Beberapa waktu lalu, dunia dikejutkan oleh penemuan mikroplastik pada darah, bahkan janin manusia. Peristiwa ini memunculkan pertanyaan serius tentang langkah-langkah pencegahannya. Artikel ini mengulas berbagai metode pemurnian air tercemar mikroplastik, dan menyoroti pentingnya penggunaan teknologi ultrasonik sebagai solusi inovatif yang menjanjikan.
Tantangan Pencemaran Mikroplastik
Mikroplastik, sebaran partikel plastik kecil < 5mm, telah menjadi masalah serius di lautan dan Sungai di seluruh dunia. Ada berbagai metode untuk memisahkan mikroplastik, diantaranya filtrasi, elutriasi, pemisahan berat jenis, dan ultrasonic.
Filtrasi adalah proses pemisahan partikel berdasarkan ukuran dengan menyaring air yang tercemar melalui filter dengan ukuran pori tertentu untuk memisahkan mikroplastik. Elutriasi memungkinkan pemisahan mikroplastik dari sedimen. Sebuah kolom khusus dengan sedimen berada di atas dan air akan disuntikkan dari dasar. Air dengan mikroplastik terapung akan mengalir ke atas dan dapat dikeluarkan, sementara partikel yang lebih berat akan turun bersama air yang tidak mengandung mikroplastik. Ini akan meningkatkan konsentrasi mikroplastik yang terapung dan mengurangi konsentrasi mikroplastik yang tertinggal di dalam air.
Pemisahan berat jenis adalah proses pemisahan partikel berdasarkan konsentrasi partikel, dimana partikel mikroplastik dengan konsentrasi tertentu akan terpisah dari air yang mengandungnya. Dalam penanganan mikroplastik, metode ini digunakan untuk mengurangi konsentrasi mikroplastik dan untuk mengidentifikasi jenis mikroplastik yang ada dalam air. Metode tradisional seperti filtrasi dan elutriasi belum efektif dalam menangani keragaman mikroplastik. Pemisahan berat jenis, sementara dapat mengurangi konsentrasi, namun belum mampu mengatasi masalah secara menyeluruh.
Baca juga: Mutiara: Perhiasan Mewah yang Terancam Punah oleh Kehadiran Mikroplastik
Teknologi Ultrasonik: Solusi yang Menjanjikan
Penggunaan ultrasonik dalam pemisahan mikroplastik menawarkan alternatif yang menarik. Tim peneliti New Mexico Institute of Mining and Technology, Lumala Nelum Perera dan Menake E. Piyasena, menggunakan gelombang ultrasonik dalam sistem fluida mikrofabrikasi dan pipa baja untuk memurnikan air tercemar. Ide ini muncul setelah Piyasena menggunakan gelombang suara untuk memisahkan mikroba dan sel lain dari cairan pada studi sebelumnya. Penelitian lanjutan ini menggambarkan penggunaan ultrasonik untuk mengkonsentrasi partikel mikroplastik dalam sampel air dan menemukan bahwa sistem ini dapat memisahkan mikroplastik dengan ukuran yang sangat beragam dengan cepat dan efektif.
Rahasianya ada di transduser, alat yang mengubah energi listrik menjadi energi suara yang ditempatkan di tabung utama perangkat pemurnian. Ketika mengalirkan air yang terkontaminasi melalui tabung yang dilengkapi transduser, terbentuk gelombang ultrasonic yang bergerak dari satu sisi tabung ke sisi lain, memantul seperti gema melalui larutan. Saat gelombang-gelombang tersebut bertemu dengan mikroplastik, gelombang-gelombang ini memberikan gaya pada partikel mikro tersebut. Interaksi ini menimbulkan efek berbeda tergantung ukuran mikroplastik. Potongan yang lebih kecil dari 180 mikrometer akan bergerak ke pusat aliran. Partikel yang lebih besar -ukurannya mendekati panjang gelombang ultrasonik- akan berinteraksi satu sama lain dan menciptakan gaya tambahan yang mendorong partikel besar ke tepian. Perangkat ini menggunakan pipa kecil untuk memisahkan potongan plastik yang terkonsentrasi di pusat aliran, kemudian dua pipa kecil tambahan mengambil mikroplastik yang lebih besar yang mengalir di sisi dalam pipa utama. Ketiga pipa ini bekerja bersama-sama untuk mengalihkan potongan plastik dari aliran air utama, dan memurnikan air.
