Mengembangkan teknologi yang mampu membersihkan air limbah tanpa menimbulkan pencemaran baru menjadi salah satu tantangan terbesar dalam ilmu lingkungan modern. Banyak industri menghasilkan limbah cair yang mengandung zat pewarna, logam berat, dan berbagai senyawa organik yang sulit terurai secara alami. Pada saat yang sama, proses pembuatan material untuk mengolah limbah sering kali justru menggunakan bahan kimia berbahaya yang dapat menghasilkan limbah tambahan. Kondisi tersebut mendorong para ilmuwan mencari pendekatan yang lebih ramah lingkungan, baik dari sisi proses pembuatan material maupun kinerjanya dalam menghilangkan pencemar.
Salah satu penelitian yang diterbitkan pada tahun 2026 dalam Journal of Sol Gel Science and Technology menunjukkan bahwa ekstrak jahe dapat dimanfaatkan sebagai bahan alami dalam proses sintesis hijau untuk menghasilkan material fotokatalis berkinerja tinggi. Material tersebut merupakan gabungan antara tembaga tungstat dan molibdenum disulfida yang mampu menguraikan zat pewarna metilen biru ketika terkena cahaya tampak. Penelitian ini memperlihatkan bahwa penggunaan ekstrak tumbuhan tidak hanya bermanfaat di bidang kesehatan, tetapi juga berpotensi mendukung pengembangan teknologi lingkungan yang lebih berkelanjutan. Walaupun hasil penelitian terlihat sangat menjanjikan, seluruh pengujian masih dilakukan pada skala laboratorium sehingga efektivitasnya dalam pengolahan air limbah nyata masih perlu dibuktikan.
Pencemaran air merupakan salah satu masalah lingkungan yang paling sulit diatasi. Berbagai industri seperti tekstil, percetakan, kertas, kulit, dan kimia menghasilkan limbah cair yang mengandung zat pewarna sintetis dalam jumlah besar. Banyak senyawa tersebut memiliki struktur kimia yang stabil sehingga tidak mudah terurai oleh mikroorganisme di alam. Akibatnya, warna air dapat bertahan dalam waktu lama dan menghalangi cahaya matahari menembus permukaan perairan. Berkurangnya cahaya menyebabkan proses fotosintesis tumbuhan air terganggu sehingga keseimbangan ekosistem ikut berubah. Selain itu, beberapa zat pewarna juga dapat menghasilkan senyawa yang bersifat beracun setelah mengalami perubahan kimia tertentu. Oleh karena itu, para ilmuwan terus mengembangkan teknologi yang mampu menguraikan polutan menjadi senyawa yang lebih aman bagi lingkungan.
Baca juga artikel tentang: Merkurius: Planet Di Tata Surya yang Seharusnya Tidak Ada
Salah satu teknologi yang mendapat perhatian besar adalah fotokatalisis. Teknologi ini memanfaatkan material semikonduktor yang mampu menyerap energi cahaya untuk memicu reaksi kimia. Ketika cahaya mengenai permukaan material, elektron memperoleh energi dan berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Perpindahan tersebut menghasilkan pasangan elektron dan lubang elektron yang kemudian membentuk berbagai spesies kimia sangat reaktif. Spesies reaktif inilah yang bertugas memecah molekul pencemar menjadi senyawa yang lebih sederhana dan lebih mudah terurai. Semakin efisien material memisahkan elektron dan lubang elektron, semakin tinggi pula kemampuan material tersebut dalam membersihkan air yang tercemar.
Dalam penelitian ini, para ilmuwan mengembangkan material gabungan yang tersusun dari tembaga tungstat atau CuWO4 dan molibdenum disulfida atau MoS2. Kedua material tersebut sebenarnya telah lama dikenal sebagai semikonduktor yang memiliki kemampuan menyerap cahaya. Namun masing masing masih memiliki kelemahan. Tembaga tungstat mampu memanfaatkan cahaya tampak, tetapi efisiensinya berkurang karena elektron dan lubang elektron mudah bergabung kembali sebelum sempat menjalankan reaksi kimia. Di sisi lain, molibdenum disulfida memiliki kemampuan menghantarkan elektron dengan lebih baik. Para peneliti kemudian menggabungkan keduanya agar dapat saling melengkapi sehingga proses pemisahan muatan listrik berlangsung lebih efisien.
Hal yang membuat penelitian ini semakin menarik adalah proses pembuatannya. Para peneliti menggunakan ekstrak jahe sebagai bagian dari metode sintesis hijau. Pendekatan ini bertujuan mengurangi penggunaan bahan kimia sintetis yang berpotensi mencemari lingkungan. Senyawa alami yang terdapat di dalam ekstrak jahe membantu pembentukan partikel material melalui proses hidrotermal sehingga menghasilkan struktur yang stabil tanpa memerlukan banyak bahan tambahan yang bersifat berbahaya. Pendekatan seperti ini menunjukkan bahwa tumbuhan tidak hanya menjadi sumber senyawa obat, tetapi juga dapat dimanfaatkan sebagai bagian dari teknologi manufaktur yang lebih ramah lingkungan.
