Komposit TiO 2 -KA Sebagai Basis Fotoreaktor untuk Mendegradasi Larutan Antibiotik Tetrasiklin

Abstract

Antibiotik tetrasiklin (TC) merupakan salah satu antibiotik spektrum luas yang banyak digunakan dalam pengobatan manusia, kedokteran hewan, serta sebagai bahan tambahan pakan ternak. Penggunaannya yang meluas menyebabkan residu tetrasiklin banyak ditemukan mencemari lingkungan perairan, termasuk air limbah rumah tangga, rumah sakit, dan peternakan. Keberadaan tetrasiklin di lingkungan ini menimbulkan kekhawatiran serius karena sifatnya yang toksik terhadap organisme akuatik, dan yang terpenting kemampuannya untuk memicu resistensi antibiotik pada bakteri. Fenomena resistensi antibiotik merupakan ancaman global yang dapat mengurangi efektivitas pengobatan infeksi di masa depan. Oleh karena itu, pengembangan metode efektif untuk menghilangkan tetrasiklin dari limbah cair menjadi sangat mendesak. Untuk mengatasi tantangan ini, metode fotokatalitik digunakan sebagai teknologi pengolahan air limbah yang sangat menjanjikan. Metode ini memanfaatkan semikonduktor titaniumdioksida (TiO2), sebagai fotokatalis yang di bawah iradiasi cahaya UV menghasilkan pasangan elektron-hole. Pasangan elektron-hole ini kemudian memicu serangkaian reaksi redoks sehingga menghasilkan spesies oksigen reaktif yang sangat kuat, seperti radikal hidroksil (⋅OH), yang mampu mendegradasi polutan organik kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dan tidak berbahaya. Dalam penelitian ini, efisiensi TiO2 ditingkatkan melalui pembentukan material komposit dengan karbon aktif (KA). Penambahan KA bertujuan untuk mengurangi rekombinasi elektron-hole, dan meningkatkan daya adsorpsi, sehingga secara umum dapat meningkatkan efisiensi fotokatalitiknya dalam mendegradasi antibiotik tetrasiklin. Penelitian ini diawali dengan sintesis material komposit TiO2-KA melalui variasi massa KA yang digunakan, yaitu 6, 8, 10, 12, dan 14 g. Karakterisasi material hasil sintesis menggunakan BET dan SEM-EDX mengindikasikan bahwa massa KA memiliki pengaruh terhadap karakteristik komposit, meliputi komposisi unsur, morfologi permukaan, luas permukaan spesifik, dan porositas. Berdasarkan uji aktivitas fotokatalitik dari material hasil sintesis, material TiO2-KA/8 merupakan material yang paling optimum dalam mendegradasi larutan antibiotik tetrasiklin. Berdasarkan kinerja ini, TiO2-KA/8 dipilih sebagai material katalis utama untuk studi optimasi dosis. Penelitian kemudian mengeksplorasi pengaruh dosis material TiO2-KA/8 terhadap efisiensi degradasi TC. Dosis yang digunakan yaitu 0,1 g, 0,3 g, dan 0,5 g untuk 250 mL larutan antibiotik tetrasiklin. Data menunjukkan adanya pengaruh positif dari peningkatan dosis terhadap laju degradasi, di mana dosis 0,5 g TiO2-KA/8 terbukti memberikan laju degradasi tercepat. Hal ini menegaskan bahwa jumlah katalis yang optimal sangat penting untuk efisiensi reaksi. Poin penting penelitian ini adalah fotoreaktor yang dirancang khusus, menggunakan material komposit TiO2-KA/8 pada dosis optimal (0,5 g per 250 mL larutan, atau setara 8 g untuk 4 L total volume larutan). Hasil pengujian menunjukkan kinerja yang sangat bagus, konsentrasi antibiotik tetrasiklin awal 30 ppm berhasil diturunkan hingga kurang dari 0,5% (sekitar 0,144 ppm) hanya dalam waktu 2 jam, dan mencapai nilai di bawah ambang batas aman untuk dibuang ke lingkungan dalam waktu 4 jam perlakuan. Analisis spektrofotometer UV-Vis secara visual mengkonfirmasi penurunan absorbansi puncak-puncak tetrasiklin yang mengindikasikan degradasi yang hampir sempurna. Secara keseluruhan, tugas akhir ini berhasil membuktikan bahwa komposit TiO2-KA sebagai basis fotoreaktor merupakan teknologi yang cukup efektif untuk pengolahan limbah antibiotik tetrasiklin, memberikan solusi potensial untuk tantangan pencemaran lingkungan.