Nanopartikel magnetite dari besi bekas mengantarkan Puspita meraih doktor teknik kimia

Besi banyak sekali dipakai dalam kehidupan sehari-hari. Besi, apabila terpapar ke udara terbuka, cenderung berkarat yang ditandai dengan berubahnya warna permukaan besi menjadi coklat kekuning-kuningan, hijau atau bahkan hitam. Warna yang berbeda dari karat besi tersebut tergantung pada oksida besi yang terbentuk yang sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan terbentuknya karat besi. Terinspirasi oleh fenomena tersebut, Puspita mencoba mengendalikan peristiwa terjadinya korosi pada besi untuk mendapatkan nanopartikel magnetite dengan spesifikasi tertentu yang dapat digunakan untuk berbagai aplikasi. Penelitian itulah, dengan dibimbing oleh Prof. Heru Setyawan dan Dr. Widiyastuti, yang berhasil mengantarkan Puspita Nurlilasari meraih gelar doktor pada bidang ilmu teknik kimia dengan judul disertasi: ‘Sintesis nanopartikel magnetite dengan metode elektrokimia dan aplikasinya.’ Disertasi tersebut berhasil dipertahankan dengan baik pada sidang terbuka promosi doktor yang diadakan di aula Oedjoe Djoeriaman, Departemen Teknik Kimia ITS siang ini, Kamis, 27 Februari 2020 dan Puspita berhasil meraih predikat Cumlaude.

Yang menarik dari penelitian ini adalah nanopartikel magnetite berhasil diproduksi dengan hanya menggunakan pelat besi bekas dan air, tanpa penggunaan bahan kimia lain. Dengan memodifikasi konfigurasi elektroda besi, laju produksi nanopartikel magnetite berhasil ditingkatkan lebih daripada 30 kali lipat daripada yang diproduksi dengan reaktor elektrokimia konvensional. Keberhasilan menscale-up rekator ini memberi peluang besar untuk produksi skala komersial nanopartikel dari bahan yang murah dan ramah lingkungan.

Nanopartikel yang dihasilkan berukuran antara 20-25 nm dan berbentuk bola. Nanopartikel ini memiliki sifat ferromagnet dengan magnetisasi jenuh sekitar 50 emu/g. Uraian rinci mengenai hal ini dapat dibaca disini dan disini. Bahan ini bisa dipakai untuk berbagai keperluan, a.l.: katalis, ferofluida, biomedis dan remediasi lingkungan, dan bahan yang menjanjikan untuk baterai litium-ion dan superkapasitor. Selain itu, bahan seperti ini sudah banyak digunakan sebagai pigmen hitam dan dalam alat perekam magnetik.

Salah satu aplikasi yang sudah diuji di Lab adalah pemakaian nanopartikel magnetite yang diproduksi dengan metoda di atas untuk katalis reaksi reduksi oksigen (RRO) dalam larutan 0,6 M KOH yang jenuh oksigen. Uji kinerja katalitik menunjukkan bahwa mekanisme RRO adalah melalui 4-elektron. Jadi, bahan memiliki potensi yang besar untuk digunakan sebagai elektroda baterai logam-udara yang salah satunya adalah untuk pembangkit listrik stasioner daerah terpencil.

Hasil penelitian ini telah dipublikasikan di dua paper di jurnal terindeks Scopus kategori Q1 dan jurnal ISI dengan impact factor > 3. Satu paper terbit di Chemical Engineering Science dan satu lagi di Advanced Powder Technology.