Menurut Pensyarah Kanan, Jabatan Kejuruteraan Kimia, Universiti Malaya (UM), Prof. Dr. Mohd. Ali Hashim, ketika ahli biologi menyumbang ke arah pemuliharaan spesies dan pembuat dasar menyumbang kepada undang-undang alam sekitar, jurutera kimia pula berupaya untuk membangunkan pelbagai teknologi canggih.

Jelasnya, jurutera kimia turut menghasilkan peralatan pemantauan, teknik permodelan dan strategi tindakan yang boleh mengurangkan jumlah dan ketoksikan bahan enap cemar ke alam sekitar.

“Penyelidikan yang dihasilkan memberi impak kepada dua komponen alam sekitar yang sangat penting, iaitu tanah dan air.”

“Malaysia mempunyai keluasan tanah kira-kira 330,803 kilometer (km) persegi dengan populasi penduduk yang diunjurkan sebanyak 34.1 juta pada 2020 dan 42.1 juta pada 2050.

“Ini akan mengakibatkan suatu tekanan yang besar kepada sumber asli negara,” katanya.

Tambah Dr. Ali, negara mempunyai kira-kira 800,000 hektar tanah pertanian terbiar dan 113,700 hektar kawasan bekas lombong yang tercemar.

Selain itu, terdapat 230 tapak pelupusan sampah terbuka yang setiap satu meliputi keluasan 20 hingga 150 ekar.

“Oleh itu, pencemaran tanah memerlukan perhatian segera dari sudut teknologi kerana kualiti air kini sedang merosot secara berterusan.

“Malaysia mempunyai sumber air yang banyak hasil kadar curahan hujan tahunan sebanyak 973 bilion meter padu (BMP),” katanya.

Bagaimanapun, 414 BMP daripadanya adalah untuk evapo-transpirasi (pemeluwapan), 63 BMP untuk aliran air bawah tanah dan selebihnya, 496 BMP untuk aliran permukaan.

Keperluan air pada 2010 adalah sebanyak 14.8 BMP dan dijangka akan meningkat kepada 17.2 BMP pada 2020 serta 18.2 BMP pada 2050.

Pun begitu, negara masih mengalami masalah kekurangan air disebabkan kejadian kemarau dan isu-isu pencemaran air yang berpanjangan.

Bagaimanapun, terdapat teknologi sedia ada yang digunakan untuk merawat tanah dan air yang tercemar.

Rawatan tanah lestari yang diusahakan oleh Mohd. Ali difokuskan kepada dua jenis rawatan tanah yang lebih mampan dan ekonomik.

Dua kaedah rawatan tersebut adalah membasuh dengan CGAs (colloidal gas aphrons) atau buih mikro yang dihasilkan daripada sebatian berasaskan tumbuhan dan kedua pembasuhan tanah secara elektrokinetik.

Penyelidikan pembasuhan tanah tersebut melibatkan kajian prestasi beberapa CGAs berbanding larutan sebatian bukan organik untuk mencuci arsenik tahap rendah dan juga logam berat dari tanah tercemar.

CGAs Soapnut mengeluarkan lebih 80 peratus arsenik, zink dan kadmium dari ruangan tanah, manakala CGA SDS pula mengeluarkan sehingga 50 peratus.

Penggunaan CGA adalah lebih menjimatkan berbanding penggunaan larutan oleh kerana mengandungi 34 peratus isipadu udara, maka jumlah sebatian yang diperlukan adalah lebih sedikit.

Kajian awal mendapati Soapnut bersifat tidak toksik dan terbiodegradasi.

Ciri-ciri tersebut adalah sangat berbeza berbanding ejen pencuci tradisional seperti asid, alkali dan pelarut-pelarut yang cenderung untuk menghakis tanah, sekali gus menggugat kesuburan tanah.

Proses tersebut boleh direplikasi dengan menggunakan peralatan pembasuhan tanah secara tradisional.

Pembasuhan tanah secara elektrokinetik pula menggunakan elektrik untuk membuang bahan tercemar dari tanah, terutamanya logam berat.

Penggunaan arus terus dalam magnitud yang rendah ke dalam tanah melalui suntikan elektrod membekalkan daya pemindahan tambahan, iaitu migrasi elektron.

Daya tersebut berupaya untuk mengangkut dan mencuci logam berat dari tanah walaupun dalam keadaan tiada aliran hidraulik, selagi mana tanah itu dalam keadaan basah.

