Gabungan Biomas Tempatan dan Teknologi Magnet dalam Rawatan Pencemaran Air oleh Sebatian Organik

Penulis: Dr. Tengku Shafazila Tengku Saharuddin¹ & Ainun Syamina Binti Suratman²

¹Pensyarah Kanan, Program Teknologi Kimia Industri, Fakulti Sains dan Teknologi, Universiti Sains Islam Malaysia.
²Pelajar Sarjana Muda Teknologi Kimia Industri, Fakulti Sains dan Teknologi, Universiti Sains Islam Malaysia.

Pencemar organik merupakan antara ancaman utama kepada kualiti air masa kini. Disebabkan sifat kimianya yang stabil, bahan ini sukar terurai secara semula jadi dan boleh terkumpul dalam persekitaran untuk tempoh masa yang panjang. Bahan organik ini selalunya berpunca daripada pelbagai aktiviti manusia, termasuk industri pembuatan, aliran sisa pertanian, serta penggunaan bahan kimia sintetik seperti pewarna, racun perosak dan farmaseutikal. Pengumpulan pencemar organik tersebut di dalam sungai telah memberi kesan yang serius kepada hidupan akuatik, kesihatan manusia dan kelestarian alam sekitar. Lebih membimbangkan, sebahagian besar pencemar organik bersifat toksik dan karsinogenik menyebabkan kehadirannya walaupun pada kepekatan yang sangat rendah tetap mendatangkan risiko kepada kesihatan (Sharma et al., 2019).

Antara pencemar organik yang diberi perhatian adalah yang mempunyai kumpulan nitro. Sebatian nitro ialah sebatian organik yang mempunyai satu atau lebih kumpulan nitro (–NO₂) yang diikat pada atom karbon dalam molekul.  Beberapa jenis sebatian nitro yang berbahaya lazimnya terikat kepada gegelang aromatik contohnya seperti 2-nitrofenol, 4-nitrofenol, nitrobenzena, dan nitroaniline. Sebatian-sebatian ini mudah larut dalam air dan sangat stabil dari segi struktur kimia, menyebabkan ia sukar terurai secara semula jadi. Disebabkan sifat tersebut, sebatian nitro boleh memasuki tubuh manusia melalui pelbagai laluan, termasuk melalui kulit, pernafasan dan makanan. Pendedahan berterusan terhadap bahan ini boleh menjejaskan kesihatan dengan mengganggu fungsi darah, iaitu mengurangkan keupayaan darah untuk membawa oksigen ke seluruh badan, sekali gus menyebabkan kekurangan oksigen dalam tubuh (Agadyekar et al., 2025). Apabila sebatian-sebatian ini digunakan secara meluas dalam aktiviti industri dan pertanian, ia berpotensi mencemarkan tanah serta sumber air. Keadaan ini menjadikan penyingkiran sebatian nitro daripada air satu keperluan yang amat penting bagi melindungi kesihatan manusia, memelihara kualiti air dan memastikan kelestarian alam sekitar.

Pelbagai kaedah telah digunakan untuk menyingkirkan sebatian nitro, antaranya seperti penjerapan, rawatan elektrolisis, rawatan biologi, pengoksidaan kimia, pemecahan menggunakan fotomangkin dan pemecahan manggunakan mangkin logam. Namun begitu, kebanyakan kaedah ini masih berdepan dengan cabaran seperti kecekapan yang terhad, kos rawatan yang tinggi, serta kesukaran dalam penggunaan semula bahan rawatan selepas proses pembersihan. Seiring dengan keperluan kepada teknologi rawatan yang lebih lestari dan mesra alam, penyelidikan terkini mula memberi perhatian kepada bahan berasaskan biojisim. Salah satu bahan yang kini menunjukkan potensi tinggi ialah hidroarang (hydrochar), sejenis bahan karbon yang dihasilkan daripada sisa biojisim melalui rawatan karbonisasi hidrotermal (HTC). Proses karbonisasi hidrotermal ini diibaratkan seperti ‘memasak’ sisa biojisim di dalam periuk tekanan tinggi. Berbeza dengan proses pembakaran biasa yang memerlukan bahan kering, HTC dilakukan dalam persekitaran berair pada suhu sederhana, iaitu antara 180°C hingga 250°C. Proses ini hanya memakan masa beberapa jam sahaja untuk diselesaikan. Kecekapan tempoh masa dan suhu yang optimum ini secara langsung dapat mengurangkan penggunaan tenaga. Kaedah karbonisasi hidrotermal dalam penghasilan hidroarang boleh diringkaskan seperti dalam rajah 1.

