PENERAPAN TEKNOLOGI RAMAH LINGKUNGAN

Bismillahirrahmaanirrahiim

Sumber energi yang banyak digunakan saat ini berasal dari energi konvensional. Energi konvensional merupakan energi dari alam yang ketersediaannya di alam terbatas atau membutuhkan waktu jutaan tahun agar tersedia kembali.

Energi konvensional dibagi ke dalam dua kelompok yaitu energi fosil dan energi nuklir. Energi fosil adalah energi yang diperoleh dari hasil penguraian sisa organisme yang berlangsung jutaan tahun dan mengandung unsur hidrokarbon seperti minyak bumi, gas alam dan batu bara. Energi nuklir adalah energi yang dihasilkan dari reaksi antar partikel (fisi dan fusi) di dalam inti atom yang akan menghasilkan panas dengan suhu tinggi. Unsur yang digunakan dalam energi nuklir yaitu uranium dan plutonium.

Penggunaan teknologi energi konvensional mulai menimbulkan masalah lingkungan dikarenakan buangan dari teknologi tersebut menjadi polutan bagi lingkungan. Kadar polutan yang meningkat menyebabkan perubahan iklim di bumi, merusak ekosistem dan berbahaya bagi manusia.

Baca juga : Penyebab banjir dan solusinya

Untuk mencegah dan menghindari bahaya lanjut, manusia mulai menerapkan teknologi yang memanfaatkan sumber energi alternatif yang memiliki emisi rendah atau tidak ada emisi sama sekali sehingga ramah lingkungan. Sumber energi alternatif tersebut berasal dari tumbuhan, sisa bahan organik, panas matahari, angin, air dan udara.

Teknologi yang ramah lingkungan perlu diterapkan dalam segala bidang seperti pengolahan sumber energi, transportasi, penyelamatan lingkungan, dan industri. Berikut ini penjelasan mengenai teknologi ramah lingkungan tersebut.

Penerapan teknologi ramah lingkungan pada sumber energi alternatif

Berikut ini beberapa penerapan teknologi sumber energi alternatif yang ramah lingkungan.

1. Biofuel

Biofuel merupakan bahan bakar alternatif yang berasal dari bahan-bahan organik. Berbeda dengan bahan bakar fosil, biofuel diperoleh dari pengolahan bahan organik seperti tumbuhan secara langsung sehingga tidak membutuhkan waktu yang lama seperti bahan bakar fosil.

Biofuel terdiri dari dua jenis yaitu bioetanol (C₂H₅OH) dan biodiesel. Bioetanol adalah bahan bakar berasal dari etanol. Etanol merupakan salah satu jenis alkohol yang dibuat melalui fermentasi karbohidrat atau reaksi gas alam. Bahan untuk membuat bioetanol berasal dari tumbuhan dengan kandungan karbohidrat tinggi seperti seperti jagung, sorgum dan singkong.

Baca juga : Produk bioteknologi konvensional

Proses pembuatan bioetanol dimulai dengan penghancuran bahan-bahan yang mengandung karbohidrat sehingga berukuran kecil-kecil, seperti gambar di bawah ini.

Skema pembentukan bioetanol

Setelah dihancurkan dan menjadi bubur, bahan organik tersebut diletakkan dalam suatu wadah kemudian dicampur dengan bakteri dan jamur agar terjadi proses hidrolisis oleh enzim yang hasilkan bakteri dan jamur terhadap kandungan karbohidrat dalam bahan organik seperti lignin, selulosa dan hemiselulosa. Proses hidrolisis akan menghasilkan senyawa gula pentosa dan glukosa. Kemudian senyawa gula tersebut difermentasi dengan menggunakan saccharomyces cerevisiae dan menghasilkan etanol. Etanol tersebut dikumpulkan dalam satu wadah dan dilakukan penyulingan sehingga dihasilkan bahan bakar bioetanol. Bioetanol akan siap menjadi bahan bakar setelah mengalami proses dehidrasi sehingga kadar etanolnya sebesar 99,5-99,8% sehingga masuk kategori Full Grade Ethanol (FGE).

