TEKNOLOGI RAMAH LINGKUNGAN (PENGANTAR) - BAGIAN - 1

 

Teknologi Ramah Lingkungan

Pengertian dan Prinsip Teknologi Ramah Lingkungan

Sobat Pintar, untuk mengurangi polusi yang terus bertambah, perlu kita pahami dan aplikasikan teknologi ramah lingkungan.

Teknologi ramah lingkungan (Suistainable Technology/Green Technology) 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.

Masih ingatkan Sobat Pintar dengan sumber energi kelistrikan? Sumber energi kelistrikan dapat berasal dari matahari, angin, dan air. Sumber energi alternatif juga dipilih karena dapat diperbarui dan tidak mencemari lingkungan.

Lingkungan sekitar kita tidak lepas dari pemanfaatan teknologi, mulai di bidang pertanian, industri besar, dan industri skala rumah tangga. Pemanfaatan teknologi yang tidak tepat dapat menyebabkan kerusakan pada lingkungan. Oleh karena itu, sebagai warga negara yang baik, kamu harus memperhatikan lingkungan di sekitarmu.

Selain untuk menjaga kelestarian alam, menjaga lingkungan bermanfaat untuk menjaga kesehatan diri sendiri dan keluarga.

Energi Ramah Lingkungan

Sobat Pintar, beberapa contoh energi ramah lingkungan adalah biofuel dan biogas.

Biofuel

Biofuel merupakan teknologi penyediaan energi alternatif 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 sisa pembakaran dari biofuel juga lebih ramah lingkungan.

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 organik menjadi gas metana (CH4) sebesar 75%, dan gas lainnya seperti karbon dioksida, hidrogen dan hidrogen sulfidan.

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.

Apakah Sobat Pintar tau energi ramah lingkungan selain biofuel dan biogas?

Teknologi Tidak Ramah Lingkungan

Teknologi Pengolahan Minyak Bumi

Sobat Pintar, minyak merupakan komoditas yang sangat penting karena dapat digunakan untuk berbagai keperluan.

Minyak dibutuhkan bagi hampir semua negara di dunia. Kita menggunakan minyak untuk membuat makanan, untuk transportasi masyarakat dan barang, membuat barangbarang sehari-hari seperti plastik, hingga aspal di jalan.

Minyak bumi terbentuk dari makhluk hidup yang telah mati pada jutaan tahun yang lalu terjebak dalam suatu ruang yang ditutupi oleh bebatuan di dalam tanah atau di dasar laut.

Petroleum atau minyak mentah pada umumnya “light crude oil” merupakan cairan hitam dan lengket yang keluar dari bumi dan mengandung berbagai senyawa hidrokarbon yang dapat terbakar, serta sedikit sulfur, oksigen, dan nitrogen. 

Jenis minyak ini menyusun 30% dari persediaan minyak bumi. Untuk mengambilnya kita harus mengebor ke dalam ruangan yang berisi minyak tersebut lalu memompanya keluar. Setelah beberapa tahun, cadangan minyak dalam ruang ini akan menipis hingga akhirnya habis.

Setelah dipompa keluar minyak ini lalu disalurkan melalui pipa, truk, atau kapal minyak menuju kilang minyak. Di kilang minyak ini minyak mentah dipanaskan untuk memisahkan komponen-komponen penyusunnya berdasarkan titik didih.

Jenis minyak mentah yang lain sebesar 70% cadangan di bumi yaitu minyak mentah yang terkandung dalam bebatuan atau pasir minyak yang biasa disebut “Heavy Crude Oil” yang bercampur dengan air, dan banyak mengandung surfur. Minyak jenis ini banyak terdapat di Kanada.

Namun, eksploitasi sumber ini memiliki banyak dampak berbahaya terhadap tanah, udara, air, makhluk hidup, dan iklim. Sebelum dilakukan penambangan, hutan terlebih dahulu ditebang, aliran air dikeringkan, dan beberapa aliran sungai dialihkan.

Selanjutnya, timbunan seperti tanah berpasir, bebatuan, dan tanah lempung diambil sehingga terlihat bebatuan dan pasir minyak. Selanjutnya, bebatuan dan pasir minyak tersebut digali dengan bantuan alat berat lalu dibawa menggunakan truk besar menuju tempat pemrosesan selanjutnya.

Bebatuan dan pasir minyak dicampur dengan air panas dan uap untuk diambil kandungan bitumennya lalu diubah menjadi minyak mentah yang selanjutnya siap untuk diolah di kilang minyak.

Teknologi Pengolahan Batubara

Pernahkah Sobat Pintar melihat batubara?

Batubara merupakan bahan bakar fosil berbentuk padat yang terbentuk dari beberapa tahapan dan berasal dari tanaman darat yang terkubur 300-400 juta tahun lalu kemudian terpapar panas yang tinggi dan tekanan selama jutaan tahun. Dari dulu, batubara telah digunakan secara luas untuk menghasilkan panas dan listrik. Saat ini ada banyak pembangkit listrik yang menggunakan batubara untuk menghasilkan listrik.

