Kecil tapi Berdampak: Nanopartikel Fotokatalis Sebagai Solusi Inovatif Untuk Remediasi Pencemaran Air Akibat Limbah Pertanian

Dalam bidang lingkungan, nanopartikel mampu mempercepat proses degradasi polutan melalui mekanisme fotokatalisis yang lebih efektif dibanding material konvensional.

Prinsip kerja fotokatalisis dalam mendegradasi fosfat

Eksitasi Elektron dalam Fotokatalis (Subramaniam et al., 2019)

Proses ini bukan hanya menghilangkan senyawa beracun, tetapi juga menurunkan kadar nutrien berlebih yang menjadi pemicu utama eutrofikasi. Keunggulannya terletak pada penggunaan nanopartikel semikonduktor, seperti TiO₂ atau ZnO yang memiliki luas permukaan aktif sangat besar sehingga reaksi degradasi berlangsung lebih cepat dan efisien.

Baca Juga: Peringati Maulid Nabi Muhammad SAW, Kediaman Anggota DPRD Nganjuk Kedatangan Ratusan Massa

Prinsip kerjanya adalah ketika partikel semikonduktor tersebut disinari cahaya dengan energi yang sesuai (UV atau tampak), elektron pada pita valensi tereksitasi menuju pita konduksi, meninggalkan lubang (h⁺). Pasangan elektron–hole ini kemudian bereaksi dengan molekul air atau oksigen terlarut membentuk radikal hidroksil (•OH) dan radikal superoksida (•O₂⁻) yang sangat reaktif.

Radikal inilah yang menyerang ikatan fosfor-organik pada senyawa organofosfat, memutuskannya menjadi ion fosfat anorganik (PO₄³⁻) yang lebih stabil, larut dalam air, dan tidak lagi bersifat toksik.

Oleh karena itu, fotokatalisis berbasis nanopartikel ini bisa menjadi solusi ramah lingkungan yang potensial untuk memperbaiki kualitas air sungai atau danau yang rentan tercemar akibat akumulasi pupuk dan pestisida.

Efektivitas dan Bukti Empiris Teknologi Fotokatalis

Berbagai penelitian telah membuktikan keunggulan teknologi nano fotokatalis dalam mengatasi masalah fosfat dan eutrofikasi pada air sungai.

Baca Juga: Serap Aspirasi Publik, Fraksi PKB DPRD Kabupaten Nganjuk Digeruduk Ratusan Audiens

Penelitian di Indonesia menunjukkan bahwa metode kombinasi elektrokoagulasi dan fotokatalis dengan Kaolin-TiO2 berhasil menyisihkan fosfat dengan efisiensi maksimal 87,31% pada tegangan 30 V dan waktu kontak 120 menit, sementara proses fotokatalis dengan dosis katalis 240 mg/L dan waktu reaksi 30 menit mencapai efisiensi penyisihan fosfat sebesar 63,33%.

Penelitian lain terhadap limbah cair tahu menunjukkan hasil yang sangat menjanjikan, dimana teknologi fotokatalitik menggunakan TiO2 dan H2O2 mampu menurunkan kadar amoniak hingga 86% dan fosfat hingga 79,34%.

Teknologi ini sangat efektif karena dapat mengurai senyawa fosfat dan nitrogen yang menjadi penyebab utama eutrofikasi dengan bantuan sinar UV atau matahari tanpa menghasilkan limbah berbahaya.

Keberhasilan teknologi nano fotokatalis untuk mengatasi eutrofikasi juga telah diterapkan di berbagai negara dan terbukti efektif untuk remediasi sungai yang tercemar. Di Indonesia sendiri, kombinasi tanaman apu-apu dan nano-zeolit di Sungai Gelis telah membuktikan keampuhannya, dimana air yang semula hitam dan bau menjadi jernih hanya dalam seminggu.

Baca Juga: Program MBG dari SPPG Kudu Ringankan Beban Siswa di Kertosono Nganjuk

Nano TiO₂ terbukti dapat memecah senyawa organik berbahaya menggunakan energi matahari, sementara nano zero-valent iron (nZVI) efektif mengurai logam berat seperti kromium (Cr) dan timbal (Pb) dengan mereduksi polutan menjadi bentuk tidak beracun.