44

BAB III

PENGKAJIAN SISTEM

3.1 Sejarah Dan Perkembangan Kompor

Kompor (dari bahasa Belanda: komfoor) adalah alat masak yang

menghasilkan panas tinggi. Kompor mempunyai ruang tertutup / terisolasi dari

luar sebagai tempat bahan bakar diproses untuk memberikan pemanasan bagi

barang-barang yang diletakkan di atasnya. Kompor diperkenalkan sejak masa

kolonial, sehingga menggunakan bahan bakar cair (terutama minyak tanah atau

spiritus bakar), gas (dalam bentuk padatan cair LPG atau lewat pipa saluran), atau

elemen pemanas (dengan daya listrik). Kompor biasanya diletakkan di dapur atau

laboratorium.

Alat pemanas dengan fungsi serupa kompor tetapi menggunakan bahan

bakar padat seperti arang atau batu bara dengan ruang pemanas terbuka di

Indonesia disebut anglo. Di laboratorium, kompor (umumnya dengan elemen

pemanas) biasanya digunakan untuk memanaskan bahan yang diuji dalam

percobaan.

3.1.1 Perkembangan Kompor

1. Tungku Api

Penggunaan Tungku pertama kali adalah sebagai alat untuk memasak.

Namun, kebanyakan tungku dibuat sedemikian rupa sehingga api atau

panasyang terbentuk tidak terlalu membahayakan pengguna.Tungku api

sudah ada di China sejak jaman Dinasti Qin (221-206/207 SM) dan terbuat dari

tanah liat. Desainnya mirip dengan kamado di Jepang pada periode Kerajaan

Kofun di abad3 sampai 6. Kamado sendiri mempunyai bentuk kotak persegi yang

mengurung api dengan lubang di atasnya untuk menaruh panci, dan

mempunyai tinggi sekitar lutut orang dewasa. Bahan bakarnya kayu atau

batubara yang dimasukkan dari lubang di bagian depan. Kamado berKembang

dan terus digunakan hingga periode Kerajaan Edo (1603-1867). Kelebihan

tungku api dapat dilihat dari segi biaya, tungku merupakan alternatif yang

ekonomis, Akan tetapi kekurangnya masih sangat banyak, seperti; tidak bisa

45

mengontrolfrekuensi api, api tidak menyebar dengan rata, asap yang ditimbulkan

lebih banyak, dan mengakibatkan polusi udara. Asapnya juga bisa menyebabkan

dapur pengap dan menghitam.

2. Kompor minyak

Kompor minyak tanah portable pertama kali dikenalkan tahun 1849

oleh Alexis Soyer. Kompor ini bertekanan udara yang dicampur dengan

minyak tanah (mirip dengan kompo pedagang kaki lima jaman dulu).

Sedangkan kompor yang lainnya adalah kompor Minyak tanah yang tidak

bertekanan karena menggunkan sumbu kompor. Namun tidak diketahui

secara pasti kapan kompor ini ditemukan. Penggunaan kompor berbahan

bakar minyak tanah pada saat itu dinilai jauh lebih baik karna mengurangi asap

tungku yang dapat membahayakan kesehatan. Kompor minyak tanah

mempunyai ruang penampungan minyak tanah di bagian dasar, jari-jari sumbu

kompor di bagian tengah, dan dudukan di bagian atas untuk meletakkan alat

masak. Dalam sejarah perkembangannya, kompor minyak tanah dilengkapi

pengatur api/sumbu dan indikator penunjuk jumlah minyak tanah. Pada

umumnya, kompor minyak buatan rumah tangga (buatan sederhana) terdiri

beberapa bagian yaitu tabung, sumbu, tempat sumbu, sarangan, tarikan, dan

badan kompor. Tabung minyak berada di bagian bawah, tempat menyimpan

minyak tanah sebagai sumberenergi. Tabung minyak disambungkan dengan

tempat sumbu di bagian atasnya, yang bisa dibukadan ditutup. Di bagianini ada

lubang kecil tempat menuangkan minyak tanah ke dalam tabung.

