Teknologi plasma telah merevolusi manufaktur elektronik dan pengolahan air, menawarkan solusi berkelanjutan terhadap tantangan modern melalui desain reaktor yang inovatif. Kredit: SciTechDaily.com
Dua kelompok penelitian UCO merancang a plasma (gas terionisasi) yang dikelola oleh gelombang mikro yang memungkinkan dekontaminasi air dengan pewarna konsentrasi tinggi.
Plasma adalah gas terionisasi — yaitu gas yang mengandung elektron, ion, atom, molekul, radikal, dan foton. Hal ini sering disebut keadaan materi keempat dan, yang mengejutkan, ia meresapi segalanya. Plasma, yang dihasilkan secara artifisial dengan mentransmisikan energi ke gas, ditemukan dalam tabung neon yang menerangi dapur, namun juga memungkinkan ponsel menjadi semakin kecil.
Plasma dalam Teknologi
Plasma telah menjadi revolusi nyata dalam dunia teknologi. Sebelumnya, untuk mengukir sirkuit pada pelat silikon yang digunakan pada perangkat elektronik seperti ponsel, perlu menggunakan produk kimia yang menimbulkan polusi. Sekarang, penggunaan plasma telah memungkinkan untuk melakukan hal ini dengan lebih bersih dan tepat, memungkinkan untuk membuat celah semakin kecil, dan, bersama dengan itu, perangkatnya.
Aplikasi Lingkungan Plasma
Namun plasma juga memiliki kegunaan lain, seperti pengolahan air. Kelompok FQM-136 Physics of Plasmas dan FQM-346 Organic Catalysis and Nanostructured Materials di Universitas Cordoba berkolaborasi dalam studi penelitian yang tujuannya adalah menghilangkan kontaminan yang ada dalam air dengan menerapkan plasma untuk mendorong proses kimia.
Dengan tujuan mengatasi masalah meningkatnya keberadaan polutan organik di perairan, seperti pewarna dan senyawa lain dari aktivitas pertanian dan industri di perairan yang mengganggu kestabilan ekosistem, para peneliti ini memilih penerapan plasma.
Peneliti Francisco J. Romero, Juan Amaro dan Maria C García. Kredit: Universitas Cordoba
Terobosan dalam Dekontaminasi Air
Pada tahun 2017 mereka mendemonstrasikan, untuk pertama kalinya, bahwa plasma argon yang diinduksi oleh gelombang mikro yang terbuka ke udara, ketika bekerja pada air, menghasilkan reaktif di dalamnya. jenis mengandung oksigen dan nitrogen (seperti radikal hidroksil, hidron peroksida, radikal nitrogen) yang mampu mendekontaminasinya. Sekarang peneliti Juan Amaro Gahete, Francisco J. Romero Salguero dan María C. García telah berhasil merancang reaktor plasma jenis ini dan secara signifikan meningkatkan jumlah spesies aktif yang dihasilkan dalam air, sehingga memungkinkan penghancuran konsentrasi tinggi pewarna (dalam hal ini, metilen biru) hanya dalam hitungan menit.
Inovasi dalam Desain Reaktor Plasma
Hal ini dicapai dengan mengubah desain surfatron, perangkat logam yang mencampur energi dari generator gelombang mikro dengan plasma untuk mempertahankannya. “Apa yang kami lakukan adalah menempatkan sepotong kecil silikon ke dalam tabung pelepasan kuarsa, memungkinkan dihasilkannya plasma yang berbeda, plasma yang tidak berfilamen dan lebih efisien dalam menciptakan spesies aktif ketika berinteraksi dengan air,” jelas Profesor María C.Garcia. Komponen plasma yang disebutkan di atas, ketika berinteraksi dengan air, menghasilkan spesies pengoksidasi yang mampu mendegradasi senyawa organik dan membunuh mikroorganisme, sehingga reaktor plasma ini dapat digunakan dalam aplikasi yang berkaitan dengan remediasi air.
Oleh karena itu, konfigurasi baru ini memperluas penerapan plasma jenis ini. “Desainnya benar-benar mengubah konfigurasi medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh surfatron untuk menghasilkan plasma, menghasilkan plasma dengan sifat yang berbeda dan lebih efisien, juga menghilangkan masalah filamen (pembagian kolom plasma menjadi banyak filamen), yang mengganggu kestabilan. itu,” jelas Profesor García.
Masa Depan Dekontaminasi Plasma
Dan kemudian…dekontaminasi. “Spesies pengoksidasi yang dihasilkan akibat aksi plasma sangat reaktif dan memungkinkan penghancuran bahan organik di dalam air,” lanjut Profesor Francisco J. Romero. Agar hal ini terjadi, plasma tidak dimasukkan ke dalam air. Sebaliknya ia dibuat untuk bertindak dari jarak jauh, sehingga antara air dan plasma terdapat zona udara di mana banyak reaksi terjadi akibat tumbukan antara spesies yang tereksitasi dan molekul oksigen, nitrogen, dan uap air, serta “spesies reaktif yang berdifusi.” ke dalam cairan dan berakhir dengan kontaminan” yang dihasilkan.
Potensi dekontaminasi plasma jenis ini, yang dihasilkan dengan desain baru ini “telah diuji untuk mengurangi konsentrasi tinggi pewarna metilen biru dalam air, dengan hasil yang sangat efisien dalam hal energi, mencapai penghapusan pewarna secara menyeluruh dengan pengurangan waktu pengolahan, kata peneliti Juan Amaro.
Dengan demikian, dengan kemajuan pekerjaan ini telah dicapai salah satu penerapan plasma, yaitu “keadaan materi keempat” yang diciptakan dengan menyediakan energi pada gas yang stabil dan mengubahnya menjadi gas terionisasi, dan hal ini dapat diterapkan pada hampir semua hal: pembuatan microchip, mendisinfeksi permukaan, menyembuhkan luka, melapisi lapisan anti-reflektif pada kaca, meningkatkan perkecambahan biji, memulihkan limbah, mengaktifkan permukaan plastik untuk mencapai daya rekat cat yang lebih baik, dan banyak aplikasi lainnya.
Referensi: “Perangkat surfatron yang dimodifikasi untuk meningkatkan pembentukan RONS dan degradasi metilen biru yang dibantu oleh gelombang mikro-plasma dalam air” oleh Juan Amaro-Gahete, Francisco J. Romero-Salguero dan Maria C. Garcia, 29 November 2023, Kemosfer.
DOI: 10.1016/j.chemosphere.2023.140820
