Materi IPA Teknologi Ramah Lingkungan

Materi IPA Teknologi Ramah Lingkungan - Di era modern sekarang ini, sebagian besar manusia menggunakan energi untuk mempermudah beraktivitas. Masih ingatkah kamu tentang konsep energi? Energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha. Coba perhatikan alat transportasi di sekitarmu seperti sepeda motor, mobil, kapal, kereta api, dan pesawat terbang. Alat transportasi tersebut menggunakan energi untuk mengoperasikannya bukan? Alat-alat rumah tangga pun saat ini menggunakan energi.

Energi yang digunakan alat transportasi dan rumah tangga dapat bersumber dari alam. Beberapa sumber energi yang digunakan manusia di antaranya adalah batubara, minyak bumi, dan gas alam. Sumber energi tersebut disebut bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil merupakan sumber energi yang berasal dari sisa-sisa makhluk hidup yang ada dalam kerak bumi sehingga tidak dapat diperbaharui karena dibutuhkan waktu jutaan tahun untuk menghasilkannya. Sumber energi lainnya seperti matahari, angin, aliran air, kayu, dan panas bumi merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui. Sumber energi tersebut dapat terbentuk kembali secara alami dalam waktu-waktu tertentu. Maha Besar Tuhan yang telah menciptakan berbagai sumber energi untuk kehidupan kita di bumi. Oleh karena itu, kita harus selalu bersyukur atas segala nikmat-Nya dengan menggunakan sumber energi secara bijak dan menjaga ketersediaannya.

Pada tahun 1859, teknologi pengeboran minyak bumi pertama kali ditemukan dan minyak bumi dipompa keluar dari dasar bumi di Pennsylvania, Amerika Serikat. Pada perkembangan selanjutnya, ditemukan teknologi destilasi minyak bumi untuk mengubah minyak bumi menjadi bahan bakar seperti bensin dan beberapa minyak yang lain. Kemudian, penggunaan batubara dalam skala luas mulai dimanfaatkan untuk pembangkit listrik. Pada tahun 1885, Carl Benz menemukan mesin yang dapat bergerak menggunakan bahan bakar bensin.

Beberapa teknologi ramah lingkungan yang telah dikembangkan salah satunya adalah teknologi yang menghasilkan energi listrik dengan memanfaatkan angin, cahaya matahari, panas bumi, minyak dari tumbuhan, biofuel dan bahkan dari gas hidrogen (H2) tersebut dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan manusia dengan tetap mengutamakan kelestarian alam. Tentu kita wajib bersyukur kepada Tuhan karena telah menciptakan sumber energi tersebut dan memberikan akal pikiran pada manusia untuk mengembangkan berbagai teknologi sehingga kita lebih mudah melakukan berbagai kegiatan. Masing-masing teknologi yang dikembangkan manusia memiliki keunggulan dan kekurangan.

A. Pengertian dan Prinsip Teknologi Ramah Lingkungan

Teknologi ramah lingkungan merupakan bentuk penerapan teknologi yang memperhatikan prinsip-prinsip pelestarian lingkungan. Teknologi tersebut bertujuan untuk memberi kemudahan dan pemenuhan kebutuhan manusia. Suatu teknologi dikatakan teknologi ramah lingkungan jika memenuhi syarat-syarat tertentu.

Teknologi ramah lingkungan bertujuan untuk menghasilkan berbagai produk dan jasa untuk kepentingan manusia dengan memanfaatkan sumber daya alam yang dapat diperbarui dan tidak menghasilkan limbah yang membahayakan lingkungan. Selain itu, teknologi ramah lingkungan juga dapat menggunakan bahan yang dapat didaur ulang.

Teknologi ramah lingkungan telah diterapkan dalam berbagai bidang antara lain di bidang energi, bidang lingkungan, bidang industri, bidang rumah tangga, dan lainnya.

1. Bidang Energi

a. Biofuel

Biofuel, merupakan teknologi penyediaan energi alternative dengan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui. Biofuel, berasal dari bahan-bahan organik. Tahukah kamu apa yang membedakan biofuel dengan bahan bakar fosil? Keduanya memang berasal dari bahan-bahan organik tetapi biofuel dapat diolah langsung dari bahan organik seperti tumbuh-tumbuhan sedangkan bahan bakar fosil berasal dari hewan atau tumbuhan yang telah mati selama jutaan tahun yang lalu.

