Peran Rekayasa Optik untuk Masalah Air Bersih

Share on facebook
Share on google
Share on twitter
Share on linkedin
Ilustrasi oleh PGSP

Kecilnya akses untuk air bersih telah menjadi isu yang dibahas di dunia, tidak terkecuali di beberapa daerah terpencil di Indonesia. Masalah utamanya adalah pada sumber air bersih yang sudah banyak sekali tercemar oleh limbah industri.

Kelangkaan sumber air bersih dapat disebabkan oleh perubahan iklim dan meningkatnya populasi manusia, kedua hal tersebut memiliki kaitan yang erat. Meningkatnya populasi manusia cenderung mengarah pada pola pengambilan sumber daya alam yang tidak berkelanjutan, termasuk sumber air bersih (misal : air tanah, air sungai, dll). Contoh utamanya adalah eksplorasi yang berlebih pada sumber air tanah, sedangkan pohon pohon terus ditebang sehingga sumber air tanah cenderung habis. Selain perusakan alam ,jumlah populasi manusia yang terus bertambah juga meningkatkan gas rumah kaca yang memicu terjadinya perubahan iklim; yang mana perubahan iklim sendiri dapat memperburuk masalah kelangkaan sumber air bersih.

Kelangkaan sumber air bersih menimbulkan efek domino pada aspek yang lain, yaitu mengurangi produksi pangan, merubah ekosistem, dan suplai kebutuhan masyarakat kota yang telah terjadi di beberapa negara di benua Afrika (UNESCO, 2012) dan mungkin akan terjadi juga di beberapa negara di benua Asia dan Amerika di beberapa dekade mendatang.

Salah satu solusi nyata dalam masalah air bersih ini adalah dengan mengganti sumber air yang diolah. Air yang selama ini diolah hanya 3% dari total air yang ada di bumi, yaitu air permukaan termasuk diantaranya air sungai, danau, gletser. dll; sedangkan 97% dari total air di bumi adalah air laut. Air laut dengan proporsi hingga 97% air di bumi memilki potensi solusi jangka panjang untuk kelangkaan sumber air bersih. Namun pengembangan sumber air bersih berbasis air laut masih sangat minim dikembangkan karena cenderung mahal dan membutuhkan adaptasi teknologi yang tidak mudah pada negara-negara dengan tingkat kemiskinan yang tinggi dan negara berkembang.

Proses merubah air laut menjadi air minum disebut sebagai proses desalinasi, yaitu proses menghilangkan kontaminasi air laut seperti salinitas dan ion ion lain yang tidak dibutuhkan untuk memproduksi air bersih. Teknologi thermal dan membran sangat mendominasi teknologi desalinasi, yang mana kedua teknologi tersebut membutuhkan perawatan yang mahal dan dukungan teknologi tinggi. Selain itu teknologi thermal dan membrane membutuhkan  bahan bakar fossil yang tidak sedikit. Alasan tersebut menjadi penghalang utama negara negara berkembang dan negara tertinggal untuk menggunakan teknologi desalinasi.

Energi matahari (Solar) dapat menjadi solusi untuk proses desalinasi di negara berkembang dan tertinggal. Selain murah, energi matahari juga ramah lingkungan dan sangat melimpah jumlahnya. Desalinasi berbasis Energi matahari yaitu menggunakan panas matahari sebagai energi utama untuk memanaskan air laut sehingga dapat menghasilkan uap air yang nantinya akan dipanen sebagai air bersih.

Pendekatan teknologi ini memiliki kekurangan pada efisiensi konversi panasnya. Seringkali alat pemanas kurang dapat menghantarkan energi panas dari matahari untuk memanaskan air laut. Sudah banyak pendekatan yang digunakan untuk memaksimalkan aplikasi teknologi ini, misalnya dengan menggunakan material yang dapat menyerap panas dan menambahkan pewarna pada air laut agar air tersebut mudah menguap.

Pada penelitian yang dilakukan oleh tim riset kami (Tim riset dosen Teknik Lingkungan dan Biologi Unair), kami menggunakan pendekatan rekayasa optik sebagai konsentrator energi panas matahari ke air laut. Selain itu kami juga melakukan pendekatan penggunaan material berbasis tembaga yang memiliki efisiensi tinggi dalam menghantarkan panas.

Bentuk rekayasa optik yang kami gunakan adalah Lensa Fresnel, yaitu lensa yang memiliki fokus super tinggi dalam memfokuskan panas ke air laut. Penelitian ini menggunakan air laut kenjeran Surabaya, yang sudah sangat tercemar oleh limbah rumah tangga dan mungkin juga industri. Jadi dapat dibayangkan sangat banyak ion yang harus dieliminasi untuk menghasilkan air bersih.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa penggunaan Lensa Fresnel pada reaktor yang kami rancang dapat meningkatkan efisiensi desalinasi berbasis matahari. Sebesar 16% (3 % pada fase panas, dan 20% pada fase dingin). Hasil ini kami validasi dengan menghitung evaporasi atau penguapan menggunakan pendekatan modeling yang ternyata efisiensinya sebesar 18%. Karena jarak hasil penelitian lapangan dan model kurang dari 5% maka dapat disimpulkan hasil dari penelitian ini memiliki validitas yang tinggi secara statistik. Yang lebih menarik adalah ternyata penggunaan lensa Fresnel juga dapat memanaskan air lebih banyak, terbukti evaporasi yang terjadi saat fase dingin (tidak ada matahari) reaktor dengan Lensa Fresnel memiliki efisiensi 20% lebih baik dibanding dengan yang hanya menggunakan kaca konvensional.

Penulis : Wahid Dianbudiyanto, S.T, M.Sc

Dosen Teknik Lingkungan UNAIR

Link jurnal : http://www.envirobiotechjournals.com/article_abstract.php?aid=9699&iid=276&jid=3

Berita Terkait

UNAIR News

UNAIR News

Media komunikasi dan informasi seputar kampus Universitas Airlangga (Unair).

Leave Reply

Close Menu