Di dunia industri batubara juga digunakan untuk sebagai sumber energi dalam membuat baja, semen, atau produk lain. Cina, Amerika Serikat, dan India merupakan tiga negara terbesar dalam pembakaran batubara. Cina merupakan negara yang menjadi penyumbang emisi CO2 dan SO2 terbesar di dunia, yang merupakan salah satu komponen penyebab hujan asam dan menyebabkan penyakit pada manusia.

Permasalahan yang muncul ketika kita menggunakan batubara sebagai bahan bakar adalah batubara merupakan bahan bakar yang paling kotor di antara bahan bakar yang lain. Bahkan sebelum batubara dibakar, proses produksi batubara sehingga siap digunakan pun telah merusak tanah dan mencemari air dan udara.

Ketika batubara dibakar secara langsung dengan tanpa menggunakan alat pengontrol pembakaran, maka dapat menyebabkan polusi udara. Di dalam batubara banyak terkandung karbon dengan sedikit sulfur. Ketika dibakar sulfur akan dilepas dalam bentuk gas belerang dioksida (SO2).

Continue

TEKNOLOGI RAMAH LINGKUNGAN - BIDANG INDUSTRI - BAGIAN 6

 

Teknologi Ramah Lingkungan Di Bidang Industri

Biopulping, Aplikasi Teknologi Ramah Lingkungan Di Bidang Industri

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-bahan kimia inilah yang dianggap sebagai seumber pencemaran lingkungan. Diberbagai negara, penggunaan bahan-bahan untuk pembuatan kertas tersebut sudah dilarang.

Pengelolaan pulp yang ideal adalah dengan teknologi biopulping, yaitu mengolah pulp dengan bantuan mikroba (jamur) melalui proses mikroorganisme atau pelapukan.

Teknik biopulping terinspirasi dari kemampuan mikroba dalam proses pelapukan kayu. Para ahli saat ini mulai mengembangan proses pengolahan limbah dengan menggunakan mikroorganisme yang mampu menguraikan lignin secara alami yang banyak ditemui secara bebas di alam.

Contoh mikroorganisme yang digunakan yaitu dari jenis kapang (jamur) phlebia subserialis dan Ceriporiopsis.

    Teknologi Biopulping Menguraikan Limbah Secara Alami dengan
    Mikroorganisme

Biopulping mengurangi energi listrik yang dibutuhkan 25% – 30%, juga menghemat sekitar 9 –  20 US Dollar per ton pulp.

Biopulping menggunakan pengetahuan yang diperoleh dari proses alami untuk menghasilkan kertas berkualitas tinggi.

Selain itu, biopulping akan mengurangi energi yang dibutuhkan dan polutan yang melarikan diri keluar ke udara selama proses tersebut.

Berdasarkan metode pretreatment jamur, serpihan kayu yang dikukus , didinginkan , diinokulasi dengan jamur alam tertentu, dan diinkubasi selama dua minggu .

Selama periode inkubasi, jamur berkolonisasi permukaan dan bagian dalam serpihan kayu dan mengeluarkan enzim yang mendegradasi lignin dalam kayu dan melembutkan chip .

Proses ini dapat menghemat sejumlah besar listrik , meningkatkan kualitas kertas, mengurangi dampak lingkungan dari pembuatan pulp, dan meningkatkan daya saing ekonomi

Demikian ulasan mengenai Biopulping, aplikasi teknologi ramah lingkungan di bidang industri. Semoga bermanfaat.

Continue

TEKNOLOGI RAMAH LINGKUNGAN - BIDANG LINGKUNGAN - BAGIAN 5

 

Teknologi Ramah Lingkungan - Bidang Lingkungan

Teknologi ramah lingkungan telah diterapkan dalam berbagai bidang antara lain di bidang lingkungan.

Berikut ini adalah beberapa aplikasi teknologi ramah lingkungan di bidang lingkungan.

1. 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, akan tetapi 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.

Teknologi Biopori untuk Penampungan Air Hujan serta Pemanfaatannya untuk Pembuatan Kompos

Biopori sangat bermanfaat bagi pelestarian keseimbangan lingkungan. Selain dapat mencegah banjir di musim hujan, biopori juga dapat menjamin ketersediaan air pada musim kemarau.

Biopori juga dapat diandalkan untuk mencegah penyebaran penyakit yang disebabkan oleh adanya genangan air, seperti demam berdarah, malaria, dan kaki gajah.

Kesuburan dan kelestarian organisme tanah juga dapat terjaga dengan teknologi ini. Lubang-lubang resapan air ini sekaligus juga dapat dimanfaatkan untuk membuat kompos, yaitu dengan
memberikan sampah organik seperti dedaunan atau sisa makanan.

b. Fitoremediasi

Fitoremediasi adalah salah satu bentuk bioremediasi. Fitoremediasi merupakan penggunaan tumbuhan untuk menghilangkan, memindahkan, menstabilkan, atau menghancurkan bahan pencemar baik itu senyawa organik maupun nonorganik.

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.

