Tentang KamiPedoman Media SiberKetentuan & Kebijakan PrivasiPanduan KomunitasPeringkat PenulisCara Menulis di kumparanInformasi Kerja SamaBantuanIklanKarir
2025 © PT Dynamo Media Network
Version 1.94.1
Konten dari Pengguna
Solusi Permasalahan SDGs dengan Aplikasi Nanomaterial Mxenes
31 Desember 2024 20:32 WIB
·
waktu baca 4 menitTulisan dari Muhammad Rayhan Ammar tidak mewakili pandangan dari redaksi kumparan
ADVERTISEMENT
Tahukah kalian, jika di era modern ini, banyak sekali permasalahan yang terjadi di sekitar kita? Meskipun terkadang terlihat seakan terjadi perubahan yang signifikan, tetap saja masih ada permasalahan serta tantangan baru yang muncul. Setelah 9 tahun berlalu sejak SDGs diadopsi pada 2015, banyak indikator kunci masih menunjukkan kemajuan yang lambat atau malah mundur, seperti permasalahan krisis energi, krisis air bersih hingga pemanasan global. Namun, para ilmuwan mengatasi permasalahan ini dengan mengembangkan ilmu pengetahuan, teknologi, dan sumber daya alam yang ada sebagai inovasi, salah satunya dalam nanomaterial.
ADVERTISEMENT
Baru-baru ini ditemukan material berskala nano yang dinamakan mxene. Mxene sendiri merupakan nanomaterial yang termasuk kategori material 2D, seperti Graphene. Mxenes sendiri terdiri atas lapisan logam, khususnya logam golongan transisi seperti Titanium dan Molibdenum dan lapisan karbon atau nitrogen. Mxene pertama kali di sintesis oleh peneliti dari Drexel University, Amerika Serikat pada tahun 2011. Mereka menyintesis Ti3C2 dari Titanium Carbide (Ti3AlC2) menggunakan asam hidrofluorida sebagai agen cleaving.
Dalam beberapa tahun ini, mxene sendiri banyak dikembangkan karena memiliki banyak sekali potensi yang dapat digunakan sebagai material canggih untuk solusi dalam permasalahan terkait SDGs. Material canggih ini memiliki banyak sekali potensi penggunaan seperti pada salinasi air, penyimpanan energi, bahkan untuk penanggulangan emisi karbon. Hal ini dapat terjadi karena mxene sendiri memiliki banyak sekali properti/sifat fisik dan kimia yang unik. Dalam artikel ini, mari kita gali potensi penggunaan mxene dalam berbagai aspek kehidupan.
ADVERTISEMENT
Penggunaan Mxenes dalam bidang Elektronika dan Energi
Salah satu penggunaan mxenes sebagai solusi permasalahan SDGs adalah dalam pengaplikasiannya dalam material pembentuk/bahan utama dalam baterai dan superkapasitor. Pengaplikasian mxene sebagai bahan superkapasitor dan baterai memungkinkan untuk penghantaran energi yang lebih cepat, efisiensi dalam pengisian dan penggunaan energi listrik. Adapun mxene cocok digunakan sebagai bahan baterai dan superkapaasitor sebab jenis keluarga material ini memiliki sifat mekanik yang dapat disesuaikan dengan kemauan, dapat didispersikan dalam air, permukaan yang aktif secara elektrokimia, serta memiliki charge density yang tinggi.
selain digunakan sebagai bahan baterai dan superkapasitor, Mxene juga dapat digunakan sebagai katalis dalam produksi bahan bakar hidrogen, yang kini digadangkan sebagai sebagai bahan bakar yang jauh lebih ramah lingkungan daripada bahan bakar fosil. Penilitian ini dilakukan oleh peneliti dari Korea Institute of Science and Technology (KAIST) yang menggunakan katalis berbasis Molibdenum Carbide. Mereka berhasil menunjukkan bahwa produksi hidrogen jauh lebih efisien sekitar 2.45 kali dan sel-nya mampu bertahan hingga 40 jam
ADVERTISEMENT
Dari contoh pengaplikasian yang telah dipaparkan, ternyata mxene memiliki kemampuan untuk menjadi material canggih dalam permasalan krisis energi yag termuat dalam SDGs poin 7, yaitu Clean and Affordable Energy.
Penggunaan Mxenes dalam bidang Salinasi dan Pemurnian Air
Selain aplikasi dalam elektronika, Mxenes sendiri dapat diaplikasikan dalam proses bioremediasi dan penanggulangan polusi lingkungan. Dalam beberapa penilitian menunjukkan bahwa mxene sendiri dapat dimodifikasi sebagai fotokatalis, yang dapat digunakan untuk menanggulangi permasalahan polusi air dengan bantuan adanya cahaya. Kemampuan Mxene sebagai fotokatalis ini mampu mereduksi limbah yang terdispresi dalam air menjadi bentuk yang lebih mudah terurai. Material titanium carbide sendiri juga digunakan sebagai pendeteksi adanya ion logam berat, senyawa biomolekul, bahkan hingga patogen seperti Mycobacterium tuberculosis.
Alasan lain mengapa mxene dapat digunakan sebagai material untuk water treatment adalah kemampuan adsopsinya yang tinggi. Hal ini disebabkan oleh permukaan yang luas yang dilengkapi dengan gugus fungsi aktif dan bersifat hidrofilik. Selain itu, membran berbasis MXene beroperasi pada fluks yang ditingkatkan dan menawarkan potensi biofouling yang lebih rendah jika dibandingkan dengan membran konvensional untuk aplikasi desalinasi dan air minum. sehingga dapat disimpulkan bahwa mxene juga mampu membatu menanggulangi permasalahan krisis air bersih yang termuat dalam SDGs poin ke-6, yakni Clean Water and Sanitation
ADVERTISEMENT
Kesimpulan
Dari segala pertimbangan yang telah dipaparkan pada artikel ini, dapat ditarik bahwa mxene sendiri memiliki banyak manfaat yang dapat digunakan sebagai material yang berpotensi untuk menjadi solusi dalam permasalahan yang termuat dalam poin-poin SDGs.
Namun dibalik ribuan potensi tersebut, para ilmuan juga belum menemukan metode sintesis yang aman untuk lingkungan. Proses sintesis mxene yang paling umum digunakan adalah metode sintesis secara kimiawi menggunakan asam fluorida, dimana sisa dari proses ini menghasilkan limbah yang bersifat korosif dan berbahaya untuk lingkungan. Oleh karena itu, diperlukan riset lebih lanjut untuk menemukan cara pembuatan mxene yang lebih ramah lingkungan untuk mendunkung keberlanjutan lingkungan dan menguak potensi tersembunyi dari material canggih ini.
referensi :
Akhter, Raheela, dan Shrikant S. Maktedar. (2023). MXenes: A comprehensive review of synthesis, properties, and progress in supercapacitor applications. Journal of Materiomics,Volume 9, Issue 6,2023, 1196-1241, ISSN 2352-8478, https://doi.org/10.1016/j.jmat.2023.08.011.
ADVERTISEMENT
Dixit, Fuhar. et al. (2021). Application of MXenes for water treatment and energy-efficient desalination: A review. Journal of Hazardous Material. Vol.423, Part B, 5 February 2022, 127050
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127050
Liao, Mingjia. et al. (2024). MXenes as emerging adsorbents for removal of environmental pollutants. Science of The Total Environment, Volume 912, 2024, 169014, ISSN 0048-9697,
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.169014