Ada dua jenis biofuel yaitu dalam bentuk etanol dan biodiesel.

Etanol merupakan salah satu jenis alkohol yang dapat dibuat dengan fermentasi karbohidrat atau reaksi kimia gas alam. Beberapa tumbuhan yang mengandung karbohidrat tinggi seperti jagung, sorgum, atau singkong biasanya digunakan untuk menghasilkan etanol. Sedangkan biodiesel merupakan bahan bakar alami yang biasanya diperoleh dari lemak nabati. Penggunaan bahan bakar dengan sumber alam yang dapat diperbaharui akan sangat membantu kita untuk menjamin kelestarian lingkungan dan ketergantungan pada ketersediaan minyak bumi yang semakin menipis. Selain itu sisa pembakaran dari biofuel juga lebih ramah lingkungan.

b. Biogas

Biogas merupakan jenis bahan bakar alternatif yang saat ini sudah banyak digunakan sebagai bahan bakar untuk kebutuhan rumah tangga di Indonesia. Biogas diperoleh dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri anaerob (bakteri yang hidup di lingkungan tanpa oksigen). Bakteri anaerob tersebut akan mengubah zat organic menjadi gas metana (CH4) sebesar 75 % dan gas lainnya seperti karbondioksida, hydrogen dan hodrogen sulfida. Namun demikian gas yang digunakan sebagai sumber bahan bakar adalah gas metana. Bahan organik yang paling sesuai untuk produksi biogas adalah bahan organik yang berbentuk padat, cair, dan homogen. Saat ini kotoran dan urin hewan ternak menjadi pilihan yang sesuai untuk produksi biogas.

c. Sel Surya (Solar Cell)

Kita dapat mengubah energi matahari menjadi energi listrik dengan menggunakan photovoltaic (PV)cell atau sering disebut solar cell atau sel surya. Pada umumnya sel surya ini memiliki ukuran yang tipis (hampir sama dengan selembar kertas) dan terbuat dari silikon (Si) yang dimurnikan atau polikristalin silikon dengan beberapa logam yang mampu menghasilkan listrik.

d. Pembangkit Listrik Tenaga Air (Hydropower)

Tenaga air atau hydropower menggunakan energi gerak (energy kinetik) dari aliran air untuk menghasilkan listrik. Siklus air dari hydropower diawali adanya evaporasi atau penguapan air yang kemudian membentuk awan dan hujan. Air hujan yang terdapat pada dataran tinggi, selanjutnya mengalir ke daerah yang lebih rendah melalui sungai.

e. Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut Air Laut dan Ombak (Ocean Power)

Kita juga dapat menghasilkan listrik dari aliran air yang berasal dari pasang surut air laut dan ombak. Di beberapa pantai dan muara, level ketinggian air dapat naik atau turun hingga 6 meter bahkan lebih. Bendungan dibangun melintasi bibir pantai dan muara untuk mengambil energi pada aliran air laut ini untuk digunakan sebagai hydropower. Saat ini masih sedikit negara yang menerapkan teknologi ini. Salah satu negara yang sudah menerapkan yaitu di kota La Rance, Prancis. Hal ini disebabkan pembangunan teknologi ini membutuhkan biaya yang sangat besar, alat mudah rusak akibat korosi oleh air laut dan badai, serta di dunia hanya sedikit daerah yang cocok untuk dibangun teknologi ini.

f. Pembangkit Listrik Tenaga Angin (Wind Power)

Perbedaan derajat dari sinar matahari yang menyinari bumi pada daerah ekuator dan daerah kutub menyebabkan perbedaan panas di antara daerah tersebut; bersama dengan rotasi bumi, menciptakan aliran udara yang disebut angin. Kita dapat menangkap bentuk tidak langsung dari energi matahari ini dengan turbin angin yang dapat mengubahnya menjadi energi listrik. Akhir-akhir ini, pembangkit listrik tenaga angin menjadi sumber energi dunia terbesar kedua setelah panel surya.

