Membuat Air Minum Aman, Ahli Kembangkan Metode Sederhana Memecah PFAS

Nationalgeographic.co.id—Laporan ilmiah belum lama ini yang mengungkap adanya "bahan kimia abadi" yang disebut PFAS telah mengkhawatirkan banyak orang. Sumber air bumi telah sepenuhnya mengandung PFAS yang dapat bertahan ribuan tahun, bahkan air hujan pun tidak aman untuk diminum.

Sekarang, ahli kimia telah mengembangkan metode sederhana untuk memecah hampir selusin "bahan kimia abadi". Itu karena PFAS hampir tidak dapat dihancurkan pada suhu relatif rendah tanpa produk sampingan yang berbahaya.

PFAS yang merupakan singkatan dari Perfluoroalkyl and Polyfluoroalkyl Substances itu dengan metode baru ini dapat dipecah. Reaksi tersebut hanya akan menyisakan senyawa yang tidak berbahaya.

Metode baru ini dikembangkan oleh para ahli University of California—Los Angeles dan Northwestern University. Temuan tersebut telah dipublikasikan di jurnal Science dengan judul "Low-temperature mineralization of perfluorocarboxylic acids" belum lama ini.

Para peneliti menunjukkan bahwa dalam air yang dipanaskan hingga hanya 176 hingga 248 derajat Fahrenheit, pelarut dan reagen yang umum dan murah memutuskan ikatan molekul dalam PFAS yang termasuk yang terkuat yang diketahui.

Reagen tersebut memulai reaksi kimia yang "secara bertahap menggerogoti molekul" sampai hilang, kata profesor riset terkemuka UCLA dan penulis koresponden Kendall Houk.

"Teknologi sederhana, suhu yang relatif rendah, dan kurangnya produk sampingan yang berbahaya berarti tidak ada batasan berapa banyak air yang dapat diproses sekaligus," tambah Houk.

Teknologi ini pada akhirnya dapat mempermudah instalasi pengolahan air untuk menghilangkan PFAS dari air minum.

PFAS adalah bahan kimia yang terdiri dari sekitar 12.000 bahan kimia sintetis yang telah digunakan sejak tahun 1940-an dalam peralatan masak antilengket, riasan tahan air, sampo, elektronik, kemasan makanan, dan produk lainnya yang tak terhitung jumlahnya. Mereka mengandung ikatan antara atom karbon dan fluor yang tidak dapat diputuskan oleh apa pun di alam.

Ketika bahan kimia PFAS larut ke lingkungan melalui manufaktur atau penggunaan produk sehari-hari, mereka menjadi bagian dari siklus air Bumi. Selama 70 tahun terakhir, PFAS telah mencemari hampir setiap tetes air di planet ini.

Ikatan karbon-fluorin yang kuat memungkinkan mereka melewati sebagian besar sistem pengolahan air tanpa rusak sama sekali. Mereka dapat menumpuk di jaringan manusia dan hewan dari waktu ke waktu dan menyebabkan kerusakan dengan cara yang baru mulai dipahami oleh para ilmuwan.

 Baca Juga: Menurunnya Permukaan Air Tanah, Aliran Sungai Jadi Mencemari Air Minum

 Baca Juga: Dampak Perubahan Iklim: Sumber Daya Air Semakin Berfluktuasi

 Baca Juga: Global Warming Mengakibatkan Berkurangnya Kadar Oksigen pada Air Minum

Kanker dan penyakit tiroid tertentu, misalnya, terkait dengan PFAS. Untuk alasan itu, menemukan cara untuk menghilangkan PFAS dari air menjadi sangat mendesak.

Para ilmuwan sedang bereksperimen dengan banyak teknologi remediasi. Namun kebanyakan dari mereka membutuhkan suhu yang sangat tinggi, bahan kimia khusus atau sinar ultraviolet dan terkadang menghasilkan produk sampingan yang juga berbahaya dan memerlukan langkah tambahan untuk menghilangkannya.

Profesor Northwestern, William Dichtel dan mahasiswa doktoral Brittany Trang memperhatikan bahwa sementara molekul PFAS mengandung "ekor" panjang ikatan karbon-fluorin yang membandel, kelompok "kepala" mereka sering mengandung atom oksigen bermuatan, yang bereaksi kuat dengan molekul lain.

Tim Dichtel membuat guillotine kimia dengan memanaskan PFAS dalam air dengan dimetil sulfoksida, juga dikenal sebagai DMSO, dan natrium hidroksida, atau alkali, yang memotong kepala dan meninggalkan ekor reaktif yang terbuka.

"Itu memicu semua reaksi ini, dan mulai memuntahkan atom fluor dari senyawa ini untuk membentuk fluorida, yang merupakan bentuk fluor paling aman," kata Dichtel.

"Meskipun ikatan karbon-fluorin sangat kuat, kelompok kepala bermuatan itu adalah titik lemah."

Akan tetapi eksperimen mengungkapkan kejutan lain, molekul tampaknya tidak berantakan seperti yang dikatakan oleh cara konvensional.

Untuk memecahkan misteri ini, Dichtel dan Trang membagikan data mereka dengan kolaborator Houk dan mahasiswa University of Tianjin Yuli Li, yang bekerja di grup Houk dari jarak jauh dari Tiongkok selama pandemi.

Para peneliti mengharapkan molekul PFAS akan menghancurkan satu atom karbon pada satu waktu, tetapi Li dan Houk menjalankan simulasi komputer yang menunjukkan dua atau tiga molekul karbon terkelupas dari molekul secara bersamaan, seperti yang diamati Dichtel dan Tang secara eksperimental.

Simulasi juga menunjukkan satu-satunya produk sampingan adalah fluoride—sering ditambahkan ke air minum untuk mencegah kerusakan gigi, karbon dioksida, dan asam format, yang tidak berbahaya.

Dichtel dan Trang mengonfirmasi produk sampingan yang diprediksi ini dalam eksperimen lebih lanjut.

"Ini terbukti menjadi serangkaian perhitungan yang sangat kompleks yang menantang metode mekanika kuantum paling modern dan komputer tercepat yang tersedia bagi kita," kata Houk.