Memanfaatkan Bakteri untuk Filter Air

Memanfaatkan Bakteri untuk Filter Air - Di zaman modern seperti sekarang ini kebutuhan akan air bersih menjadi salah satu kebutuhan utama. Akan tetapi realitanya lebih dari satu dari 10 orang di dunia tidak memiliki akses terhadap air minum yang bersih. Prediksinya bahkan pada tahun 2025 setengah dari populasi dunia akan tinggal di daerah dengan air bersih yang sangat terbatas.

Prediksi itu diperkuat dengan semakin meningkatnya permintaan akan air minum bersih, akan tetapi sumber daya airnya justru semakin langka. Hal tersebut diperparah dengan industrialisasi yang cepat dan meningkatnya kegiatan konstruksi. Hal tersebut merupakan faktor nyata yang mengharuskan perlunya solusi perawatan air terukur di seluruh dunia. Ditambah faktor-faktor lain, seperti pasar global untuk solusi pengolahan air diperkirakan akan tumbuh pada tingkat pertumbuhan gabungan tahunan sebesar 7,4% dari 2017 hingga 2027.

Persoalan air bersih inilah yang melatarbelakangi para ilmuwan di Universitas Washington di St Louis Amerika Serikat dan Seoul National University untuk merancang teknologi membran terbaru yang dapat memurnikan air lebih cepat. Terobosan teknologi tersebut diklaim dapat mencegah biofouling atau penumpukan bakteri dan mikroorganisme berbahaya lainnya yang terdapat dalam aliran air. Temuan ini diumumkan secara resmi pada awal Januari 2019 lalu.

Memanfaatkan Bakteri untuk Filter Air

Tim riset yang dikomandani Srikanth Singamaneni, seorang profesor teknik mesin dan ilmu material, bersama Young-Shin Jun, profesor energi, teknik lingkungan dan kimia tersebut, berhasil menggunakan bakteri untuk membangun membran penyaringan air terbaru. Tim tersebut memadukan keahlian mereka untuk mengembangkan membran ultrafiltrasi menggunakan graphene oxide dan bakteri nanoselulosa. Bakteri yang mereka temukan ini terbukti sangat efisien, tahan lama, dan ramah lingkungan.

Tim peneliti ini menggunakan bakteri pengkhianat untuk membantu mereka membangun filter air graphene yang menghancurkan bakteri lain. Tim mengklaim filter air baru mereka dapat membersihkan air dua kali lebih cepat dari membran ultrafiltrasi yang tersedia secara komersial saat ini.

Tim peneliti mengatakan bahwa membuat filter air seperti “pencetakan 3D dengan mikroorganisme”. “Kami justru memanfaatkan bakteri untuk menyaring bakteri itu sendiri. Ternyata hasilnya cukup kuat, bahkan dua kali lebih kuat,” ungkap Profesor Singamaneni.

Bahan Murah

Penumpukan bakteri dan mikroorganisme atau biofouling dalam air menyumbang hampir setengah dari semua pengotoran membran. Hal tersebut sangat menantang untuk diberantas sepenuhnya. Profesor Singamaneni dan Profesor Jun telah menangani tantangan ini bersama selama hampir lima tahun. Mereka sebelumnya mengembangkan membran lain menggunakan nanostars emas. Namun, mereka ingin merancang dengan menggunakan bahan yang lebih murah.

Mereka akhirnya memilih bakteri dan membran baru yang mereka teliti dimulai dengan memberi makan bakteri Gluconacetobacter hansenii dengan suatu zat manis sehingga membentuk nanofibers selulosa ketika berada di dalam air. Tim tersebut kemudian memasukkan serpihan graphene oxide (GO) ke dalam bakteri nanoselulosa ketika sedang tumbuh. Pada dasarnya, peneliti ingin menjebak GO dalam membran untuk membuatnya stabil dan tahan lama.

Setelah GO dimasukkan, membran diperlakukan dengan larutan basa untuk membunuh Gluconacetobacter. Selama proses ini, kelompok oksigen GO dihilangkan sehingga mengurangi GO. Ketika tim menyinari sinar matahari ke membran, serpihan GO yang berkurang segera menghasilkan panas yang dibuang ke air di sekitarnya dan nanocellulose bakteri. Ironisnya, membran yang dibuat dari bakteri juga dapat membunuh bakteri itu sendiri.

