Subhanallah dibalik fenomena terjadinya kilat/petir/halilintar ternyata banyak manfaat yang dapat diamalkan untuk kemaslahatan manusia serta mahkluk hidup di alam semesta ini.
“Dialah Tuhan yang memperlihatkan kilat (halilintar) kepadamu untuk menimbulkan ketakutan dan harapan, dan Dia mengadakan awan mendung (kumulonimbus) (QS 13:12)”
Petir adalah gejala alam yang bisa kita analogikan dengan sebuah kapasitor raksasa, di mana lempeng pertama adalah awan (bisa lempeng negatif atau lempeng positif) dan lempeng kedua adalah bumi (dianggap netral). Seperti yang sudah diketahui kapasitor adalah sebuah komponen pasif pada rangkaian listrik yang bisa menyimpan energi sesaat (energy storage). Petir juga dapat terjadi dari awan ke awan (intercloud), dimana salah satu awan bermuatan negatif dan awan lainnya bermuatan positif.
Petir adalah hasil pelepasan muatan listrik di awan. Energi dari pelepasan itu begitu besarnya sehingga menimbulkan rentetan cahaya, panas, dan bunyi yang sangat kuat yaitu geluduk, guntur, atau halilintar. Geluduk, guntur, atau halilintar ini dapat menghancurkan bangunan, membunuh manusia, dan memusnahkan pohon. Sedemikian raksasanya sampai-sampai ketika petir itu melesat, tubuh awan akan terang dibuatnya, sebagai akibat udara yang terbelah, sambarannya yang rata-rata memiliki kecepatan 150.000 km/detik itu juga akan menimbulkan bunyi yang menggelegar.
Kekuatan Tersembunyi Petir
Energi yang dilepaskan oleh satu sambaran petir lebih besar daripada yang dihasilkan oleh seluruh pusat pembangkit tenaga listrik di Amerika. Suhu pada jalur di mana petir terbentuk dapat mencapai 10.000 derajat Celcius. Suhu di dalam tanur untuk meleburkan besi adalah antara 1.050 dan 1.100 derajat Celcius. Panas yang dihasilkan oleh sambaran petir terkecil dapat mencapai 10 kali lipatnya.
Panas yang luar biasa ini berarti bahwa petir dapat dengan mudah membakar dan menghancurkan seluruh unsur yang ada di muka bumi. Perbandingan lainnya, suhu permukaan matahari tingginya 700.000 derajat Celcius. Dengan kata lain, suhu petir adalah 1/70 dari suhu permukaan matahari.
Cahaya yang dikeluarkan oleh petir lebih terang daripada cahaya 10 juta bola lampu pijar berdaya 100 watt. Sebagai pembanding, satu kilatan petir menyinari sekelilinginya secara lebih terang dibandingkan ketika satu lampu pijar dinyalakan di setiap rumah di Istanbul. Allah mengarahkan perhatian pada kilauan luar biasa dari petir ini dalam Qur'an,
"...Kilauan kilat awan itu hampir-hampir menghilangkan penglihatan." (QS. An Nuur, 24:43)
Kilatan yang terbentuk turun sangat cepat ke bumi dengan kecepatan 96.000 km/jam. Sambaran pertama mencapai titik pertemuan atau permukaan bumi dalam waktu 20 milidetik, dan sambaran dengan arah berlawanan menuju ke awan dalam tempo 70 mikrodetik. Secara keseluruhan petir berlangsung dalam waktu hingga setengah detik.
Suara guruh yang mengikutinya disebabkan oleh pemanasan mendadak dari udara di sekitar jalur petir. Akibatnya, udara tersebut memuai dengan kecepatan melebihi kecepatan suara, meskipun gelombang kejutnya kembali ke gelombang suara normal dalam rentang beberapa meter. Gelombang suara terbentuk mengikuti udara atmosfer dan bentuk permukaan setelahnya. Itulah alasan terjadinya guntur dan petir yang susul-menyusul.
Saat kita merenungi semua perihal petir ini, kita dapat memahami bahwa peristiwa alam ini adalah sesuatu yang menakjubkan. Bagaimana sebuah kekuatan luar biasa semacam itu muncul dari partikel bermuatan positif dan negatif, yang tak terlihat oleh mata telanjang, menunjukkan bahwa petir diciptakan dengan sengaja. Lebih jauh lagi, kenyataan bahwa molekul-molekul nitrogen, yang sangat penting untuk tumbuhan, muncul dari kekuatan ini, sekali lagi membuktikan bahwa petir diciptakan dengan kearifan khusus.
