Tim Peneliti Universitas Cornell Menggunakan Wol Ultra-Hitam untuk Teknologi Desalinasi Air Laut

Menurut proyeksi ilmiah terbaru, pada tahun 2050, hampir setengah dari populasi perkotaan global mungkin akan kekurangan air minum bersih, meningkat 50% dibandingkan tahun 2016. Para peneliti dari Universitas Cornell mencari solusi yang tidak terduga: inspirasi dari bulu burung berwarna ultra-hitam yang paling gelap di dunia. Sebuah tim yang dipimpin oleh Larissa Shepherd, asisten profesor di Departemen Desain Berpusat pada Manusia di Universitas Cornell, telah menunjukkan penemuan yang mengejutkan: wol yang diwarnai dengan dopamin, termasuk versi ultra-hitam yang terinspirasi dari burung Cendrawasih yang indah, dapat memurnikan air laut hanya dengan menggunakan sinar matahari.

Penelitian ini dipimpin oleh Kyuin Park, yang sebelumnya bekerja di Laboratorium Desain Pakaian Responsif Shepherd, dan diterbitkan dalam jurnal Advanced Science.

Prinsip Teknologi Wol yang Diwarnai dengan Dopamin

Dopamin adalah polimer yang terinspirasi oleh melanin, pigmen yang membuat moluska berwarna gelap. Senyawa ini dapat berikatan kuat dengan bahan lain dan menyerap cahaya inframerah dekat, mengubahnya langsung menjadi panas. Laboratorium Shepherd sebelumnya menggunakan wol yang diwarnai dengan dopamin, dikombinasikan dengan nanofiber penangkap cahaya yang dihasilkan oleh etsa plasma, untuk membuat bahan ultra-hitam yang memecahkan rekor yang meniru bulu burung Cendrawasih. Dalam penelitian ini, tim menerapkan bahan yang sama untuk masalah yang berbeda: desalinasi air laut. Mereka menggunakan teknik yang disebut interfacial solar vapor generation, di mana bahan khusus sebagian terendam dalam air, menggunakan sinar matahari untuk memanaskan permukaannya dan mengubahnya langsung menjadi uap.

Uap tersebut kemudian terkondensasi kembali menjadi air minum, meninggalkan sebagian besar garam asli di belakang.

Keunggulan Lingkungan Wol

Shepherd menyatakan bahwa biodegradabilitas wol membedakan metode ini dari banyak bahan desalinasi yang ada. Berbeda dengan sistem berbasis plastik, wol tidak meninggalkan mikroplastik atau residu persisten lainnya saat terurai seiring waktu. Para peneliti menguji tiga struktur wol dalam tiga konfigurasi fisik, termasuk tipe datar yang diletakkan di permukaan air, tipe vertikal satu sisi, dan tipe vertikal dua sisi yang menggunakan cermin untuk menerangi kedua sisi bahan secara bersamaan. Terbukti, konfigurasi vertikal dua sisi menunjukkan kinerja terbaik, dengan wol yang diwarnai ultra-hitam dalam konfigurasi ini menangkap 2,43 kilogram air per meter persegi bahan per jam.

Hanya menggunakan wol yang diwarnai dengan dopamin tanpa perlakuan ultra-hitam tambahan, mencapai 2,21 kilogram per meter persegi per jam. Kedua angka ini hampir dua kali lipat dari pengaturan penguapan tradisional.

Selain itu, bahan ini juga tahan terhadap kontaminasi garam, yang merupakan titik kegagalan umum pada sistem desalinasi matahari, dengan penelitian menunjukkan bahwa bahan ini dapat beroperasi terus menerus selama 10 jam tanpa gangguan akibat penumpukan garam. Menurut Shepherd, tingkat garam dalam air yang dihasilkan jauh di bawah standar air minum Organisasi Kesehatan Dunia. Shepherd menunjukkan bahwa wol yang hanya menggunakan dopamin sudah berkinerja baik, sehingga langkah tambahan etsa plasma mungkin tidak selalu sebanding dengan usaha ekstra. Namun, untuk mencapai efek ultra-hitam, langkah tambahan ini diperlukan. Namun, dia menyatakan bahwa selama operasi sepanjang tahun, keuntungan penguapan tambahan ini mungkin terbukti sebanding.

Setelah dasar perlakuan dopamin sudah ada, pewarnaan ultra-hitam adalah langkah tambahan yang relatif moderat. Penelitian lebih lanjut akan menguji teknologi wol yang diwarnai langsung pada air hujan dan air limbah, dan meningkatkan desain untuk benar-benar mengumpulkan air yang dimurnikan.

Dampak Potensial Teknologi Wol Ultra-Hitam

Dengan masalah kekurangan air global yang semakin meningkat, penelitian Universitas Cornell menawarkan solusi inovatif. Menggunakan wol yang diwarnai dengan dopamin untuk desalinasi air laut tidak hanya dapat meningkatkan efisiensi penangkapan air secara efektif, tetapi juga memiliki karakteristik ramah lingkungan, menghindari polusi mikroplastik yang mungkin ditimbulkan oleh bahan tradisional. Penerapan teknologi ini yang berhasil dapat memiliki dampak mendalam pada manajemen sumber daya air dan pembangunan berkelanjutan di masa depan, terutama dalam menghadapi tantangan perubahan iklim dan pertumbuhan penduduk.