Kekuatan hidroarang sebagai agen perawat sebatian organik terutamanya dalam menyingkirkan sebatian nitro berpunca daripada keunikan struktur permukaannya yang unik. Ciri morfologi hidroarang yang sangat kaya dengan kumpulan berfungsi berasaskan oksigen seumpama ‘magnet’ yang menangkap pencemar organik melalui gabungan tarikan elektrostatik, ikatan hidrogen, serta pemerangkapan fizikal dalam struktur berliangnya seperti ditunjukkan dalam Rajah 2 menjadikannya bahan yang sangat berkesan dalam perawatan  air dari pencemar organik termasuk sebatian nitro (Vu et al., 2025). Walaupun hidroarang menunjukkan keupayaan tinggi dalam menyingkirkan pencemar organik daripada air, penggunaannya dalam skala besar masih dihantui oleh satu cabaran utama iaitu kesukaran pengasingan. Saiznya yang halus menjadikannya sukar dipisahkan daripada air setelah selesai proses rawatan. Kaedah konvensional seperti penapisan dan pemendakan bukan sahaja memakan masa yang lama, malah menuntut penggunaan tenaga yang tinggi. Untuk mengatasi kekangan ini, para saintis kini memperkenalkan pendekatan inovatif dengan mengintegrasikan sifat magnet ke dalam struktur hidroarang melalui penambahan logam besi seperti magnetit. Dengan kehadiran ciri magnet, hidroarang yang telah menyerap pencemar boleh dipisahkan daripada air dengan mudah menggunakan medan magnet luar. Menurut Meng et, al,. 2025, komponen magnetit ini bukan sahaja memudahkan pengasingan hidroarang daripada air selepas rawatan, malah turut mengubah sifat fizikal dan kimia hidroarang, sekali gus meningkatkan keberkesanannya dalam menyingkirkan pencemar organik.

Keupayaan hidroarang bermagnet yang dihasilkan daripada biojisim tempatan menawarkan penyelesaian berkesan terhadap pencemaran air oleh sebatian organik. Pendekatan ini bukan sahaja membantu menangani isu pencemaran air, malah menyumbang kepada pengurusan sisa biojisim yang lebih bernilai. Penyelidikan lanjut dijangka dapat memperhalusi keberkesanan bahan ini agar ia dapat menyumbang secara signifikan kepada usaha pemeliharaan sumber air dan kelestarian alam sekitar.

Rujukan dan Bacaan Lanjutan

1. Sharma, B. M., Bečanová, J., Scheringer, M., Sharma, A., Bharat, G. K., Whitehead, P. G., Klánová, J., & Nizzetto, L. (2019). Health and ecological risk assessment of emerging contaminants (pharmaceuticals, personal care products, and artificial sweeteners) in surface and groundwater (drinking water) in the Ganges River Basin, India. Science of The Total Environment, 646, 1459–1467.
2. Agadyekar, V. G., Kakodkar, E., Barretto, D. A., Barni, R., Riccardi, C., & Joshi, N. (2025). Concurrent removal of benzene, toluene, and P-nitrophenol from water using dielectric barrier discharge plasma. Cleaner Engineering and Technology, 27, 101042.
3. Vu, T. M., Phuong Nguyen, T. M., Van, H.-T., Le, N. T., & Tran, D.-T. (2025). Biomass-derived hydrochar and activated carbon in pharmaceutical pollution mitigation: a comprehensive overview. RSC Advances, 15(50), 43053–43084.
4. Meng, H., Chen, Z., Wei, W., Xu, J., Duan, H., Zheng, M., & Ni, B. (2025). Magnetic hydrochar for sustainable wastewater management. Npj Materials Sustainability, 1–18.

Biodata Ringkas Penulis

Dr. Tengku Shafazila Tengku Saharuddin merupakan pensyarah kanan di Program Teknologi Kimia Industri, Fakulti Sains dan Teknologi, Universiti Sains Islam Malaysia (USIM). Beliau terlibat aktif dalam dunia pengajaran dan penyelidikan ilmiah, dengan fokus kepakaran terhadap pembangunan mangkin, nanomaterial, serta bahan berasaskan biojisim.

Manakala, Ainun Syamina Binti Suratman merupakan pelajar sarjana muda bagi program yang sama di USIM. Di bawah seliaan Dr. Tengku Shafazila, Ainun kini sedang menjalankan kajian projek tahun akhir yang menumpukan kepada inovasi penyingkiran pencemar organik daripada sebatian nitro melalui pemanfaatan sisa biojisim.