Satu kilatan petir menghasilkan listrik lebih besar daripada yang dihasilkan Amerika.
Di malam hari, saat hujan deras, langit tiba-tiba menyala, tak lama kemudian disusul oleh suara menggelegar. Tahukah Anda bagaimanakah petir luar biasa yang menerangi langit muncul? Tahukah Anda seberapa banyak cahaya yang dipancarkannya? Atau seberapa besar panas yang dilepaskannya?
Satu kilatan petir adalah cahaya terang yang terbentuk selama pelepasan listrik di atmosfer saat hujan badai. Petir dapat terjadi ketika tegangan listrik pada dua titik terpisah di atmosfer – masih dalam satu awan, atau antara awan dan permukaan tanah, atau antara dua permukaan tanah – mencapai tingkat tinggi.
KEINDAHAN YANG TERLIHAT SELAMA SETENGAH DETIK
Sebuah sambaran petir berukuran rata-rata memiliki energi yang dapat menyalakan sebuah bola lampu 100 watt selama lebih dari 3 bulan. Sebuah sambaran kilat berukuran rata-rata mengandung kekuatan listrik sebesar 20.000 amp. Sebuah las menggunakan 250-400 amp untuk mengelas baja. Kilat bergerak dengan kecepatan 150.000 km/detik, atau setengah kecepatan cahaya, dan 100.000 kali lipat lebih cepat daripada suara.
Kilat petir terjadi dalam bentuk setidaknya dua sambaran. Pada sambaran pertama muatan negatif (-) mengalir dari awan ke permukaan tanah. Ini bukanlah kilatan yang sangat terang. Sejumlah kilat percabangan biasanya dapat terlihat menyebar keluar dari jalur kilat utama.
Ketika sambaran pertama ini mencapai permukaan tanah, sebuah muatan berlawanan terbentuk pada titik yang akan disambarnya dan arus kilat kedua yang bermuatan positif terbentuk dari dalam jalur kilat utama tersebut langsung menuju awan. Dua kilat tersebut biasanya beradu sekitar 50 meter di atas permukaan tanah.
Arus pendek terbentuk di titik pertemuan antara awan dan permukaan tanah tersebut, dan hasilnya sebuah arus listrik yang sangat kuat dan terang mengalir dari dalam jalur kilat utama itu menuju awan. Perbedaan tegangan pada aliran listrik antara awan dan permukaan tanah ini melebihi beberapa juta volt.
Energi yang dilepaskan oleh satu sambaran petir lebih besar daripada yang dihasilkan oleh seluruh pusat pembangkit tenaga listrik di Amerika. Suhu pada jalur di mana petir terbentuk dapat mencapai 10.000 derajat Celcius. Suhu di dalam tanur untuk meleburkan besi adalah antara 1.050 dan 1.100 derajat Celcius.
Panas yang dihasilkan oleh sambaran petir terkecil dapat mencapai 10 kali lipatnya. Panas yang luar biasa ini berarti bahwa petir dapat dengan mudah membakar dan menghancurkan seluruh unsur yang ada di muka bumi. Perbandingan lainnya, suhu permukaan matahari tingginya 700.000 derajat Celcius.
Dengan kata lain, suhu petir adalah 1/70 dari suhu permukaan matahari. Cahaya yang dikeluarkan oleh petir lebih terang daripada cahaya 10 juta bola lampu pijar berdaya 100 watt. Sebagai pembanding, satu kilatan petir menyinari sekelilinginya secara lebih terang dibandingkan ketika satu lampu pijar dinyalakan di setiap rumah di Istanbul. Allah mengarahkan perhatian pada kilauan luar biasa dari petir ini dalam Qur'an.
"...Kilauan kilat awan itu hampir-hampir menghilangkan penglihatan." (QS. An Nuur, 24:43)
Kilatan yang terbentuk turun sangat cepat ke bumi dengan kecepatan 96.000 km/jam. Sambaran pertama mencapai titik pertemuan atau permukaan bumi dalam waktu 20 milidetik, dan sambaran dengan arah berlawanan menuju ke awan dalam tempo 70 mikrodetik.
Secara keseluruhan petir berlangsung dalam waktu hingga setengah detik. Suara guruh yang mengikutinya disebabkan oleh pemanasan mendadak dari udara di sekitar jalur petir. Akibatnya, udara tersebut memuai dengan kecepatan melebihi kecepatan suara, meskipun gelombang kejutnya kembali ke gelombang suara normal dalam rentang beberapa meter. Gelombang suara terbentuk mengikuti udara atmosfer dan bentuk permukaan setelahnya. Itulah alasan terjadinya guntur dan petir yang susul-menyusul.
