Biofuel termasuk ke dalam aplikasi teknologi ramah lingkungan di bidang energi biofuel terbuat dari

Materi IPA Kelas 9 SMP K13 Teknologi Ramah Lingkungan Bidang Energi

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

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

1. Biofuel

Biofuel, merupakan teknologi penyediaan energi alternatif dengan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui. Biofuel, berasal dari bahan-bahan organik.

Bioufel dan 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 bioufel, 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 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 hirogen sulfida. Akan tetapi 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 urine hewan ternak menjadi pilihan yang sesuai untuk produksi biogas. Teknik pembuatan biogas secara sederhana dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

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

Pabrik makanan tersebut menghasilkan limbah organik yang homogen. Para pemilik pabrik dapat menyatukan semua limbah sisa produksi bahan makanan ke dalam saluran pembuangan untuk kemudian diolah menjadi biogas.

Teknologi ini tidak hanya bermanfaat karena mampu menghasilkan sumber energi alternatif, namun juga dapat menjaga kebersihan lingkungan dengan pemanfaatan limbah organik dari hewan ternak dan industri pembuatan makanan.

c. Sel Surya (Solar Cell)

Kita dapat mengubah energi matahari menjadi energi listrik dengan menggunakan photovoltaic (PV) cell atau sering disebut solar sel 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.

Ketika cahaya matahari melalui panel surya, cahaya menghasilkan emisi elektron pada komponen panel.

Elektron  ini kemudian dihubungkan dengan sistem tertentu sehingga dihasilkan listrik yang selanjutnya dialirkan dan disimpan pada baterai sehingga dapat digunakan pada saat mendung atau malam hari.

Energi yang lebih juga dapat digunakan untuk menggerakkan pompa yang memompa udara ke dalam lubang besar dalam tanah.

Udara ini memiliki tekanan yang tinggi sehingga ketika dilepaskan dapat memutar turbin dan
menghasilkan listrik.

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 mengumpulkan energi 30-40% lebih banyak dari panel surya biasa.

Pemanfaatan teknologi panel surya menjadi salah satu cara bagi masyarakat untuk tetap menikmati aliran listrik.

Pembangkit listrik tenaga surya ini sekarang sudah digunakan secara besar-besaran di Portugal, Spanyol bagian selatan, Jerman, Korea Selatan, dan Amerika.

Saat ini, Indonesia memulai penggunaan teknologi ini untuk memasok listrik di daerah yang belum mendapat aliran listrik.

Kita sebagai anak bangsa tentunya harus banyak belajar mengenai teknologi ini sehingga teknologi ini dapat diterapkan di seluruh pelosok nusantara, sehingga semua penduduk Indonesia dapat menikmati adanya aliran listrik.

Panel surya 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.

Selain itu, komponen pada panel surya ini termasuk jenis sampah yang berbahaya sehingga harus didaur ulang dengan benar setelah pemakaian selama 20-25 tahun.

Saat ini masalah yang muncul dalam penerapan teknologi ini yaitu tingginya harga produksi dari panel surya.

Meskipun demikian, akhir-akhir ini panel surya merupakan teknologi yang berkembang cepat untuk menghasilkan listrik.

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.

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 tertentu 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, sehingga ketika turbin bergerak berputar karena adanya aliran air maka lilitan dalam stator akan menghasilkan energi listrik.

Jadi, cara kerja pembangkit listrik tenaga air ini mengubah energi gerak dari turbin menjadi energi listrik yang dihasilkan melalui generator.

Hydropower merupakan sumber energi terbarukan pertama yang digunakan untuk menghasilkan listrik.

Teknologi ini memiliki beberapa keunggulan, antara lain; dapat menghasilkan energi yang besar, membutuhkan biaya yang sedikit, dan sedikit menghasilkan emisi CO2.

Selain itu, teknologi hydropower ini memiliki beberapa kelemahan, antara lain banyaknya tanah yang terganggu dan pengalihan tempat tinggal penduduk, menyumbang emisi metana (CH4) yang dilepaskan di udara akibat terurainya organisme yang mati dalam air, dan mengganggu ekosistem air di daerah muara.

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.

Selama bertahun-tahun, ilmuwan dan para teknisi telah mencoba untuk menghasilkan listrik dengan cara mengambil energi dari ombak sepanjang pantai.

Mereka telah membuat teknologi berbentuk tabung yang terbuat dari baja dan mirip dengan rantai ular yang dipasang di pantai Portugal.  Alat ini akan naik dan turun akibat adanya ombak, dan dapat menghasilkan listrik.

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.

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 berikut.

Pembangkit listrik tenaga angin yang dibangun di daratan harus terletak di daerah yang jauh dan sedikit populasi penduduk.

Meskipun pembangkit yang dibangun di pantai membutuhkan biaya yang lebih  besar, tetapi pembangkit ini memiliki potensi yang besar.

Hal ini disebabkan angin akan bergerak lebih cepat di pantai, lebih kuat, dan lebih stabil daripada angin yang bergerak di daratan, selain itu suara yang ditimbulkan dapat diredam dengan adanya suara ombak.

Tidak seperti minyak dan batubara, angin tersebar luas dan tidak pernah habis, dan pembangkit listrik tenaga angin sangatlah bebas polusi.

Pembangkit listrik ini dapat dibangun dalam waktu 9-12 bulan dan dapat dikembangkan lebih besar lagi jika diperlukan.

Pembangkit listrik tenaga angin merupakan cara paling murah untuk menghasilkan listrik. Jika teknologi ini diterapkan di Indonesia diperkirakan Indonesia tidak akan kekurangan listrik, bahkan listrik di Indonesia akan berlebih.

Akan tetapi, ada beberapa hal yang perlu dipikirkan ketika membangun pembangkit listrik tenaga angin di suatu daerah di antaranya adalah keberadaan angin yang harus cukup besar dan stabil.

Daerah padat penduduk lebih banyak membutuhkan pasokan listrik, sedangkan pembangkit listrik tenaga angin harus dibangun di tempat yang jarang penduduknya.

Oleh karena itu, pendistribusian listrik yang dihasilkan tidaklah mudah dan murah. Hal inilah yang menjadi salah satu alasan di negara kita sehingga belum ada pembangkit listrik tenaga angin yang dibangun dalam skala besar.

Meskipun demikian, di Indonesia sudah mulai mencoba membangun pembangkit listrik tenaga angin, misalnya di Nusa Penida, yaitu suatu pulau kecil di selatan pulau Bali dan juga di Nusa Tenggara Timur.

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.

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.

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. 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.

Berdasarkan reaksi kimia tersebut dapat kita ketahui bahwa selain energi yang dapat dimanfaatkan hasil 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. Hidrogen juga menyediakan energi lebih banyak daripada bahan bakar lain.

Hal ini membuat hidrogen ideal digunakan sebagai bahan bakar pesawat terbang. Permasalahan yang saat ini dihadapi, yaitu sedikitnya gas hidrogen murni (H2) di bumi, sehingga hidrogen harus diproduksi melalui senyawa lain yang mengandung unsur (H), seperti CH4 (metana).

Kita dapat menghasilkan gas hidrogen (H2) melalui pemanasan air, mengaliri listrik, atau melepas hidrogen dari metana (CH4).

Tetapi saat ini, untuk menghasilkan gas hidrogen dan alatnya membutuhkan energi dan biaya yang sangat besar.

Baca juga :

Demikian ulasan materi IPA Kelas 9 SMP K13 Teknologi Ramah Lingkungan Bidang Energi. Semoga bermanfaat.