Mekanisme Ultrasonik dalam Memisahkan Mikroplastik
Transduser, alat yang mengubah energi listrik menjadi energi suara, menjadi kunci dalam perangkat pemurnian ultrasonik. Ketika mengalirkan air yang terkontaminasi melalui tabung yang dilengkapi transduser, terbentuk gelombang ultrasonic yang bergerak dari satu sisi tabung ke sisi lain, memantul seperti gema melalui larutan. Saat kontak dengan partikel mikroplastik, gelombang-gelombang ini memberikan gaya pada partikel mikro tersebut. Interaksi ini menimbulkan efek berbeda tergantung ukuran mikroplastik. Potongan yang lebih kecil dari 180 mikrometer akan bergerak ke pusat aliran. Partikel yang lebih besar — ukurannya mendekati panjang gelombang ultrasonik — akan berinteraksi satu sama lain dan menciptakan gaya tambahan yang mendorong partikel besar ke tepian. Perangkat ini menggunakan pipa kecil untuk memisahkan potongan plastik yang terkonsentrasi di pusat aliran, kemudian dua pipa kecil tambahan mengambil mikroplastik yang lebih besar yang mengalir di sisi dalam pipa utama. Ketiga pipa ini bekerja bersama-sama untuk mengalihkan potongan plastik dari aliran air utama, memfasilitasi pemisahan yang efisien.
Keunggulan Teknologi Fokus Akustik
Penggunaan teknologi fokus akustik memiliki sejumlah keunggulan yang menarik:
- Efisiensi Tinggi: Teknologi fokus akustik dapat mencapai efisiensi tinggi dalam memisahkan mikroplastik dari sampel air, dengan kemampuan untuk mengkonsentrasikan mikroplastik berbagai ukuran dan jenis.
- Kemudahan Penggunaan: Teknologi fokus akustik dapat digunakan dalam berbagai perangkat, seperti perangkat mikrofluida dan pipa baja, yang memungkinkan fleksibilitas dalam hal laju aliran dan volume sampel.
- Analisis Real-time: Teknologi fokus akustik dapat digunakan secara real-time, yang memungkinkan pemantauan dan analisis terus-menerus terhadap mikroplastik dalam sampel air.
- Ekonomis: Implementasi teknologi fokus akustik dapat dilakukan dengan menggunakan bahan yang ekonomis, seperti pipa baja, yang menjadikannya pilihan menarik untuk aplikasi dalam skala besar.
- Ramah Lingkungan: Teknologi fokus akustik tidak memerlukan penggunaan bahan kimia atau zat berbahaya lainnya, menjadikannya metode yang ramah lingkungan untuk isolasi mikroplastik.
Mengakhiri Pencemaran Mikroplastik
Dengan teknologi ultrasonik yang terus dikembangkan, kita memiliki harapan untuk mengatasi masalah sebaran mikroplastik secara efektif. Dengan demikian, kita dapat melindungi lingkungan dan kesehatan masyarakat dari ancaman yang ditimbulkan oleh mikroplastik.
Baca juga: Berdasarkan Hasil Riset Ternyata Ada Miliaran Mikroplastik dalam Secangkir Teh
Referensi:
N.L.N. Perera and M. Piyasena. Acoustic focusing of microplastics in microfabricated and steel tube devices: An experimental study on the effects from particle size and medium density. Separation and Purification Technology. Vol. 228, May 1, 2022, p. 120649. doi: 10.1016/j.seppur.2022.120649.
Prata JC, da Costa JP, Duarte AC, Rocha-Santos T. Methods for sampling and detection of microplastics in water and sediment: A critical review. TrAC Trends Anal Chem. 2019;110:150-159. doi:10.1016/J.TRAC.2018.10.029
ultrasound waves can help remove polluting microplastics in water – https://www.snexplores.org/article/microplastic-pollution-removal-water-ultrasound-waves Google
https://dspace.uii.ac.id/bitstream/handle/123456789/28980/15513020%20Refki%20Reza%20Syachbudi.pdf?sequence=1