teknologi ramah lingkungan

TEKHNOLOGI RAMAH LINGKUNGAN

A. Pengertian dan Prinsip Teknologi Ramah Lingkungan

Berdasarkan dampaknya terhadap lingkungan, teknologi dapat dibagi menjadi teknologi tidak ramah lingkungan dan teknologi ramah lingkungan. Teknologi tidak ramah lingkungan pada umumnya menggunakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui seperti minyak bumi atau batu bara, menghasilkan limbah yang berbahaya bagi lingkungan serta berpotensi merusak keseimbangan alam, dan ekosistem. Teknologi ramah lingkungan merupakan bentuk aplikasi teknologi dengan tujuan memberi kemudahan bagi aktivitas dan pemenuhan kebutuhan manusia dengan memperhatikan prinsip-prinsip pelestarian lingkungan. Beberapa prinsip teknologi ini diantaranya adalah tidak menghasilkan limbah yang berbahaya serta menggunakan energi yang berasal dari sumber daya alam yang dapat diperbarui.

a.    Contoh teknologi ramah lingkungan dalam bidang energi antara lain teknologi biofuel, biogas, sel surya, dan pembangkit listrik tenaga air, tenaga pasang surut air laut, tenaga angin, geotermal, fuel cell, dan hydrogen power. Prinsip teknologi ramah lingkungan di bidang energi adalah dengan memanfaatkan sumber energi alam yang melimpah serta dapat diperbarui.

b.   Contoh teknologi ramah lingkungan dalam bidang lingkungan adalah biopori, fitoremidiasi, teknologi toilet pengompos, dan teknologi pemurnian air. Prinsip teknologi ramah lingkungan di bidang lingkungan adalah dengan mengolah limbah agar tidak berbahaya bagi lingkungan dan limbah dapat menghasilkan produk atau sumber energi baru yang bermanfaat.

c.    Contoh teknologi ramah lingkungan dalam bidang transportasi, misalnya kendaraan hidrogen, bus surya, mobil listrik. Sedangkan contoh teknologi ramah lingkungan di bidang industri adalah biopulping.

B. 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.

1. Bidang Energi

a. 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 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 tumbuhanyang mengandung karbohidrat tinggi seperti

jagung, sorgum, atau singkong biasanya digunakan untuk menghasilkan etanol.

Sedangkanbiodiesel 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 bahanbahan 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 karbondioksida, hidrogen, dan hidrogen 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. Teknik pembutan biogas secara sederhana dapat dilihat pada Gambar 9.4.

Lingkungan yang memiliki peternakan, tempat atau pabrik pengolahan makanan, seperti tempat pembuatan tahu, tempe, ikan pindang, dan brem, merupakan tempat strategis bagi pembuatan biogas.

Gambar 9.4 Skema Pembuatan Biogas

Coba kamu pikirkan mengapa harus di tempat-tempat tersebut?

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.

                                

Sumber: Dokumen Kemdikbud

Gambar 9.5 Panel Surya

Kita dapat memasang panel surya pada atap rumah atau menyusunnya dalam lembaran-

lembaran, dinding bangunan, atau pada permukaan benda lain. Teknologi terbaru pada panel

surya ini adalah adanya motor elektrik yang dapat menjaga panel surya tetap menghadap cahaya matahari pada siang hari. Dengan demikian, mekanisme panel surya ini akan memiliki beberapa keunggulan, di antaranya tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca, mampu menghasilkan energi cukup besar, dan mudah dipasang atau dipindahkan atau dikembangkan. Meskipun memiliki banyak keunggulan, panel surya juga memiliki beberapa kekurangan, di antaranya adalah membutuhkan sistem penyimpanan listrik dan komponen pada panel surya ini termasuk jenis sampah yang berbahaya sehingga harus didaur ulang dengan benar setelah pemakaian selama 20-25 tahun.

d.        Pembangkit Listrik Tenaga Air (Hydropower)

Tenaga air atau hydropower menggunakan energi gerak (energi 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.

 

Gambar 9.6 (a) Skema Pembangkit Listrik Sederhana Tenaga Air,

                         (b) Pembangkit Listrik yang Telah diterapkan di Masyarakat

Cara yang paling umum untuk memanfaatkan hydropower ini yaitu dengan membangun

bendungan yang membentangi sungai besar untuk membentuk tempat penampungan air. Air

yang dibendung dialirkan melalui suatu pipa besar dengan debit atau laju tertent untuk memutar turbin yang akan menghasilkan listrik. Secara umum, alat pembangkit listrik tenaga

air terdiri atas generator dan turbin. Generator terdiri atas dua bagian utama yakni stator dan

rotor. Stator adalah bagian yang diam yang terdiri atas lilitan kabel dam suatu silinder,

sedangkan rotor adalah bagian yang berputar mengelilingi poros. Poros pada rotor generator 

terhubung dengan rotor pada turbin.