Biodiesel menggunakan bahan baku lemak nabati seperti minyak kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) atau minyak jarak pagar (Jatropha curcas L). Di Indonesia, biodiesel sudah dikembangkan dan diproduksi sebagai bahan bakar kendaraan yang disebut biosolar.

Keuntungan dengan menggunakan biofuel ini antara lain : bahan bakar yang renewable (dapat diperbaharui), mudah diproses, harga relatif stabil, tidak menghasilkan gas emisi berbahaya bagi lingkungan dan mudah terurai secara alami.

2. Biogas

Biogas diperoleh dari hasil fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri anerob. Bakteri ini akan mengubah zat organik menjadi gas metana (CH) sebesar 75% dan sisanya gas karbon dioksida, hidrogen serta hidrogen sulfida. Gas yang digunakan sebagai bahan bakar adalah gas metan. Gas metan tersebut dapat digunakan untuk memasak dan pembangkit tenaga listrik. Limbah biogas berupa cairan yang dapat dijadikan pupuk bagi pertanian.

3. Solar cell

Solar sel digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik. Solar cell memanfaatkan panas cahaya matahari dan mengkonversinya menjadi energi listrik dengan menggunakan photovoltaic (PV) cell. Solar cell terbuat dari silikon (Si) yang dimurnikan atau polikristalin silikon dengan beberapa logam yang mampu menghasilkan listrik.

Ketika cahaya matahari mengenai solar cell, cahaya menghasilkan emisi elektron pada komponen panel. Elektron tersebut kenudian dihubungkan dengan sistem tertentu sehingga dihasilkan listrik lalu listrik tersebut dialirkan dan disimpan pada baterai.

Solar cell dapat dipasang di atap rumah atau dinding rumah. Pada teknologi terbaru, solar cell dilengkapi dengan motor elektrik yang dapat menjaga solar cell selalu menghadap cahaya matahari di siang hari sehingga dapat mengumpulkan energi 30%-40% lebih banyak dari solar cell biasa.

4. Hydropower

Hydropower merupakan pembangkit tenaga listrik dengan memanfaatkan energi kinetik aliran air. Hydropower memiliki komponen yang terdiri dari turbin, generator dan transformer. Turbin terdiri dari baling-baling dengan sumbu utama terhubung dengan generator. Seperti gambar di bawah ini.

penerapan teknologi ramah lingkungan hydropower

Cara kerja hydropower

Hydropower efektif diletakkan di aliran air seperti sungai maupun bendungan. Ketika aliran air (higher reservoir) mengenai baling-baling turbin sehingga memutar, maka putaran baling-baling turbin tersebut akan memutar sumbu utama turbin yang terhubung dengan generator. Putaran sumbu utama tersebut akan memutar rotor dan stator dalam generator sehingga dihasilkan listrik. Generator tersebut menggunakan prinsip induksi elektromagnetik. Listrik akan dialirkan ke transformer sebelum disalurkan ke penduduk.

Keuntungan menggunakan hydropower antara lain : memanfaatkan aliran air sebagai sumber energi untuk memutar turbin, menghasilkan energi listrik yang besar, membutuhkan biaya yang sedikit, dan menghasilkan emisi karbondioksida yang rendah.

5. Ocean power

Ocean power merupakan pembangkit listrik yang memanfaatkan aliran pasang surut air laut dan ombak. Prinsip kerjanya sama dengan hydropower, hanya tempatnya yang berbeda. Laut memiliki potensi yang besar untuk dijadikan sumber energi yang terbarukan karena terjadi pasang surut air laut mencapai 6 meter.

Saat ini, masih sedikit negara yang memanfaatkan teknologi ocean power. Hal ini disebabkan oleh biaya yang dibutuhkan masih sangat besar dan alat yang mudah rusak karena korosi oleh air laut yang mengandung garam. Selain itu, badai laut juga dapat menjadi tantangan untuk menerapkan teknologi ini. Salah satu negara yang sudah menggunakan teknologi ini adalah Prancis tepatnya di kota La Rance.

