Mandi busa tidak hanya terasa menyenangkan. Rupanya, kini ia menjadi metode pembersihan yang telah diuji secara ilmiah untuk membersihkan hasil pertanian, peralatan medis, dan material industri dengan lembut serta bebas bahan kimia.
Dalam studi terbaru yang dipaparkan pada makalah Droplet, peneliti dari Cornell University merancang teknik yang menyuntikkan gelembung mikro disertai gelombang suara frekuensi rendah ke dalam air. Kombinasi ini menciptakan gerakan mengayun yang teramplifikasi, sehingga sayuran menjadi 90% lebih bersih dibandingkan jika hanya dicelupkan dalam air atau air bergelembung biasa, menurut sebuah pernyataan. Tim menguji produk seperti tomat, namun mereka yakin karakteristik metode ini yang lembut dan bebas kimia dapat diterapkan untuk membersihkan peralatan medis sensitif atau semikonduktor.
Close-up sebuah tomat di dalam alat pembuat gelembung. Kredit: Sreang Hok/Cornell University
“Kami membuktikan bahwa dengan memperlakukan gelembung sebagai osilator harmonik terpaksa, di mana tegangan permukaan berperan sebagai pegas dan fluida di sekitarnya sebagai massa, kami dapat menskalakan dan menyetel frekuensi akustik secara terprediksi untuk memaksimalkan efisiensi pembersihan,” ujar Sunny Jung, penulis senior studi dan seorang insinyur di Cornell, kepada Gizmodo.
Bersih Berkilau
Menurut Jung, industri pangan dan pertanian umumnya menggunakan bahan kimia keras atau pembersihan ultrasonik untuk menghilangkan patogen berbahaya seperti listeria atau salmonella. Namun, cara pertama dapat meninggalkan residu, sementara yang kedua justru berpotensi “mendorong pertumbuhan mikroba secara tidak sengaja,” tambah Jung.
Tapi, bukan hanya industri pangan dan pertanian yang memerlukan cara relatif lembut dan aman secara kimia untuk menjaga kebersihan. Misalnya, biofilm dari perangkat medis sensitif seperti implan atau kateter perlu dibersihkan, sementara semikonduktor, meski rapuh, ternama rentan rusak akibat kontaminasi.
“Kami ingin tahu apakah pembersihan permukaan yang dimediasi gelembung atau suara dapat dicapai dengan menggunakan frekuensi akustik rendah, di bawah kavitasi,” kata Jung, “sehingga menghindari erosi destruktif dan turbulensi yang ditimbulkan oleh pembersihan ultrasonik frekuensi tinggi tradisional.”
Solusi Bergelembung
Untuk studi ini, tim menyiapkan tangki kaca terbuka yang terhubung ke pompa suntik untuk menghasilkan gelembung. Kemudian, peneliti memasang kamera berkecepatan tinggi untuk melacak interaksi antara gelembung dan “kotoran”, yang dalam hal ini adalah tanah berbasis protein yang direkayasa secara artifisial untuk mempermudah kuantifikasi. Desain eksperimen mempertimbangkan dinamika gelembung baik yang melayang maupun yang meluncur menuruni bidang miring kaca.
Setelah perangkat siap, tim menghasilkan gelembung mikro (diameter sekitar 0,6 milimeter) dan memaparkannya pada gelombang suara frekuensi rendah menggunakan speaker bawah air. Yang menarik, hal ini menyebabkan gelembung menunjukkan gerakan “stop-and-go” yang menciptakan “gaya geser kuat yang terlokalisasi,” ujar Jung.
“Selama fase perlambatan, gelembung pada dasarnya ‘mengunci’ pada tepi kontaminan,” jelasnya. “Dan saat berakselerasi, ia mengelupas kotoran dengan semburan singkat tegangan geser tinggi. Ini seperti menyaksikan penggosok mikroskopis yang berosilasi, mengetuk dan mengelupas kotoran secara real-time.” Temuan ini menunjukkan bahwa “fisika fundamental seringkali menjadi kunci untuk mengembangkan teknologi yang sangat berkelanjutan,” kata Jung.
Pada intinya, fondasi teoretis metode ini sederhana. Namun implikasinya jauh lebih luas—ya, termasuk untuk bak mandi Jacuzzi Anda sendiri, sebagaimana Jung tambahkan (bercanda) dalam pernyataannya, “Satu pesan yang bisa diambil adalah, ketika Anda duduk di jacuzzi, putarlah musik dengan frekuensi rendah.”