g. Geotermal

Energi geotermal merupakan panas yang tersimpan dalam tanah, lapisan dasar bumi, dan cairan dalam kerak bumi. Kita dapat menggunakan energi yang tersimpan ini untuk memanaskan dan mendinginkan bangunan serta menghasilkan listrik. Ilmuwan memperkirakan bahwa hanya dengan menggunakan 1% dari panas yang tersimpan sedalam 5 km dalam kerak bumi akan menghasilkan energi 250 kali lebih banyak dari minyak dan gas alam yang tersimpan di seluruh lapisan bumi. Salah satu cara untuk mengambil energi geotermal ini dengan menggunakan sistem pompa panas geotermal. Sistem ini dapat memanaskan dan mendinginkan sebuah rumah dengan memanfaatkan perbedaan temperatur. Di negara yang memiliki empat musim, pada musim dingin, suatu pipa yang diletakkan dalam tanah dapat mengalirkan cairan yang membawa panas dari dasar bumi menuju sistem pendistribusian panas di rumah. Sebaliknya, pada musim panas, sistem ini bergerak berlawanan, memindahkan panas dari rumah dan menyimpannya dalam tanah.

h. Fuel Cell dan Hydrogen Power

Matahari menghasilkan energi yang menjaga keberlangsungan hidup di bumi melalui penggabungan inti (fusi) atom-atom hidrogen. Hidrogen merupakan unsur kimia paling sederhana dan paling banyak di alam semesta. Perlu kamu ketahui bahwa, hidrogen yang banyak di alam semesta bukanlah hidrogen bebas yang dapat langsung dimanfaatkan sebagai bahan bakar, tetapi hidrogen tersebut banyak dalam bentuk senyawa, misalnya hidrogen pada air (H2O). Oleh karena itu, para ilmuwan menyatakan bahwa gas hidrogen (H2) bahan bakar di masa depan. Agar hal itu dapat terwujud, ilmuwan saat ini fokus untuk mengembangkan sel bahan bakar “full cell” yang menggabungkan gas hidrogen (H2) dan gas oksigen (O2). Reaksi antara H2O dan O2 menghasilkan energi panas yang sangat tinggi sehingga dapat digunakan sebagai sumber listrik. Reaksi antara keduanya dapat dituliskan sebagai berikut:

2. Bidang Transportasi

a. Kendaraan Hidrogen (Hydrogen Vehicle)

Kendaraan hidrogen merupakan kendaraan yang menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar penggerak mesin. Di dalam kendaraan ini terpasang alat yang mampu mengubah energi kimia dari hydrogen menjadi energi mekanik, dengan cara membakar hidrogen dalam mesin pembakaran internal atau dengan mereaksikan hydrogen dengan oksigen dalam IXHO FHOO untuk menggerakkan motor listrik. Banyak perusahaan luar yang telah mengembangkan kendaraan ini dan diharapkan dapat berkembang pesat di tahun-tahun mendatang.

b. Mobil Surya (Solar Car)

Mobil surya merupakan mobil yang energi utamanya berasal dari sinar matahari. Salah satu contoh mobil surya adalah bus surya. Bus ini menggunakan sinar matahari untuk memberikan energi pada alat-alat listrik dalam bus dan energi yang digunakan sebagai penggerak pada mesin bus. Bus surya yang saat ini ada merupakan kendaraan yang menggunakan baterai sebagai tempat penyimpanan listrik yang diperoleh dari cahaya matahari atau sumber yang lain.

c. Mobil Listrik (Electric Car)

Mobil listrik merupakan mobil yang didorong oleh satu atau lebih motor listrik, menggunakan energi listrik yang disimpan dalam baterai atau alat penyimpanan energi yang lain. Motor elektrik ini mampu memberikan tenaga putaran dengan cepat dan memberikan percepatan yang kuat namun halus. Mobil listrik ini pertama kali dibuat pada tahun 1884 oleh seorang berkebangsaan Inggris, Thomas Parker. Mobil listrik ini baru berkembang pesat pada tahun 2008, semenjak ditemukannya teknologi pengaturan tenaga baterai dan mahalnya bahan bakar fosil. Keuntungan dari penggunaan mobil listrik ini antara lain mengurangi polusi udara, karena mobil ini tidak menghasilkan polutan dan mengurangi efek rumah kaca. Namun, penggunaan teknologi ini secara besar-besaran masih menjumpai beberapa hambatan, antara lain: masih tingginya biaya produksi, minimnya infrastruktur isi ulang bahan bakar listrik, dan masih takutnya pengemudi akan kehabisan listrik sebelum sampai di tujuan.