6. Wind power

Wind power adalah pembangkit tenaga listrik yang memanfaatkan aliran angin di udara untuk menghasilkan energi listrik. Prinsip kerja wind power mirip dengan hydro power tetapi turbin pada wind power diganti dengan kincir angin. Aliran angin yang ditimbulkan dari perbedaan tekanan dan rotasi bumi, akan memutar kincir angin kemudian memutarkan rotor dan stator pada generator sehingga dihasilkan energi listrik. Pembangkit tenaga listrik tenaga angin menjadi sumber energi dunia terbesar kedua setelah solar cell.

Wind power dapat diletakkan di daratan dan pantai dengan syarat aliran angin harus cukup kuat untuk memutar kincir angin dan stabil. Di Indonesia sudah mulai mencoba membangun pembangkit listrik tenaga angin seperti di Nusa Penida (pulau kecil di selatan pulau Bali) dan Nusa Tenggara Timur. Sebenarnya Indonesia memiliki banyak potensi untuk menerapkan wind power, ocean power dan hydro power karena wilayahnya yang merupakan kepulauan dan memiliki lautan yang besar. Hal ini dapat mengatasi masalah energi listrik bagi penduduk Indonesia.

7. Georhermal

Geothermal merupakan panas yang tersimpan dalam tanah, lapisan dasar bumi dan cairan kerak bumi. Energi panas bumi ini dapat digunakan untuk memanaskan dan mendinginkan bangunan serta menghasilkan listrik. Ilmuwan memperkirakan bahwa penggunaan 1% dari panas bumi yang tersimpan sedalam 5 km di kerak bumi, dapat menghasilkan energi 250 kali lebih besar dari minyak dan gas alam yang tersimpan di seluruh lapisan bumi.

Pemanfaatan geothermal

Pemanfaatan panas bumi dilakukan dengan menggunakan teknologi geothermal heat pump system. Teknologi ini banyak digunakan di rumah-rumah daerah subtropis yang memiliki suhu lingkungan rendah. Teknologi ini akan mengatur suhu ruangan dalam rumah. Pada musim dingin, pipa yang diletakkan dalam tanah dapat mengalirkan cairan yang membawa panas dari bawah tanah menuju sistem pendistribusian panas di rumah. Pada musim panas, akan memindahkan panas dari rumah dan menyimpannya dalam tanah.

Selain untuk mengatur suhu ruangan dalam rumah, geothermal juga dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik. Aliran panas bumi tersebut akan memutar turbin yang akan memutar rotor dan stator dalam generator sehingga dari putaran stator dalam generator tersebut dapat dihasilkan listrik.

8. Fuel cell dengan hydrogen power

Energi matahari berasal dari reaksi fusi atom-atom hidrogen. Hidrogen merupakan unsur yang paling sederhana dan paling banyak di alam semesta. Tetapi keberadaan hidrogen bukanlah hidrogen bebas yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar, melainkan dalam bentuk senyawa seperti hidrogen pada air (H₂O). Oleh karena itu hidrogen akan menjadi bahan bakar di masa depan.

Baca juga : Partikel dalam benda dan mahluk hidup

Oleh karena itu, ilmuwan fokus untuk mengembangkan sel bahan bakar (fuel cell) yang menggabungkan gas hidrogen dan oksigen. Reaksi antara hidrogen dan oksigen akan menghasilkan energi panas tinggi sehingga dapat digunakan sebagai sumber arus listrik. Gas buangan fuel cell dengan hidrogen power adalah uap air. Jika uap air dilepas ke udara tidak akan menimbulkan bahaya. Oleh karena itu, fuel cell dengan hidrogen power merupakan teknologi ramah lingkungan.