Keunggulan dari fitoremediasi ini, antara lain ramah lingkungan, biaya operasional rendah, mudah untuk diaplikasikan, aman digunakan, tanah dapat menjadi lebih subur dan dapat membuat kualitas lingkungan menjadi lebih baik.

Contoh tumbuhan yang dapat dapat digunakan dalam fitoremediasi adalah bunga matahari, sawi, eceng gondok, padi, tembakau, dan lidah mertua.

                            Tanaman Eceng Gondok, Salah Satu Tanaman untuk Fitoremediasi

c. Toilet Pengompos (Composting Toilet)

Composting toilet adalah 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 septi tank.

d. Teknologi Pemurnian Air (Water Puri!cation)

Percobaan mengenai pemurnian air pertama kali dilakukan pada abad ke-17 oleh Sir Francis Bacon.

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, biologi, dan kimia.  Secara fisika, pada proses pemurnian air ada proses filtrasi atau penyaringan, sedimentasi atau pengendapan, dan destilasi atau penyulingan.

Secara biologis, ada pemberian karbon aktif.  Secara kimia, ada pemberian klorin (Cl2) atau penyinaran dengan sinar ultraviolet (UV).

Karbon aktif, klorin, dan sinar ultraviolet dapat berperan sebagai pembunuh kuman yang ada dalam air.

Ada banyak teknologi dalam pemurnian air, di antaranya adalah sebagai berikut.

1. Teknologi Pemurnian Air Sederhana

Pemurnian air dapat dilakukan dengan membuat alat yang berbentuk tabung yang didalamnya terdapat lapisan-lapisan bahan seperti pasir, kerikil, batu, arang, ijuk atau sabut kelapa, dan dapat juga ditambah dengan kapas atau kain katun.

Pada penjernihan air dilakukan proses penyaringan kotoran padat yang larut dalam air dengan pasir, kerikil, dan ijuk atau sabut kelapa.

Air yang tersaring kotorannya akan melewati arang yang dapat mengurangi kumankuman dalam air.

Air kotor dapat dituangkan ke dalam tabung melalui bagian atas tabung, selanjutnya air mengalir pada bagian bawah tabung karena adanya gaya gravitasi atau dibantu dengan tekanan dari luar.

Selama mengalir ke bagian bawah tabung, air akan mengalami proses penyaringan sehingga pada bagian bawah dapat diperoleh air bersih.

2. Teknologi Osmosis Balik

Osmosis balik merupakan teknologi pemurnian air yang menggunakan prinsip kebalikan dengan prinsip osmosis.

Osmosis balik menggunakan prinsip tekanan untuk mengatasi tekanan osmotik yang terjadi secara alami.

                                    Set Percobaan Osmosis

Pada tersebut terdapat sebuah tabung yang berisi larutan garam dan diberi pemisah membran semipermeabel, yaitu suatu membran yang hanya dapat dilewati oleh molekul tertentu, tetapi tidak dapat dilalui oleh zat lainnya.

Contoh zat yang dapat melalui membran semipermeabel adalah air. Pada proses osmosis, pelarut (misalnya air) secara alami berpindah dari daerah yang memiliki konsentrasi zat terlarut (misalnya garam) rendah (encer) melalui suatu membran menuju daerah yang memiliki konsentrasi zat terlarut tinggi(pekat).

Pergerakan alami pelarut ini bertujuan untuk menyamakan konsentrasi zat terlarut pada kedua sisi bagian membran.

Sebaliknya, pada osmosis balik, pelarut seperti air akan bergerak dari larutan yang pekat ke larutan yang encer.

Hal tersebut dapat terjadi karena adanya tekanan dari luar sehingga dapat membalik aliran alami. Mekanisme osmosis balik dapat dilihat pada gambar berikut.

                    Skema Set Percobaan Osmosis Balik

Adanya tekanan dari luar akan menyebabkan air dari larutan yang pekat mengalir ke arah larutan encer, sehingga dapat dihasilkan air yang tidak mengandung garam.

Teknologi osmosis balik ini diterapkan dalam pembuatan air minum dari air laut, yakni dengan menghilangkan garam dan zat-zat lain yang tercampur dengan molekul air. Indonesia pun sudah menerapkan teknologi ini, diantaranya di daerah Bali dan Aceh.

Continue

TEKNOLOGI RAMAH LINGKUNGAN BIDANG TRASPORTASI - BAGIAN 4

 

Teknologi Ramah Lingkungan Bidang Transportasi

Teknologi ramah lingkungan telah diterapkan dalam berbagai bidang antara lain di bidang transportasi.

Berikut ini adalah beberapa aplikasi teknologi ramah lingkungan di bidang transportasi.

1. 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 hidrogen menjadi energi mekanik, dengan cara membakar hidrogen dalam mesin pembakaran internal atau dengan mereaksikan hidrogen dengan oksigen dalam fuel cell untuk menggerakkan motor listrik.

Alat Transportasi Berbahan Bakar Hidrogen, (a) Mobil Hidrogen, (b) Pesawat Hidrogen, (c) Sepeda Hidrogen

Banyak perusahaan luar yang telah mengembangkan kendaraan ini dan diharapkan dapat berkembang pesat di tahun-tahun mendatang.