Saat kita merenungi semua perihal petir ini, kita dapat memahami bahwa peristiwa alam ini adalah sesuatu yang menakjubkan. Bagaimana sebuah kekuatan luar biasa semacam itu muncul dari partikel bermuatan positif dan negatif, yang tak terlihat oleh mata telanjang, menunjukkan bahwa petir diciptakan dengan sengaja. Lebih jauh lagi, kenyataan bahwa molekul-molekul nitrogen, yang sangat penting untuk tumbuhan, muncul dari kekuatan ini, sekali lagi membuktikan bahwa petir diciptakan dengan kearifan khusus.
Allah secara khusus menarik perhatian kita pada petir ini dalam Al Qur'an. Arti surat Ar Ra’d, salah satu surat Al Qur'an, sesungguhnya adalah "Guruh". Dalam ayat-ayat tentang petir Allah berfirman bahwa Dia menghadirkan petir pada manusia sebagai sumber rasa takut dan harapan. Allah juga berfirman bahwa guruh yang muncul saat petir menyambar bertasbih memujiNya. Allah telah menciptakan sejumlah tanda-tanda bagi kita pada petir.
Kita wajib berpikir dan bersyukur bahwa guruh, yang mungkin belum pernah dipikirkan banyak orang seteliti ini dan yang menimbulkan perasaan takut dan pengharapan dalam diri manusia, adalah sebuah sarana yang dengannya rasa takut kepada Allah semakin bertambah dan yang dikirim olehNya untuk tujuan tertentu sebagaimana yang Dia kehendaki.
MEMANEN PETIR SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK
Selain tenaga matahari, angin, dan gelombang air, ada pula sumber tenaga lain yang bersifat dapat diperbarui. Periset tengah menguji coba penggunaan tenaga itu dengan alat yang dapat menarik listrik dari udara. Benar, energi baru itu adalah listrik di udara yang memicu terbentuknya kilat dan petir.
Selama berabad-abad, ilmuwan terkesima dengan idea memanfaatkan kekuatan guntur. Seorang ilmuwan, Nikola Tesla, bereksperimen luas dengan topik tersebut, namun pemahaman nyata di bidang elektrodinamika atmosfer hingga kini masih sulit dipahami.
Sementara, Fernando Galembeck, ilmuwan dari Universitas Campinas, Brazil, baru-baru ini menyajikan laporan di Pertemuan Nasional Masyarakat Kimia Amerika ke-24, yang mengulas detail masa depan, di mana setiap rumah akan memiliki piranti di atas atap yang dapat menarik listrik murah dan bersih dari udara. "Seperti halnya energi matahari yang dapat diperoleh bebas oleh rumah tangga dengan memasang sel solar sehingga mereka tak perlu lagi berlangganan listrik, sumber energi baru ini pun menjanjikan hal serupa," ujarnya.
Pada intinya, ilmuwan meyakini bahwa tetesan air di atmosfer adalah partikel listrik netral dan tetap seperti itu meski bergesekan dengan listrik dari partikel debu atau cairan lain, Hanya saja, Galemback menemukan, berdasar serangkaian percobaan di laboratorium, bahwa tetesan air itu sebenarnya mengambil daya listrik.
Ia menggunakan partikel silika dan aluminium fosfat, jenis partikel debu yang sangat umum di udara, dan menemukan bahwa mereka kapasitas daya listrik mereka meningkat ketika jumlah uap air meningkat di udara. "Ini adalah bukti nyata bahwa air di atmosfir dapat mengakumulasikan daya listrik dan mentransferkan ke material lain yang bersentuhan dengannya," ujar Galemback.
Berdasar penemuan itu, imbuh Galembeck, sangat mungkin memanen "listrik air" dari udara terutama di wilayah dengan kelembaban tinggi, seperti kawasan tropis. Untuk mengawali kemungkinan industri ini, tim Galembeck, sudah mulai mengetes sejumlah logam untuk melihat mana yang paling sensitif dalam menangkap listrik di atmosfer pada panel higroelektrik.
Pemasangan panel higroelektrik ternyata dapat juga mencegah kerusakan akibat kilat dan petir, dengan menempatkan panel untuk menangkap daya listik di udara pada titik yang kerap dihantam petir. "Ini ide yang mengagumkan bahwa studi yang kami lakukan sendiri dan tim lain menyatakan kemungkinan itu sangat besar," ujar Galemback.