Tempat sumbu terdiri dari belasan lubang kecil melingkar dan

menjulang ke atas setinggi sekitar10 cm. Tempat sumbu inilah sebagai tempat

untuk menempatkan sumbu-sumbu hingga menyentuh minyak tanah yang berada

di tabung minyak. Sementara sumbu bagian atas disembulkan sedikit sebagai

tempat nyala api. Sumbu-sumbu di bagian atas dikelilingi oleh sarangan, agar

nyala api stabil dan tidak kena angin.Lalu, sarangan terdiri dari 3 buah, di bagian

dalam dan tengah, keduanya mengapitsumbu api. Kedua sarangan ini dibuat

berlubang-lubang kecil memenuhi semua bidang yangmelingkar. Tujuannya untuk

sirkulasi api dan agar warna api bisa biru sehingga tidak menimbulkan jelaga pada

46

panci dan sejenisnya. Sarangan bagian luar dibuat tertutup rapat, tidak

berlubang dan biasanya lapisan aluminium lebih tebal daripada kedua

sarangan yang berlubang.Tarikan berfungsi untuk membesarkan atau mengecilkan

api. Jika ditarik ke atas, api akan membesar, jika ditarik ke bawah, api akan

mengecil. Tarikan ini dihubungkan dengan lempengan tempat sumbu yang

berada di tabung minyak. Badan kompor, biasanya menghubungkansemua

bagian itu mulai dari kaki hingga atas tempat menaruh barang untuk memasak (

ceret , panci , wajan atau sejenisnya).

3. Kompor Gas

Kompor macam ini, telah muncul setelah kompor gas telah

diperkenalkan. Pada 20 September 1859, George B. Simpson di Washington DC,

Amerika Serikat mematenkan kompor listrik yang menggunkan pemanas dari

kumparan. Prinsipnya, energi listrik diubah menjadi energi panas lewat kumparan.

Seiring perkembangan jaman, di tahun 1970 muncul ide untuk menggantikan

kumparan kawat dengan glass-caramic, sehingga kompor termuktahir saat ini

tidak berbau, berasap, dan ringkas. Di Indonesia sudah banyak digunakan namun

hanya kalangan atas, dikarenakan harganya yang relatif mahal. Fase-Fase

Proses Teknik dan Tingkatan Teknologi pada Perkembangan Kompor

Dalam iptek, telah dijelaskan pada pembahasan sebelumnya materi

tentang fase-fase dan tingkatan teknologi penerapannya. Dalam tingkat

teknologi, kompor digolongkan pada teknologi tinggi yaitu suatu jenis teknologi

mutakhir yang berkembang dari hasil penerapan ilmu pengetahuan baru

dengan seiringnya waktu dan perkembangan yang canggih. Perkembangan

kompor telah mencakup semua fase-fase prosesteknik kecuali Fase teknik

konstruktif, yaitu : Fase teknik destruktif. Dimana manusia dalam memenuhi

kebutuhan mengambil langsung dari alam tanpa usaha untuk mengembalikannya

ke alam . Seperti contoh memasak dengan kayu bakar, perapian susun batu, dan

kompor gas. Pada hal ini kompor sangat di butuhkan dikalangan semua

masyarakat mulai dari menengah sampai kalangan atas. Di karenakan kompor

adalah alat pemenuhan kebetuhan manusia. Kompor juga dapat mempermudah

manusia dalam mengolah makanan. Contohnya dengan cara masak atau pun yang

47

lainnya . maka dari itu kompor sangatlah penting bagi semua manusia. Kompor di

masa yang akan mungkin akan segera di gantikan dengan hal yang lainnya seperti

yang sekarang ini sudah ada alat alat pengganti kompor diantaranya oven, magig

com, dan masih banyak lagi. Alat ini diciptakan sebagai pengganti kompor

karena terdapat kelebihan kelebihan tertentu, dan lebih irit. Manusa semakin lama

semakin pintar dalam menciptakan alat alat yang dapat mempermudah kebutuhan

seperti halnya menciptkan alat alat tersebut.

