanian.

Cu diyakini sebagai salah satu logam yang paling banyak digunakan di beberapa domain serta dalam aktivitas kita sehari-hari sebagai ornamen di antara beberapa logam berat (HM) lainnya. Cu juga digunakan dalam plating dan electroplating, pembuatan kuningan, pertambangan dan peleburan, pemurnian petrokimia, serta pembuatan agrokimia berbasis Cu, dan beberapa aplikasi yang lainnya. Limbah ion Cu(II) dari beberapa industri tersebut dilepaskan ke lingkungan ekologis dalam berbagai jumlah. Limbah tersebut pada akhirnya membahayakan manusia, makhluk hidup lainnya (hewan dan tumbuhan), dan seluruh ekosistem. Pada dasarnya, tingkat kontaminasi lingkungan dari ion Cu(II) dan logam berat (HM) lainnya dalam air limbah ditentukan terutama oleh periode dan tingkat kontaminasi, serta tindakan yang memulai sumber kontaminasi. Peningkatan kadar Cu dalam darah manusia dapat membahayakan berbagai organ penting, termasuk hati, ginjal, dan pankreas, serta menyebabkan gangguan jenis oksigen reaktif, DNA, lipid, dan protein. Selama berada di ekosistem perairan, Cu merusak organ penting hewan air (seperti hati, insang, dan ginjal) dan sistem (seperti sistem saraf). Namun, pada tingkat internasional terdapat beberapa badan pengatur internasional seperti USEPA, BIS, dan WHO yang mengatur batas kadar atau jumlah ion Cu(II) yang ada dalam air minum atau air rumah tangga.

Biochar murah yang berasal dari biomassa serbuk gergaji dibakar dengan asam sulfat untuk menghasilkan biochar serbuk gergaji (SD), kemudian diaktifkan dengan sonikasi untuk menghasilkan biochar serbuk gergaji yang tersonikasi (SSD), dan dimodifikasi secara kimia dengan NH₄OH untuk menghasilkan biochar serbuk gergaji yang dimodifikasi amonia (SDA). Karakterisasi biochar (SD, SSD, dan SDA) menggunakan spektroskopi FTIR menunjukkan perbedaan yang jelas antara ketiga biochar dalam hilangnya gugus fungsi karboksilat dan adanya gugus amino dalam biochar yang dimodifikasi secara kimia. Juga, analisis EDX menunjukkan tidak adanya nitrogen dalam biochar serbuk gergaji (SD) dan biochar serbuk gergaji yang tersonikasi (SSD) dan adanya puncak baru untuk nitrogen dalam biochar serbuk gergaji yang dimodifikasi amonia (SDA) setelah modifikasi. Ion Cu(II) dihilangkan oleh biochar ini dari larutan airnya. Model isoterm Langmuir paling cocok untuk data eksperimen menggunakan biochar serbuk gergaji (SD), biochar serbuk gergaji yang tersonikasi (SSD), dan biochar serbuk gergaji yang dimodifikasi amonia (SDA). Kapasitas adsorpsi maksimum (Qm) dari biochar serbuk gergaji (SD), biochar serbuk gergaji yang tersonikasi (SSD), dan biochar serbuk gergaji yang dimodifikasi amonia (SDA) masing-masing adalah 91,74, 112,36, dan 133,33 mg g^-1. Langmuir dan Freundlich secara ideal menggambarkan biosorpsi ion Cu(II) ke biochar serbuk gergaji (SD), biochar serbuk gergaji yang tersonikasi (SSD), dan biochar serbuk gergaji yang dimodifikasi amonia (SDA) karena rendahnya nilai R² yang diperoleh dengan menggunakan model isoterm non-linier. Laju adsorpsi diatur dengan baik oleh model laju pseudo-second-order (PSO). Akhirnya, modifikasi kimia biochar serbuk gergaji oleh amonia meningkatkan efisiensi adsorpsi lebih dari aktivasi fisik dengan sonikasi. Temuan penelitian ini lebih lanjut menyarankan bahwa biosorben yang dibuat dari produk sampingan berbasis limbah agro, yang merupakan bahan limbah pertanian berbiaya rendah, dapat efektif dalam menghilangkan logam berat (HM) lain dari air limbah. Oleh karena itu, disarankan agar penelitian lebih lanjut tentang penggunaan produk sampingan berbasis pertanian yang lebih tersedia sebagai adsorben berbiaya rendah (murah) untuk keberlanjutan lingkungan dan pertanian harus dihidupkan kembali.

Penulis: Dr. Handoko Darmokoesoemo, Drs., DEA

Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga

Eleryan, A., Aigbe, U.O., Ukhurebor, K.E., Onyancha, R.B., Eldeeb, T.M., El-Nemr, M.A., Hassaan, M.A., Ragab, S., Osibote, O.A., Kusuma, H.S., Darmokoesoemo, H., Nemr, A.E., 2022, Copper(II) ion removal by chemically and physically modified sawdust biochar, Biomass Conversion and Biorefinery, https://doi.org/10.1007/s13399-022-02918-y

Link: https://link.springer.com/article/10.1007/s13399-022-02918-y