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

Kita juga dapat menghasilkan listrik dari aliran air yang berasaldari 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.

Gambar 9.7 Pembangkit Listrik Tenaga Pasang Surut Air Laut

f.        Pembangkit Listrik Tenaga Angin (Wind Power)

Perbedaan derajat dari sinar matahari yang menyinari bumi pada daerah ekuator dan daerah kutub menyebabkan perbedaan panas diantara 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.

Ada dua jenis pembangkit listrik tenaga angin yang saat ini dikembangkan, yaitu: pembangkit listrik tenaga angin yang dibangun di daratan dan yang dibangun di pantai seperti yang tampak pada Gambar 9.8.

   

Gambar 9.8 (a) Pembangkit Listrik Tenaga Angin yang Dibangun di Daratan,

                         (b)Pembangkit Listrik Tenaga Angin yang Dibangun di Lautan

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 “geothermal heat pump

system”. Sistem ini dapat memanaskan dan mendinginkan sebuah rumah dengan memanfaatkan perbedaan temperatur.

Gambar 9.9 Aplikasi Geotermal dalam Skala Rumah

Kita juga dapat mengambil energi dari lapisan bumi yang lebih dalam dengan sistem yang disebut hydrothermal reservoir. Beberapa batuan di dalam bumi memiliki suhu sangat tinggi yang disebabkan oleh adanya pemecahan material radioaktif yang terkandung dalam batuan tersebut. Air dalam tanah bertemu dengan batuan panas sehingga terbentuk uap yang kemudian terakumulasi di antara bebatuan tersebut. Uap air yang terkumpul dalam jumlah besar akan menimbulkan tekanan yang tinggi. Jika kita mengebor bagian tersebut dengan bantuan pipa khusus maka uap air akan keluar dengan kecepatan yang besar. Aliran uap inilah yang dapat digunakan untuk menggerakkan turbin sehingga dapat menghasilkan listrik.

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) akan menjadi

bahan bakar di masa depan. Agar hal itu dapat terwujud, ilmuwan saat ini fokus untuk mengembangkan sel bahan bakar “fuel cell” yang menggabungkan gas hidrogen (H2) dan gas oksigen (O2). Reaksi antara gas H2 dengan O2 menghasilkan energi panas yang tinggi sehingga

dapat digunakan sebagai sumber listrik. Reaksi antara keduanya dapat dituliskan sebagai berikut: 2 H2 + O2 → 2 H2O + energi.                                                                    

Gambar 9.10 Skema Hydrogen Power

Berdasarkan reaksi kimia tersebut dapat kita ketahui bahwa selain energi yang dapat dimanfaatkan lainnya adalah uap air.  Ketika uap air ini dilepaskan ke atmosfer maka tidak akan berbahaya sehingga tenaga hidrogen ini ramah lingkungan. Penggunaan secara luas hidrogen sebagai bahan bakar akan menghilangkan masalah polusi udara serta dapat mengurangi kerusakan iklim karena dalam teknologi ini tidak dihasilkan CO2. Hal tersebut tentunya juga harus didukung dengan pengurangan penggunaan bahan bakar fosil (minyak

bumi) atau energi nuklir yang menghasilkan CO2 di bumi. Oleh karena itu, diharapkan dengan penggunaan H2 ini di masa depan bumi akan lebih terjaga dari pencemaran udara.

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

     

Gambar 9.11 Alat Transportasi Berbahan Bakar Hidrogen

                          (a) Mobil Hidrogen, (b) Pesawat Hidrogen, (c) Sepeda Hidrogen

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

Gambar 9.12 Bus Surya

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.

Tahukah kamu bahwa di 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.

   

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 berlubanglubang

kecil (berpori) yang nantinya akan menyerap air hujan dan kemudian disalurkan ke dalam tempat penampungan air. 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, yakni dengan memberikan sampah organik seperti dedaunan atau sisa makanan.

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 organik maupun 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.

Keunggulan teknologi 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

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

Gambar 9.15 Tanaman Eceng Gondok, Salah Satu Tanaman untuk Fitoremediasi

c.       Toilet Pengompos (Composting Toilet)

Composting toilet 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)

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, 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 adalahsebagai 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 kuman-kuman 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.

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 memberikan efek negatif jika digunakan secara terus menerus.

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 subvermispora.

Tweet