"Tentu jalan menuju ke sana masih panjang. Namun keuntungan jangka panjang memanfaatkan energi listri air dari udara bisa menjadi sangat berarti." Memang tak ada yang sia-sia dari semua ciptaan Allah. (republika.co.id/ humasristek)
PLASMA SEBAGAI SOLUSI TERHADAP MASALAH POLUSI
Selama ini teknologi pengolahan limbah kurang mendapatkan perhatian serius di Indonesia. Padahal, tidak sedikit permasalahan limbah cair maupun gas terbentur pada permasalahan penggunaan teknologi. Dengan semakin berkembangnya perindustrian di Indonesia, sudah selayaknya pemilihan serta penggunaan teknologi yang tepat dalam mengatasi masalah limbah segera diterapkan.
Melalui artikel ini penulis ingin memperkenalkan sebuah teknologi yang kerap disebut teknologi plasma. Di berbagai negara maju termasuk Jepang, teknologi plasma mulai banyak dipergunakan untuk mengolah limbah gas dan cair dari berbagai kegiatan industri domestik, serta dari asap kendaraan bermotor. Sedangkan di negara Eropa dan Amerika berbagai penelitiaan dari penggunaan teknologi plasma untuk mengolah limbah juga banyak dikembangkan.
Plasma
Plasma adalah zat keempat di samping zat klasik: padat, cair, dan gas. Zat plasma ini bukanlah plasma seperti pada kata plasma darah, kata yang paling umum digunakan berkaitan dengan plasma dalam bidang Biologi. Plasma zat keempat ini ditemukan pada tahun 1928 oleh ilmuwan Amerika, Irving Langmuir (1881-1957) dalam eksperimennya melalui lampu tungsten filament.
Plasma ini sangat mudah dibuat, caranya dengan pemanfaatan tegangan listrik. Contoh, hadapkan dua electrode di udara bebas. Seperti kita ketahui udara adalah isolator, materi yang tidak menghantarkan listrik. Namun, apabila pada dua electrode tadi diberikan tegangan listrik yang cukup tinggi (10 kV<), sifat konduktor akan muncul pada udara tersebut, yang bersamaan dengan itu pula arus listrik mulai mengalir (electrical discharge), fenomena ini disebut eletrical breakdown.
Mengalirnya arus listrik menunjukkan akan adanya ionisasi yang mengakibatkan terbentuknya ion serta elektron pada udara di antara dua elektrode tadi. Semakin besar tegangan listrik yang diberikan pada elektrode, semakin banyak jumlah ion dan elektron yang terbentuk. Aksi-reaksi yang terjadi antara ion dan elektron dalam jumlah banyak ini menimbulkan kondisi udara di antara dua electrode ini netral, inilah plasma. Singkat kata plasma adalah kumpulan dari electron bebas, ion dan atom bebas.
Polusi udara
Mengatasi polusi dengan plasma sebenarnya bukan sebuah hal yang baru. Pada tahun 1907 Frederick Cottrell memperkenalkan electrostatic precipitator (EP) untuk mengatasi polusi akibat aerosol (sampah udara) dari asap pabrik hasil pembakaran. EP dapat digunakan untuk mengumpulkan aerosol. Prinsip kerja dari EP adalah perpaduan dari medan electrostatic dan aliran ion yang dihasilkan oleh corona discharge. Mekanisme kerjanya adalah partikel aerosol ditangkap atau dikumpulkan oleh aliran ion, kemudian kumpulan partikel tadi diangkut oleh medan electrostatic lalu dipisahkan. Sekarang EP banyak digunakan untuk mengatasi aerosol dari asap pabrik termasuk di antaranya, di Indonesia.
Namun, asap hasil pembakaran dari pabrik maupun kendaraan bermotor tidak hanya mengandung aerosol saja, tetapi didapati juga gas NOx, SOx, CO, dan Dioxin yang diketahui sangat berbahaya pada kesehatan. Kita mengenal hujan asam (HNO3 dan H2SO4) yang dapat mengakibatkan kanker. Juga gas CO yang dapat mematikan apabila kita menghirupnya secara langsung. Kita juga dapat merasakan bertambah suhu bumi akibat pertambahan CO2.
Baru-baru ini kita mendengar Dioxin yang muncul dari pembakaran sampah plastik, yang walaupun kadarnya sedikit namun berbahaya bagi kesehatan kita. Hal ini mendorong Dr Seiichi Masuda dari Tokyo University untuk mencari teknologi yang dapat mengatasi gas beracun hasil pembakaran pabrik. Pada tahun 1986 Seiichi Masuda mempublikasikan teknologi plasma sebagai teknologi untuk mengatasi kandungan gas NOx, SOx dari asap pembakaran pabrik.