Penggunaan hidrogen sebagai bahan bakar dapat menghilangkan masalah polusi udara karena tidak dihasilkan karbondioksida ataupun gas lain yang berbahaya bagi lingkungan. Tentunya didukung juga dengan pengurangan teknologi berbahan bakar fosil yang menghasilkan karbondioksida, juga penggunaan nuklir yang dapat menghasilkan limbah radioaktif.

Penggunaan hidrogen sebagai bahan bakar menghasilkan energi lebih besar dari pada bahan bakar lain. Tetapi jumlah hidrogen murni masih sangat sedikit sehingga untuk memenuhinya dilakukan dengan memisahkan hidrogen dari senyawanya seperti metana dan air. Gas hidrogen dapat dilepas dari air dengan proses elektrolisis.

Elektrolisis dilakukan dengan mengalirkan arus listrik ke dalam air sehingga terjadi pemisahan hidrogen dan oksigen yang ditandai dengan adanya gelembung pada elektrode yang dimasukkan ke dalam air. Gelembung gas hidrogen akan berkumpul di anoda (elektrode yang dihubungkan dengan kutub negatif sumber listrik) dan gelembung oksigen akan berkumpul di katoda (elektrode positif). Gelembung gas tersebut kemudian dikumpulkan. Kendalanya adalah alat untuk menghasilkan hidrogen membutuhkan energi dan biaya besar.

Nah ada berita menarik dari m.cnnindonesia.com dengan judul Ilmuwan berhasil ubah CO₂ jadi bahan bakar pesawat, bahwa ilmuwan dari universitas oxford berhasil mengubah karbondioksida menjadi bahan bakar jet dengan memanaskan campuran asam sitrat, hidrogen, dan katalis besi-mangan-kalium untuk mengubah karbondioksida menjadi bahan bakar.

Para ilmuwan tersebut mengaku teknologi yang dibuatnya tidak mahal, tidak rumit, menggunakan bahan biasa, lebih murah dari pada proses pengubahan hidrogen dan air menjadi bahan bakar dan tanpa emisi. Tetapi agar benar-benar dapat diterapkan masih butuh pengembangan lebih lanjut.

Penerapan teknologi ramah lingkungan pada alat transportasi

Penerapan teknologi ramah lingkungan, sangat perlu diterapkan pada alat tranaportasi agar tidak menghasilkan gas buangan yang tidak berbahaya bagi lingkungan. Berikut ini beberapa contoh kendaraan yang sudah menerapkan teknologi ramah lingkungan.

1. Hydrogen vehicle

Hydrogen vehicle merupakan kendaraan yang menggunakan bahan bakar hidrogen sebagai penggerak mesinnya. Di dalam kendaraan ini, terpasang alat yang dapat mengubah energi kimia dari hidrogen menjadi energi mekanik. Alat tersebut bekerja dengan membakar hidrogen dalam mesin pembakaran internal atau dengan mereaksikannya dengan oksigen dalam fuel cell sehingga mampu menggerakkan motor listrik.

Mobil berbahan hidrogen dapat melaju dengan kecepatan 450 km/jam. Selain mobil, penerapan bahan bakar hidrogen dilakukan pada motor, sepeda, skuter dan pesawat terbang.

contoh transportasi dengan bahan bakar hidrogen

Transportasi berbahan bakar hidrogen

2. Solar car

Solar car adalah mobil yang memanfaatkan energi cahaya matahari sebagai bahan bakarnya. Contoh mobil surya adalah bus surya. Pada bus surya, panel surya terpasang di atap bus. Panel surya tersebut akan mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik kemudian disimpan dalam baterai. Listrik tersebut dapat menghidupkan alat-alat listrik yang terdapat dalam bus dan penggerak mesin bus.

Salah satu negara yang sudah mengembangkan bus surya adalah china. Bus surya ini mulai beroperasi pada bulan Juli 2012 dan mampu mengangkut 100 orang. Energi bus ini, diperoleh dari baterai lithium-ion (Li-ion) yang dapat diisi ulang menggunakan panel surya pada atap bus.

