Penyakit ginjal menimbulkan tantangan yang signifikan bagi kesehatan global, disertai dengan biaya pengobatan yang besar. Meningkatnya prevalensi penyakit ginjal kronis dalam skala global menggarisbawahi urgensi mengatasi krisis kesehatan ini. Khususnya, data dari Riset Kesehatan Dasar Indonesia 2018 mengungkapkan tren yang mengkhawatirkan, menunjukkan peningkatan kasus penyakit ginjal kronis pada individu yang berusia sama atau lebih dari 15 tahun.
Pada tahun 2013, prevalensi mencapai 0,2%, menyaksikan lonjakan signifikan menjadi 0,38% pada tahun 2018. Selain itu, Pendaftaran Ginjal Indonesia 2018 melaporkan peningkatan substansial dalam jumlah pasien yang aktif menjalani terapi hemodialisis, melonjak dari 77.892 pada 2017 menjadi 132.142 pada 2018. Lonjakan ini memerlukan perhatian khusus untuk manajemen yang efektif, menekankan peran penting dari memajukan teknologi membran hemodialisis dalam membantu individu yang bergulat dengan gagal ginjal.
Permintaan membran hemodialisis mengalami peningkatan tajam setiap tahun, baik dalam skala nasional maupun global. Untuk memenuhi kebutuhan yang meningkat ini, pengembangan dan inovasi berkelanjutan dalam terapi hemodialisis sangat penting, memastikan atribut seperti keamanan, kenyamanan, keandalan, dan efisiensi. Namun, tingginya biaya terapi membran hemodialisis berasal dari ketergantungannya pada air berkualitas tinggi dan sejumlah besar dialisat.
Air memainkan peran penting dalam berbagai aspek hemodialisis, mulai dari pembuatan larutan dialisat hingga pembilasan dan pemrosesan ulang mesin dan membran dialisis. Yang mengherankan, seorang pasien yang menjalani perawatan tiga kali seminggu mengonsumsi sekitar 80.000 L air murni setiap tahun, jumlah yang mengejutkan melampaui rata-rata konsumsi air rumah tangga per kapita di berbagai negara, termasuk Brasil (42.500 L), Australia (54.500 L), Prancis (55.000 L), dan Indonesia (52.560 L).
Mempertimbangkan perkiraan saat ini dari 2,5 hingga 3,0 juta pasien yang menjalani hemodialisis secara global, total konsumsi air melebihi 200 miliar liter. Melihat ke depan ke tahun 2025, dengan 4 juta pasien hemodialisis yang diantisipasi di seluruh dunia, tantangannya melampaui anggaran perawatan kesehatan untuk mencakup dampak ekologis. Permintaan air dan listrik yang sangat besar, ditambah dengan produksi limbah, menimbulkan ancaman besar bagi planet ini. Selain itu, proses hemodialisis menghasilkan volume larutan dialisat bekas yang signifikan, memerlukan pemrosesan lebih lanjut karena sifatnya yang tidak dapat dihindari.
Mengatasi tantangan kritis kualitas air dan kelangkaan di lingkungan saat ini adalah yang terpenting, mengingat peningkatan substansial dalam permintaan air yang didorong oleh meningkatnya populasi global. Solusi penting terletak pada pemrosesan dan penggunaan kembali larutan dialisat bekas untuk hemodialisis, menghadirkan jalan penting untuk pengurangan biaya dan mendorong praktik ramah lingkungan dalam bidang hemodialisis.
Pendekatan ini tidak hanya berpotensi mengurangi biaya hemodialisis secara signifikan tetapi juga mempromosikan pemanfaatan sumber daya air yang lebih efisien. Untuk maju menuju tujuan aspirasi “dialisis hijau”, menjadi penting untuk mengintegrasikan kelestarian lingkungan sebagai komponen mendasar dalam desain dan pengembangan sistem hemodialisis yang menyeluruh. Pendekatan holistik ini, terutama dalam hal mengoptimalkan konsumsi air untuk dialisat, sangat penting untuk mencapai praktik hemodialisis yang lebih bertanggung jawab secara ekologis dan hemat sumber daya.
Penelitian ini menyelidiki potensi adsorber membran matriks campuran (MMMA) untuk mendaur ulang air limbah dialisat dengan menggabungkan adsorben dan membran filtrasi sebagai filter dan pemulung untuk menghilangkan kotoran dari air dialisat bekas. Penelitian sebelumnya oleh Pascale et.al. menunjukkan kemanjuran MMMA, yang terdiri dari selulosa asetat dan pengisi sorben seperti karbon aktif, ZSM-5, dan clinoptilolite, dalam menghilangkan urea, kreatinin, dan asam urat dari larutan berair. Saiful et.al. memajukan bidang ini dengan mengembangkan MMMA yang mampu melakukan filtrasi dan adsorpsi simultan dalam satu tahap, khususnya berlaku untuk hemodialisis.
