Peneliti di berbagai negara terus mencari teknologi baru yang mampu mengubah air laut menjadi air minum dengan cara yang lebih murah, lebih cepat, dan lebih ramah lingkungan. Krisis air bersih menjadi ancaman nyata bagi jutaan orang. Proses desalinasi atau pemurnian air laut sebelum ini membutuhkan energi sangat besar sehingga biaya instalasinya mahal dan tidak efisien apabila digunakan dalam skala luas. Namun penelitian terbaru yang diterbitkan tahun 2025 dalam Applied Thermal Engineering menunjukkan bahwa cahaya matahari dapat dimanfaatkan secara jauh lebih efektif melalui teknologi nanomaterial generasi baru. Teknologi ini mampu meningkatkan proses penguapan air dengan sangat signifikan sehingga membuka jalan bagi sistem desalinasi surya yang lebih cepat dan lebih hemat energi.
Penelitian ini berfokus pada pengembangan bahan nanokomposit. Bahan tersebut memiliki ukuran partikel pada skala nanometer sehingga dapat memanipulasi cahaya dengan cara yang tidak mungkin dilakukan oleh bahan biasa. Para peneliti merancang nanokomposit yang bekerja sebagai penyerap energi matahari. Ketika cahaya mengenai permukaan bahan ini, struktur nanonya memungkinkan cahaya terserap lebih dalam dan mengubahnya menjadi panas secara efisien. Panas yang dihasilkan kemudian digunakan untuk menguapkan air garam dengan sangat cepat.
Baca juga artikel tentang: Pahlawan Hijau yang Tersamar: Mengapa Sayuran Brassica Bisa Jadi Kunci Kesehatan Dunia
Sebelum terobosan ini ditemukan, banyak sistem desalinasi surya menghadapi tantangan besar. Cahaya matahari datang dalam rentang panjang gelombang yang sangat luas. Namun kebanyakan bahan penyerap hanya mampu menyerap sebagian dari spektrum tersebut. Akibatnya energi matahari yang terbuang sangat besar. Bahan nanokomposit yang diteliti dalam studi ini dirancang agar dapat menyerap cahaya dalam spektrum penuh. Pendekatan ini memungkinkan sistem menangkap lebih banyak energi sekaligus meningkatkan laju pemanasan air sehingga proses penguapan menjadi lebih cepat.
Para peneliti menggunakan kombinasi logam dan oksida logam untuk menciptakan berbagai jenis nanokomposit seperti Fe2O3 dipadukan dengan emas, grafit dipadukan dengan emas, dan ZnO dipadukan dengan logam seperti emas, perak, aluminium, dan tembaga. Setiap kombinasi diuji secara mendalam untuk melihat bagaimana struktur nanonya memengaruhi interaksi cahaya dan panas. Hasilnya menunjukkan peningkatan penguapan yang sangat besar dibandingkan bahan konvensional.
Salah satu hasil yang menonjol berasal dari bahan ZnO yang dilapisi logam tertentu. Bahan tersebut mampu meningkatkan laju penguapan air hingga lebih dari tiga ratus persen. Hal ini berarti air menguap tiga kali lebih cepat dibandingkan sistem yang menggunakan penyerap panas tradisional. Bahan lain seperti Fe2O3 dipadukan dengan tembaga juga menghasilkan peningkatan laju penguapan hingga lebih dari delapan ratus persen pada intensitas cahaya yang tinggi. Angka ini menunjukkan perubahan dramatis yang memberi harapan besar bagi pengembangan teknologi desalinasi surya masa depan.
Peningkatan laju penguapan ini tidak hanya bergantung pada kemampuan bahan menyerap cahaya. Kinerja bahan juga dipengaruhi oleh cara panas ditransfer melalui cairan di sekitar partikel nano. Ketika bahan memiliki ukuran sangat kecil, permukaannya menjadi sangat luas sehingga interaksi dengan air dapat berlangsung lebih intens. Proses ini meningkatkan perpindahan energi panas secara cepat dari nanomaterial ke air, membuat air lebih mudah menguap.
Namun penelitian ini juga menunjukkan bahwa ukuran partikel harus diatur dengan hati hati. Ketika ukuran inti partikel dinaikkan dari sepuluh ke empat puluh nanometer, laju penguapan justru menurun. Partikel yang lebih besar memiliki berkurangnya interaksi permukaan sehingga energi panas tidak dapat ditransfer seefisien partikel kecil. Temuan ini menegaskan bahwa efektivitas nanokomposit bergantung pada keseimbangan antara ukuran, struktur, dan jenis logam yang digunakan.
