ipa dan teknologi

IPA, TEKNOLOGI, DAN - KELANGSUNGAN HIDUP MANUSIA 

Mahluk hidup selalu berusaha untuk menjaga kelangsungan hidupnya. Untuk dapat mempertahankan kelangsungan hidup secara hayati, manusia haruslah mendapatkan air, udara dan pangan dalam kuantitas dan mutu tertentu. Kebutuhan dasar mi bersifat mutlak. Kecuali itu is harus terlindung dari serangan organisme yang berbahaya, yaitu hewan buas, patogen, parasit dan vektor penyakit. Juga hares dapat mempunyai keturunan untuk menjaga kelangsungari hidupnya

Sebagai mahluk hidup; manusia tidak cukup sekedar hidup secara hayati, melainkan
karena kebudayaannya is hares hidup secara manusiawi. Misainya, pangan tidak cukup sekedar
memenuhi kebutuhan tubuh, melainkan hams disajikan dalam rasa, wama dan bentuk yang
menarik.

Kebutuhan dasar untuk hidup yang manusiawi sebagian bersifat material, sebagianlagi bersifat non-material. Kebutuhan dasar yang bersifat non-material ini berkembang sangat kuat pada manusia dan membuatnya berbeda dengan hewan. Kebutuhan dasar ini misalnya perlindungan hukum yang adii, pendidikan, pakaian, rumah dan energi.

A. SUMBER DAYA ENERGI NON KONVENSIONAL

Selama lebih Bari 10.000 tahun, sebagian besar manusia di Bumi hidup dalam lapangan non-industri, yaitu di lapangan pertanian. Sekarang ini jutaan prang hidup dalam berbagai lapangan pekerjaan. Sumber energi utama bagi masyarakat pertanian adalah kayu. smar matahari, aliran sungai, kekuatan otot manusia, dan hewan pekerja. Sumber energi im dapat dipetbahami (renewable).

Kemudian mulai 200 tahun yang lalu, setelah dimulainya revolusi industri, orang mulai menggunakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui. Sumber energi tak terbaharui yang penting adalah bahan bakar fosil, batubara, gas alam dan minyak bumi. Masyarakat industri menggunakan energi jauh lebih dari separuh jumlah penduduk di Bumi menggantungkan kebutuhan energinya pada bahan bakar fosil.

Bahan bakar fosil ini merupakan sumber daya energi yang konvensional dan tidak
terbahanii Berta jumlahnya terbatas, sehingga suatu saat pasti akan habis. Kekuatan ekonomi, kecemasan terhadap lingkungan dan kemajuan teknologi telah Pula menyebabkan orang mulai mencari pengganti sumber energi tak menyebabkan orang mulai mencari pengganti sumber energi tak terbaharui yang konvensional. Oleh karena itu untuk mempertahankan eksistensi
manusia di Bumi ini, hares dicari sumber daya energi altematif pengganti bahan bakar fosil.
Tetapi hares diingat bahwa sumber daya energi alternatif ini hates dapat digunakan dalam
skala besar dan tidak mengeluarkan polusi terlalu banyak atau bahkan tidak menimbulkan
polusi sama sekali.

Sumber daya energi nonkonvensional yang dapat digunakan sebagai altematif pengganti bahan bakar fosil adalah :

1. Energi Matahari

Pemanfaatan energi matahari yang berasal dari pancaran sinar matahan secara langsung ke Bumi ini dapat dilakukan dengan beberapa cars, yaitu :

a.       Penranasan secara langsung.

Sinar matahari memanasi secara langsung benda atau medium yang akan dipanaskan. Cara pemanasan langsung ini sudah lama dikenal, misalnya dalam pembuatan ikan kering, menjemur pakaian, pembuatan garam, dan sebagainya. Dengan cara ini suhu

yang diperoleh tidak akan lebih dad 100°C. Cara yang lebih efektif adalah dengan menggunakan pengumpul panas yang disebut kolektor. Sinar matahari dikonsentrasikan dengan kolektor ini pada suatu tempat sehingga diperoleh suhu yang lebih tinggi.

b. Konversi Surya Thermis Elekrris (KSTE).

Dengan cars ini air dipanaskan, dan panas yang terkandung dalam air itu kemudian dikonversikan menjadi energi listnk. Prinsipnya KSTE memerlukan sebuah konsentrator optik untuk pemanfaatan radiasi matahari, suatu sistem pengangkut panas, dan sebuah mesin untuk pembangkit tenaga listrik.

c.    Photovoltik.

Photovoltaik atau solar cells mengkonversikan sinar matahari menjadi energi listrik secara langsung. Contoh yang sudah sering kita that adalah penggunaan solar cell pada kalkulator. Energi listrik yang dihasilkan juga dapat disimpan dalam batere dan dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Photovoltaik sel ini menggunakan lapisan-lapisan tipis silikon atau bahan semikonduktor lain. Sel-sel m i menangkap elektmn ketika sinar matahari ini mengenai sel dan elektron meninggalkan sel sebagai arus listrik searah. Sampai sekarang penggunaan photovoltaik sebagai pembangkit listrik masih tiga kali lebih mahal dibandingkan dengan sumber energi konvensional.

2. Energi Panas Bumi

Energi panas Bumi dapat dilihat dalam berbagai bentuk, misalnya benipa mata air papas, fumorola (uap panas), geyser (semburan air panas). Dan sulfatora (sumber belerang). Uap air panas dapat langsung dimanfaatkan untuk memutar turbin uap yang dikaitkan dengan generator pembangkit listrik. Air panas dapat digunakan untuk pembangkit listrik secara tidak langsung. Air panas digunakan untuk menguapkan amoniak. Gas amoniak inilah yang digunakan untuk memutar turbin uap yang dikaitkan dengan generator pembangkit listrik, sehingga akan didapatkan energi listrik.

3. Energi Angin

Angin terjadi karena adanya perbedaan suhu antara udara panas dan udara dingin. Di daerah panas, udaranya menjadi panas, mengembang dan menjadi ringan, naik ke atas dan bergerak kedaerah yang dingin. Sebaliknya di daerah dingin, udara menjadi dingin dan tunm ke bawah. Dengan demikian terjadi suatu perputaran udara. Perpindahan udara inilah yang disebut angin.

Sekarang ini, energi angin hanya memenuhi sebagian kecil saja dad seluruh kebutuhan akan energi. Dengan demikian kemajuan teknologi, penggunaan energi angin makin meningkat dan biaya pemakaiannya semakin murah.

Angin dapat digunakan secara langsung untuk menggerakkan pompa air atau untuk membangkitkan tenaga listrik. Hal terpenting yang hares diperhatikan dalam pemanfaatan energi angin adalah mencan tempat yang tepat untuk memasang kincir angin, yaitu di tempat yang "cukup angin" sehingga pemanfaatannya ekonomis.

4. Energi Air

Air terjun dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan generator yang dapat menghasilkan  listrik, atau listrik tenaga air, yang tidak menghasilkan polusi udara maupun polusi air dan  relatif tidak. mahal. Problem yang dihadapi dalam pemanfaatan energi air adalah masalah  "dam" atau bendungan yang hares dibangun untuk menghasilkan "air terjun" yang akan  menggerakkan turbin. Meskipun energi air dapat diperbaharui, dam atau bendungan yang  digunakan untuk membangkitkan energi ini mempunyai masa pakai tertentu, yang disebabkan  oleh sedimentasi.