Mobil berbahan bakar hidrogen yang telah dikembangkan antara lain Chevrolet Equinox Fuel Cell, Honda FCX Clarity, Hyundai ix35 Fuel Cell, dan Mercedes-Benz B-Class F=Cell.  Kendaraan ini mampu melaju dengan kecepatan 450 km/jam.

Selain mobil berbahan bakar hidrogen, di Cina juga telah dikembangkan sepeda hidrogen, sepeda motor hidrogen, dan skuter hidrogen.

Saat ini perusahaan pesawat terbang seperti Boeing, Lange Aviation, dan Jerman Aerosace Center juga telah mengembangkan pesawat berbahan bakar hidrogen.

2. 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 alatalat 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.

Pengembangan bus surya ini sejalan dengan berkembangnya teknologi panel surya atau photovoltaic cell.

Bus Surya

Pada bus surya ini terdapat panel surya yang terpasang pada atap bus yang dapat mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik yang dapat digunakan oleh mesin bus.

Pengenalan bus ini sebagai alat transportasi umum bertujuan untuk mengembangkan alat transportasi yang ramah lingkungan.

Negara yang pertama kali menerapkan bus surya ini yaitu Australia, yaitu di kota Adelaide. Bus ini dikenal dengan nama Tindo Solar Batterty Changer Bus (Tindo = matahari) dan beroperasi
semenjak tahun 2007.

Bus ini 100% menggunakan energi matahari, dilengkapi dengan pendingin ruangan, dan mampu membawa 40 orang.

Bus ini tidak memiliki panel surya pada atapnya, namun bus ini mendapatkan energi listrik dari stasiun bus pusat di Adelaide.

Negara Cina juga telah mengembangkan bus surya ini, bus surya ini diterapkan di kota Qiqihar, dan mulai beroperasi pada bulan Juli 2012.

Bus tersebut mendapatkan energi dari baterai litium-ion (Li-Ion) yang dapat diisi ulang menggunakan panel surya yang ada pada atap bus. Bus mampu membawa sebanyak 100 orang.

Di Indonesia sudah dikembangkan mobil tenaga surya oleh Institut Teknologi Sepuluh November (ITS) Surabaya sejak tahun 2013 dan sudah meraih banyak kejuaraan dunia di antaranya di Jepang dan Australia.

Mobil ini dapat mencapai kecepatan 100 km/jam dan memiliki daya simpan baterai sebesar 5 KW.

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, tetapi 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.

Akan tetapi, 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.

Indonesia juga sudah mulai mengembangkan mobil tenaga listrik yang ramah lingkungan. Pada tahun 2013 Fakultas Teknik Universitas Brawijaya dan Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) telah mengembangkan prototipe mobil listrik yang berkapasitas empat orang.

                    (a) Mobil Listrik Pertama Produksi Thomas Parker Tahun 1884, (b) Mobil Listrik Produksi ITS

Continue

TEKNOLOGI RAMAH LINGKUNGAN (PENGANTAR) - BAGIAN 2

Teknologi Ramah Lingkungan

Di era modern sekarang ini, sebagian besar manusia menggunakan energi untuk mempermudah beraktivitas.

Energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha. Alat transportasi seperti sepeda motor, mobil, kapal, kereta api, dan pesawat terbang menggunakan energi untuk mengoperasikannya.

Alat-alat rumah tangga juga saat ini banyak yang menggunakan energi. Energi yang digunakan alat transportasi dan rumah tangga dapat bersumber dari alam.

Sumber Energi

Beberapa sumber energi yang digunakan manusia di antaranya adalah batu bara, 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.

Menurut sejarah, penggunaan minyak bumi telah ada sejak lima ribu tahun sebelum masehi namun pada saat itu belum ada penggalian minyak bumi seperti saat ini.

Minyak bumi diperoleh hanya terbatas dari rembesan minyak yang ada di permukaan tanah. Seiring dengan berkembangnya kebutuhan manusia, maka minyak bumi diolah menjadi bahan bakar dengan mengolahnya melalui proses destilasi sederhana.

Di Eropa kebutuhan minyak bumi sebagai bahan bakar terus meningkat setelah ditemukannya mesin uap oleh James Watt, sehingga mendorong revolusi industri.

Pada masa itu minyak bumi dianggap sebagai sumber energi yang praktis sehingga mulailah pencarian sumber-sumber minyak bumi dan berkembangnya teknologi pengolahannya.

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 batu bara dalam skala luas mulai dimanfaatkan untuk pembangkit listrik.

Pada tahun 1885, Carl Benz menemukan mesin yang dapat bergerak menggunakan bahan bakar bensin.

Pada tahun 1990, hampir 40% kebutuhan energi dipenuhi dari minyak bumi. Selain keberadaan minyak bumi yang semakin menipis, penggunaan minyak bumi sebagai bahan bakar juga memiliki beberapa dampak pada lingkungan.

Hal yang paling dapat kita rasakan akibat penggunaan minyak bumi sebagai bahan bakar adalah terjadinya pencemaran udara.