Peneliti juga menilai bagaimana berbagai kombinasi logam memengaruhi kenaikan panas. Misalnya kombinasi grafit dan perak atau grafit dan tembaga menunjukkan peningkatan penyerapan panas dalam skala lebih kecil tetapi tetap memberikan peningkatan laju penguapan. Perubahan ini meskipun tidak sebesar bahan berbasis ZnO, tetap menunjukkan potensi luas nanoteknologi untuk mengoptimalkan berbagai metode pemanfaatan matahari.
Bahan nanokomposit yang diuji dalam studi ini tidak hanya meningkatkan penguapan air tetapi juga meningkatkan stabilitas proses desalinasi. Banyak sistem desalinasi surya menghadapi masalah seperti kerak garam yang menumpuk pada permukaan penyerap sehingga menurunkan efisiensi perangkat. Teknologi nanokomposit dapat memanaskan air lebih cepat dan lebih merata sehingga mengurangi potensi penumpukan garam. Dengan demikian perangkat desalinasi dapat bertahan lebih lama dengan perawatan minimal.
Selain memberikan keuntungan teknis, penelitian ini membuka peluang besar untuk menghadirkan sistem desalinasi murah yang dapat digunakan di wilayah terpencil atau negara berkembang. Banyak wilayah di dunia yang mengalami kekurangan air namun memiliki akses matahari melimpah sepanjang tahun. Teknologi nanokomposit memungkinkan cahaya matahari digunakan secara lebih efisien untuk menghasilkan air bersih tanpa ketergantungan pada listrik atau bahan bakar. Hal ini sangat penting untuk wilayah wilayah yang menghadapi kekeringan, penurunan kualitas air tanah, atau wilayah yang bergantung pada air laut sebagai satu satunya sumber air.
Penelitian juga memberikan wawasan penting tentang bagaimana struktur nano dapat dimanfaatkan dalam teknologi energi terbarukan lain. Kemampuan bahan nano menangkap cahaya dalam spektrum luas dapat diterapkan pada bidang seperti pemanas surya, reaktor fotokatalitik, atau sistem pemurnian air berbasis cahaya. Hal ini menunjukkan bahwa inovasi yang tercipta dari teknologi desalinasi memiliki implikasi lebih luas untuk teknologi energi bersih.
Dengan meningkatnya kebutuhan air bersih di seluruh dunia, inovasi seperti ini memberikan harapan baru bahwa desalinasi dapat menjadi lebih terjangkau dan lebih ramah lingkungan. Teknologi nanokomposit memungkinkan pemanfaatan sinar matahari secara maksimal, mengurangi biaya dan meningkatkan kecepatan proses desalinasi. Langkah ini membawa dunia semakin dekat pada solusi teknologi yang dapat mengatasi masalah air yang memengaruhi jutaan orang.
Penelitian tahun 2025 ini menunjukkan bahwa kombinasi antara nanoteknologi, energi surya, dan rekayasa material dapat menciptakan teknologi baru yang benar benar revolusioner. Dengan memahami bagaimana cahaya berinteraksi dengan bahan berukuran sangat kecil, para ilmuwan dapat mengembangkan sistem yang bekerja lebih efisien daripada metode konvensional. Bahan bahan nanokomposit membuka peluang baru untuk menyelesaikan permasalahan global secara berkelanjutan.
Di masa depan, perangkat desalinasi berbasis nanoteknologi dapat menjadi solusi praktis yang digunakan di rumah tangga, fasilitas kesehatan, hingga sistem skala besar untuk kota pesisir. Dengan terus mengembangkan komposisi dan struktur nanomaterial, dunia dapat mempercepat langkah menuju akses universal terhadap air bersih. Riset ini memberi keyakinan bahwa jawabannya mungkin sudah ada di depan mata yaitu pada kemampuan manusia menyulap cahaya matahari menjadi sumber air bersih yang murah dan melimpah.
Baca juga artikel tentang: Kenali 8 Tanda Tubuh Mengalami Overdosis Garam yang Bisa Mengancam Kesehatan
REFERENSI:
Kazaz, Oguzhan & Abu-Nada, Eiyad. 2025. Innovative high-energy nanocomposite absorbers for superior solar-driven water desalination through broadband solar energy harvesting. Applied Thermal Engineering, 126531.