Prinsip dari teknologi plasma dalam mengatasi kandungan gas NOx atau SOx sangatlah mudah. Seperti di jelaskan pada penjelasan di atas, plasma terbentuk dari kumpulan electron bebas, ion serta atom. Aksi-reaksi pada ion dan electron dalam plasma seperti reaksi ionisasi, excitasi, dan dissociasi dengan udara bebas disekitarnya berlanjut dengan terbentuk species aktif (ion, electron, molekul yang mudah bereaksi) seperti Ozone, OH, O, NH3 yang memiliki sifat radikal sangat mudah bereaksi dengan senyawa-senyawa yang ada disekitarnya. Species aktif yang terbentuk ini kemudian bereaksi dengan gas NOx atau SOx kemudian mengubah serta menguraikannya.
Dewasa ini di Jepang teknologi plasma berkembang sangat pesat. Di mana teknologi plasma memiliki beberapa kelebihan yaitu pembuatan peralatan dan maintenance yang sangat mudah, namun memiliki efektivitas penguraian yang cukup tinggi. Struktur yang mudah dari peralatan teknologi plasma memungkinkan untuk dipasang langsung pada kendaraan bermotor, untuk mengurangi kadar NOx yang timbul pada asap kendaraan hasil dari pembakaran bensin atau solar. Selain untuk mengatasi NOx dan SOx teknologi plasma dapat dipergunakan juga untuk menguraikan berbagai macam senyawa beracun seperti Dioxin, gas VOC (Volatile organic compounds) seperti, CFC, trichloroethylene, toluene, benzene, serta gas dari hasil pembakaran lainnya.
Mengatasi polusi
Seperti halnya pencemaran udara, pencemaran air sangatlah kompleks. Dalam proses produksi sebuah industri pada umumnya dipergunakan berbagai bahan material dari berbagai jenis dan bentuk. Limbah cair industri, pertanian, perkotaan dan rumah tangga selain mengandung senyawa berat (Cd, Cu, Hg, Zn dll.), juga mengandung berbagai macam senyawa organik, seperti dioxin, phenol, benzene, PCB, dan DDT.
Sistem pengolahan limbah cair yang ada sekarang umumnya mempergunakan cara kombinasi antara pemakaian chlorine serta sistem condensasi, sedimentasi, dan filtrasi. Sedangkan untuk pengolahan limbah organik banyak mempergunakan microbiologi, karbon aktif atau membran filtrasi.
Namun, limbah organik semakin banyak yang sulit untuk diuraikan dengan microbiologi atau membran filtrasi, serta membahayakan keselamatan makhluk hidup, meskipun dalam kandungan konsentrasi yang sangat kecil (ppm/ppb) seperti, senyawa dioxin, furan, dan atrazine. Sehingga sistem pengolahan limbah cair yang ada sekarang tidaklah cukup. Apabila hal ini kita biarkan, tanpa kita sadari, air minum yang dipergunakan akan banyak mengandung senyawa organik, yang selain membahayakan kesehatan manusia juga dapat merusak ekosistem makhluk hidup lainnya.
Untuk mengatasi masalah limbah organik ini, teknologi ozone mulai dipergunakan dalam proses pengolahan limbah cair. Teknologi ini dikenal dapat membersihkan limbah cair hingga mendekati 100 persen (Japan Engineering newspaper, 1996). Ozone yang dikenal sebagai oksidant kuat, selain dapat menghancurkan senyawa-senyawa organik, juga sekaligus dapat membunuh bakteri yang terkandung dalam limbah tadi. Meskipun demikian masih ada beberapa kendala yang harus diselesaikan pada teknologi ozone ini, seperti tingginya biaya operasional serta adanya sisa ozone yang tertinggal dalam air setelah proses pengolahan berlangsung. Sisa ozone yang memiliki kadar cukup tinggi, akan dapat membahayakan manusia.
Teknologi yang kemudian diperkenalkan untuk mengatasi limbah cair setelah teknologi ozone ini adalah teknologi plasma. Sebelum kita jelaskan lebih lanjut tentang teknologi plasma, perlu disampaikan disini bahwa ozone sendiri dapat dibuat dengan mempergunakan teknologi plasma (Siemens 1857). Dewasa ini teknologi plasmalah yang paling banyak dipergunakan untuk membuat ozone. Jadi, secara tidak langsung teknologi ozone adalah pemanfaatan dari teknologi plasma itu sendiri.
