(Di atas gambar para peneliti IIT Roorkee memamerkan teknologi mereka yang terjangkau & tepat guna untuk menghasilkan air minum bebas arsenik di IInvenTiv’ IITs R&D Fair bulan lalu)
Abhijit Maiti, profesor madya di Departemen Polimer dan Rekayasa Proses, IIT-Roorkee, berasal dari negara bagian di mana jutaan penduduknya menderita akibat mengonsumsi air tanah yang terkontaminasi arsenik.
Menurut laporan Maret 2017 yang diajukan di Lok Sabha, Benggala Barat “memuncaki daftar di India” dengan lebih dari 1,04 crore orang yang terkena dampak arsenik. Kehadiran arsenik dalam air tanah juga berdampak buruk pada tanaman pangan yang ditanam di negara bagian tersebut. Para ahli mencatat bahwa paparan kronis terhadap arsenik tidak hanya dapat menyebabkan efek kesehatan kanker, tetapi juga efek non-kanker.
“Terlebih lagi, kontaminasi arsenik dalam air tanah ditemukan di banyak negara bagian lain saat ini. Itu memotivasi saya untuk menemukan solusi yang lebih murah dan efektif untuk menghasilkan air minum bebas arsenik,” kata Profesor Abhijit Maiti, dalam percakapan dengan The Better India.
Di bawah kepemimpinannya, tim peneliti di IIT-Roorkee telah mengembangkan teknologi titik penggunaan sederhana dan terjangkau yang berhasil menghilangkan arsenik di bawah lingkungan air yang benar-benar terkontaminasi. Solusi untuk menghasilkan air minum bebas arsenik ini juga dapat menghilangkan logam berat lainnya seperti timbal, tembaga, besi, dan mangan.
Terjangkau dan minim
Para peneliti telah mengembangkan mekanisme baru yang akan menyerap dua spesies arsenik paling berbahaya — As (III) dan arsenat As(V) — bersama dengan ion logam berat lainnya.
Adsorben dibuat dari limbah industri yang disebut ferromanganese slag, yang berasal dari limbah industri yang banyak ditemukan di industri baja; dan batu laterit, batuan alami yang banyak tersedia di berbagai bagian India, melalui perlakuan kimia sederhana.
“Bahan baku yang murah, penggunaan bahan kimia yang minimal, dan kemudahan skalabilitas proses penghilangan — inilah tiga pilar inovasi ini. Kelestarian lingkungan adalah intinya, mengingat terak ferromangan memiliki nilai komersial yang kecil,” catat Profesor Maiti.
“Sekitar 500 kg bahan pelet telah disiapkan dalam satu proses pengolahan bahan kimia berdasarkan teknologi yang dikembangkan dalam pengaturan industri. Untungnya, kami memiliki satu mitra industri yang terkait dengan proyek ini melalui Science and Engineering Research Board (SERB), badan hukum di bawah Departemen Sains dan Teknologi, Pemerintah India, di bawah skema ‘IMPRINT 2A’ mereka. Eksperimen penghilangan arsenik telah berhasil dilakukan di bawah lingkungan air yang terkontaminasi arsenik,” tambahnya.
Peneliti IIT Roorkee menjelaskan teknologi mereka kepada pengunjung di IInvenTiv’ IITs R&D Fair baru-baru ini di IIT Delhi
Mengatasi tantangan global
Dalam siaran pers yang dikeluarkan oleh institut tersebut, Prof ML Sharma, penjabat direktur, IIT Roorkee, mengatakan, “Kontaminasi arsenik dianggap sebagai masalah global, karena banyak dari Amerika dan Afrika terpengaruh oleh hal ini dan logam berat lainnya di akuifer. Inovasi ini akan sangat bermanfaat tidak hanya bagi India, tetapi bagi seluruh dunia. Untuk memenuhi permintaan makanan yang tinggi, sejumlah besar air tanah yang terkontaminasi arsenik ditarik dan menyebabkan kontaminasi air permukaan dengan arsenik.”
Prof Akshay Dvivedi, dekan Sponsored Research and Industrial Consultancy (SRIC) di IIT Roorkee, juga mencatat dalam siaran persnya, “Pengelolaan terak ferromangan menghadirkan tantangan bagi industri dan negara. Jadi, [its] pemanfaatan… akan menjadi pendekatan yang ramah lingkungan. Dengan demikian, prosesnya ramah lingkungan karena tidak ada bahan kimia berbahaya yang terlibat dalam proses pembuatannya.”
Komposisi inovasi ini
Bentuk asli dari dua bahan mentah — batuan laterit dan terak ferromangan — yang ditemukan dalam penyerap ini mengandung senyawa besi, aluminium, dan mangan yang diaktifkan untuk menangkap spesies arsenik hanya setelah perlakuan kimiawi.
“Luas permukaan yang besar dan jumlah gugus hidroksil yang besar dari media final ini [collection of substances] dapat dengan mudah menangkap spesies arsenik dari air. Penyerap akhir datang dalam bentuk butiran dan dapat dituangkan ke dalam kartrid, ”jelas Prof Maiti.
