UNDIP, Semarang (7/9) – Universitas Diponegoro (UNDIP) kembali menggelar presentasi makalah ilmiah calon Guru Besar yang diselenggarakan oleh Dewan Profesor Universitas Diponegoro, pada Senin (7/9) di Ruang Sidang Senat Akademik, Gedung SA-MWA Kampus UNDIP Tembalang.

Dalam kesempatan tersebut, dosen Departemen Teknik Lingkungan Fakultas Teknik UNDIP, Ir. Titik Istirokhatun, S.T., M.Sc., Ph.D., IPU, ASEAN Eng., memaparkan gagasan ilmiahnya yang berjudul “Pengembangan Membran Fungsional Berkelanjutan untuk Pengolahan Air dan Air Limbah: Integrasi Rekayasa Antifouling, Pemulihan Sumber Daya, dan Sirkularitas”. Gagasan ini hadir untuk menjawab tantangan krisis ketersediaan air yang semakin meningkat dan tingginya kompleksitas kontaminan dalam sumber air.

Dalam paparannya, Titik menjelaskan bahwa teknologi membran berbasis pressure-driven sangat potensial karena prosesnya tidak memerlukan perubahan fase, sehingga lebih hemat energi dibandingkan metode pemisahan konvensional, serta memiliki sifat modular dan mudah diintegrasikan.

Meski demikian, pengembangan teknologi ini menghadapi empat tantangan utama (four key challenges), yaitu adanya permeability-selectivity trade-off, persoalan fouling dan biofouling, kompleksitas air limbah, dan tuntutan keberlanjutan (sustainability). Untuk menjawab tantangan tersebut, rekayasa membran harus menghubungkan aspek struktur, permukaan, transpor, fungsi pemisahan, aplikasi, hingga keberlanjutan. Sebagai upaya menanggulangi hambatan tersebut, Titik memaparkan tujuh strategi inovatifnya, antara lain:

1. Mineralisasi Silika: Memanfaatkan silika alami untuk meningkatkan kemampuan membran menyerap air dan mengatur pori-pori. Strategi ini terbukti meningkatkan laju aliran air dengan daya saring garam mencapai 95,2% serta lebih tahan terhadap penyumbatan.
2. Penggunaan Nanokapsul Perak (Ag): Menggunakan nanokapsul perak sebagai perekayasa struktur saat pembuatan lapisan membran. Hasilnya, membran menjadi lebih tipis dan berpori presisi, meningkatkan laju air, menahan garam hingga 97,7%, sekaligus ampuh mencegah menempelnya bakteri E. coli.
3. Charge Engineering dengan Imidazole: Memodifikasi muatan listrik permukaan membran menggunakan turunan imidazol. Metode ini membuat nutrisi penting seperti Nitrogen (N), Fosfat (P), dan Kalium (K) tetap dapat lolos untuk dimanfaatkan kembali (nutrient rejection < 25%), sementara bahan pencemar mikro yang berbahaya tetap tertahan hingga di atas 91%.
4. Pemanfaatan Material Alami dan MOF: Menggabungkan kerangka material khusus Metal-Organic Framework (MOF) dengan bahan-bahan hayati seperti keratin, kitosan, kolagen, dan kuinoa sebagai penyerap limbah zat warna (azo dye) yang ramah lingkungan dan ekonomis.
5. Membran Limbah Electroplating (UiO-66-Keratin): Memanfaatkan kombinasi material khusus dan keratin pada membran ultrafiltration (UF) untuk menyaring air limbah industri pelapisan logam (electroplating). Hasilnya, kemampuan menyaring racun logam berat Tembaga melonjak drastis dari 34% menjadi 76%.
6. Daur Ulang Botol Plastik (rPET): Mengolah kembali limbah botol plastik recycled Polyethylene Terephthalate (rPET) menjadi membran bernilai guna tinggi untuk memisahkan campuran minyak dan air, dan mendukung prinsip ekonomi sirkular (tanpa sampah).
7. Ekstrak Spons Laut: Memanfaatkan kandungan silika dan senyawa alami dari spons laut untuk meningkatkan ketahanan membran dari kotoran serta membasmi bakteri merugikan seperti E. coli dan S. mutans.

Berbagai strategi tersebut menandai pergeseran paradigma utama dalam pengembangan teknologi pemisahan berbasis membran saat ini. “Pengembangan membran diarahkan dari sekadar pollutant removal menuju water reuse dan resource recovery dengan jejak lingkungan yang lebih rendah,” jelas Titik.

Menutup paparannya, Titik menyampaikan peta jalan (roadmap) serta tantangan riset ke depan yang meliputi aspek stabilitas jangka panjang (long-term stability), keamanan dan kebocoran modifier (leaching), peningkatan skala dari lembaran datar menjadi modul industri (scale-up), integrasi Life Cycle Assessment (LCA) dan Techno-Economic Assessment (TEA), serta penguatan pemisahan presisi (precision separation).

Inovasi pengembangan membran berkelanjutan ini memberikan kontribusi langsung dalam mendukung pencapaian Sustainable Development Goals (SDGs). Riset ini secara konkret mendukung SDG 6 (Air Bersih dan Sanitasi Layak) melalui penyediaan teknologi daur ulang air yang efisien, SDG 9 (Industri, Inovasi, dan Infrastruktur) lewat pengembangan rekayasa material maju yang hemat energi, SDG 12 (Konsumsi dan Produksi yang Bertanggung Jawab) melalui penerapan prinsip sirkularitas dan pemanfaatan limbah plastik (waste valorization), SDG 14 (Ekosistem Lautan) dan SDG 15 (Ekosistem Daratan) dengan meminimalkan pencemaran lingkungan akibat kontaminan berbahaya dan mikroplastik. (Komunikasi Publik/UNDIP/Dhany)