Gambar 3.1 Kompor Gas

Sumber: Data Penelitian, 2020

Sekarang ini sudah terdapat temuan terbaru yaitu dengan adanya

kompor listrik. Kompor listrik inimempunyai klebihan dari kompor yang

lainnya. Pada masa yang akan mendatang mungkinkompor gas akan menjadi

tidak ada dan digantikan dengan kompor listrik ini. Yang tidak menggunakan

bahan alam. Seperti gas alam. Maka dari itu produk kompor gas akan kalah

dengan kompor listrik.

Gambar 3.2 Kompor Listrik

Sumber: Data Penelitian, 2020

48

3.1.2 Sejarah Kompor

Di China sejak jaman Dinasti Qin (221-206/207 SM), para warga disana

memasak dengan menggunakan tungku api yang terbuat dari tanah liat. Desainnya

mirip dengan kamado di Jepang pada periode Kerajaan Kofun di abad 3 sampai 6.

Kamado sendiri mempunyai bentuk kotak persegi yang mengurung api dengan

lubang di atasnya untuk menaruh panci, dan mempunyai tinggi sekitar lutut orang

dewasa. Bahan bakarnya kayu atau batubara yang dimasukkan dari lubang di

bagian depan. Kamado berkembang dan terus digunakan hingga periode Kerajaan

Edo (1603-1867).

Pada abad pertengahan, warga Eropa masih memasak secara terbuka

dengan kayu bakar. Selanjutnya berkembang dengan membuat lantai yang lebih

rendah untuk memasak. Lalu dikenal dengan menggunakan perapian dari susunan

batu. Perapian kemudian dibuat setinggi pinggang dilengkapi cerobong asap.

Dengan cara ini memasak bisa dilakuakan sambil berdiri. Panci memasak tersebut

diletakkan persis di atas api, digantung dengan tiang atau kaki tiga. Untuk

mengatur panas tinggal menaikkan atau menurunkan posisi panci.

Selanjutnya adalah kompor minyak tanah portabel yang pertama kali

dikenalkan oleh Alexis Soyer pada 1849. Kompor ini bertekanan udara yang

dicampur dengan minyak tanah. Sedangkan kompor yang lainnya adalah kompor

minyak tanah yang tidak bertekanan karena menggunkan sumbu kompor.

Selanjutnya adalah Kompor gas yang pertama kali dibuat pada tahun 1820, namun

masih dalam bentuk eksperimen dan bersifat rahasia. Baru benar-benar muncul

pertama kali pada World Fair di London tahun 1851. Mulai tahun 1880 kompor

gas semakin dikenal masyarakat luas dan berkembang secara komersial, walaupun

agak terhambat karena pertumbuhan jaringan pipa yang lamban.

Pada 20 September 1859, George B. Simpson di Washington DC,

Amerika Serikat mematenkan kompor listrik yang menggunkan pemanas dari

kumparan. Prinsipnya, energi listrik diubah menjadi energi panas lewat kumparan.

Seiring perkembangan jaman, di tahun 1970 muncul ide untuk

menggantikan kumparan kawat dengan glass-caramic, sehingga kompor

termuktahir saat ini tidak berbau, berasap, dan ringkas.

49

3.2 Sejarah Perkembangan Konversi Energy

Periode II

3.2.1 Sejarah Penemuan system energi elektrokimia

Investigasi ilmiah mengenai kelistrikan dimulai ketika Tn Luigi Galvani

(1737-1798) serta Tn.Alessandro di Volta (1745-1827) aktif melakukan temuan

temuan penting. Kedua nama ini , sampai detik ini masih digunakan di dunia

teknik kelistrikan , istilah “Galvanic cell” dan “Volt” .masih sering kita dengar.

