Penelitian terbaru menjelaskan cara nanopartikel membersihkan lingkungan dari polusi, secara umum dideskripsikan oleh gambar berikut:
Nanopartikel in Action
Material nano dan sinar ultra violet mampu “menangkap” zat-zat kimia untuk membersihkan tanah dan air secara mudah.
Manusia banyak mencemari lingkungan dengan zat-zat yang tidak dapat terurai secara alami, mengangu kesehatan (aktifitas hormon) baik pada manusia, hewan atau tumbuhan. Pembersihan zat pencemar beracun ini, yang mana termasuk pestisida dan penghambat endokrin seperti bisphenol A (BPA), dengan menggunakan metode saat ini masih mahal dan membutuhkan waktu lama.
Sebuah hasil penelitian yang dipublikasikan di Nature Communications, para peneliti dari MIT dan Federal University of Goiás di Brazil mendemonstrasikan metode terbaru menggunakan nanopartikel dan sinar UV untuk mengisolasi dan mengekstrak secara cepat sebuah varietas kontaminan pada tanah dan air.
Ferdinand Brandl dan Nicolas Bertrand, dua author pertama, adalah mantan postdoc di laboratorium Robert Langer, David H. Koch Institute Professor di MIT’s Koch Institute for Integrative Cancer Research. (Eliana Martins Lima, dari the Federal University of Goiás, adalah co-author yang lain). Keduanya, Brandl dan Bertrand dilatih sebagai apoteker, dan menjelaskan penemuan mereka sebagai kecelakaan yang menyenangkan. Mereka awalnya meneliti untuk mengembangkan nanopartikel yang dapat digunakan sebagai drug delivery (penghantar obat) menuju sel kanker. Brandl sebelumnya telah mensintesis polimer yang dapat dipotong melalui penyinaran sinar UV. Namun dia dan Bertrand mempertanyakan keberlanjutan polimer ini sebagai drug delivery, karena sinar UV berbahaya bagi jaringan dan sel, dan tidak mampu menembus kulit. Ketika mereka mempelajari bahwa sinar UV telah digunakan untuk mendisenfektan air pada beberapa tanaman yang ditreatment, mereka mulai bertanya pertanyaan yang berbeda.
Melihat partikel dapat bergerombol saat disinari dengan sinar UV, mereka berpikir untuk menggunakan partikel ini untuk menghilangkan kimia beracun, polutan, atau hormone dari air.
Sebuah perangkap untuk polusi air
Para peneliti mensintesis polimer dari polyethylene glycol, bahan kimia yang digunakan secara luas ditemukan dalam laxarives, pasta gigi dan tetes mata dan diijinkan oleh bagian makanan dan obat-obatan sebagai zat tambahan dalam makanan, dan asam polilaktat, plastik yang dapat terurai yang digunakan dalam mangkuk dan peralatan gelas yang dapat terurai.
Nanopartikel yang dibuat dari material ini memiliki inti hidrofobik dan sebuah cangkang hidrofilik. Karena gaya berskala molekul, dalam larutan molekul-molekul polutan hidrofobik bergerak menuju nanopartikel hidrofobik, dan terserap di permukan, dimana secara efektif terperangkap. Fenomena yang sama adalah ketika saus spageti mengotori permukaan wadah plastik, membuatnya menjadi merah. Dalam kasus ini, keduanya plastik dan saus berbahan dasar minyak adalah hidrofobik dan saling berinteraksi satu sama lain.
Jika dibiarkan sendiri, nanomaterial ini akan diam tersuspensi dan terdispersi walaupun di dalam air. Namun, ketika disinari dengan sinar UV, cangkang terluar yang stabil akan rontok, dan partikel yang sekarang kaya akan polutan menggerombol membentuk gumpalan yang lebih besar (teragregasi). Aggregate ini selanjutnya dapat dipisahkan melalui penyaringan, sedimentasi atau melalui metode lain.
Para peneliti memakai metode ini untuk mengekstrak phthalates-suatu zat kimia yang mengganggu hormon yang digunakan untuk melembutkan plastik-dari limbah air dan BPA-zat kimia sintesis yang mengganggu endocrine yang digunakan secara luas dalam botol plastik dan barang-barang resin lain-dari contoh kertas printing thermal dan hidrokarbon aromatic polisiklik-zat kimia karsinogen dari pembakaran tidak sempurna minyak- dari tanah yang terkontaminasi.
Proses ini tidak bolak bolik dan polimer dapat terurai, meminimalkan resiko meninggalkan produk beracun turunannya, dalam air. Sekali mereka berganti ke ukuran makro dimana mereka akan menggumpal, kita tidak bisa lagi mengembalikan ke ukuran nano kembali.
Nano Cleansing
Yang lebih menarik adalah potensi pemanfaatannya dalam range yang lebih luas mulai dari pemulihan lingkungan sampai analisa kesehatan. Polimer-polimer disintesa pada suhu ruang dan tidak perlu persiapan khusus untuk target khusus. Temuan ini dapat diaplikasikan pada berbagai molekul hidrofobik. Molekul ini dapat menghilangkan hormon, BPA dan pestisida yang terkandung pada sampel yang sama dalam satu tahapan kata Brandl. Nanopartikel memiliki perbandingan luas permukaan terhadap volume yang sangat kecil yang artinya hanya perlu jumlah kecil yang dibutuhkan untuk menghilangkan polutan yang relative besar. Teknik ini selanjutnya menawarkan potensi untuk membersihkan air dan tanah tercemar dengan biaya yang efektif dalam skala besar.
Dalam pandangan aplikasi, adsorpsi molekul-molekul kecil di permukaan nanopartikel dapat diaplikasikan sebagai ekstraksi banyak bahan. Temuan ini akan membuka aplikasi-aplikasi lain. Misalnya untuk menggantikan penggunaan pelarut organik mulai dari ekstrak kafein kopi sampai tiner pada cat. Pada aplikasi analisa bahan, kita tidak perlu banyak volume contoh untuk menjernihkan atau memekatkan. Misalnya pengujian urine dari pasien dengan murah.
Sumber: http://newsoffice.mit.edu/2015/nanoparticles-clean-environmental-pollutants-0721
