������

Gambar 1. Skema fabrikasi, karakterisasi, dan aplikasi membran komposit kitosan–karboksimetil kitosan/nano-TiO₂ untuk penyisihan dan degradasi mikroplastik dari air laut.

Pencemaran mikroplastik merupakan salah satu isu lingkungan global yang semakin mendapat perhatian karena keberadaannya yang persisten dan dampaknya terhadap ekosistem perairan. Mikroplastik adalah partikel plastik berukuran 1 μm–5 mm yang terbentuk akibat degradasi limbah plastik oleh radiasi ultraviolet, oksidasi, abrasi mekanik, dan proses pelapukan lainnya (Isfarin et al., 2024). Partikel ini telah ditemukan di berbagai lingkungan akuatik dan berpotensi membahayakan organisme perairan serta kesehatan manusia karena dapat mengadsorpsi logam berat dan senyawa toksik yang terakumulasi dalam rantai makanan (Lin et al., 2025). Berbagai metode telah dikembangkan untuk mengurangi keberadaan mikroplastik, seperti biodegradasi, adsorpsi, dan koagulasi–flokulasi–sedimentasi, namun masih memiliki keterbatasan dari segi efisiensi dan potensi menghasilkan polutan sekunder (Zhang et al., 2023). Oleh karena itu, diperlukan teknologi yang lebih efektif dan berkelanjutan.

Salah satu teknologi yang menjanjikan adalah filtrasi berbasis membran yang mampu menyisihkan mikroplastik dengan efisiensi tinggi melalui mekanisme eksklusi ukuran, adsorpsi, dan interaksi elektrostatik (Ladeia et al., 2024). Namun, penerapannya masih menghadapi kendala berupa fouling yang menyebabkan penurunan fluks dan peningkatan biaya operasional (Bodzek et al., 2025). Oleh sebab itu, pengembangan material membran yang memiliki hidrofilisitas, stabilitas mekanik, dan ketahanan terhadap fouling yang baik menjadi sangat penting.

Kitosan (CS) merupakan biopolimer yang banyak dikembangkan sebagai bahan membran karena bersifat biodegradable, biokompatibel, non-toxic, dan memiliki kemampuan adsorpsi yang baik (Aodjit et al., 2021). Namun, membran kitosan murni masih memiliki kelemahan berupa swelling yang tinggi, permeabilitas air yang rendah, serta stabilitas mekanik dan termal yang terbatas (Raza et al., 2025). Untuk meningkatkan performanya, kitosan dapat dimodifikasi menggunakan karboksimetil kitosan (CMC), turunan kitosan yang lebih hidrofilik dan mudah larut dalam air (Zhao et al., 2024). Selain CMC, penambahan nanopartikel anorganik juga banyak digunakan untuk meningkatkan kinerja membran. Titanium dioksida (TiO₂) merupakan salah satu nanopartikel yang menarik karena memiliki toksisitas rendah, stabilitas kimia yang tinggi, biaya relatif murah, dan aktivitas fotokatalitik yang baik (Aoudjit et al., 2025). Di bawah penyinaran ultraviolet, TiO₂ mampu menghasilkan spesies oksigen reaktif yang dapat mengoksidasi senyawa organik sehingga memberikan efek self-cleaning dan membantu mengurangi fouling (Ansari  et al., 2025).

Dalam penelitian ini dikembangkan membran komposit berbasis kitosan–karboksimetil kitosan (CS–CMC) yang dimodifikasi dengan nanopartikel TiO₂ untuk penyisihan mikroplastik dari air laut. Nano-TiO₂ disintesis melalui metode kopresipitasi menggunakan prekursor TiCl₃ dan diinkorporasikan ke dalam matriks CS–CMC yang difabrikasi menggunakan metode inversi fasa. Membran yang dihasilkan kemudian dikarakterisasi berdasarkan sifat fisikokimia, morfologi, stabilitas termal, sifat mekanik, fluks permeasi, efisiensi penyisihan mikroplastik, dan aktivitas fotokatalitiknya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nano-TiO₂ yang disintesis memiliki fase kristal anatase dengan ukuran partikel rata-rata 221,96 nm dan indeks polidispersitas 0,0013. Penambahan nano-TiO₂ memberikan pengaruh yang signifikan terhadap struktur dan performa membran. Di antara seluruh formulasi yang diuji, membran M1 dengan kandungan nano-TiO₂ sebesar 1,3% menunjukkan kinerja terbaik dengan koefisien rejeksi sebesar 88,46%, kekuatan tarik tertinggi, dan fluks permeasi sebesar 2,23 L m^-2 h^-1. Karakterisasi lebih lanjut menunjukkan bahwa nano-TiO₂ terdispersi dengan baik dalam matriks CS–CMC dan membentuk struktur membran berpori dengan stabilitas termal yang memadai. Selain meningkatkan sifat mekanik dan kemampuan filtrasi, nano-TiO₂ juga memberikan aktivitas fotokatalitik yang mampu mendegradasi mikroplastik. Setelah penyinaran ultraviolet, konsentrasi mikroplastik menurun dari 112,5 menjadi 65 partikel μL^-1 dan disertai fragmentasi partikel yang menunjukkan terjadinya proses degradasi.

Secara keseluruhan, kombinasi kitosan, karboksimetil kitosan, dan nano-TiO₂ menghasilkan membran biodegradable dengan performa yang baik untuk penyisihan dan degradasi mikroplastik dari air laut. Integrasi mekanisme filtrasi dan fotokatalisis pada satu material menunjukkan potensi besar untuk pengembangan teknologi pengolahan air yang lebih efektif, ramah lingkungan, dan berkelanjutan.

Top of Form

Bottom of Form

Penulis: Siti Wafiroh, S.Si. M.Si.

Informasi lebih lengkap dapat dilihat pada tulisan kami:

Haryanto, R., Putri, O.D., Pudjiastuti, P., & Wafiroh, S. (2026). Cross-linked chitosan–carboxymethyl chitosan/nano-TiO₂ composite membrane for efficient microplastic removal from seawater. Next Materials, 13, 102720.