Peneliti: Sisik Ikan Bisa Jadi Bahan Nano Karbon Kualitas Tinggi

Sisik ikan diolah menjadi kolagen. (Foto: Humas Unair)

Editor: Tatang Adhiwidharta - Jumat, 5 Agustus 2022 | 14:30 WIB

Sariagri - Dalam sebuah penelitian diterbitkan di Green Chemistry, tim ilmuwan dari Institut Teknologi Nagoya, Jepang, menemukan cara sederhana dan nyaman untuk mengubah limbah ikan menjadi CNO berkualitas sangat tinggi.

CNO merupakan jenis nanomaterial berbasis karbon yang banyak digunakan di sektor katalisis, konversi dan penyimpanan energi, biomedis, dan elektronik berkat toksisitas dan stabilitas kimianya yang rendah.

Setelah pertama kali diidentifikasi pada tahun 1980, para peneliti mencatat bahwa struktur nano terdiri dari cangkang konsentris fullerene, menyerupai kandang di dalam kandang. Ini memberi CNO area permukaan yang tinggi dan konduktivitas listrik dan termal yang besar, menjadikannya sangat berguna di berbagai industri. Sayangnya, metode konvensional untuk memproduksi CNO memiliki kelemahan serius.

Beberapa memerlukan kondisi sintesis yang keras, seperti suhu tinggi atau vakum, sementara yang lain membutuhkan waktu dan energi yang intensif. Beberapa teknik dapat menghindari keterbatasan ini, tetapi sebaliknya memerlukan katalis kompleks, sumber karbon yang mahal, atau kondisi asam atau basa yang berbahaya. Ini sangat membatasi potensi CNO.

Namun, peneliti dari Institut Teknologi Nagoya menemukan sebuah terobosan. Melansir The FishbSite, tim yang termasuk asisten profesor Yunzi Xin, mahasiswa master Kai Odachi, dan profesor Takashi Shirai, mengembangkan rute sintesis di mana sisik ikan yang diekstraksi dari limbah ikan setelah dibersihkan diubah menjadi CNO hanya dalam hitungan detik melalui pirolisis gelombang mikro.

Para peneliti tidak dapat menentukan alasan pasti mengapa sisik ikan dapat dengan mudah diubah menjadi CNO, tetapi mereka percaya bahwa ini terkait dengan kolagen dalam sisik ikan. Kolagen dapat menyerap radiasi gelombang mikro yang cukup untuk menghasilkan lonjakan suhu yang cepat.

Hal ini menyebabkan dekomposisi termal atau "pirolisis," yang menghasilkan gas tertentu yang mendukung perakitan CNO. Apa yang luar biasa dari pendekatan ini adalah bahwa pendekatan ini tidak memerlukan katalis yang rumit, kondisi yang sulit atau waktu tunggu yang lama; sisik ikan dapat diubah menjadi CNO dalam waktu kurang dari 10 detik.

Selain itu, proses sintesis ini menghasilkan CNO dengan kristalinitas yang sangat tinggi. Hal ini sangat sulit dicapai dalam proses yang menggunakan limbah biomassa sebagai bahan awal. Selain itu, selama sintesis, permukaan CNO berfungsi secara selektif dan menyeluruh dengan gugus (−COOH) dan (−OH).

Ini sangat kontras dengan permukaan CNO yang disiapkan dengan metode konvensional, yang biasanya telanjang dan harus difungsikan melalui langkah-langkah tambahan.

Fungsionalisasi "otomatis" ini memiliki implikasi penting untuk aplikasi CNO. Ketika permukaan CNO tidak difungsikan, struktur nano cenderung saling menempel karena interaksi menarik yang dikenal sebagai pipi stacking.

Hal ini membuat sulit untuk membubarkan mereka dalam pelarut, yang diperlukan dalam aplikasi apapun yang membutuhkan proses berbasis solusi. Namun, karena proses sintesis baru menghasilkan CNO yang difungsikan, proses ini memungkinkan dispersibilitas yang sangat baik dalam berbagai pelarut.

Namun, keuntungan lain yang terkait dengan fungsionalisasi dan kristalinitas tinggi adalah sifat optik yang luar biasa. Dr Shirai menjelaskan, “CNO menunjukkan emisi cahaya tampak ultra-terang dengan efisiensi (atau hasil kuantum) 40 persen. Nilai ini, yang belum pernah dicapai sebelumnya, sekitar 10 kali lebih tinggi dari CNO yang dilaporkan sebelumnya yang disintesis melalui metode konvensional,”ujarnya.

Untuk memamerkan beberapa dari banyak aplikasi praktis CNO mereka, tim mendemonstrasikan penggunaannya dalam LED dan film tipis pemancar cahaya biru. CNO menghasilkan emisi yang sangat stabil, baik di dalam perangkat padat maupun ketika didispersikan dalam berbagai pelarut, termasuk air, etanol, dan isopropanol.

Baca Juga: Peneliti: Sisik Ikan Bisa Jadi Bahan Nano Karbon Kualitas Tinggi
Peneliti: Mikroalga Simpan Potensi Baik bagi ikan dan Udang



“Sifat optik yang stabil memungkinkan kami untuk membuat film fleksibel dan perangkat LED dengan area emisif yang luas,” Dr Shirai berspekulasi. “Temuan ini akan membuka jalan baru untuk pengembangan tampilan generasi berikutnya dan pencahayaan solid-state,” imbuhnya.

Selain itu, teknik sintesis yang diusulkan ramah lingkungan dan memberikan cara langsung untuk mengubah limbah ikan menjadi bahan yang jauh lebih bermanfaat. Tim percaya pekerjaan mereka akan berkontribusi pada pemenuhan beberapa untuk Tujuan Pembangunan Berkelanjutan PBB.

Selain itu, jika CNO masuk ke pencahayaan LED generasi berikutnya dan tampilan QLED, mereka dapat sangat membantu mengurangi biaya produksinya.

 

Video Terkait