Oleh karena itu, saat ini mulai banyak ilmuwan yang mengembangkan teknologi yang lebih tidak berbahaya bagi lingkungan.

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).

Teknologi tersebut dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan manusia dengan tetap mengutamakan kelestarian alam.

Prinsip Teknologi Ramah Lingkungan

Sebagian besar alat transportasi menggunakan bahan bakar, misalnya bensin dan solar. Bahan bakar tersebut merupakan salah satu bentuk minyak bumi yang tidak diperbarui sehingga sumber minyak bumi tersebut semakin lama semakin berkurang.

Seiring kemajuan dibidang teknologi, saat ini sudah dikembangkan mobil atau motor yang memanfaatkan energi yang dapat diperbarui.

Teknologi ramah lingkungan yang telah diterapkan dalam berbagai bidang 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 di daur ulang.

Sumber energi kelistrikan dapat berasal dari matahari, angin, dan air. Sumber energi alternatif juga dipilih karena dapat diperbarui dan tidak mencemari lingkungan.

Lingkungan sekitar kita tidak lepas dari pemanfaatan teknologi, mulai di bidang pertanian, industri besar, dan industri skala rumah tangga.

Pemanfaatan teknologi yang tidak tepat dapat menyebabkan kerusakan pada lingkungan. Oleh karena itu, sebagai warga negara yang baik, harus memperhatikan lingkungan di sekitarmu.

Selain untuk menjaga kelestarian alam, menjaga lingkungan bermanfaat untuk menjaga kesehatan diri sendiri dan keluarga.

Aplikasi Teknologi Ramah Lingkungan

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

Penjelasan mengenai aplikasi teknologi ramah lingkungan pada masing-masing bidang dapat dilihat pada Uraian di bawah ini.

• Aplikasi teknologi ramah lingkungan bidang energi
• Aplikasi teknologi ramah lingkungan bidang transportasi
• Aplikasi teknologi ramah lingkungan bidang lingkungan
• Aplikasi teknologi ramah lingkungan bidang industri

Continue

KELISTRIKAN DAN TEKNOLOGI LISTRIK DI LINGKUNGAN

Konsep Listrik Statis

Muatan Listrik

Sobat Pintar, listrik sudah menjadi kebutuhan primer saat ini, yuk kita pelajari bagaimana sistem kerjanya.

Jika benda bermuatan listrik positif didekatkan dengan benda bermuatan listrik negatif maka akan saling tarik menarik. Sebaliknya, jika benda bermuatan listrik positif didekatkan dengan benda bermuatan listrik positif, atau benda bermuatan listrik negatif didekatkan dengan benda bermuatan listrik negatif akan saling tolak menolak. Interaksi kedua muatan tersebut merupakan gejala sederhana listrik statis.

Pada umumnya jumlah elektron dan proton pada atom-atom sebuah benda adalah sama, sehingga atom-atom pada benda tersebut tidak bermuatan listrik atau netral. Jika benda tersebut netral, dapatkah sebuah benda diubah menjadi bermuatan listrik? Bagaimana caranya? Yuk lanjut di bab selanjutnya !

Hukum Coulomb

Masih ingatkah Sobat Pintar, bahwa muatan listrik dapat saling menarik dan dapat saling menolak?

Bagaimana hubungan antara gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik dua benda bermuatan listrik terhadap jarak keduanya?

Ilmuwan Perancis, Charles Augustin Coulomb (1736 – 1806), menyelidiki hubungan gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik dua benda bermuatan listrik terhadap besar muatan listrik dan jaraknya menggunakan alat neraca puntir Coulomb.

Berdasarkan percobaan dengan menggunakan neraca puntir, Coulomb menyimpulkan bahwa besar gaya listrik antara dua benda bermuatan adalah:

Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan.

Berbanding lurus dengan perkalian besar kedua muatan partikel.

Secara matematis, rumusan Gaya Coulomb (Fc) dapat dituliskan sebagai berikut.

Keterangan:

Fc = gaya Coulomb (newton)
k = konstanta = 9 x 109 Nm2/C2
r = jarak antara dua muatan (meter)
q1 = besar muatan listrik pertama (coulomb)
q2 = besar muatan listrik kedua (coulomb)

Medan Listrik

Tahukah Sobat Pintar, mengapa benda-benda yang berada di permukaan bumi selalu ditarik menuju pusat bumi?

Seluruh benda yang ada di permukaan bumi atau sekitarnya akan ditarik menuju pusat bumi karena memiliki massa yang jauh lebih kecil dari pada massa bumi. Hal serupa ternyata juga terjadi pada muatan-muatan listrik.

Muatan-muatan listrik memiliki medan listrik sehingga dapat mempengaruhi muatan lain yang berada tidak jauh darinya. Medan listrik dapat didefinisikan sebagai daerah di sekitar muatan yang masih kuat menimbulkan gaya listrik terhadap muatan lain.

