LATAR BELAKANG 

Pencemaran air merupakan salah satu permasalahan lingkungan utama di Indonesia. Salah satu penyebabnya air terkontaminasi logam berat hasil pengolahan limbah industri yang dibuang secara terbuka, kemudian menjadi krisis lingkungan yang terus meningkat seiring pesatnya industrialisasi. Kontaminasi ion logam berat yang dihasilkan tidak hanya merusak ekosistem, tetapi juga mengancam kesehatan masyarakat yang menggantungkan hidup pada sumber air tersebut. Data Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan menunjukkan bahwa 70,7% dari 1.482 sungai di Indonesia berada dalam kondisi tercemar sedang (Yahfadzka, 2025). Kondisi ini jauh lebih kritis di Pulau Jawa, di mana lebih dari 60% sungai telah terindikasi tercemar logam berat akibat limbah dari sektor tekstil, elektroplating, pertambangan, dan baterai (Prihatini et al., 2025). Tingginya tingkat pencemaran ini menjadikan pengendalian dan pencegahan paparan logam berat sebagai prioritas mendesak. Salah satu langkah yang melalui pengembangan dan pengaplikasian detektor logam berat yang mampu memastikan keamanan air konsumsi masyarakat secara cepat dan tepat.

Di antara berbagai logam berat pencemar air, Kadmium (Cd), Timbal (Pb), dan Merkuri (Hg) termasuk yang paling berbahaya bagi kesehatan manusia. Cd sendiri bersifat karsinogenik dan merusak ginjal, serta paru-paru (Gad, 2024). Pb dapat mengganggu perkembangan otak dan kognitif anak-anak, di mana penelitian (Fitriani et.al., 2024) membuktikan bahwa 80% anak di lima wilayah Jawa memiliki kadar timbal darah melebihi ambang batas WHO. Sementara itu, Hg bersifat neurotoksik yang merusak sistem saraf pusat (Sheehan et al., 2014). Di Jawa Tengah sendiri, Sungai Pelus Kabupaten Banyumas terbukti tercemar Cd dengan indeks kontaminasi tinggi (Lukmanulhakim, Hidayati, & Baedowi, 2023). Sayangnya, metode deteksi pada umumnya seperti AAS memerlukan peralatan laboratorium mahal dan sulit dijangkau (Sihombing, 2010). Hal inilah mendorong perlunya inovasi alat deteksi logam berat Cd, Pb, dan Hg yang praktis, murah, dan dapat digunakan di lapangan dengan prinsip ramah lingkungan, biaya rendah, dan dapat dioperasikan di lapangan.

Kabupaten Wonosobo sendiri memiliki potensi sumber daya lokal berupa buah carica (Carica pubescens) yang melimpah, namun kulit carica selama ini hanya menjadi limbah organik. Penelitian tentang biosintesis menggunakan reduktor dari ekstrak tanaman telah banyak dilakukan (Gunawan, 2020). Inovasi ini mengubah limbah kulit carica menjadi bahan baku bernilai tambah tinggi untuk fabrikasi sensor optik. Kelebihan sumber daya lokal ini menjadikan inovasi ini sangat cocok untuk menjawab permasalahan pencemaran logam berat di Wonosobo sekaligus mendukung program pengurangan sampah organik dan ekonomi sirkuler di Jawa Tengah serta mendukung target Sustainable Development Goals (SDGs) poin 6 (Air Bersih dan Sanitasi Layak).

Inovasi saya dengan judul "OPTICA (Optical Carica Sensor)", yaitu sensor serat optik multi-ion berbasis nanopartikel perak hasil bioreduksi limbah kulit carica untuk mendeteksi Cd, Pb, dan Hg. Prinsip kerjanya memanfaatkan fenomena Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) pada lapisan nanopartikel perak, di mana ion logam berat yang menempel pada sensor menyebabkan perubahan indeks bias yang terukur (Iskandar & Tiandho, 2025). Sensor serat optik ini memiliki keunggulan yaitu sensitivitas tinggi, tahan interferensi elektromagnetik, fleksibel, dan respons real-time (Pendão & Silva, 2022). Penelitian serupa yang telah ada pada sensor alat pendeteksi Pb saja atau hanya dapat mendeteksi satu logam berat saja (Zhao et al., 2023). Terkait hal tersebut, kebaruan inovasi produk OPTICA ini terletak pada penggunaan bioreduktor alami dari limbah kulit carica, kemampuan deteksi multi logam (Cd, Pb, Hg), desain portabel, serta integrasi mikrokontroler dengan layar LCD.