Selanjutnya, teknologi plasma juga dapat dipergunakan secara langsung dalam proses pengolahan limbah cair. Salah satu cara adalah dengan membuat plasma dalam air. Seperti halnya plasma di udara, plasma dapat juga dibuat dalam air. Proses pembuatannya sendiri hampir sama, hanya saja pembuatan plasma dalam air memerlukan energi sedikit lebih besar dibandingkan pembuatan plasma di udara, mengingat air adalah materi yang dapat mengalirkan arus listrik.
Plasma dalam air dapat menyebabkan timbulnya berbagai proses reaksi fisika dan kimia, seperti sinar ultraviolet, shockwave, species aktif (OH, O, H, H2O2), serta thermal proses.
Banyaknya reaksi fisika dan kimia yang dihasilkan oleh plasma dalam air, membuat teknologi ini dapat merangkum beberapa proses yang dibutuhkan dalam pengolahan air limbah. Sinar ultraviolet yang dihasilkan mampu mengoksidasi senyawa organik sekaligus membunuh bakteri yang terkandung dalam limbah cair. Shockwave yang ditimbulkan mampu menghasilkan proses super critical water yang juga berperan dalam proses pengoksidasian senyawa organik. Dan, yang paling penting banyak dihasilkan species aktif seperti OH, O, H, dan H2O2 yang merupakan beberapa oksidant kuat yang dapat mengoksidasi berbagai senyawa organik sekaligus juga membunuh bakteri dalam limbah cair tersebut. Dan, tidak ketinggalan panas yang dihasilkan oleh plasma ini pun berperan dalam berbagai proses pengoksidasian.
Dari berbagai kelebihan proses yang dimilikinya, teknologi plasma dalam air mulai mendapat perhatian khusus terutama untuk mengolah limbah organik yang umumnya mengandung berbagai macam jenis senyawa organik. Dari berbagai percobaan laboratorium, teknologi plasma dalam air sangat efektif untuk menguraikan senyawa organik seperti TNT, phenol, trichloroethylene, atrazine, dan berbagai jenis zat warna (dye).
Teknologi plasma untuk mengolah limbah cair baik dengan teknologi ozone maupun dengan teknologi plasma dalam air memiliki banyak kelebihan dibandingkan dengan cara konvensional, microbiologi maupun membran filtrasi. Di antaranya proses penguraian senyawa organik berlangsung sangat cepat, pembuatan peralatan serta maintenance yang mudah, serta species aktif yang dihasilkan dapat menguraikan hampir seluruh senyawa organik.
Di Jepang dalam sepuluh tahun terakhir, penggunaan teknologi ozone maupun teknologi plasma berkembang sangat pesat. Terlebih lagi setelah ditetapkannya perundangan tentang Dioxin dan sejenisnya (January 2001). Di mana dioxin dapat diuraikan dengan mempergunakan kombinasi dari ozone dan sinar ultraviolet atau ozone dan hydrogen peroxide.
——–
Artikel ditulis oleh Anto Tri Sugiarto Peneliti KIM-LIPI, Sekjen ISTECS (Institute for Science and Technology Studies) Chapter, Japan
TEKNOLOGI PLASMA PENGHASIL AIR BER-OZON
Sekarang ini banyak sekali kita jumpai adanya air kemasan yang mengandung ozon. Air berozon memiliki banyak sekali manfaat bagi kesehatan antara lain untuk membunuh kuman dan bakteri dalam air. Selain itu ozon juga akan mengawaetkan rasa air untuk disimpan dalam jangka waktu yang lama.
Untuk membuat air memiliki kandungan ozon dibutuhkan suatu teknologi. Untuk itu Iptek Talk pada Minggu, 31 Oktober 2010, pukul 18.30 – 19.00 di TVRI mengangkat tema ”Teknologi Plasma Penghasil Air Ber-Ozon” dengan narasumber Dr. Anto Tri Sugiharto,M.Eng, Peneliti pada Pusat KIM LIPI dan Ricky Hikmawan, Direktur PT. Pasadena Engineering Indonesia.
Teknologi plasma merupakan sebuah teknologi yang alami, yang sebenarnya sudah sering kita jumpai di alam. Salah satu contohnya pada saat musim penghujan sering terjadi petir, petir tersebut merupakan teknologi plasma yang ada di alam.
Dengan menggunakan petir tersebut kita dapat menstrerilisasi atau memurnikan air, sehingga air tersebut bisa menjadi lebih baik. Salah satunya yang telah di kembangkan Anto dari KIM LIPI adalah menggunakan petir untuk memasukkan ozon kedalam air. Sehingga air tersebut menjadi air berozon yang baik untuk kesehatan dan juga baik untuk dipergunakan pada aplikasi yang lainnya, seperti untuk medapatkan air bersih.