“Jika Anda ingin memurnikan air dengan mikroorganisme di dalamnya, berkurangnya graphene oxide dalam membran dapat menyerap sinar matahari, memanaskan membran, dan membunuh bakteri itu sendiri,” kata Singamaneni.

Tim Singamaneni dan Jun ini mengekspos membran untuk bakteri E. coli, kemudian menyinari permukaan membran. Setelah diradiasi dengan cahaya hanya selama 3 menit, bakteri E. coli mati. Tim menemukan bahwa butuh pemanasan di atas 70° Celcius dalam membran untuk membunuh dinding sel bakteri E. coli.

Sementara bakteri terbunuh, para peneliti memiliki membran murni dengan serat nanoselulosa berkualitas tinggi yang mampu menyaring air dua kali lebih cepat dari membran ultrafiltrasi yang tersedia di pasaran di bawah tekanan operasi yang tinggi. Ketika mereka melakukan percobaan yang sama pada membran yang terbuat dari bakteri nanoselulosa tanpa GO berkurang, bakteri E. coli tetap hidup.

Profesor Jun menjelaskan, semua orang dapat menambahkan apapun yang disukainya ke bakteri nanoselulosa selama masih ada pertumbuhannya. “Kami melihatnya di bawah kondisi pH yang berbeda mirip dengan apa yang kita temui di lingkungan dan membran ini jauh lebih stabil dibandingkan dengan membran yang dibuat dengan filtrasi vakum atau spin-coating dari graphene oxide,” paparnya.

Berguna untuk Negara Berkembang

Profesor Singamaneni mengakui bahwa menerapkan proses ini dalam sistem reverse osmosis konvensional berbiaya cukup mahal. Mereka mengusulkan sistem modul spiral-luka, mirip dengan gulungan handuk. Itu bisa dilengkapi dengan LED atau jenis nanogenerator yang memanfaatkan energi mekanik dari aliran fluida untuk menghasilkan cahaya dan panas. Teknik ini akan mengurangi biaya keseluruhan.

Jika teknik yang ditemukan tim riset ini ditingkatkan ke ukuran besar, hal tersebut dinilai bisa menguntungkan banyak negara berkembang, terutama negara-negara yang memiliki persediaan air bersih sangat terbatas.

Selama ini, material untuk penyaring air konvensional masih menggunakan karbon aktif, zeolit, flokulan, dan lainnya yang memiliki keterbatasan sensitivitas pH tertentu, efisiensi, dan pemulihan yang buruk untuk mengolah campuran berbagai macam kontaminan yang terdapat dalam air limbah.

“Bila bakteri yang ada kita manfaatkan ulang untuk memfilter kembali bakteri atau polutan yang ada di air, tentu lebih murah dan cukup efektif dari hasil riset kami ini,” ujar Profesor Jun.

Read More

Kandungan Bakteri Dalam Air

Kandungan Bakteri Dalam Air - Air jernih dan kotor sama - sama mengandung bakteri, mungkin saat kita melihat air yang kotor pastilah kita tahu kalau didalamnya terkandung banyak bakteri, virus dan kuman yang dapat menyebabkan penyakit. Akan tetapi tentunya kita tidak tahu bakteri, virus dan kuman seperti apakah yang terkandung di dalamnya.

Sumber : alat pengukur kualitas air

Seperti yang kita tahu juga bahwa meskipun bumi ini kebanyakan terdiri dari air, akan tetapi tidak semua air tersebut dapat kita konsumsi. Pada dasarnya air asli yang ada di permukaan bumi yang belum tercemar ada tiga jenis yaitu air tawar, air asin dan air payau.

Di negara kita ini yang memiliki iklim tropis yaitu kemarau dan penghujan, seringkali pada saat musim kemarau pada beberapa daerah mengalami kelangkaan air. Bahkan dalam kondisi yang paling parah, masyarakat terpaksa menggunakan air kubangan yang digunakan bersama baik manusia maupun hewan.