Temuan temuan penting hasil eksperimen keduanya antara lain :

1) Tahun 1789 Galvani menemukan adanya fenomena elektrokima kelistrikan.

Volta membangun sumber energi listrik pertama secara elektrokimia , dunia

ilmu pengetahuan kemudian mengenal satuan “Volt” sebagai besaran untuk

mengukur tegangan istrik.

2) Tahun 1802 Johann Wilhem Ritter menciptakan battery yang pertama yang

dinamakan “Ritter Pile”. Semenjak itulah berbagai temuan dan development

berkembang pesat seiring dengan temuan bola lampu oleh Thomas Alfa

Edison dan diperkenalkannya Dynamo diberbagai peralatan yang ditemukan

sesudah Revolusi Industri di Inggris pada akhir abad ke 19.

3) Produksi “LEAD Battery” pertama dipatenkan oleh Faur pada tahun 1880

disusul oleh Jungner dan Edison tahun 1899 dan 1901 dengan

menggunakan nikel-cadmium dan diproduksi masal tidak lama kemudian.

Masih banyak penemuan lain yang mengembangkan sistem elektro-kimia

penyimpan listrik dan terus mengalami penyempurnaan.

4) Awal abad ke 19 penggunaan sistem elektro kimia berbasis Lead-acid

digunakan secara besar besaran dan terus mengalami penyempurnaan-

penyempurnaan namun teknologi dasar nya tetap tidak berubah hingga kini

yaitu : elektrokimia dengan basic LEAD (Pb + PbO2) bereaksi dengan

elektrolit asam sulfat ( H2SO4).

3.2.2 Penemuan Turbin Uap

Penggunaan turbin uap untuk keperluan industri merupakan pilihan yang

cukup menguntungkan karena mempunyai efisiensi yang relatif tinggi dan bahan

bakar yang digunakan untuk pembangkitan uap dapat bervariasi. Penggunaan

50

turbin uap yang paling banyak adalah untuk mesin pembangkitan tenaga listrik.

Sumber uap panas sebagai fluida yang mempunyai energi potensial tinggi berasal

dari sistem pembangkit uap (boiler) atau dari sumber uap panas geotermal.

Adapun definisi turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi

potensial uap menjadi energi kinetik kemudian energi kinetik tersebut diubah

menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros. Poros turbin dihubungkan

dengan yang digerakkan, yaitu generator atau peralatan mesin lainnya,

menggunakan mekanisme transmisi roda gigi. Berdasarkan definisi tersebut maka

turbin uap termasuk mesin rotari. Jadi berbeda dengan motor bakar yang

merupakan mesin bolak-balik (reciprocating).

Dalam sejarah, mesin uap pertama kali dibuat oleh Hero dari Alexandria,

yaitu sebuah prototipe turbin uap primitif yang bekerja menggunakan prisip

reaksi. Gambar 15.1 menunjukkan turbin uap Hero dimana tubin ini terdiri dari

sumber kalor, bejana yang diisi dengan air dan pipa tegak yang menyangga bola

dimana pada bola terdapat dua nosel uap. Proses kerjanya adalah sebagai berikut,

sumber kalor akan memanasi air di dalam bejana sampai air menguap, lalu uap

tersebut mengalir melewati pipa tegak masuk ke bola. Uap tersebut terkumpul di

dalam bola, kemudian melalui nosel menyembur ke luar, karena semburan

tersebut, bola mejadi berputar.

Selanjutnya setelah penemuan Hero, beberapa abad kemudian

dikembangkan turbin uap oleh beberapa orang yang berusaha memanfaatkan uap

sebagai sumber energi untuk peralatan mereka. Thomas Savery (1650-1715)

adalah orang Inggris yang membuat mesin uap bolak-balik pertama, mesin ini

tidak populer karena mesin sering meledak dan sangat boros uap. Untuk

memperbaiki kinerja dari mesin Savery, Denis Papin (1647-1712) membuat

katup-katup pengaman dan mengemukakan gagasan untuk memisahkan uap air

dan air dengan menggunakan torak.