Salah satu yang menjadi latar belakang Anto untuk meneliti tentang teknologi plasma untuk membuat air berozon antara lain masalah lingkungan yang ada disekitar kita terutama masalah kebutuhan air bersih. Dari penelitian yang dilakukan anto dihasilkan sebuah teknologi yang terbarukan yang sangat efektif dan efisien untuk bisa menghasilkan air bersih baik itu berasal dari air limbah industri maupun dari air sungai yang memang tercemar.
Air berozon ini selain diaplikasikan untuk mendapatkan air bersih juga bisa diaplikasikan untuk dunia kesehatan pada proses sterilisasi dalam rangka membunuh bakteri ataupun virus, pertanian untuk pengawetan sayur-sayuran, buah-buahan serta produk hasil pertanian. Selain itu juga bisa digunakan untuk industri pangan untuk proses sterilisasi.
Di dunia kesehatan sering kita mendengar istilah cuci darah, sekarang ini untuk cuci darah bisa menggunakan ozon. Teknologi plasma ini sendiri sudah mulai dipelajari dan dikembangkan oleh Anto sejak tahun 1998, jadi kurang lebih sudah 12 tahun.
Apa yang telah dihasilkan oleh Anto ternyata membuat Ricky seorang direktur perusahaan swasta yang bergerak dalam bidang water treatment pada industri tertarik untuk memanfaatkannya.
Saat ini untuk mendapatkan air tanah untuk proses industri membutuhkan biaya yang sangat mahal. Dengan menggunakan teknologi plasma yang sudah dihasilkan oleh Anto, maka industri bisa menggunakan kembali air yang sudah dipakai atau bisa dikatakan industri dapat menggunakan air berulang-ulang untuk prosesnya dengan memanfaatkan air limbah yang sudah disterilisasi menggunakan teknologi plasma.
Teknologi yang dihasilkan oleh Anto merupakan teknologi baru yang tidak menggunakan bahan kimia, tidak seperti teknologi water treatment yang sudah ada. Jadi bisa dikatakan teknologi plasma penghasil air berozon ini merupakan teknologi yang ramah lingkungan.
BAHAN BAKAR AIR
Banyak orang (di USA dan Indonesia) sudah memakai air sebagai BBA untuk mengurangi pemakaian BBM. Alat khusus yang dipakai adalah generator gas brown dan bukan alat elektrolisis air. Elektrolisis air menghasilkan gas hidrogen dan oksigen dan berbeda dengan generator gas brown.
Gas hidrogen dari elektrolisis air biayanya mahal karena memakai arus besar untuk menghasilkan gas yang banyak dalam waktu lama. Sedangkan gas brown murah karena hanya memakai arus listrik dari aki mobil untuk membuat ikatan molekul air renggang. Karena berat jenis gas brown rendah, gas brown naik menjadi gelembung seperti air yang sedang mendidih. Mahalnya proses elektrolisis air dapat dilihat dari arus dan waktu.
Menurut hukum Faraday, untuk kuat arus 5 A hanya dapat mengurai 18 gram air selama 11 jam sehingga dihasilkan 1,7 gram gas per jam sehingga tidak mampu memasok gas ke mesin secara cepat dalam waktu singkat.
Gas hidrogen dapat meledak (eksplosif) karena tekanannya yang kian membesar ketika dibakar. Sebaliknya gas brown bersifat implosif, tekanan mengecil ketika dibakar. Satu liter air dapat diubah menjadi 1.860 liter gas brown dan jika dibakar dalam ruangan pembakaran mesin, tekanan dan volume turun drastis dalam 44×10-6 detik. Mengecilnya tekanan setelah dibakar dinamai implosif.
Sudah banyak paten dengan berbagai klaim yang dikeluarkan di Amerika untuk peralatan las, ketel uap, heater dan banyak peralatan yang menggunakan energi gas brown. Demikian pula penggunaan gas brown untuk menghemat BBM sudah banyak dipakai terutama di Amerika. Banyak laporan yang mengatakan keuntungan jarak tempuh hingga lebih dari 200%. Walaupun demikian, belum diadopsi produsen kendaraan untuk dipakai secara luas.
Setelah lama riset BBA mandek, Kanzius menemukan bahwa air laut yang diberi medan listrik bolak-balik pada frekuensi radio (RF) dapat dibakar. Nyala api hasil pembakaran gas brown ini mencapai sekitar 1.650 derajat celsius. Bahkan dilaporkan bahwa gas brown dalam alat las dapat melelehkan aluminium, menguapkan wolfram, menghasilkan suhu 6.000 derajat celsius.
