Dunia terus mencari cara yang semakin efisien untuk mengatasi kelangkaan air bersih. Banyak negara menghadapi kekurangan pasokan air tawar akibat populasi yang berkembang, perubahan iklim, serta meningkatnya kebutuhan industri dan pertanian. Di tengah tantangan global ini, para peneliti berlomba menemukan teknologi yang mampu memproduksi air bersih dengan biaya rendah, menggunakan energi terbarukan, serta memiliki dampak minimal terhadap lingkungan. Salah satu teknologi yang menjanjikan adalah evaporator surya yaitu perangkat yang menguapkan air menggunakan panas matahari kemudian mengembunkannya menjadi air bersih.
Sebuah penelitian terbaru menghadirkan terobosan penting dengan memanfaatkan nanocellulose yang berasal dari biomassa. Bahan ini merupakan serat berukuran sangat kecil yang dapat diperoleh dari kayu atau tanaman lain. Nanocellulose dikenal ringan, kuat, mudah terurai, serta memiliki kemampuan menyerap air dengan sangat baik. Kombinasi sifat tersebut menjadikannya kandidat ideal untuk perangkat penguapan air berbasis energi matahari.
Baca juga artikel tentang: Pahlawan Hijau yang Tersamar: Mengapa Sayuran Brassica Bisa Jadi Kunci Kesehatan Dunia
Penelitian ini menyatukan dua jenis struktur mikro dan nano yang berbeda. Struktur pertama disebut laser induced carbon atau LC. Struktur ini terbentuk ketika sinar laser berenergi tinggi diarahkan pada permukaan tertentu sehingga menghasilkan lapisan karbon berpori yang mampu menyerap cahaya dengan sangat efisien. Lapisan karbon ini bekerja seperti spons penangkap panas. Ia menyerap sinar matahari secara maksimal dan mengubahnya menjadi energi panas untuk menguapkan air. Struktur kedua adalah cellulose aerogel atau CA. Aerogel merupakan bahan yang sangat ringan dan sangat berpori sehingga memiliki luas permukaan besar. Bentuk dan porinya membuat air bergerak melalui material ini dengan cepat.
Penggabungan kedua struktur tersebut menghasilkan evaporator yang sangat efisien. Struktur karbon dari LC memberikan kemampuan menyerap cahaya matahari hampir sepenuhnya sementara aerogel selulosa membantu transportasi air melalui kanal mikro yang tersusun rapi. Ketika kedua material ini bekerja bersama, air yang masuk ke permukaan evaporator segera menyebar merata, menyerap panas dengan cepat, dan menguap secara efisien.
Peneliti kemudian menambahkan lapisan polydimethylsiloxane atau PDMS untuk meningkatkan performa sistem. Lapisan PDMS terkenal memiliki sifat anti air di satu sisi dan permeabel terhadap uap air di sisi lain. Penambahan lapisan ini membuat permukaan evaporator menjadi lebih unggul dalam menahan garam agar tidak menumpuk. Endapan garam sering menjadi masalah besar dalam teknologi desalinasi karena garam yang mengering dapat menyumbat pori pori material sehingga mengurangi kemampuan penguapan. Dengan lapisan PDMS, evaporator ini mampu membersihkan dirinya sendiri dari garam atau self cleaning sehingga dapat digunakan lebih lama tanpa perawatan berat.
Hasil pengujian menunjukkan kinerja yang mengesankan. Evaporator berbasis LC dan CA mampu menghasilkan laju penguapan rata rata sekitar 1.62 kilogram per meter persegi per jam. Angka ini sudah tergolong tinggi untuk teknologi penguapan berbasis matahari. Setelah dilapisi PDMS, kinerjanya meningkat hingga sekitar 1.9 kilogram per meter persegi per jam. Efisiensi konversi energi matahari menjadi uap juga meningkat hingga lebih dari 83 persen. Artinya hampir seluruh energi panas dari matahari digunakan langsung untuk mengubah air menjadi uap tanpa terbuang sia sia.