Setelah material berhasil disintesis, para peneliti melakukan berbagai pengujian untuk memastikan bahwa struktur yang diharapkan benar benar terbentuk. Mereka menggunakan difraksi sinar X untuk mempelajari struktur kristal material, spektroskopi inframerah untuk mengidentifikasi gugus kimia, spektroskopi sinar X untuk mengetahui komposisi unsur, serta mikroskop elektron untuk mengamati bentuk dan ukuran partikel. Hasil pengujian menunjukkan bahwa partikel tembaga tungstat berhasil menempel secara merata pada lembaran molibdenum disulfida sehingga membentuk struktur gabungan yang stabil. Struktur tersebut menghasilkan ikatan antarmuka yang kuat sehingga perpindahan elektron berlangsung lebih cepat dibandingkan apabila kedua material digunakan secara terpisah.
Pengujian sifat optik juga memberikan hasil yang menarik. Material gabungan menunjukkan kemampuan menyerap cahaya tampak yang lebih baik dibandingkan masing masing penyusunnya. Para peneliti menemukan bahwa celah energi material menjadi lebih sempit sehingga cahaya dengan energi yang lebih rendah pun dapat dimanfaatkan untuk memicu reaksi fotokatalitik. Selain itu, pengukuran fotoluminesensi menunjukkan bahwa kemungkinan elektron bergabung kembali dengan lubang elektron menjadi lebih kecil. Kondisi tersebut sangat penting karena semakin sedikit elektron yang hilang, semakin banyak spesies reaktif yang dapat terbentuk untuk menghancurkan zat pencemar di dalam air.
Untuk menguji kemampuan material tersebut, para peneliti menggunakan larutan metilen biru sebagai model pencemar. Metilen biru merupakan zat pewarna yang sering dipakai dalam penelitian karena mudah diukur konsentrasinya dan mewakili kelompok zat pewarna organik yang banyak ditemukan pada limbah industri. Ketika larutan disinari menggunakan cahaya tampak, material hasil sintesis mampu menguraikan sekitar delapan puluh sembilan persen metilen biru. Nilai tersebut jauh lebih tinggi dibandingkan penggunaan tembaga tungstat maupun molibdenum disulfida secara terpisah. Hasil ini menunjukkan bahwa penggabungan kedua material memang menghasilkan efek sinergis yang meningkatkan efisiensi fotokatalisis.
Keberhasilan tersebut terutama disebabkan oleh kemampuan struktur gabungan dalam mempercepat perpindahan elektron. Elektron yang dihasilkan setelah penyinaran segera berpindah menuju bagian material yang sesuai sehingga tidak mudah bergabung kembali dengan lubang elektron. Proses tersebut meningkatkan pembentukan spesies oksigen reaktif yang bertugas memecah molekul zat pewarna menjadi senyawa yang lebih sederhana. Dengan kata lain, cahaya tidak hanya mengenai permukaan material, tetapi benar benar dimanfaatkan secara lebih efisien untuk menjalankan reaksi kimia yang membersihkan air.
Walaupun hasil penelitian terlihat sangat menjanjikan, masyarakat perlu memahami beberapa keterbatasan penting. Penelitian ini hanya menggunakan larutan metilen biru sebagai model pencemar dalam kondisi laboratorium yang sangat terkontrol. Air limbah industri sesungguhnya mengandung campuran berbagai zat organik, logam berat, garam, serta senyawa lain yang dapat memengaruhi kinerja fotokatalis. Selain itu, penelitian belum mengevaluasi biaya produksi dalam skala industri, ketahanan material setelah digunakan berulang kali dalam jangka panjang, maupun efektivitasnya pada instalasi pengolahan air limbah yang sebenarnya. Penggunaan ekstrak jahe dalam penelitian ini juga tidak berarti bahwa jahe segar dapat langsung dimasukkan ke dalam air limbah untuk membersihkan pencemar. Ekstrak jahe hanya berperan dalam proses sintesis material dan bukan sebagai bahan yang secara langsung menguraikan zat pewarna.
Secara keseluruhan, penelitian ini menunjukkan bahwa ekstrak jahe dapat dimanfaatkan sebagai bagian dari proses sintesis hijau untuk menghasilkan material fotokatalis yang lebih ramah lingkungan. Material gabungan antara tembaga tungstat dan molibdenum disulfida mampu memanfaatkan cahaya tampak secara lebih efisien sehingga berhasil menguraikan sebagian besar zat pewarna metilen biru dalam pengujian laboratorium. Temuan ini membuka peluang bagi pengembangan teknologi pengolahan air limbah yang lebih berkelanjutan dengan menggabungkan bahan alami dan nanoteknologi. Namun seluruh bukti yang tersedia saat ini masih berasal dari penelitian laboratorium sehingga masih diperlukan penelitian lanjutan untuk menguji efektivitasnya pada limbah industri yang sebenarnya, mengevaluasi biaya produksinya, serta memastikan bahwa teknologi tersebut benar benar layak diterapkan dalam skala komersial.
Baca juga artikel tentang: AI yang Terlihat Pintar Tapi Bisa Keliru, Ini Penjelasan Ilmiahnya
REFERENSI:
Nadeem, Muhammad Tariq dkk. 2026. Facile green synthesis of CuWO4@MoS2 via ginger extract: structural, optical, and photocatalytic insights toward environmental remediation. Journal of Sol-Gel Science and Technology 117 (2), 38.