Dia melanjutkan, “Kartrid yang terisi dapat dipasang ke perangkat pemurnian air yang ada untuk menangkap arsenik. Air dengan konsentrasi arsenik 400 bagian per miliar (ppb) dapat dialirkan melalui kartrid ini dan konsentrasi arsenik air akhir akan kurang dari 0 hingga 10 ppb. Logam berat lainnya seperti timbal, tembaga, besi, dan mangan dapat dihilangkan dengan menggunakan adsorben ini,” jelas Profesor Maiti.
Jumlah air akan diolah berdasarkan jumlah media adsorben yang diisi dalam kartrid. Menurut Profesor Maiti, “Volume media 1,5 liter (L) di dalam kartrid mampu menghasilkan 8.000 liter air bebas arsenik. 8.000 L ini dapat diproduksi dari kartrid 1,5 L dalam waktu 10.000 menit (jika air dialirkan terus menerus melalui kartrid).”
Dengan demikian, pengguna akan menjalankan perangkat sesuai dengan kebutuhan mereka. Sebuah keluarga dengan empat-lima anggota umumnya membutuhkan 20 hingga 25 L air untuk keperluan minum dan memasak per hari.
“Untuk menghasilkan air sebanyak itu, kita perlu menjalankannya maksimal 20 hingga 25 menit. Komponen perangkat tempat penggunaan ini adalah satu kartrid filter pasir, satu kartrid filter karbon, perangkat penyimpanan air 10 L, lampu UV (opsional, tergantung pada kualitas air), dan kartrid berisi bahan yang dikembangkan. Tidak diperlukan pompa eksternal. Tekanan tangki atas cukup untuk mendapatkan aliran air yang dibutuhkan melalui kartrid berisi media. Teknologi ini telah dikembangkan setelah upaya penelitian terus menerus selama sekitar 10 tahun,” tambahnya.
‘Yang pertama dari jenisnya di India’
Karena bahan mentah lebih murah, bahan yang dikembangkan jauh lebih murah daripada teknologi yang tersedia secara komersial untuk mengatasi arsenik di air tanah kita, kata Prof Maiti.
“Biaya media ini tiga sampai empat kali lipat lebih rendah dari adsorben impor. Selanjutnya, media ini dapat mengoksidasi spesies arsenik yang paling sulit dihilangkan, yaitu spesies arsenit (As(III)), sedangkan media impor lainnya tidak dapat mengoksidasi arsenit. Selanjutnya, tidak ada perangkat lengkap yang tersedia yang mengklaim dapat menghilangkan arsenik hingga tingkat konsentrasi yang lebih aman untuk air minum. Dengan demikian, perangkat semacam itu akan menjadi yang pertama di India dan juga di pasar global,” klaimnya.
Fitur penting lainnya dari teknologi ini adalah dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam sistem pemurnian air yang ada di rumah tangga serta sistem domestik yang besar.
“Teknologi pengolahan air yang ada mampu menghilangkan banyak bahan berbahaya lainnya (terutama bahan biologis berbahaya) kecuali arsenik. Kartrid yang diisi dengan bahan yang dikembangkan dapat dipasang dengan perangkat/sistem pemurnian air yang ada dengan berbagai kapasitas. Jadi, perangkat terakhir akan mampu menghilangkan arsenik serta bahan berbahaya lainnya. Selanjutnya, volume media yang digunakan dapat ditingkatkan sesuai kebutuhan. Bahannya berbentuk butiran, sehingga akan memberikan penurunan tekanan yang sangat kecil ke keseluruhan perangkat yang ada, ”katanya.
Seorang peneliti IIT Roorkee berpidato di IITs R&D Fair ‘IInvenTiv’ di IIT Delhi pada 14 Oktober 2022
Mencari kerjasama industri
Baru-baru ini, tim di IIT-Roorkee menggunakan prototipe teknologi ini pada air tanah dengan konsentrasi arsen awal 100-200 µg/L (mikrogram/liter). Dengan waktu kontak sekitar dua menit dengan penyerap, dihasilkan sekitar 250-300 L air dengan konsentrasi arsenik kurang dari 10 µg/L (batas maksimum yang ditetapkan oleh WHO).
Saat ini, teknologi ini tidak tersedia di India. Adsorben impor yang tersedia di pasar terbatas, dan biayanya juga jauh lebih tinggi.
“Sejauh ini, belum ada organisasi pemerintah yang mendekati kami. Tetapi beberapa organisasi swasta sudah mulai berbicara dan mudah-mudahan teknologi akan dialihkan ke mitra industri potensial mana pun. Kami siap mentransfer teknologi ini ke mitra industri potensial mana pun. Satu paten India telah diberikan dan aplikasi lain menunggu teknologi ini. Tim kami sangat tertarik untuk mengembangkan perangkat ini agar dapat digunakan secara massal,” ujarnya.