Hasil karakterisasi sensor OPTICA menunjukkan kinerja yang sangat baik. Berdasarkan uji karakterisasi diperoleh data: Cd memiliki sensitivitas 14,32 lx/mg/L (R²=99,69%), Hg 4,88 lx/mg/L (R²=94,63%), dan Pb 3,45 lx/mg/L (R²=87,51%). Nilai R² yang tinggi membuktikan linearitas yang baik, sehingga sensor layak digunakan untuk deteksi multimetal secara akurat. Terkait urgensi inovasi ini sangat tinggi terdapat tiga alasan yang menjadikan inovasi ini amat penting. Pertama, paparan akumulatif Cd, Pb, dan Hg berdampak serius pada kesehatan masyarakat. Kedua, belum ada alat deteksi multimetal berbasis green synthesis di Provinsi Jawa Tengah. Ketiga, inovasi ini memanfaatkan limbah kulit carica yang melimpah di Wonosobo menjadi produk bernilai tambah.

Dampak inovasi produk ini meliputi tiga aspek. Dampak sosial: masyarakat dapat memantau sendiri kualitas air konsumsi secara mandiri, murah, dan real-time, sehingga meningkatkan kesadaran akan pentingnya air bersih. Dampak ekonomi: menekan biaya pengujian laboratorium yang mahal, menciptakan peluang usaha produksi sensor, serta membuka potensi komersialisasi dan HAKI. Dampak lingkungan: mengurangi limbah kulit carica yang selama ini dibuang begitu saja, mendukung pengelolaan limbah berkelanjutan, serta membantu deteksi dini pencemaran logam berat di sungai. Dalam jangka panjang, inovasi ini berpotensi direplikasi ke 35 kabupaten/kota di Jawa Tengah yang memiliki masalah pencemaran serupa.

Foto Rincian Produk dan Rangkaian elektronika pada link berikut:

https://drive.google.com/file/d/169u9IGaxGCiQkWHRvWH64CKzs1dd-lhv/view?usp=sharing

 KEUNGGULAN INOVASI

Inovasi “OPTICA” memiliki keunggulan salah satunya sensor serat optik yang memanfaatkan limbah kulit carica sebagai bioreduktor alami dalam sintesis nanopartikel perak, sekaligus mampu mendeteksi tiga logam berat (Cd, Pb, Hg) dalam satu kali pengujian. Berikut ini keunggulan lainnya yang menjadikan OPTICA lebih baik dibandingkan metode deteksi konvensional:

1. Harga yang relatif terjangkau, OPTICA jauh lebih unggul dibanding metode konvensional AAS. Dengan biaya produksi sekitar Rp500.000, -, alat jauh lebih murah dibandingkan alat konvensional yang harganya mencapai ratusan juta rupiah dan alat ini dapat digunakan berkali-kali atau tidak sekali pakai.
2. Ramah Lingkungan, inovasi OPTICA memanfaatkan metode green synthesis berbasis limbah kulit carica, sehingga mendukung prinsip ramah lingkungan sekaligus memberikan nilai tambah pada limbah organik lokal.
3. Cepat dan akurat, OPTICA memberikan hasil deteksi kurang dari 5 menit, sementara metode AAS membutuhkan waktu berjam-jam hingga berhari-hari. Dengan inovasi OPTICA ini masyarakat pun bisa langsung mengetahui kualitas air konsumsi mereka tanpa perlu menunggu lama.
4. Mudah untuk digunakan, pengguna cukup menuangkan sampel air ke tempat sensor, lalu hasil konsentrasi logam berat akan langsung tampil di layar LCD. Tidak diperlukan pelatihan atau keahlihan khusus, berbeda dengan metode AAS yang memerlukan operator terlatih.
5. Desain yang portabel, OPTICA hadir dalam dua bentuk yaitu sensor portabel dirancang agar mudah dibawa dan digunakan langsung oleh pengguna sedangkan sensor bentuk kapal untuk pemantauan sungai yang ingin diuji secara real-time. Keduanya alat tersebut dirancang sedemikian rupa sebagai perangkat digital berbasis mikrokontroler sehingga lebih akan jauh lebih praktis.
6. Perawatan alat mudah, Alat ini tidak memerlukan perawatan khusus karena komponennya dirancang untuk penggunaan jangka panjang. Pengguna cukup membersihkan dari debu dan kotoran secara berkala saja.