Suhu yang tinggi ini biasanya hanya terjadi dalam plasma, yaitu campuran muatan positif dan negatif dalam suatu ruangan tertutup layaknya gas dalam silinder. Suhu inti plasma dapat mencapai puluhan ribu derajat celsius, namun di kulit pada dinding wadah lebih rendah yaitu beberapa ratus derajat celsius saja.
Plasma lazimnya dibangkitkan oleh medan listrik baik searah maupun bolak-balik seperti gelombang frekuensi radio, mikro, inframerah dan lain-lain. Yang termasuk dalam kelompok plasma yang dibangkitkan dengan medan listrik adalah lampu TL dari berbagai gas, kilat, dan berbagai peralatan yang memakai prinsip plasma.
Meski demikian plasma dapat pula dibangkitkan dengan panas atau pembakaran seperti pada nyala api kompor, dalam ruang pembakaran mesin dan berbagai bentuk tanur pemanas. Dalam konteks mesin kendaraan bermotor, plasma dibangkitkan dengan pembakaran BBM lewat percikan busur api dari busi.
Matahari dan bintang adalah bola plasma raksasa yang suhunya di dalam inti plasma mencapai jutaan derajat dan plasma jenis ini dibangkitkan oleh reaksi nuklir, khususnya fusi hidrogen menjadi helium.
Parameter yang terpenting dari plasma adalah bahwa energi panas yang dihasilkan bergantung pada populasi muatan dalam plasma. Semakin besar konsentrasi muatan dalam sebuah plasma maka temperatur plasma semakin tinggi dan menghasilkan energi panas yang besar dalam inti plasma.
Dalam konteks gas brown, dapat dikatakan bahwa ketika molekul air yang renggang ini memasuki ruang pembakaran, segera terurai menjadi ion positif, ion negatif dan elektron yang dalam kungkungan silinder saling bercampur dan bertumbukan sehingga menghasilkan panas yang tinggi. Tingginya tekanan di dalam mesin dan bantuan sistem buka tutup pada katup mesin, menyebabkan proses perulangan pembentukan plasma terjadi selama mesin kendaraan hidup.
Singkatnya, penggunaan air sebagai bahan bakar sangat mungkin dengan konsep yang jelas bahwa generator gas brown menghasilkan gas yang terdiri dari molekul air yang ikatannya renggang, masuk dalam ruang pembakaran menjadi plasma untuk menambah konsentrasi muatan dalam plasma yang memberikan panas yang besar kepada mesin. Setelah plasma ini dibuang dari silinder, akan kembali menjadi gas berupa molekul air yang setelah kondensasi kembali menjadi tetesan air.
Kelanjutan dari teknologi plasma sebagai energi, tim riset Toyota sedang meriset penggunaan gas murah sebagai bahan bakar yang “dibakar” dengan plasma. Bahkan sebelum riset ini mature (matang), Prof Kanarev dari The Kuban State Agrarian University, Department of Theoretical Mechanics, Krasnodar, Rusia, telah berhasil mematenkan plasma air.
Riset di MIT dan berbagai universitas di Eropa telah diarahkan juga untuk menyempurnakan penggunaan air sebagai BBA di samping aplikasi lainnya melalui teknologi plasma. Ini menandakan bahwa BBA akan menjadi bahan bakar secara luas beberapa tahun mendatang.
Yang masih perlu diteliti dalam pemanfaatan plasma adalah suhu dan kecepatan putaran mesin berapa injeksi gas brown dimulai dan diakhiri, berapa volume gas brown yang diizinkan masuk dalam mesin agar plasma yang terbentuk dari pembakaran awal dengan BBM tidak redup, otomatisasi elektrik sehingga terjadi komunikasi antara keadaan di ruang pembakaran dan generator gas brown juga sangat penting untuk melindungi mobil agar tidak tersedak-sedak.
Penggunaan BBA secara langsung tanpa pemanasan awal dengan BBM menunggu perkembangan teknologi material dalam menghasilkan power supply dengan tegangan tinggi untuk menyundut plasma air serta isolator listrik untuk melindungi penumpang dari tegangan tinggi dari mesin.
Selain itu, kemajuan di bidang material magnet dibutuhkan untuk mengungkung plasma agar terkonsentrasi dalam ruang pembakaran agar daya yang dipakai semakin rendah. Jika semua riset di bidang terkait seperti ini mature, mimpi air sebagai BBA secara langsung dapat terwujud.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar