Terobosan Baru, Potensi Limbah Cair Sebagai Produk Bernilai

KOMPAS.com - Limbah cair dari industri, rumah tangga, dan pertanian sering kali mencemari lingkungan dan sumber daya air.

Namun, limbah cair bisa menjadi inovasi menarik yang menjanjikan dengan mengubah masalah ini menjadi peluang.

Peneliti dari teknik lingkungan di Universitas Drexel menemukan bahwa air limbah dapat menjadi sumber pupuk nitrogen ramah lingkungan, yang dikutip dari Drexel News pada Rabu (20/9/2023).

Pupuk nitrogen sangat penting dalam pertumbuhan tanaman di seluruh dunia. Hampir separuh penduduk dunia mendapatkan makanan dari tanaman yang ditanam dengan bantuan pupuk ini.

Meskipun nitrogen adalah komponen utama di atmosfer kita, sekitar 78 persen di dalamnya. Tetapi, nitrogen dalam bentuk itu tidak bisa langsung dimanfaatkan oleh tanaman.

Limbah cair jadi pupuk nitrogen ramah lingkungan

Produksi nitrogen untuk pupuk adalah proses yang membutuhkan banyak energi dan berkontribusi hingga 2 persen dari emisi karbon dioksida global.

Dalam beberapa tahun terakhir, para peneliti telah mencari alternatif untuk proses produksi nitrogen, yang dikenal sebagai proses Haber-Bosch. Prose itu telah menjadi standar selama lebih dari satu abad.

Salah satu alternatif yang menjanjikan, yang baru-baru ini dipertimbangkan oleh beberapa penyedia utilitas air, adalah dengan mengambil nitrogen dari amonia limbah cair yang diambil dari air selama proses pengolahan.

Menurut peneliti proses menghilangkan amonia dari air limbah dan mengubahnya menjadi pupuk tidak hanya layak secara teknis, tetapi juga dapat membantu mengurangi dampak lingkungan, serta penggunaan energi dalam produksi pupuk.

"Menyelamatkan nitrogen dari limbah cair sebagai alternatif untuk proses Haber-Bosch menciptakan ekonomi nitrogen berkelanjutan,'" ujar Patrick Gurian, PhD, seorang profesor di College of Engineering di Drexel.

"Ini berarti kita dapat mengambil nitrogen yang ada tanpa perlu mengonsumsi energi tambahan dan mengurangi emisi gas rumah kaca yang dihasilkan dari pengambilan nitrogen dari udara," sambungnya.

Selain itu, penelitian ini juga menunjukkan bahwa fasilitas pengolahan air dapat menghemat energi dengan menggunakan metode pengupasan amonia melalui udara untuk mengurangi konsentrasi amonia sebelum air kembali ke dalam proses pengolahan limbah.

Hal ini dapat mengurangi waktu dan proses yang dibutuhkan dalam pengolahan air dan sesuai dengan proses pelunakan yang membantu mengurangi pengendapan bahan kimia dalam infrastruktur pabrik pengolahan.

Penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Science of the Total Environment.

Air limbah diubah menjadi amonia

Sebuah penelitian sebelumnya yang dikutip dari Canadian Light Source pada Rabu (20/9/2023) melibatkan ilmuwan dari Calgary, Toronto, Houston, dan Tennessee mengembangkan proses ramah lingkungan untuk mengubah nitrat (NO3) dalam air limbah industri menjadi amonia.

Haotian Wang, seorang asisten profesor di Rice University, bersama dengan timnya telah berhasil mengubah nitrat menjadi amonia dengan menambahkan listrik ke katalis atom tunggal.

Fokus pada situs atom tunggal menjadi kunci utama dalam memastikan terjadinya reaksi yang diinginkan.

"Jika kita memiliki beberapa situs aktif, kita bisa berakhir dengan gas nitrogen sebagai hasilnya," ujar Wang.

Katalis atom tunggal dibuat dengan mereduksi atau menyusutkan nanopartikel menjadi atom tunggal, di mana nanopartikel awalnya terdiri dari ratusan atau ribuan atom individu.

"Kita dapat mengubah air limbah yang seringkali diabaikan menjadi bahan kimia berharga dengan menggunakan listrik terbarukan, tanpa menciptakan lebih banyak emisi karbon dioksida," ujar Wang.

Ini berbeda dari katalisis termal tradisional yang menggunakan bahan bakar fosil dan kurang efisien dalam mengubah limbah menjadi produk bernilai.

Langkah selanjutnya adalah meningkatkan efisiensi dan stabilitas katalis agar dapat digunakan dalam situasi nyata.

Selain itu, penelitian akan melibatkan eksperimen lebih lanjut dengan air limbah industri yang memiliki komposisi kimia yang lebih kompleks daripada sampel yang digunakan tim peneliti.

Penelitian inovatif dengan mengubah limbah cair menjadi pupuk nitrogen ramah lingkungan  ini telah diterbitkan dalam jurnal Nature Communications.