Penelitian - Limbah baterai adalah salah satu limbah yang mengalami peningkatan besar tiap tahunnya karena penurunan waktu pemakaian elektronik gadget dan perubahan desain/teknologi produk secara berkala. Baterai sebagai penyimpan energi perangkat banyak digunakan dan telah memberikan kontribusi yang signifikan terhadap total limbah elektronik. Menurut penjualan baterai di seluruh dunia, jenis baterai yang paling banyak digunakan adalah baterai alkaline (75%) karena mereka memiliki kinerja yang lebih tinggi dari baterai lainnya. Baterai alkaline umum digunakan untuk jam alarm, remote control dan radio mengandung sejumlah besar logam mangan (Mn) dan Seng(Zn)(lorero, et.al., 2020). Logam Zn dapat mencemari tanah sehingga perlu dilakukan penanganan lebih lanjut diantaranya diolah menjadi senyawa yang bermanfaat seperti ZnO. ZnO dapat dimanfaatkan sebagai material fotokatalis untuk menguraikan limbah tekstil. Pemanfaatan ZnO sebagai material fotokatalis dapat ditingkatkan kinerjanya dengan melakukan komposit dengan material SiO2. Mekanisme penguraiannya melalui proses fotokatalitik dan adsorpsi.
Gambar 1. Limbah buangan baterai
Tujuan Penelitian :
1. Melakukan fabrikasi komposit ZnO/SiO2 dengan memanfaatkan limbah buangan baterai dan sekam padi dimanfaatkan sebagai fotokatalis pada penghilangan polutan zat pewarna yang dapat digunakan kembali.
2. Memanfaatkan limbah baterai dan abu sekam padi untuk meningkatkan sifat fisika dan karakteristik material komposit yang diaplikasikan sebagai bahan anoda dan fotokatalis.
3. Mengetahui perbandingan komposisi ZnO/SiO2 yang optimum dan pengaruhnya terhadap uji performa fotokatalitik zat pewarna.
4. Mempelajari pengaruh penambahan SiO2 terhadap karakteristik ZnO.
Gambar 2. Diagram alir sintesa ZnO dari limbah baterai dan SiO2 dari sekam padi yang mencakup representasi skematik fotokatalis hibrida ZnO/SiO2
Gambar 3. Desain illustrasi reaktor sebagai media uji fotokatalitik degradasi limbah zat pewarna
ZnO merupakan material semikonduktor tipe-n (Tenailleau dkk., 2017). Selain itu, memiliki energi gap 3,4 eV dengan koefesien penyerapan tinggi dan mobilitas pembawa yang baik (Bi dkk., 2018). Hal tersebut menjadi material alternatif yang menarik perhatian untuk perangkat sel surya, selain itu ramah lingkungan, tidak beracun, biaya rendah, dan mudah dalam proses produksinya (Baltakesmez dkk., 2018). ZnO dapat diproduksi dari oksidasi termal lembaran seng. Dewasa ini material komposit banyak dikembangkan dalam teknologi rekayasa material berkaitan dengan sifat optik dan elektriknya. Material komposit mampu mengkombinasikan beberapa karakteristik material yang berbeda-beda untuk dimodifikasi menjadi karakteristik baru yang lebih unggul dari material penyusunnya, seperti pada penelitian ini karbon aktif yang lebih konduktif akan mereduksi energi gap material ZnO. Belum ada kajian terkait hal tersebut maka penelitian ini dilakukan untuk mengkaji energi gap material komposit ZnO dengan SiO2 dari bahan baku lokal, yaitu sekam padi. Tujuan pencampuran ini yaitu untuk mereduksi energi gap material ZnO murni. Hal tersebut akan memperluas analisis untuk penelitian selanjutnya, yaitu pengaruh variasi energi gap terhadap efisiensi fotokatalis ZnO/SiO2. Selain itu, penambahan SiO2 dari sekam padi pada ZnO diharapkan mobilitas elektron lebih cepat tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi untuk penelitian selanjutnya, karena tereduksinya energi gap pada ZnO murni. Dalam penelitian ini, SiO2 dipilih sebagai kandidat material untuk memodifikasi permukaan material katalis ZnO, karena merupakan salah satu bahan berpori alami yang banyak digunakan sebagai filter, adsorben (penyerap), pengisi, katalis support di berbagai industri serta memiliki porositas dan permeabilitas cukup tinggi. SiO2 yang digunakan dalam penelitian ini di ekstraksi dari limbah sekam padi dikarenakan tingkat kemurnian produk SiO2 yang dihasilkan cukup tinggi dan kesediaan bahan baku sangat melimpah di Indonesia. Seperti yang telah disebutkan bahwa ide penelitian ini ditekankan pada teknologi baru untuk fabrikasi material katalis nanokomposit ZnO/SiO2 dari daur ulang baterai alkaline dan ekstraksi limbah sekam padi.
1. Salah satu alternatif untuk mengurangi pencemaran lingkungan diakibatkan oleh limbah buangan yang dihasilkan dari industri (baterai dan zat pewarna) dan limbah pertanian (sisa penggilingan padi).
2. Memberikan informasi tambahan bagi dunia industri tentang pemanfaatan lanjutan limbah buangan menjadi produk material fungsional dan katalis.
3. Memberikan informasi terutama dalam bidang rekayasa teknologi tentang pengaruh material dalam bentuk komposit dengan menganalisa uji kinerja fotokatalitik