3. Bidang Lingkungan

a. Biopori

Biopori dikenal dengan istilah Teknologi Lubang Resapan (TLR), merupakan teknik untuk membuat wilayah resapan air hujan. Teknik biopori memiliki prinsip yang sama dengan sumur resapan, namun teknik ini diterapkan dengan menyediakan area yang dibuat berlubang- lubang kecil (berpori) yang nantinya akan menyerap air hujan dan kemudian disalurkan ke dalam tempat penampungan air. Biopori sangat bermanfaat bagi pelestarian keseimbangan lingkungan.

b. Fitoremediasi

Masih ingatkah kamu materi bioremediasi? Fitoremediasi merupakan salah satu bentuk bioremediasi. Fitoremediasi merupakan penggunaan tumbuhan untuk menghilangkan, memindahkan, menstabilkan, atau menghancurkan bahan pencemar baik itu senyawa organic maupun senyawa anorganik. Melalui fitoremediasi ini polutan (zat penyebab polusi) seperti logam berat, pestisida, minyak, dan zat lain yang mengotori tanah, air, atau udara dapat dikurangi bahkan dihilangkan. Fitoremediasi baru berkembang pada awal tahun 1990, yaitu dimulai dari kesuksesan dalam memperbaiki daerah tercemar oleh zat radioaktif sesium (Cs), stronsium (Sr), dan uranium (U) di Chernobyl, Rusia dengan menggunakan tumbuhan bunga matahari.

c. Toilet Pengompos (Composting Toilet)

Toilet Pengompos merupakan toilet kering yang menggunakan proses secara aerob untuk menghancurkan atau mendekomposisi feses yang dihasilkan manusia. Toilet pengompos dapat digunakan sebagai pengganti toilet air pada umumnya. Toilet ini biasanya ditambah dengan campuran serbuk gergaji, sabut kelapa, atau lumut tertentu untuk membantu proses aerob, menyerap air, dan mengurangi bau. Proses dekomposisi ini umumnya lebih cepat dari proses dekomposisi secara anaerob yang digunakan pada septic tank.

d. Teknologi Pemurnian Air (Water Purification)

Percobaan mengenai pemurnian air pertama kali dilakukan pada abad ke-17. Sir Francis Bacon mencoba untuk mengambil garam dari air laut melalui saringan pasir. Meskipun percobaan ini belum berhasil, percobaan ini dikenal sebagai awal dari proses pemurnian air. Pemurnian air merupakan suatu proses penghilangan zat-zat kimia, kontaminan biologis, partikel-partikel padat, dan gas-gas dari air yang terkontaminasi atau kotor. Tujuan dari proses ini yaitu untuk menghasilkan air yang dapat digunakan untuk keperluan tertentu.

Secara umum proses pemurnian air merupakan proses kajian fisika, kimia dan biologi. Secara fisika proses pemurnian air ada proses filtrasi atau penyulingan destilasi atau penyulingan. Secara biologis ada pemberian karbok aktif. Secara biologis, ada pemberian karbon aktif. Secara kimia, ada pemberian klorin (Cl) sinar ultraviolet (UV). Karbon aktif, klorin, dan sinar ultraviolet dapat berperan sebagai pembunuh kuman yang ada dalam air.

4. Bidang Industri

a) Biopulping

Biopulping adalah teknologi ramah lingkungan yang terinspirasi dari proses pelapukan kayu dan sampah tanaman oleh mikroorganisme. Proses pelapukan dilakukan secara alami oleh beberapa jenis mikroba dan jamur, sehingga sampah dari pohon-pohon yang telah mati akan kembali diserap oleh alam secara alami. Saat ini kendala besar yang dihadapi oleh para pemilik industri berbahan baku seperti pabrik kertas adalah proses pengolahan limbah yang mengandung zat kayu (lignin) yang membutuhkan proses lama dan berbahaya terhadap kelestarian lingkungan sekitar. Biasanya limbah dari pabrik kertas akan diuraikan dengan menggunakan bahan kimia seperti soda api, sulfit, dan garam sulfida. Bahan kimia ini akan memberi efek negative jika digunakan secara terus menerus.

Materi IPA Teknologi Ramah Lingkungan