Kemampuan mempertahankan performa di lingkungan air laut juga menjadi sorotan penting. Evaporator ini diuji dalam kondisi air laut simulasi yang mengandung garam dengan konsentrasi tinggi. Hasilnya menunjukkan bahwa perangkat tetap berfungsi dengan stabil tanpa terjadi penumpukan garam. Hal ini sangat penting karena banyak teknologi desalinasi berbasis penguapan mengalami penurunan efisiensi setelah beberapa jam akibat kerak garam. Resistensi tinggi terhadap penumpukan garam membuat perangkat ini jauh lebih andal untuk penggunaan jangka panjang.
Keunggulan lain yang menonjol berasal dari aspek lingkungan. Selulosa sebagai bahan dasar evaporator ini berasal dari sumber hayati yang melimpah dan mudah diperbarui. Aerogel selulosa bersifat biodegradable sehingga tidak menimbulkan limbah berbahaya jika suatu hari perangkat ini perlu diganti. Kombinasi material karbon dan lapisan PDMS yang tipis juga tidak menghasilkan dampak lingkungan sebesar teknologi lain yang memakai komponen logam berat atau plastik yang sulit terurai. Perangkat ini juga tidak memerlukan sumber energi eksternal karena seluruh prosesnya mengandalkan panas matahari.
Faktor ramah lingkungan ini sangat relevan bagi negara negara yang ingin mengembangkan teknologi desalinasi tanpa menambah beban ekosistem laut. Beberapa metode desalinasi tradisional seperti reverse osmosis memerlukan energi tinggi dan dapat menghasilkan limbah air asin pekat yang sulit ditangani. Evaporator surya berbasis nanocellulose menawarkan alternatif yang lebih hijau serta lebih hemat energi.
Studi ini juga menyoroti potensi penggunaan material dan desain perangkat secara massal. Aerogel selulosa dapat diproduksi dalam jumlah besar dengan teknik kimia yang relatif sederhana. Proses pembuatan lapisan karbon menggunakan laser dapat disesuaikan dengan skala industri. Lapisan PDMS dapat diterapkan melalui proses pelapisan sederhana yang tidak membutuhkan peralatan besar. Potensi skalabilitas ini membuka peluang realisasi evaporator surya hemat biaya di banyak daerah terutama wilayah pesisir yang memiliki intensitas cahaya matahari tinggi dan sumber air laut melimpah.
Penerapan teknologi ini dapat berdampak besar bagi komunitas yang kekurangan air bersih. Di banyak wilayah dunia, penduduk harus berjalan jauh setiap hari untuk mendapatkan air minum. Teknologi sederhana dan hemat energi seperti evaporator berbasis nanocellulose dapat membantu menyediakan pasokan air bersih tanpa membutuhkan infrastruktur rumit. Perangkat ini juga dapat digunakan dalam situasi darurat seperti bencana alam ketika akses air bersih terganggu.
Sebagai penutup, penelitian ini memperlihatkan arah baru dalam pengembangan teknologi desalinasi surya yang lebih efisien, tahan lama, mudah diproduksi, dan ramah lingkungan. Kombinasi struktur laser induced carbon, aerogel selulosa, dan lapisan PDMS menghasilkan perangkat penguapan air yang mampu bekerja optimal dalam berbagai kondisi. Inovasi ini tidak hanya meningkatkan kemampuan mengubah air laut menjadi air tawar tetapi juga menawarkan solusi berkelanjutan yang selaras dengan kebutuhan masa depan. Dunia membutuhkan teknologi yang murah, efektif, dan ramah lingkungan. Evaporator berbasis nanocellulose ini membawa kita selangkah lebih dekat menuju masa depan tersebut.
Baca juga artikel tentang: Kenali 8 Tanda Tubuh Mengalami Overdosis Garam yang Bisa Mengancam Kesehatan
REFERENSI:
Ko, Youngsang dkk. 2025. Nanocellulose‐based interfacial solar evaporator: integrating sustainable materials and micro‐/nano‐architectures for solar desalination. Advanced Functional Materials 35 (5), 2414576.