Gagasan Papin direspons oleh Thomas Newcomen ( 1663-1729) yang

merancang dan membangun mesin menggunakan torak. Prinsip kerja yaitu uap

tekanan rendah dimasukan ke silinder dan menekan torak sehingga bergerak ke

atas. Selanjutnya, silinder disemprot air sehingga terjadi kondensasi uap, tekanan

51

menjadi turun dan vakum. Karena tekanan atmosfer dari luar torak turun maka

terjadi langkah kerja. Perkembangan mesin uap selanjutnya adalah mesin uap

yang dikembangkan oleh James Watt. Selama kurang lebih 20 tahun ia

mengembangkan dan memperbaiki kinerja dari mesin Newcomen. Gagasan James

Watt yang paling penting adalah mengkonversi gerak bolak-balik menjadi geraka

putar (1781). Mesin tersebut kemudian dikembangkan lebih lanjut oleh Corliss

(1817-1888), yaitu dengan mengembangkan katup masuk yang menutup cepat,

untuk mencegah pencekikan katup pada waktu menutup. Mesin Corliss

menghemat penggunaan bahan bakar batu bara separo dari batu bara yang

digunakan mesin uap James watt.

Kemudian Stumpf (1863) mengembangkan mesin uniflow yang

dirancang untuk mengurangi susut kondensasi. Mesin uap yang dibuat paling

besar pada abad 18 adalah menghasikan daya 5 MW, pada waktu itu dianggap

raksasa, karena tidak adal agi mesin yang lebih besar. Seiring dengan kebutuhan

tenaga listrik yang besar, kemudian banyak pengembangan untuk membuat mesin

yang lebih efisien yang berdaya besar.

Mesin uap bolak-balik memiliki banyak keterbatasan, antara lain

mekanismenya terlalu rumit karena banyak penggunaan katup-katup dan juga

mekanisme pengubah gerak bolak-balik menjadi putaran. Maka untuk memenuhi

tuntutan kepraktisan mesin uap dengan efisiensi berdaya lebih besar,

dikembangkan mesin uap rotari. Mesin uap rotari komponen utamanya berupa

poros yang bergerak memutar. Model konversi energi potensial uap tidak

menggunakan torak lagi, tetapi menggunakan sudu-sudu turbin.

Gustav de Laval (1845-1913) dari Swedia dan Charles Parson (1854-

1930) dari Inggris adalah dua penemu awal dari dasar turbin uap modern. De laval

pada mulanya mengembangkan turbin rekasi kecil berkecepatan tinggi, namun

menganggapnya tidak praktis dan kemudian mengembangkan turbin impuls satu

tahap yang andal, dan namanya digunakan untuk nama turbin jenis impuls.

Berbeda dengan De laval, Parson mengembang turbin rekasi tingkat banyak,

turbinnya dipakai pertama kali pada kapal laut.

52

Disamping para penemu di atas, penemu-penemu lainnya saling

melengkapi dan memperbaiki kinerja dari turbin uap. Rateau dari Prancis

mengembangkan turbin impuls tingkat banyak, dan C.G. Curtis dari Amerika

Serikat mengembangkan tubin impuls gabungan kecepatan. Selanjutnya,

penggunaan turbin uap meluas dan praktis menggantikan mesin uap bolak-balik,

dengan banyak keuntungan. Penggunaan uap panas lanjut yang meningkatkan

efisiensi sehingga turbin uap berdaya besar (1000 MW, 3600 rpm, 60 Hz) banyak

dibangun.

Periode III-IV

3.2.3 Sejarah Penemuan Energi Termoelektrik

Teknologi termoelektrik bekerja dengan mengonversi energi panas

menjadi listrik secara langsung (generator termoelektrik), atau sebaliknya, dari

listrik menghasilkan dingin (pendingin termoelektrik). Untuk menghasilkan

listrik, material termoelektrik cukup diletakkan sedemikian rupa dalam rangkaian

yang menghubungkan sumber panas dan dingin. Dari rangkaian itu akan

dihasilkan sejumlah listrik sesuai dengan jenis bahan yang dipakai.