Medan listrik digambarkan oleh serangkaian garis gaya listrik yang arahnya keluar atau masuk ke dalam muatan. Arah garis gaya listrik ke dalam digunakan untuk menunjukkan muatan negatif dan arah garis medan listrik ke luar digunakan untuk menunjukkan muatan positif.

Selain melalui gambar, medan listrik suatu muatan dapat ditentukan besarnya dengan cara menghitung. Bagaimana cara menghitung besar kuat medan listrik? Agar dapat memahami cara menghitung besarnya medan listrik (E).

Agar mengetahui besar kuat medan listrik muatan Q, sebuah muatan uji positif (qo) yang muatannya jauh lebih kecil diletakkan di dekat muatan tersebut dengan jarak r. Berdasarkan hukum Coulomb, muatan qo tersebut akan mendapatkan gaya tolak dari muatan Q sebesar,

Sehingga dapat disimpulkan bahwa besar kuat medan listrik pada suatu titik yang berjarak r dari muatan Q adalah:

Keterangan:
E = medan listrik (N/C)
F = gaya coulomb (newton)
q = besar muatan listrik (coulomb)

Beda Potensial dan Energi listrik

Tahukah Sobat Pintar, mengapa petir berbahaya? Apa sebenarnya petir itu?

Orang yang pertama kali menyatakan bahwa petir terjadi akibat adanya gejala listrik statis adalah Benjamin Franklin (1706 – 1790). Menurutnya, petir adalah kilatan cahaya yang muncul akibat perpindahan muatan negatif (elektron) antara awan dan awan, atau antara awan dan bumi.

Petir dapat terjadi karena adanya perbedaan potensial yang sangat besar antara dua awan yang berbeda, atau antara awan dengan bumi, sehingga akan terjadi lompatan muatan listrik, atau perpindahan elektron secara besar-besaran dari awan ke bumi, atau dari awan ke awan lainnya.

Perpindahan muatan listrik (elektron) tersebut disebabkan oleh adanya perbedaan potensial listrik (beda potensial listrik). Besarnya beda potensial listrik dapat dihitung dengan membandingkan besar energi listrik yang diperlukan untuk memindahkan sejumlah muatan listrik. Secara matematis dituliskan sebagai berikut.

Kelistrikan pada Sel Saraf

Selain pada kabel, ternyata tubuh Sobat Pintar juga dialiri oleh arus listrik, khususnya pada syaraf yaitu dengan adanya impuls listrik.

Bidang yang khusus mempelajari tentang aliran impuls listrik pada tubuh manusia disebut biolistrik. Tegangan pada tubuh berbeda dengan yang kita bayangkan seperti listrik rumah tangga. Kelistrikan pada tubuh hanya berkaitan dengan komposisi ion yang terdapat dalam tubuh, bukan listrik yang mengalir seperti pada kabel listrik di rumah-rumah.

Setiap manusia memiliki sistem saraf yang dapat mengontrol gerak otot. Sistem saraf terdiri atas sel-sel saraf berfungsi untuk menerima, mengolah, dan mengirim rangsangan yang diterima panca indera. Rangsangan ini disebut impuls. Setiap sel saraf terdiri atas 3 bagian, yaitu badan sel saraf, dendrit, dan akson atau neurit.

Selain ketiga bagian tersebut, pada sel saraf juga terdapat bagian tambahan berupa selubung myelin. Myelin sebetulnya bukan bagian sel saraf, tetapi terdiri dari sel pembentuk myelin yang berfungsi menyelubungi akson. Berdasarkan keberadaan myelin, terdapat dua macam neuron, yaitu neuron yang berselubung myelin dan neuron yang tidak berselubung myelin.

Jadi sudah tahukah kamu, bagaimana cara sel saraf menghantarkan impuls listrik? Bagaimana keadaan sel saraf saat tidak menghantarkan listrik?

Muatan yang ada di luar dan di dalam sel saraf tidak dapat saling tarik menarik dengan sendirinya karena ada pemisah berupa membran sel saraf. Tarik menarik antar muatan akan terjadi jika ada rangsangan dari neurotransmitter.

Masih ingatkah Sobat Pintar apa itu neurotransmitter? Yuk diskusikan dengan di kolom komentar!

Konsep Listrik Dinamis

Arus Listrik

Coba Sobat Pintar perhatikan lampu listrik di rumahmu atau di ruang kelasmu. Ketika kamu menyalakan lampu tentunya kamu akan menekan sakelar yang terpasang di dinding.

Jika satu sakelar ditekan maka lampu akan menyala tetapi mungkin lampu di ruangan lain tidak ikut menyala, atau ketika kamu menekan sakelar ternyata semua lampu di beberapa ruangan akan menyala bersamaan. Mengapa dapat terjadi demikian? Pernahkah kamu memikirkannya?

Arus listrik mengalir karena pada ujung-ujung rangkaian ada perbedaan potensial listrik yang diberikan oleh baterai sebagai sumber tegangan seperti yang telah dijelaskan pada percobaan baterai buah.

