Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Dalam perkembangan teknologi energi nuklir, pemulihan uranium dari limbah radioaktif menjadi tantangan kritis yang harus segera diatasi. Limbah ini tidak hanya mengandung uranium dalam bentuk ion uranil (UO₂²⁺) tetapi juga beragam bahan organik yang membentuk kompleks persisten. Dalam konteks ini, pengembangan material katoda yang sangat aktif untuk proses reduksi uranium menjadi krusial guna meningkatkan kinerja self-driven solar coupling system (SSCS), khususnya dalam penanganan limbah radioaktif yang kompleks.
Penelitian ini menghadirkan solusi inovatif melalui pengembangan katoda yang terbuat dari activated carbon felt (ACF), yang diperoleh melalui proses anodisasi dari carbon felt (CF) dalam larutan NaOH. Proses ini bertujuan untuk memodifikasi morfologi permukaan serta menambah gugus fungsional yang mengandung oksigen. Hasilnya adalah ACF yang memiliki kemampuan adsorpsi tinggi terhadap ion UO₂²⁺ dan memfasilitasi pemisahan muatan yang lebih efisien dibandingkan CF konvensional.
Dalam sistem SSCS ini, katoda ACF dikombinasikan dengan photoanoda TiO₂ nanorods array (TNA), yang tidak hanya mendukung pemulihan uranium tetapi juga mempercepat degradasi polutan organik seperti tetracycline hydrochloride (TCH) dengan menghasilkan listrik secara simultan. Pengujian menunjukkan bahwa sistem SSCS dengan katoda ACF mencapai rasio pemulihan hampir 99.9% untuk TCH dan uranium, dengan laju penghilangan masing-masing sekitar 0.025 dan 0.154 min⁻¹. Sebagai perbandingan, SSCS dengan katoda CF hanya mencapai laju pemulihan uranium sebesar 0.026 min⁻¹.
Selain itu, sistem ini berhasil menghasilkan densitas daya maksimum 0.94 mW·cm⁻² dengan faktor pengisian sebesar 23.36%. Yang lebih mengesankan, setelah 20 siklus operasi, sistem masih mempertahankan efisiensi penghilangan sekitar 99.1% untuk TCH dan 98.2% untuk uranium. Hal ini menunjukkan stabilitas dan keberlanjutan performa yang luar biasa, bahkan dalam kondisi kompleks yang melibatkan pH variatif, ion ko-eksis, dan konsentrasi polutan yang berbeda.
Dari perspektif energi terbarukan dan sistem termal, penelitian ini menjadi terobosan penting karena memanfaatkan energi matahari sebagai sumber utama, sehingga sistem ini tidak hanya efisien dari segi energi tetapi juga lebih ekonomis dan ramah lingkungan. Penggunaan sinar matahari sebagai pemicu utama memungkinkan sistem ini beroperasi secara hemat energi, menjadikannya sangat relevan untuk aplikasi di wilayah yang minim sumber energi fosil.
Kinerja sistem ini juga diuji dalam air laut yang tercemar dan di bawah paparan sinar matahari alami, menunjukkan hasil yang tetap optimal dalam memulihkan uranium dan menghilangkan polutan organik. Inovasi ini sangat penting dalam konteks pengolahan limbah radioaktif, mengingat tantangan dalam pengelolaan limbah yang semakin mendesak seiring meningkatnya penggunaan energi nuklir.
Sebagai seorang dosen di bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, studi ini memberikan kontribusi signifikan terhadap pengembangan teknologi pengolahan limbah yang lebih hijau dan berkelanjutan. Dengan pendekatan yang sederhana namun efektif, ACF sebagai katoda murah dan stabil ini dapat menjadi fondasi bagi pengembangan lebih lanjut dalam pemulihan logam berat dari limbah industri dan radioaktif. Selain itu, teknologi SSCS berbasis matahari ini juga berpotensi untuk diaplikasikan secara luas pada skala industri yang lebih besar dengan adaptasi minimal.
Di masa depan, pengembangan lebih lanjut terhadap teknologi ini dapat memberikan solusi bagi tantangan energi dan lingkungan, khususnya dalam penanganan limbah berbahaya, serta mendorong keberlanjutan dalam sektor energi dan industri di seluruh dunia.
