Bagaimana tanaman dapat menginspirasi cara baru untuk mengekstraksi apa yang berharga dari limbah

25 JANUARI 2023

Air limbah dunia mengandung banyak sekali sumber daya yang sangat berharga, tetapi hanya dalam bentuk murni.

Ilmuwan dari Universitas Nasional Australia (ANU) menarik inspirasi dari tumbuhan untuk mengembangkan teknik baru guna memisahkan dan mengekstraksi mineral, logam, dan nutrisi berharga dari air limbah yang kaya sumber daya .  

Para peneliti ANU sedang mengadaptasi ‘ mekanisme pemisahan membran’ pabrik sehingga dapat disematkan dalam teknologi daur ulang air limbah yang baru. Pendekatan ini menawarkan solusi berkelanjutan untuk membantu mengelola sumber daya yang dibutuhkan untuk ketahanan pangan, energi, dan air dunia dengan menyediakan cara untuk memanen, mendaur ulang, dan menggunakan kembali sumber daya logam, mineral, dan nutrisi yang berharga dari limbah cair .  

Teknologi ini dapat bermanfaat bagi berbagai industri seperti pertanian , akuakultur , desalinasi , daur ulang baterai , dan pertambangan . Ini juga dapat membantu perusahaan memikirkan kembali pendekatan mereka terhadap cara mereka menangani limbah dengan menciptakan cara untuk mengekstraksi nilai dari air limbah . Penelitian ini juga berimplikasi pada daerah rawan banjir dan kekeringan di seluruh Australia.   

Diperkirakan air limbah global mengandung tiga juta metrik ton fosfor, 16,6 juta metrik ton nitrogen, dan 6,3 juta metrik ton kalium. Pemulihan nutrisi ini dari air limbah dapat mengimbangi 13,4 persen permintaan pertanian global untuk sumber daya ini.   

Molekul amonia dan hidrogen , antara lain, yang tertanam dalam air limbah dapat menyediakan listrik bagi 158 juta rumah tangga.  

“Air limbah dunia mengandung berbagai sumber daya yang sangat berharga , tetapi hanya dalam bentuk murninya. Tantangan besar yang dihadapi para peneliti adalah menemukan cara mengekstraksi mineral, logam , dan nutrisi berharga ini secara efisien sambil mempertahankan kemurniannya, ” ilmuwan tumbuhan ANU kata Associate Professor Caitlin Byrt.  

“ Industri pertambangan Australia misalnya menghasilkan lebih dari 500 juta ton limbah per tahun, dan limbah ini kaya akan sumber daya seperti tembaga, litium, dan besi. Namun saat ini limbah cair hanya menjadi masalah ; tidak bisa dibuang dan tidak dapat digunakan d Itu hanya sia-sia kecuali setiap sumber daya dapat dipisahkan dalam bentuk murni .  

” Ini terutama terjadi di ruang daur ulang baterai ; Anda memiliki sumber litium yang sangat besar dan kaya di dalam baterai mati, tetapi kami belum dapat mengekstraksi atau menggunakannya kembali secara efisien . Memanen sumber daya dari limbah industri dan perkotaan adalah langkah kunci menuju beralih ke ekonomi hijau melingkar dan membangun masa depan yang berkelanjutan, serta mengurangi jejak karbon kita.” 

Para peneliti menyelidiki mekanisme molekuler khusus yang membantu tanaman mengenali dan memisahkan molekul logam, mineral, dan nutrisi yang berbeda yang terkandung dalam tanah, memungkinkan mereka untuk memilah yang baik dari yang buruk – proses biologis penting yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangannya.  

“Sumber daya seperti boron, besi, litium, dan fosfor digunakan dalam teknologi baterai dan pabrik adalah ahli dalam menilai jenis sumber daya ini ,” kata Associate Professor Byrt .  

Amonia, senyawa yang digunakan untuk membuat pupuk dan bahan penting dalam produksi tanaman , adalah sumber utama lain yang ingin diekstraksi oleh para ilmuwan dari larutan limbah cair.    

“Biaya pupuk sangat tinggi, yang memberi banyak tekanan pada petani Australia untuk mampu membayar harga yang lebih tinggi ini, namun kita menyia-nyiakan sebagian besar molekul ini dan itu menyebabkan masalah lingkungan,” kata Associate Professor Byrt. 

” Amoniak juga merupakan molekul penyimpan yang kritis untuk bahan bakar hidrogen . Jadi , seiring kami terus mengembangkan industri bahan bakar hidrogen, akan ada peningkatan permintaan amoniak untuk digunakan sebagai molekul penyimpan, karena dengan cara itulah industri bahan bakar hidrogen dapat mengangkut hidrogen yang disimpan berkeliling dan pada akhirnya menggunakannya sebagai sumber bahan bakar potensial untuk mengisi bahan bakar mobil dan teknologi lainnya.” 

Associate Professor Byrt mengatakan kemajuan dalam teknologi pemisahan presisi juga dapat menawarkan keamanan bagi masyarakat yang rawan banjir dan kekeringan di seluruh Australia dengan memberi mereka akses portabel, aman, dan andal ke air minum bersih dalam menghadapi peristiwa cuaca yang memburuk sebagai akibat dari perubahan iklim. .    

“ Air bersih dan keamanan sumber nutrisi mendukung produktivitas pertanian . Pengembangan teknologi untuk mengelola sumber daya ini secara berkelanjutan sangat penting untuk ketahanan pangan di Australia dan dunia ,” katanya.  

Penelitian ini dipublikasikan di New Phytologist .