Sebuah Membran Teknologi Baru dalam Dunia Pengolahan Air

Sebuah jenis membran apa pun umumnya memang sudah diketahui sebagai salah satu alternatif teknik pengolahan air. Namun yang berbeda baru ini, Ilmuwan Imperial College London telah menciptakan jenis membran baru yang dapat meningkatkan pemurnian air dengan penyimpanan energi baterai. Mereka meningkatkan teknologi saat ini yang lebih mahal dan sulit untuk diterapkan secara praktis. Membran penukar ion saat ini digunakan untuk memurnikan air dan menyimpan output energi terbarukan dalam sel bahan bakar dan baterai. Namun, memang ada kendala terhadap harga yang tinggi di mana harga ini sulit untuk dijangkau oleh orang pada umumnya.

Drinking Water | pixabay.com

Para ilmuwan ini menemukan bahwa membran polimer berbiaya rendah telah banyak digunakan dalam industri membran dalam berbagai konteks, dari penghilangan garam dan polutan dari air, hingga pemurnian gas alam, tetapi membran ini biasanya tidak konduktif atau cukup selektif untuk pengangkutan ion yang banyak terdapat pada air. Sebuah tim multi-institusional yang dipimpin oleh Imperial College dan University of Edinburgh telah mengembangkan teknologi membran transport ion baru yang dapat mengurangi biaya penyimpanan energi dalam baterai dan air pemurnian. Mereka mengembangkan membran baru berdasarkan kelas polimer mikropori, yang dikenal sebagai polymers of intrinsic microporosity (PIMs), dan mengubah blok percobaan mereka untuk berbagai properti menggunakan simulasi komputer.

Penemuan mereka ini dapat berkontribusi pada penggunaan dan penyimpanan energi terbarukan karena air yang diolah dapat menghasilkan tenaga tertentu dan meningkatkan ketersediaan air minum bersih di negara-negara berkembang.

Desain ini juga diklaim sebagai generasi baru membran untuk berbagai penggunaan, keduanya meningkatkan kehidupan dan meningkatkan penyimpanan energi terbarukan seperti tenaga surya dan angin yang akan membantu memerangi perubahan iklim.

Polimer terbuat dari bentuk tulang punggung yang kaku dan bengkok, seperti pasta fusilli. Mereka mengandung pori-pori kecil yang dikenal sebagai 'mikropori' yang menyediakan saluran yang kaku dan teratur melalui mana molekul dan ion bergerak secara selektif berdasarkan ukuran fisiknya. Polimer juga larut dalam pelarut umum sehingga mereka dapat dilemparkan ke dalam film super tipis yang selanjutnya mempercepat transportasi ion. Faktor-faktor ini berarti membran baru dapat digunakan dalam berbagai proses pemisahan dan perangkat elektrokimia yang membutuhkan transportasi ion yang cepat dan selektif.

water purification method | pixabay.com

Untuk membuat PIMs lebih ramah air, tim ilmuwan menggabungkan kelompok fungsional yang menarik air yang memungkinkan ion garam kecil lewat sambil mempertahankan ion besar dan molekul organik. Tim peneliti ini juga menunjukkan bahwa membran mereka sangat selektif ketika menyaring ion garam kecil dari air, dan ketika mengeluarkan molekul organik untuk pengolahan air kota. Bahkan mereka mengatakan bahwa membran seperti itu dapat digunakan dalam sistem nano-filtrasi air dan diproduksi pada skala yang jauh lebih besar untuk menyediakan air minum di negara-negara berkembang dengan jumlah penduduk yang juga lebih besar.

Credit: Qilei Song, Imperial College London

Membran tersebut juga cukup spesifik untuk menyaring ion lithium dari magnesium dalam air asin--sebuah teknik yang dapat mengurangi kebutuhan akan lithium yang ditambang mahal dengan tingkat bahan berbahaya yang cukup tinggi bagi manusia dan bahan ini merupakan bahan yang merupakan sumber utama untuk baterai lithium-ion.

Alternatif lain juga mungkin bisa kita dapatkan untuk lithium yang berkelanjutan dari air laut atau reservoir air asin daripada menambang di bawah tanah yang akan lebih murah, lebih ramah lingkungan, dan membantu pengembangan kendaraan listrik dan penyimpanan energi terbarukan skala besar. Sebuah proyek dengan kompleksitas yang tinggi namun membantu banyak untuk kelangsungan hidup dunia dan juga manusia.