Terlepas dari penggunaan kembali dan kinerja tinggi, MMMA menghadapi tantangan dalam mencari bahan baku yang melimpah, murah, dan ramah lingkungan untuk polimer membran dan adsorben. Selain itu, ada fokus pada peningkatan konfigurasi bahan matriks campuran, mengeksplorasi opsi seperti serat nano matriks campuran, dan meningkatkan kemanjuran adsorben melalui modifikasi dan sintesis jenis baru. Integrasi ini mengatasi keterbatasan material, menghasilkan peningkatan porositas dan luas permukaan. Penelitian ini memberikan pendekatan baru untuk mengintegrasikan turunan zeolit yang dimodifikasi karbon canggih ke dalam MMMA, yang bertujuan untuk meningkatkan efisiensi membran dan membuka jalur untuk inovasi lebih lanjut dalam teknologi reklamasi air.
Metode
Awalnya, sintesis ZCC dan ZTC dilakukan mengacu pada Gunawan et al. ZCC dan ZTC digunakan sebagai pengisi adsorben, diintegrasikan ke dalam matriks membran selama proses fabrikasi membran. Sebelum digunakan, polimer (PES dan PVP) mengalami periode pengeringan satu hari pada suhu 50 â—¦C dalam oven. Selanjutnya, ZTC disebarkan dalam pelarut NMP, dan pembubaran PES dan PVP secara bertahap dilakukan untuk mencapai larutan dope, dengan proporsi senyawa tertentu.
Larutan obat bius diaduk selama 2 hari pada suhu 60 ◦C untuk memastikan dispersi optimal dalam larutan obat bius. Setelah ini, larutan menjalani degassing selama 24 jam dalam sonicator untuk menghilangkan gelembung. Larutan degassed kemudian dilemparkan ke pelat kaca bersih menggunakan pisau pengecoran dengan ketebalan celah yang terkontrol (300 μm). Segera setelah pengecoran, pelat direndam dalam bak koagulasi yang diisi dengan air deionisasi (DI) pada suhu kamar selama 2 menit. Perendaman ini dimulai pemisahan fase melalui pertukaran pelarut dan non-pelarut, menghasilkan pembentukan membran berpori. Membran flatsheet yang dihasilkan dengan hati-hati dipindahkan ke penangas air DI kedua, di mana ia direndam selama 24 jam untuk menghilangkan sisa pelarut dan menstabilkan strukturnya.
Langkah-langkah ini, terutama waktu koagulasi spesifik dan proses dispersi pengisi, dirancang untuk mengoptimalkan porositas membran dan memastikan integrasi seragam dari pengisi adsorben. Dengan demikian bahan dan MMM yang dikembangkan ditandai dengan XRD untuk menilai struktur kisi dan menentukan ukuran kristalit, FE-SEM untuk memeriksa morfologi, SEM-EDX digunakan untuk mempelajari aspek morfologi serta analisis unsur pada membran, FTIR untuk mempelajari ikatan kimia dan gugus fungsional membran, dan AFM untuk menilai kekasaran permukaan MMM. Selain itu, prositas, fluks air, dan penghilangan racun uremik dievaluasi untuk kinerja MMM.
Hasil Penelitian
MMMA berhasil dibuat melalui metode NIPS dengan penggabungan pengisi ZCC dan ZTC. Analisis SEM dan XRD memverifikasi keberhasilan sintesis ZCC dan ZTC, menunjukkan retensi struktur zeolit-Y dan sifat amorf, bersama dengan perbedaan mencolok dalam ukuran partikelnya (680 dan 379 nm) dan ukuran kristalit (0,45 dan 0,02 nm). Analisis FTIR menunjukkan potensi interaksi ikatan hidrogen antara ZCC dan PVP, tetapi tidak ada interaksi seperti itu yang diamati antara ZTC dan matriks membran. Karakterisasi SEM dan AFM mengungkapkan perbedaan morfologis dan variasi kekasaran permukaan, dengan ZCC meningkatkan hidrofilisitas dan porositas, sedangkan ZTC, yang lebih hidrofobik, mengurangi kekasaran permukaan.
Pengujian kinerja menunjukkan bahwa membran PPK-0.2 mencapai tingkat penolakan urea dan kreatinin yang unggul masing-masing sebesar 93,05% dan 98,95%, karena efek gabungan dari perangkap molekul dalam mikropori ZTC dan adsorpsi fisik dari matriks polimer. Sebaliknya, peningkatan kinerja membran PPZ-0.2 terutama didorong oleh adsorpsi fisik melalui ikatan hidrogen. Studi ini, yang pertama membandingkan pengisi ZCC dan ZTC secara komprehensif dalam konteks ini, menunjukkan potensi tinggi ZCC dan ZTC sebagai pengisi untuk membran matriks campuran dalam pemurnian dialisat, menawarkan kemajuan yang menjanjikan dalam aplikasi pengolahan air dan air limbah.
Penulis: Yanuardi Raharjo, Ph.D.
Informasi detail dari penelitian ini dapat dilihat pada artikel kami di:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1226086X2400875X
