Sintesis Granula Zeolit-Geopolimer Termodifikasi Cu/Ag sebagai Material Antibakteri
Date
2024Author
Salsabila, Haditsah
Abidin, Zaenal
Arief, Irma Isnafia
Trivadila
Metadata
Show full item recordAbstract
Infeksi bakteri terhadap manusia dapat berasal dari makanan ternak yang dikonsumsi. Hal tersebut dapat ditangani dengan pengendalian bakteri berlebih pada lingkungan peternakan, khususnya perairannya. Umumnya, desinfektan berupa tawas diberikan untuk membunuh bakteri pathogen pada lingkungan peternakan. Penggunaan tawas secara terus menerus dapat meningkatkan sifat resistensi dari bakteri dan dapat membunuh bakteri probiotik pada pencernaan hewan ternak. Pada penelitian ini, material antibakteri disintesis menggunakan prekursor logam berupa tembaga dan perak. Tembaga dipilih karena memiliki kemampuan antibakteri yang baik dan memiliki harga yang terjangkau, sedangkan perak memiliki kemampuan antibakteri yang sangat baik namun kurang terjangkau. Pencampuran kedua logam tersebut akan menghasilkan material antibakteri dengan kemampuan antibakteri yang sangat baik yang memiliki harga yang masih terjangkau.
Filter air yang telah diberi material antibakteri dapat menangani jumlah bakteri berlebih pada perairan ternak. Penelitian ini bertujuan menyintesis granula komposit zeolit-geopolimer yang dimodifikasi dengan kation tembaga dan perak sehingga memiliki kemampuan antibakteri. Komposit granula zeolit-geopolimer disintesis dari pencampuran zeolit, metakaolin, dan waterglass yang kemudian dikeringkan. Komposit granula zeolit-geopolimer yang dimodifikasi Cu/Ag dapat memiliki kemampuan antibakteri dan dapat digunakan pada filter air perairan ternak. Sampel zeolit-Ag terbukti memiliki kemampuan antibakteri terbaik untuk bakteri E. coli dengan diameter zona bening yang dihasilkan sebesar 10,92 mm, dan geopolimer-Cu/Ag 1:1 untuk bakteri S. aureus dengan diameter zona bening sebesar 17,99 mm.
Sampel komposit yang dimodifikasi dengan tembaga dan perak juga memiliki kemampuan antibakteri yang cukup baik. Sampel antibakteri komposit terbaik yaitu komposit-Cu/Ag 9:1 tanpa perlakuan termal untuk bakteri E. coli dengan diameter zona bening sebesar 7,05 mm dan komposit-Cu/Ag 1:1 tanpa perlakuan termal untuk bakteri S. aureus dengan diameter zona bening sebesar 10,68 mm. Material komposit-Cu/Ag yang berbentuk granula akan lebih aplikatif ketika digunakan pada lingkungan perairan ternak dibandingkan material yang berbentuk serbuk karena material berbentuk serbuk dapat menghambat dan menyumbat aliran filter sehingga akan mengganggu kontinuitas filter, sedangkan material berbentuk granula tidak akan menghambat dan menyumbat aliran air dalam filter. Selain itu, material serbuk dapat mencemari air yang melewati filter sehingga akan sulit dalam pemisahannya, sedangkan material berbentuk granula tidak akan tersuspensi dan mudah dalam pemisahannya. Sampel granula komposit pun dapat diregenerasi sehingga dapat digunakan untuk jangka waktu yang lama. Dengan keunggulan tersebut, granula komposit-Cu/Ag ini memiliki potensi sebagai material antibakteri pada filter air perairan ternak.
Komposit-Cu/Ag tanpa perlakuan termal memiliki kemampuan antibakteri lebih baik dibandingkan komposit-Cu/Ag dengan perlakuan termal. Hal tersebut dapat terlihat dari rerata diameter zona bening yang dihasilkan masing-masing sampel. Namun, komposit-Cu/Ag tanpa perlakuan termal memiliki waktu penggunaan lebih singkat dibandingkan komposit-Cu/Ag dengan perlakuan termal. Hal tersebut dikarenakan kation tembaga/perak pada komposit-Cu/Ag tanpa perlakuan termal akan mudah lepas sehingga waktu penggunaannya menjadi lebih singkat, sedangkan komposit-Cu/Ag dengan perlauan termal, oksida tembaga/perak pada pori/situs aktif komposit tidak akan lepas sehingga akan memiliki waktu penggunaan yang lebih lama. Karena hal tersebut, komposit-Cu/Ag dengan perlakuan termal juga memiliki toksisitas yang lebih rendah dibandingkan komposit-Cu/Ag tanpa perlakuan termal sehingga pemilihan komposit-Cu/Ag dengan perlakuan termal akan lebih tepat sebagai isian filter air pada perairan ternak. Bacterial infections in humans can come from consumed livestock food. This can be handled by controlling excess bacteria in livestock, especially the waters. Generally, disinfectant in the form of alum is given to kill pathogenic bacteria in the livestock environment. However, its continuous use can increase the resistance properties of bacteria and can kill probiotic bacteria in livestock digestion. In this research, antibacterial material was synthesized using metal precursors in the form of copper and silver. Copper was chosen because it has good antibacterial capabilities and is affordable, while silver has excellent antibacterial capabilities but is less affordable. Mixing these two metals will produce an antibacterial material with excellent antibacterial capabilities that are still affordable.
Water filters treated with antibacterial material can handle excess bacteria in livestock water. This research aims to synthesize zeolite-geopolymer composite granules modified with copper and silver cations to have antibacterial capabilities. The zeolite-geopolymer granule composite was synthesized by mixing zeolite, metakaolin, and waterglass which was then dried. Cu/Ag modified zeolite-geopolymer granule composites can be used in livestock water filters. The zeolite-Ag sample had the best antibacterial ability for E. coli bacteria with a clear zone diameter of 10.92 mm, and geopolymer-Cu/Ag 1:1 for S. aureus bacteria with a clear zone diameter of 17.99 mm.
Composite samples modified with copper and silver also have quite good antibacterial capabilities. The best antibacterial composite samples are composite-Cu/Ag 9:1 without thermal treatment for E. coli bacteria with an apparent zone diameter of 7.05 mm and composite-Cu/Ag 1:1 without thermal treatment for S. aureus bacteria with a zone diameter apparent of 10.68 mm. Cu/Ag composite materials in granular form will be more applicable when used in livestock water environments compared to powdered materials because powdered materials can inhibit and clog filter flow, thereby disrupting the continuity of the filter, while granular materials will not hinder or clog water flow in filters. Apart from that, powdered material can pollute the water that passes through the filter so that it will be difficult to separate. In contrast, granular material will not be suspended and is easy to separate. Composite granulae samples can also be regenerated so they can be used for a long period. With these advantages, this Cu/Ag composite granulae has potential as an antibacterial material in livestock water filters.
The Cu/Ag composite without thermal treatment has better antibacterial ability than the Cu/Ag composite with thermal treatment. This can be seen from the average diameter of the clear zone produced by each sample. However, the Cu/Ag composite without thermal treatment has a shorter usage time than the Cu/Ag composite with thermal treatment. This is because the copper/silver cations in the Cu/Ag composite without thermal treatment will quickly be released so that the usage time will be shorter. In contract, in the Cu/Ag composite with thermal treatment, the copper/silver oxide in the pores/active sites of the composite will not be released so will have a longer use time. Because of this, thermally treated Cu/Ag composites also have lower toxicity than Cu/Ag composites without thermal treatment so the choice of thermally treated Cu/Ag composites will be more appropriate as a water filter filling in livestock waters.