3. Electric car

Electric car merupakan mobil yang menggunakan energi listrik untuk menggerakkannya. Energi listrik akan menggerakkan motor listrik mobil dengan tenaga putaran cepat dan memberikan percepatan kuat tetapi suaranya halus.

Keuntungan dari mobil listrik ini adalah tidak ada gas emisi seperti mobil berbahan bakar fosil sehingga tidak mencemari udara dan mengurangi efek rumah kaca. Tetapi, pengembangan mobil listrik secara massal masih terkendala dengan tingginya biaya produksi, minimnya infrastruktur isi ulang bahan bakar listrik dan kekhawatiran pengemudi mobil listrik akan kehabisan listrik sebelum sampai tujuan.

Penerapan teknologi ramah lingkungan pada lingkungan

Penerapan teknologi ramah lingkungan perlu juga diterapkan pada lingkungan agar dapat melestarikan lingkungan, mencegah banjir dan memperbaiki daerah yang tercemar. Berikut ini beberapa contoh penerapan teknologi ini pada lingkungan.

1. Biopori dan sumur resapan

Biopori adalah teknik untuk membuat daerah resapan air hujan. Biopori memiliki prinsip yang sama dengan sumur serapan. Biopori juga dikenal dengan istilah teknologi lubang resapan (TLR). Biopori dilakukan dengan membuat lubang-lubang kecil (pori-pori) di atas tanah sedalam 1 meter atau di atas muka air tanah. Lubang tersebut akan menampung dan menyerap air hujan. Adapun sumur serapan dibuat lubang dengan ukuran lebih besar.

Manfaat biopori dan sumur serapan antara lain : memperbesar area penyerapan air oleh tanah, melestarikan keseimbangan lingkungan, mencegah banjir, menjaga ketersediaan air tanah, menjaga kesuburan dan kelestarian organisme tanah, tempat membuat pupuk kompos dengan mengisi lubang biopori dengan samph organik dan mencegah penyakit yang ditimbulkan genangan air seperti malaria, demam berdarah dan kaki gajah.

2. Fitoremediasi

Fitoremediasi merupakan salah satu teknik bioremediasi dengan menggunakan tumbuhan untuk menghilangkan, memimdahkan, menstabilkan atau menghancurkan bahan pencemar lingkungan. Melalui fitoremediasi, polutan (zat penyebab polusi), seperti logam berat, minyak, pestisida dan zat lainnya yang mencemari tanah, air atau udara dapat dikurangi dan dihilangkan.

Contoh penerapan fitoremediasi yaitu ketika memperbaiki lingkungan di Chernobyl yang terpapar limbah radioaktif seperti sesium (Cs), stronsium (Sr) dan uranium (U), yang berasal dari kebocoran reaktor nuklir dengan menggunakan tumbuhan bunga matahari.

Kelebihan fitoremediasi antara lain : ramah lingkungan, biaya operasional rendah, mudah diterapkan, aman, mengembalikan kesuburan tanah, dan kualitas lingkungan lebih baik. Contoh tumbuhan yang dapat digunakan dalam fitoremediasi yaitu bunga matahari (Helianthus annus), sawi (Brassica rappa), eceng gondok (Eichornia crassapies), padi (Oryza sativa), tembakau (Nicotiana tobacco), dan sansevieria (Sansevieria trifasciata). Tumbuhan-tumbuhan tersebut banyak tumbuh di Indonesia.

3. Composting toilet

Composting toilet merupakan toilet kering yang menggunakan proses secara aerob untuk menghancurkan atau menguraikan feses manusia. Pada toilet ini biasanya ditambah dengan campuran serbuk gergaji, sabut kelapa, atau lumut untuk membantu proses aerob, menyerap air, dan mengurangi bau. Proses penguraian secara aerob, umumnya lebih cepat dari pada proses anaerob yang digunakan di septic tank.

4. Water purification

Water purification adalah teknologi untuk memurnikan air. Pemurnian air dilakukan dengan menghilangkan zat-zat kimia, kontaminan biologis, partikel-partikel padat, dan gas-gas dari air yang terkontaminasi atau kotor. Tujuan dari pemurnian air adalah untuk menghasilkan air untuk tujuan tertentu.

