Pengembangan Komposit Berbasis Mineral Sebagai Penjerap dan Pendekomposisi Antibiotik Dalam Air Limbah Rumah Sakit

Abstract

Antibiotik merupakan salah satu senyawa yang digunakan untuk mengobati penyakit infeksi yang disebabkan oleh bakteri. Mayoritas penggunaan antibiotik pada umumnya terdapat di rumah sakit (RS). Implementasi kebijakan penggunaan antibiotik dan sistem instalasi pengolahan air limbah (IPAL) di RS sangat mempengaruhi tingkat konsentrasi residu antibiotik yang lepas ke badan perairan. Kontaminasi residu antibiotik di perairan berkontribusi terhadap perkembangan mikroorganisme resisten antibiotik yang jika terakumulasi ke dalam tubuh manusia akan memberikan efek lanjut terhadap risiko kesehatan dan ekonomi. Oleh karena itu, diperlukan suatu tindakan khusus untuk mengatasi atau minimal mengurangi konsentrasi residu antibiotik yang lepas ke perairan. Penelitian ini bertujuan mengembangkan material komposit berbasis mineral untuk mengurangi risiko pencemaran antibiotik dalam air limbah RS melalui kombinasi metode adsorpsi dan dekomposisi. Untuk mencapai tujuan tersebut, maka terdapat beberapa tujuan antara, yaitu: (1) menganalisis implementasi kebijakan penggunaan antibiotik dan risiko pencemarannya dalam air limbah RS terhadap lingkungan, (2) mengembangkan metode deteksi antibiotik dalam larutan menggunakan spektrofotometer visibel, (3) menyintesis dan mengarakterisasi zeolit yang disintesis dari beberapa bahan mineral (tuf volkan, batu apung, dan fly ash), dan (4) mengevaluasi efisiensi dan keterulangan zeolit sebagai penjerap dan pendekomposisi antibiotik dalam air limbah. Analisis implementasi penggunaan antibiotik dilakukan melalui kajian literatur beberapa artikel yang datanya terindeks google scholar. Dampak pencemaran residu antibiotik terhadap lingkungan, ekosistem perairan (alga, invertebrata, dan ikan), dan kesehatan manusia dinilai berdasarkan pendekatan kuosien risiko (KR). Deteksi konsentrasi dan stabilitas antibiotik dilakukan dengan spektrofotometer visibel yang telah divalidasi. Zeolit disintesis dari tuf volkan, batu apung, dan fly ash melalui metode hidrotermal sederhana dalam kondisi alkali. Kombinasi metode adsorpsi dan dekomposisi melalui proses Fenton-like dilakukan untuk mengevaluasi kinerja zeolit dalam menghilangkan atau mengurangi residu antibiotik.

Hasil analisis dari beberapa jurnal terindeks google scholar menunjukkan bahwa implementasi program pengendalian resisten antibotik (PPRA) di beberapa RS Indonesia telah dilakukan, namun masih belum berjalan dengan baik karena terdapat kendala dalam penerapannya. Kendala yang dihadapi berupa minimnya pembiayaan untuk menjalani program tersebut, rendahnya koordinasi tim, pemahaman yang berbeda, penggunaan antibiotik belum sesuai SOP atau pedoman antibiotik (bahkan ada RS yang belum memiliki pedoman antibiotik), serta rendahnya sosialisasi PPRA. Sistem pengolahan air limbah yang di rancang di RS juga belum optimal dalam menurunkan konsentrasi residu antibiotik (khususnya siprofloksasin). Cemaran residu siprofloksasin memberikan risiko yang signifikan terhadap lingkungan (KR = 15,73), terutama terhadap ekosistem alga (KR = 10,36) di perairan. Meskipun risiko paparan residu siprofloksasin dalam air minum tidak mempengaruhi kesehatan manusia secara signifikan, namun sangat berperan dalam perkembangan bakteri resisten antibiotik. Jika bakteri resisten antibiotik masuk ke dalam tubuh manusia, maka penyakit infeksi yang mungkin terjadi akan jauh lebih sulit disembuhkan. Untuk mengukur konsentrasi antibiotik tunggal yang terdapat dalam larutan, maka digunakan spektrofotometer visibel. Deteksi konsentrasi antibiotik siprofloksasin (λmaks = 462 nm) dan seftriakson (λmaks = 482 nm) ditentukan berdasarkan pembentukan senyawa kompleks antibiotik-besi(III) yang ditandai dengan adanya warna. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa metode yang digunakan memiliki linearitas, sensitivitas, akurasi, dan presisi yang baik. Metode ini memiliki nilai limit of detection (LoD) dan limit of quantification (LoQ) masing-masing sebesar 12,55 mg/L dan 38,03 mg/L untuk siprofloksasin dan 36,46 mg/L dan 110,49 untuk seftriakson. Antibiotik siprofloksasin memiliki stabilitas yang lebih tinggi dibandingkan seftriakson, sehingga jika terpapar atau tercemar di perairan akan sulit terurai secara alami dan memberikan risiko signifikan terhadap ekosistem perairan. Metode pengukuran konsentrasi antibiotik menggunakan spektrofotometer visibel juga jauh lebih ekonomis daripada spektrofotometer UV-Vis.

Karakterisasi menggunakan X-ray difrraction (XRD), fourier transform infrared (FTIR), dan scanning electron microscopy (SEM) dilakukan untuk mengetahui karakteristik material. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa kandungan mineral utama yang terdapat dalam sampel tuf volkan, batu apung, dan fly ash adalah SiO2 dan Al2O3. Zeolit A berhasil disintesis dari tuf volkan, sedangkan zeolit Na-P1 terbentuk dari batu apung dan fly ash. Zeolit sintetik yang dihasilkan dapat digunakan sebagai penjerap biru metilena dan juga memiliki luas permukaan yang jauh lebih besar dibandingkan dengan sampel awal.

Hasil uji adsorpsi menunjukkan bahwa zeolit yang disintesis dari tuf volkan, batu apung, dan fly ash sangat efektif digunakan sebagai penjerap siprofloksasin, terutama pada kondisi pH asam (pH 3 sampai 4). Pada pH 3, persentase efisiensi penjerapan siprofloksasin menggunakan zeolit yang disintesis dari tuf volkan, batu apung, dan fly ash masing-masing adalah sebesar 59,41%, 77,65%, dan 66,84%. Zeolit tersebut bukan hanya dapat berfungsi sebagai penjerap, tetapi juga sebagai pendekomposisi siprofloksasin melalui proses Fenton-like dengan penambahan zat oksidator. Dengan demikian, zeolit yang disintesis dapat digunakan hingga beberapa kali pengulangan tanpa mengurangi efisiensinya dalam menjerap siprofloksasin secara signifikan. Kemampuan dekomposisi siprofloksasin menggunakan zeolit yang disintesis dari tuf volkan lebih tinggi dibandingkan bahan baku awal dan zeolit A komersil. Meskipun aplikasi zeolit sebagai penjerap dan pendekomposisi antibiotik dalam air limbah RS belum dilakukan, namun hasil penelitian ini sangat mendukung potensi penggunaannya untuk mengurangi konsentrasi residu antibiotik yang lepas ke lingkungan. Tahapan selanjutnya, zeolit akan diaplikasikan dalam mini reaktor sederhana (skala mikro) untuk mendukung sistem pengolahan air limbah rumah sakit.