Menurut catatan UNICEF yang dilansir Water Compassion disebutkan bahwa lebih dari 4.000 anak - anak meninggal dunia karena bakteri yang terkandung di dalam air yang dikonsumsinya setiap hari. Karena masalah tersebut, di zaman sekarang ini banyak perusahaan yang menyediakan air minum dalam kemasan yang dijual di pasaran dengan harga dan ukuran yang beragam.

Namun meskipun air minum dalam kemasan ini sudah banyak tersedia, akan tetapi tetap ada sebagian masyarakat di berbagai belahan dunia yang jauh lebih memilih tetap mengkonsumsi air asli yang tersedia di bumi. Walaupun mereka tahu bahwa mengkonsumsi air kotor juga tidak baik bagi kesehatan, namun bagi mereka tidak ada pilihan lain.

Akan tetapi baik air jernih maupun air kotor juga sama - sama mengandung banyak bakteri di dalamnya apabila kita konsumsi. Beberapa jenis bakteri dalam air tersebut adalah Coliform Bacteria, Giardia Lamblia, Cryptosporidium dan Helminths.

Apabila di dalam sebuah air jernih saja terkandung banyak bakteri, parasit, virus dan protozoa, bagaimana dengan air yang kotor. Tentunya jumlah dan varietasnya akan lebih beragam dan juga akan lebih banyak lagi.

Jenis bakteri maupun parasit seperti Clostridium botulinum, Campylobacter jejuni, Vibrio cholerae, Escherichia coli, Mycobacterium marinum, Shigella dysenteriae, Legionella pneumophila banyak terkandung dalam air kotor. Selain itu jenis bakteri seperti Leptospira, Salmonella, Salmonella typhi, Vibrio vulnificus, Vibrio alginolyticus, Vibrio parahaemolyticus dan masih banyak yang lain juga banyak terdapat dalam air.

Memang, terdapat beberapa negara yang air di negaranya dapat langsung diminum tanpa dimasak terlebih dahulu. Contohnya saja Jepang. Orang-orang Jepang percaya akan kemurnian air yang ada di negaranya, sehingga kebanyakan mereka akan mengkonsumsi air yang ada di negaranya secara langsung karena sudah percaya dengan air di negaranya.

Namun, penelitian lain menyebutkan bahwa walaupun dapat dikatakan bersih dan layak minum, air-air tersebut masih mengandung banyak material yang dapat mengakibatkan hal negatif bagi tubuh manusia.

Semua air di Jepang disalurkan melalui pipa-pipa besi jadi secara logika, pipa - pipa besi tersebut apabila secara terus menerus dilewati air menyebabkan kandungan material besinya akan ikut terbawa oleh aliran air. Dan ketika kita mengkonsumsi air tersebut maka kandungan tersebut akan masuk ke dalam tubuh ketika diminum.

Kesadaran akan hal tersebut, banyak juga orang Jepang yang mulai mengubah perilaku meminum air secara langsung dengan cara membeli air kemasan. Apalagi setelah reaktor nuklir Fukushima terjadi kebocoran beberapa waktu lalu, permintaan akan air kemasan semakin meningkat.

Padahal dengan mengkonsumsi air kotor atau air yang sudah tercemar maka bahaya penyakit seperti Disentri, Kolera bahkan Hepatitis A akan menyerang kesehatan tubuh kita baik secara langsung maupun tidak. Memang, masih banyak yang meremehkan serangan penyakit - penyakit tersebut, namun sebagian besar tidak sadar bahwa penyakit tersebut dapat juga menyebabkan kematian. Para ahli menyarankan bahwa, untuk mendapatkan kualitas air yang layak minum maka proses boiling atau dimasak terlebih dahulu.

Sampai saat ini beragam organisasi mulai dari yang resmi sampai badan independen bergerak untuk mengurusi masalah air bersih, salah satunya adalah charity : water yang didirikan oleh Scott Harrison. Apabila sudah banyak orang yang peduli akan kesehatan khususnya seputar air layak minum, bagaimana dengan kita. Apakah kita sudah benar-benar mengonsumsi air layak minum?

Read More