Sintesis dan Karakterisasi Komposit Oksida Tembaga/Zeolit serta Aktivitas Antibakterinya

Abstract

Kontaminasi silang bakteri di bidang peternakan telah menjadi perhatian serius, khususnya kontaminasi bakteri E. coli pada peternakan ayam. Kontaminasi ini menyebabkan berbagai kerugian, mulai dari penyakit yang menyebabkan turunnya jumlah produksi dan kualitas hasil ternak hingga kemungkinan penyebaran kontaminasi bakteri ke manusia melalui daging dan telur yang dikonsumsi. Salah satu upaya pencegahan kontaminasi ini adalah dengan menjaga kebersihan dan kemungkinan kontaminasi pada faktor-faktor penting di peternakan, contohnya pada air. Penanggulangan kontaminasi bakteri di air telah dilakukan peternak melalui penambahan tawas ataupun antibiotik, namun penggunaan yang berlebihan dapat menyebabkan kerugian yang lebih berarti, karena kemungkinan timbunya penyakit lain ataupun bakteri yang resisten terhadap antibiotik tertentu. Maka, diperlukan alternatif penanggulangan lain yang cukup efektif, yaitu memanfaatkan material antibakteri. Komposit oksida tembaga (CuO dan Cu2O) /zeolit telah banyak diteliti sebagai material antibakteri. Kombinasi kemampuan antibakteri oksida tembaga dan zeolit sebagai penukar ion serta filter air menjadikan komposit ini berpotensi sebagai filter air antibakteri. Zeolit merupakan material alumina-silika berpori yang dapat ditemukan di alam maupun disintesis di laboratorium. Zeolit memiliki struktur yang tersusun dari tetrahedron alumina yang berperan sebagai muatan negatif, dan tetrahedron silika yang berperan sebagai muatan positif. Muatan negatif dari zeolit dapat diseimbangkan oleh kation. Kation penyeimbang ini dapat dengan mudah ditukar dengan kation lain dalam larutan. Selain itu, struktur tiga dimensi zeolit menunjukkan bahwa zeolit memiliki pori-pori atau rongga yang saling berhubungan dan dapat ditempati oleh kation dan molekul air. Kemampuan zeolit dalam menukarkan dan memuat ion logam atau nanopartikel telah banyak dimafaatkan, salah satunya komposit antara ion tembaga dan oksida tembaga dengan zeolit yang dapat diaplikasikan sebagai antibakteri. Logam tembaga dan nanopartikel oksida tembaga menunjukkan multitoksisitas terhadap spektrum spesies bakteri yang luas dengan mekanisme spesies oksigen reaktif (reactive oxygen spesies, ROS) dan pelepasan ion tembaga. Ion tembaga memiliki sifat asam dan dapat menyebabkan aluminium dan silikon pada zeolit larut sehingga menyebabkan kerusakan pada struktur zeolit. Hal ini dapat diminimalisir dengan bentuk zeolit granul. Selain itu, ion tembaga merupakan ion logam berat yang berbahaya bagi kesehatan. Salah satu cara untuk mengurangi toksisitas dari ion tembaga adalah dengan mengubahnya menjadi oksida tembaga yang dikenal ramah lingkungan dan tidak beracun. Penelitian ini bertujuan menyintesis komposit oksida tembaga/zeolit dari bentuk serbuk dan granul, menelusuri efek pemanasan, penambahan ion tembaga, serta bentuk zeolit terhadap struktur, dan aktivitas antibakteri sampel. Zeolit yang dimanfaatkan pada penelitian ini, yaitu zeolit alam berbentuk serbuk yang berasal dari Nanggung, Bogor, Jawa Barat. Selanjutnya komposit ion tembaga/zeolit dibuat menggunakan berbagai konsentrasi larutan CuSO4 dan bentuk zeolit, yaitu bentuk serbuk dan granul. Metode pembuatan granul yang digunakan dilakukan melalui dua cara, yaitu penambahan waterglass sebelum dan sesudah adsorpsi ion tembaga. Komposit oksida tembaga/zeolit didapatkan melalui metode pemanasan. Pengaruh pemanasan dan konsentrasi pada komposit oksida tembaga/ zeolit dievaluasi menggunakan fourier-transform infrared (FTIR), X-ray diffraction (XRD) dan scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS). Hasil penelitian menunjukkan bahwa metode pemanasan berhasil mereduksi ion tembaga menjadi oksida tembaga. Variasi konsentrasi menunjukkan tidak ada kerusakan yang berarti pada struktur dan gugus fungsi zeolit. Hasil uji antibakteri tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan antara sampel komposit ion tembaga/zeolit dan oksida tembaga/zeolit. Semakin tinggi konsentrasi CuSO4 yang digunakan, semakin tinggi aktivitas antibakterinya. Aktivitas antibakteri pada sampel granul terlihat lebih baik daripada sampel serbuk. Namun sampel komposit oksida tembaga/zeolit granul dengan metode penambahan waterglass setelah adsorpsi ion tembaga tidak menunjukkan aktivitas antibakteri. Hasil uji pelepasan kadar ion tembaga di air menunjukkan komposit oksida tembaga/zeolit berbentuk granul dapat menekan jumlah pelepasan ion tembaga ke dalam air. Berdasarkan evaluasi terhadap bentuk, pengaruh perlakuan pemanasan, hasil pengujian aktivitas antibakteri, dan jumlah pelepasan ion tembaga dari sampel, dapat dinyatakan bahwa sampel komposit oksida tembaga/zeolit berbentuk granul dapat dijadikan sebagai alternatif material antibakteri yang memiliki memiliki stabilitas dan toksisitas yang lebih rendah daripada komposit ion tembaga/zeolit.