Pembasuhan elektrokinetik secara berganda menunjukkan kecekapan penyingkiran yang lebih baik berbanding dengan pembasuhan tanah secara normal.

Proses elektrokinetik juga boleh dimasukkan sebagai kaedah pra rawatan tanah untuk pemekatan logam-logam berat ke 50 peratus daripada isipadu tanah yang asal tanpa melibatkan aliran hidraulik.

Rawatan air dan kumbahan menggunakan kaedah konvensional gagal dalam keadaan yang luar biasa seperti pelepasan bahan enap cemar secara tidak sengaja atau musim banjir.

Kaedah rawatan secara konvensional juga gagal untuk menyingkirkan bahan enap cemar dari sisa kumbahan yang membawa kepada penutupan loji rawatan.

Oleh itu, teknik perawatan air yang lebih maju dan berpatutan kos sangat diperlukan.

Pasukan penyelidik Mohd. Ali berusaha untuk mereka bentuk kaedah rawatan berteknologi graviti tinggi (Higee) dalam penyambung reaktor RPB (Rotating Packed Bed) dan teknik pengapungan menggunakan bahan-bahan semula jadi.

Penyerapan (adsorption) dan penyahserapan (desorption) adalah merupakan proses-proses yang biasa untuk menyingkirkan bahan tercemar dari dalam air.

Proses pemindahan jisim berlaku di antara fasa cecair dan pepejal yang boleh dipertingkatkan dalam medan gravimetrik yang tinggi.

Sementara itu, walaupun penggunaan bahan kimia bukan organik secara tradisional dapat membuang sisa terapung dengan berkesan, tetapi masih meninggalkan sisa logam berat di dalam air yang dirawat dan adalah berbahaya untuk manusia.

Biopolimer seperti guar gum, kacang locust dan xanthan gum digunakan untuk pengumpulan (flocculation) dan seterusnya penyingkiran bahan terapung (suspended) dari air kumbahan.

Sebatian saponin yang diekstrak secara semula jadi daripada buah sapindus mukorossi digunakan untuk menghasilkan CGAs bagi mengeluarkan sisa secara pengapungan.

Rawat air bawah tanah

Kandungan besi yang tinggi di dalam air bawah tanah menjadikannya tidak sesuai untuk kegunaan domestik dan industri.

Menurut Pensyarah Kanan, Jabatan Kejuruteraan Kimia, Universiti Malaya (UM), Prof. Dr. Mohd Ali Hashim kerajaan telah menetapkan had kandungan besi di dalam air yang boleh diminum pada 0.3 miligram per liter (mg/L).

“Di Malaysia, kandungan besi amat tinggi iaitu sekitar 10 mg/L memerlukan syarikat bekalan air merawatnya menggunakan kemudahan rawatan yang berasingan.

“Masalah penapis yang tersumbat dan pembinaan kemudahan untuk menguruskan jumlah lumpur yang besar merupakan kekangan dari sudut operasi dan kewangan,” katanya.

Teknologi rawatan air bawah tanah secara ‘in-situ’ adalah suatu usaha untuk mengelakkan masalah daripada puncanya.

Kajian tersebut melibatkan pengepaman air dari bawah tanah, pengudaraan dengan oksigen di permukaan dan kemudian menghalakannya semula ke dalam aquifer (lapisan air bawah tanah).

Tujuan proses tersebut dilaksanakan adalah untuk mewujudkan zon pengoksidaan, di mana bahan cemar dioksida oleh bakteria dan dimasukkan semula ke dalam tanah.

Di bawah projek tersebut, UM dengan kerjasama Queen’s University Belfast (QUB) dan Air Kelantan Sdn. Bhd. (AKSB) telah mereka bentuk sebuah loji berskala besar untuk membuang lebihan besi dan mangan dari air bawah tanah di Kota Bharu, Kelantan.

Teknologi rawatan secara ‘in-situ’ berjaya mengurangkan kandungan besi di tapak ujian daripada 9.78 mg/L kepada 0.4 mg/L dalam tempoh operasi selama empat bulan sahaja.

Kandungan ammonia dan nitrat pula telah berjaya dikurangkan daripada 1.4 mg/L kepada 0.4 mg/L.