Ujung kawat penghantar yang memiliki banyak elektron (terhubung dengan kutub negatif baterai) dapat dikatakan memiliki potensial listrik yang rendah, sedangkan ujung kawat penghantar lainnya yang memiliki sedikit elektron (terhubung dengan kutub positif baterai) dapat dikatakan memiliki potensial listrik yang tinggi.

Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah, sedangkan arah aliran elektron adalah sebaliknya yaitu dari potensial rendah ke potensial tinggi atau dengan kata lain dari kutub negatif ke kutub positif.

Pada rangkaian listrik tertutup, besar arus listrik yang mengalir pada rangkaian dapat ditentukan dengan menghitung besar muatan listrik yang mengalir pada rangkaian setiap detiknya. Hal ini dikarenakan besar arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian tertutup sebanding dengan besarnya muatan listrik yang mengalir pada setiap detik, atau secara matematis besar arus listrik ditulis sebagai berikut.

Keterangan:
I = arus listrik (ampere)
q = muatan listrik (coulomb)
t = waktu (detik)

Rangkaian Listrik

Tahukah Sobat Pintar mengapa ada sebuah sakelar yang dapat digunakan untuk menyalakan beberapa lampu sekaligus, tetapi ada juga sebuah sakelar yang hanya dapat digunakan untuk menyalakan sebuah lampu saja?

Apa yang menyebabkan hal ini terjadi? Menyala atau tidak menyala lampu listrik terkait dengan rangkaian listrik.

Pada rangkaian listrik yang tidak memiliki percabangan kabel, rangkaian tersebut disebut rangkaian seri. Ketiadaan percabangan kabel pada rangkaian listrik seri mengakibatkan aliran listrik akan terputus jika salah satu ujung kabel terputus, sehingga arus tidak ada yang mengalir di dalam rangkaian dan seluruh lampu akan mati.

Pada rangkaian listrik yang memiliki percabangan kabel, rangkaian tersebut disebut rangkaian paralel. Jika salah satu ujung kabel terputus, maka arus listrik akan tetap mengalir pada kabel lainnya yang masih terhubung dan beberapa lampu lainnya akan tetap menyala.

Rangkaian Hambatan Listrik Seri

Pada rangkaian seri kuat arusnya bernilai sama tetapi tegangannya berbeda-beda, sehingga

Rangkaian Hambatan Listrik Paralel

Pada rangkaian parallel, tegangan listrik bernilai sama tetapi besar kuat arusnya berbeda, sehingga

Hukum Kirchoff

Sobat Pintar, Mobil yang masuk dari jalur utama akan berpisah di persimpangan jalan dan menuju tujuan masing-masing.

Nah, Jumlah mobil yang masuk dan yang keluar jalur akan tetap sama, hal ini juga berlaku listrik.

Menurut Hukum Kirchoff, besar arus listrik yang masuk ke dalam titik cabang kawat penghantar nilainya sama dengan besar arus listrik yang keluar dari titik cabang kawat penghantar tersebut.

Secara sistematis, hukum Kirchoff dapat ditulis dengan:

Sumber-Sumber Energi Listrik

Tahukah Sobat Pintar, dari mana asal energi listrik yang biasa kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari?

Apa hanya dari minyak bumi dan batubara saja?

Mengingat keterbatasan energi tambang, kini listrik tidak hanya dihasilkan dari minyak bumi atau batu bara, tetapi juga dari energi matahari, angin, air, dan bioenergi. Sumber-sumber energi tersebut merupakan energi alternatif karena ketersediaannya di dalam yang dianggap sangat melimpah atau tidak akan pernah habis jika digunakan.

Agar mengetahui berbagai sumber energi alternatif tersebut, bacalah uraian berikut dengan seksama.

Energi Matahari

Energi matahari adalah sumber energi terbesar dan paling besar ketersediaannya. Melalui penggunaan panel surya, energi matahari dapat diubah menjadi energi listrik. Tetapi saat cuaca mendung, energi listrik yang diperoleh tidak dapat dihasilkan secara maksimal.

Sehingga, energi yang diperoleh saat matahari bersinar terang akan disimpan dalam baterai agar dapat digunakan saat cuaca mendung atau bahkan malam hari.

Energi Angin (Kincir Angin)

Kincir angin adalah salah satu contoh sumber energi listrik alternatif. Energi gerak, yang dihasilkan oleh gerakan angin terhadap kincir, diubah oleh generator menjadi energi listrik. Berbeda dengan batu bara, gas, dan minyak bumi, kincir angin tidak menyebabkan polusi bagi lingkungan, sehingga kincir angin dipercaya ramah terhadap lingkungan.

Oleh sebab itu, pada tahun 1930, pemerintah Amerika mulai menggunakan kincir angin sebagai sumber energi listrik utamanya. Di daerah California, saat ini sudah ada 13.000 kincir angin yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik hingga 1,5 – 4 juta kWh setiap tahunnya, ini berarti setiap kincir angin digunakan untuk menyuplai kebutuhan listrik 150 hingga 400 rumah.

Namun, ketika tidak ada angin yang berhembus maka tidak akan ada energi listrik yang dihasilkan, sehingga masih diperlukan sejumlah batubara, gas, atau minyak bumi untuk memenuhi energi listrik pada saat tersebut.