Proses pemurnian air dapat dilakukan secara fisika dan kimia. Secara fisika dilakukan dengan penyaringan (filtrasi), pengendapan (sedimentasi) dan penyulingan (destilasi). Secara kimia dilakukan dengan menambahkan ke dalam air zat-zat kimia seperti klorin (Cl), penyinaran sinat UV, menambahkan karbon aktif. Hal tersebut ditujukan untuk membunuh bakteri patogen yang ada dalam air.

Penerapan teknologi ramah lingkungan dalam usaha pemurnian air dilakukan melalui pemurnian air sederhana dan teknologi osmosis balik.

a. Pemurnian air sederhana

Pemurnian air sederhana dapat dilakukan dengan membuat alat filtrasi sederhana. Alat filtrasi sederhana dapat berupa sebuah tabung yang diisi dengan pasir, kerikil, batu, arang, ijuk atau sabut kelapa secara bersusun.

Tujuan alat filtrasi sederhana ini yaitu menjernihkan air kotor yang dimasukkan ke dalam alat tersebut. Ketika air masuk ke dalam tabung, partikel-partikel padat yang tercampur dengan air akan menempel pada lapisan-lapisan bahan-bahan di dalam alat filtrasi, sehingga air yang keluar dari alat filtrasi menjadi jernih kembali.

b. Teknologi osmosis balik

Teknologi osmosis balik adalah teknologi pemurnian air dengan menggunakan kebalikan dari prinsip osmosis. Osmosis adalah perpindahan zat dari cairan berkonsentrai rendah (encer/hipotonik) ke cairan konsentrasi tinggi (pekat/hipertonik) melalui selaput semipermeabel. Teknologi osmosis balik, memindahkan zat (pelarut seperti air) dari cairan konsentrasi tinggi (pekat) ke konsentrasi rendah (encer).

Prinsip teknologi osmosis balik

Berdasarkan gambar dapat dilihat bahwa pemisahan air dengan teknologi osmosis balik dilakukan dengan memberikan tekanan dari luar pada cairan garam (konsentrasi tinggi) sehingga air dalam larutan pekat (konsentrasi tinggi) akan mengalir ke larutan encer (konsentrasi rendah) melalui membran semipermeabel dan terpisah dari garamnya. Penerapan teknologi osmosis balik biasanya dilakukan dalam pembuatan air minum dari air laut dengan memisahkan garam dan zat-zat terlarut lainnya dari molekul air.

Penerapan teknologi ramah lingkungan pada industri

Dalam dunia industri, teknologi ramah lingkungan yang diterapkan adalah biopulping. Biopulping merupakan teknologi yang dikembangkan untuk memproses limbah dengan menggunakan mikroorganisme yang mampu menguraikan lignin secara alami. Mikroorganisme yang digunakan antara lain : jenis kapang (jamur) Phlebia subserialis dan Ceriporiopsis subvermispora. Prinsip biopulping ini terinspirasi dari proses pelapukan atau penguraian bahan organik oleh mikroorganisme tanah.

Setelah kamu membaca uraian mengenai teknologi ramah lingkungan di atas, kamu dapat mengetahui bahwa sudah banyak teknologi-teknologi yang sudah ditemukan. dikembangkan dan diterapkan oleh ilmuwan untuk menjaga kelestarian lingkungan yang pada akhirnya akan menjaga keberlangsungan hidup manusia. Mudah-mudahan, suatu hari kamu adalah salah satu dari mereka yang menciptakan dan mengembangkan teknologi tepat guna bagi manusia dan lingkungannya.

Sekian pembahasan mengenai teknologi ramah lingkungan. Jika bermanfaat, silahkan kamu bagikan ke siapa saja agar ada lebih banyak orang yang membaca artikel dan memperoleh manfaatnya. Baca juga artikel laimnya di ipamts.com.

Bagikan artikel :

IPA MTs

Penerapan teknologi ramah lingkungan