Proses tersebut tidak menghasilkan lumpur dan berupaya membekalkan air minuman untuk 5000 orang sehari, dengan pengurangan kos rawatan sehingga 30 peratus.

Hasil pelarut organik mesra alam

Pelarut mempunyai pengaruh yang sangat tinggi dalam kehidupan seharian kita. Tidak kira sama ada dari sektor kesihatan, kosmetik, farmaseutikal, tekstil, makanan atau kejuruteraan, proses utama yang dijalankan dalam sektor tersebut memerlukan pelarut.

Hal demikian menimbulkan kebergantungan yang tinggi kepada pelarut dari luar negara yang digunakan dalam pelbagai industri pembuatan.

Menurut Pensyarah Kanan, Jabatan Kejuruteraan Kimia, Universiti Malaya (UM), Prof. Dr. Mohd. Ali Hashim pengetahuan sifat fizikal dan kimia pelarut secara mendalam adalah amat penting, terutamanya dari aspek pengkomersialan, kitar semula dan keselamatan.

“Pelarut yang paling banyak digunakan dalam industri adalah air dan pelarut-pelarut organik.

“Kelebihan dan sumbangan pelarut-pelarut ini telah lama dimanfaatkan oleh pelbagai industri, seperti penggunaan tetrachlorethylene dalam cucian kering, toluene sebagai pemudar cat dan acetoneatau ethyl acetate untuk membuang penggilap kuku, etanol dalam minyak wangi serta pelbagai lagi,” katanya.

Jelasnya, walaupun penggunaan pelarut yang ada kini sudah mencukupi, namun pelbagai isu kritikal telah menyekat penggunaannya secara menyeluruh.

“Sebagai contoh, sifat air yang polar tidak dapat melarutkan bahan-bahan yang bersifat non-polar serta boleh memudaratkan beberapa jenis molekul biologi seperti protein.

“Pelarut-pelarut organik yang meruap serta takat lebur yang tinggi menjadikannya tidak stabil secara kimia dan haba,” katanya.

Kelikatan yang tinggi pula menghalang pemindahan jisim dan mengakibatkan resapan pelarut yang lebih rendah.

Sifat pelarut sedia ada yang mudah terbakar juga mengakibatkan risiko yang tinggi kepada manusia. Kadar meruap yang tinggi jua boleh menyebabkan berlakunya evaporasi (pengeluwapan), penghiduan serta pencernaan bahan-bahan toksik dalam badan manusia.

Langkah berjaga-jaga juga mesti diambil semasa mengendalikan pelarut-pelarut tersebut kerana sentuhan kulit boleh menyebabkan beberapa kesan seperti dermatitis.

Isu dan permasalahan yang dihadapi industri kini mendorong Mohd. Ali mengusahakan kajian bagi meningkatkan aspek kimia hijau (green chemistry).

Kajian berkenaan kimia hijau atau pelarut semula jadi di mana kebanyakannya bagi membangunkan pelarut yang lebih selamat dan mesra alam.

Hasilnya adalah penemuan cecair ionik (ILs), iaitu garam lebur yang terhasil daripada tindak balas pertukaran ion menggunakan sama ada konstituen yang ionik atau bukan ionik.

“Cecair ionik ini mempamerkan sifat-sifat yang sangat unggul berbanding pelarut organik lainnya.

“Takat beku yang rendah, polariti yang luas, stabil kepada haba dan tindak balas kimia, kelarutan yang tinggi, kemeruapan yang rendah, tidak mudah terbakar dan sifat kimia yang versatil serta boleh diubahsuai,” katanya.

Terdapat sejenis analog kepada ILs, iaitu pelarut eutektik tinggi Deep Eutectic Solvents (DESs), di mana menunjukkan ciri-ciri yang lebih baik.

Antaranya, kos harga bahan yang lebih rendah, senang disimpan, ketoksikan yang rendah dan mudah terbiodegradasi.

Melihatkan kepada ciri-ciri tersebut, ILs dan DESs mempunyai potensi cemerlang dalam aplikasi yang gagal 
untuk dicapai oleh pelarut yang biasa.

Keadaan tersebut menjadikan Mohd. Ali menumpukan kajiannya terhadap peranan penting ILS dan DESs dalam pelbagai operasi di peringkat industri.

Tujuannya adalah untuk memajukan segala usaha yang dilakukan ke arah proses komersial dan untuk kelestarian alam sekitar.