Energi Air (Hydropower)

Air yang mengalir dari hulu ke hilir, khususnya pada sungai-sungai yang deras, dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik. Arus air sungai tersebut dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin yang terhubung pada generator sehingga energi listrik dapat dihasilkan.

Banyaknya jumlah sungai dan danau air tawar membuat Indonesia membangun banyak Pembangkit Listrik Tenaga Air. (PLTA) di seluruh wilayahnya. Potensi tenaga air di seluruh Indonesia diperkirakan sebesar 75.684 MW, tetapi yang dimanfaatkan masih 100 MW dengan jumlah pabrik sekitar 800. Salah satu contoh PLTA yaitu PLTA Karangkates yang ada di Kabupaten Malang.

Bioenergi

Bioenergi adalah energi yang diperoleh dari biomassa. Biomassa merupakan bahan organik yang berasal dari makhluk hidup, baik dari tumbuhan maupun hewan. Limbah dari budidaya pertanian, perkebunan, kehutanan, peternakan, maupun perikanan juga dapat digunakan sebagai sumber bioenergi.

Energi yang diperoleh dari biomassa ini dapat diubah menjadi energi listrik dengan cara mengolah biomassa menjadi bahan bakar nabati, misalnya etanol atau biodiesel. Bahan bakar nabati ini selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan bakar generator atau diesel untuk menghasilkan listrik.

Jika Sobat Pintar tahu sumber energi listrik lain yang belum disebukan, bisa kita diskusikan di kolom komentar ya....

Teknologi Dalam Lingkungan

Upaya Penghematan Energi Listrik

Mengapa Sobat Pintar perlu menghemat energi listrik? Bukankah energI listrik tidak pernah habis meskipun telah digunakan dari kita kecil hingga sekarang?

Ternyata tidak hanya menghemat biaya listrik yang terus-menerus naik, upaya penghematan energi listrik juga dilakukan karena besarnya emisi karbon yang dihasilkan. Besarnya emisi karbon yang dihasilkan oleh pembangkit listrik yang menggunakan batu bara adalah penyumbang terbesar terjadinya global warming.

Salah satu upaya untuk menghemat energi listrik adalah dengan menggunakan energi listrik seperlunya atau mengganti peralatan listrik dengan daya yang lebih kecil.

Coba perhatikan penggunaan lampu sorot yang dipasang pada kendaraan terbaru, bandingkan dengan kendaraan lama, adakah perbedaannya?

Lampu sorot pada mobil-mobil baru dan lampu penerangan di rumah cenderung memanfaatkan lampu LED (Light Emitting Diode) daripada lampu bohlam seperti pada kendaraan lama. Penggunaan LED dengan daya yang lebih kecil tersebut diharapkan dapat menghemat kebutuhan energi listrik.

Penggunaan Teknologi Listrik di Lingkungan Sekitar

Sobat Pintar, berikut beberapa contoh dari pemanfaatan energi listrik.

Elektrokardiograf (ECG)
Elektrokardiograf adalah alat dalam bidang kedokteran yang biasa digunakan untuk merekam aktivitas otot jantung. Alat ini mampu merekam sinyal-sinyal listrik dari aktivitas jantung. Elektrokardiograf memiliki 10 logam yang masing-masing sebanyak 6 logam dipasang di dada dan 4 lainnya dipasang di pergelangan kaki dan tangan.

Seluruh logam tersebut dihubungkan pada kabel. Kabel inilah yang akan menghantarkan sinyal listrik dari jantung ke alat perekam medis yang berupa osiloskop untuk kemudian dicetak pada kertas kardiogram. Osiloskop adalah alat yang biasa digunakan untuk menggambarkan bentuk gelombang listrik pada layar.

Elektrosepalogram (EEG)
Elektrosepalogram adalah alat uji kedokteran yang digunakan untuk menilai kerja otak. Sama seperti sel saraf lainnya, sel-sel otak saling terhubung satu sama lain melalui sinyal-sinyal listrik.

Sistem kerja elektrosepalogram mirip dengan elektrokardiograf. Sinyal-sinyal listrik dari otak akan diterima elektrosepalogram untuk mencitrakan aktivitas otak dan mendeteksi penyakit-penyakit akibat kelainan fungsi kerja otak, misalnya epilepsi.

Pengendap Elektrostatis pada Cerobong Asap
Pengendap elektrostatis berfungsi untuk membersihkan gas buang yang keluar melalui cerobong asap agar tidak mengandung partikel-partikel kotor yang dapat mencemari udara. Komponen utama yang ada pada alat ini adalah kawat yang bermuatan negatif dan pelat logam yang bermuatan positif.

Saat asap kotor melewati kawat, maka beberapa partikel abu juga akan bermuatan negatif. Setelah itu, pelat logam yang bermuatan positif akan menarik partikel abu tersebut hingga membentuk jelaga yang mudah dibersihkan.

Coba Sobat Pintar cermati teknologi disekitar kita yang memanfaatkan energi listrik.

Continue