5. Energi Pasang surut

Merupakan energi yang mengandalkan Pasang surut Air Laut

6. Energi Biomasa

Biomasa adalah bahan organik yang terkandung dalam tanaman yang dihasilkan dari proses fotosintesis. Biomasa, terutama dalam bentuk kayu bakar dan limbah pertanian, adalah sumber energi tertua yang digunakan manusia. Di negara berkembang energi biomasa ini masih banyak digunakan dan dalam beberapa hat menyebabkan krisis lingkungan.

Pemanfaatan biomasa untuk keperluan energi dapat dilakukan dengan berbagai cara. Antara lain, sebagai kayu bakar. Penggunaan kayu bakar akan lebih ekonomis apabila biomasa yang digunakan berasal dari limbah pertanian atau kehutanan dibandingkan dengan apabila kita secara khusus menanarn pohon untuk digunakan sebagai kayo bakar.

Energi biomasa dapat pula kita peroleh setelah mengolahnya menjadi arang, atau diproses menjadi benda padat, cair atau gas dengan cars pirolisa, yaitu suatu proses memanaskan bahan bake secara bebas udara, sehingga tidak ada oksidasi.

Cara yang lain untuk pemanfaatan biomasa adalah penggasan. Biomasa dipanaskan di bawah tekanan, dan ditambah udara dan uap. Proses ini menghasilkan suatu gas, yang kaya akan hidrogen (H) dan karbon monoksida (CO) yang digunakan sebagai bahan baku dalam industri kimia.

Dengan proses fennentasi, biomasa dapat diubah menjadi etanol yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Etanol (C2H5OH) dapat dihasilkan dari bahan baku biomasa berikut :

a.      Bahan yang mengandung Hidrat arang dalam bentuk gula,misalnya Cebu dan nipah.

b. Bahan yang mengandung Hidrat arang dalam bentuk zat tepung, misalnya ubi kayo, ubi
      jalar, kentang dan sago

c.    Bahan-bahan selulosa yang mengandung Hidrat arang dalam bentuk yang lebih kompleks,

misalnya kayu.

Proses pembuatan etanol pada dasamya terdiri dari 3 langkah, yaitu :

a. Konversi Hidrat arang menjadi gula yang dapat dicasrkan dengan air

b. Fermentasi gala menjadi etanol

c. Pemisaan etanol dari air dan komponen-komponen lain dengan cars destilasi.

7. Energi Biogas

Bahan-bahan organik dapat dikonversikan menjadi bahan bakar melalui proses-proses kimia dengan bantuan organisme dekomposer. Bahan bakar cair utama yang dihasilkan dari biomasa adalah metanol (methyl alcohol) dan etanol (ethyl alcohol). Sedangkan produksi gas yang utama adalah bioas, yaitu campuran antara methan dan karbondioksida.

Prinsip kimia yang melibatkan pembentukan biogas adalah prinsip terjadinya fermentasi pada semua karbohidrat, lemak dan protein oleh bakteri metan, tanpa adanya udara. Suhu yang baik untuk proses ini adalah antara 30°-55°C. Komposisi gas yang diperoleh tergantung pads komposisi bahan-bahan yang dipakai, suhu, dan lama dekomposisi. Pada umumnya komposisi biogas tendin dad :

Tabel 9.1. Komposisi Biogas

Nama                                         Rumus                      Persentasi

1.          Methan                                         CH4                                  55 - 5695

2.       Karbondioksida                                CO2                                  36 - 45%

3.'         Nitrogen                                                   N2                                        0-3%

4.        Hidrogen                                           H2                                       0-1%

5.           Oksigen                                                  O2                                        0-1%

6.       Hidrogen Sulfida                               H2S                                    0-1%

Biogas dapat pula dipemleh dari proses fennentasi tinja. Untuk proses fennentasi ini tidak diperiukan bahan pencampur lain kecuali air. Tiap 4 bagian tinja ditambah 5 bagian air. Sisa tinja setelah diambil biogasnya, tidak kehiiangan nilai sebagai pupuk slam. Biogas dan sisa tinja yang akan dipakai sebagai pupuk tidak berbau.