Fenomena termoelektrik pertama kali ditemukan tahun 1821 oleh

ilmuwan Jerman, Thomas Johann Seebeck. Ia menghubungkan tembaga dan besi

dalam sebuah rangkaian. Di antara kedua logam tersebut lalu diletakkan jarum

kompas. Ketika sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak.

Belakangan diketahui, hal ini terjadi karena aliran listrik yang terjadi pada logam

menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang menggerakkan jarum

kompas. Fenomena tersebut kemudian dikenal dengan efek Seebeck.

Penemuan Seebeck ini memberikan inspirasi pada Jean Charles Peltier

untuk melihat kebalikan dari fenomena tersebut. Dia mengalirkan listrik pada dua

buah logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik dialirkan,

terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan

panas pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini saling

berbalik begitu arah arus dibalik. Penemuan yang terjadi pada tahun 1934 ini

kemudian dikenal dengan efek Peltier. Efek Seebeck dan Peltier inilah yang

kemudian menjadi dasar pengembangan teknologi termoelektrik.

53

Setelah itu, perkembangan termoelektrik tidak diketahui dengan jelas

sampai kemudian dilanjutkan oleh WW Coblenz pada tahun 1913 yang

menggunakan tembaga dan constantan (campuran nikel dan tembaga). Dengan

efisiensi konversi sebesar 0,008 persen, sistem yang dibuatnya itu berhasil

membangkitkan listrik sebesar 0,6 mW.

AF Ioffe melanjutkan lagi dengan bahan-bahan semikonduktor dari

golongan II-V, IV-VI, V-VI yang saat itu mulai berkembang. Hasilnya cukup

mengejutkan, di mana efisiensinya meningkat menjadi 4 persen. Ioffe melakukan

satu lompatan besar di mana ia berhasil menyempurnakan teori yang berhubungan

dengan material termoelektrik. Teori itu dibukukan tahun 1956 yang kemudian

menjadi rujukan para peneliti hingga saat ini.

Penelitian termoelektrik muncul kembali tahun 1990-an setelah sempat

menghilang hampir lima dasawarsa karena efisiensi konversi yang tidak

bertambah. Setidaknya ada tiga alasan yang mendukung kemunculan tersebut.

Pertama, ada harapan besar ditemukannya material termoelektrik dengan

efisiensi yang tinggi, yaitu sejak ditemukannya material superkonduktor High-Tc

pada awal tahun 1986 dari bahan yang selama ini tidak diduga (ceramic material).

Kedua, sejak awal 1980-an, teknologi material berkembang pesat dengan

kemampuan menyusun material tersebut dalam level nano. Teknologi analisis

dengan XPS, UPS, STM juga memudahkan analisis struktur material.

Ketiga, pada awal tahun 1990, tuntutan dunia tentang teknologi yang

ramah lingkungan sangat besar. Ini memberikan imbas kepada teknologi

termoelektrik sebagai sumber energi alternatif.

3.2.4 Pengembangan energi termoelektrik

Banyak aplikasi lain penggunaan energi termoelektrik yang sedang

dikembangkan saat ini, seperti pemanfaatan perbedaan panas di dasar laut dan

darat, atau pemanfaatan panas bumi. Kesulitan terbesar dalam pengembangan

energi ini adalah mencari material termoelektrik yang memiliki efisiensi konversi

energi yang tinggi.

Parameter material termoelektrik dilihat dari besar figure of merit suatu

material. Idealnya, material termoelektrik memiliki konduktivitas listrik tinggi dan

54

konduktivitas panas yang rendah. Namun kenyataannya sangat sulit mendapatkan

material seperti ini, karena umumnya jika konduktivitas listrik suatu material

tinggi, konduktivitas panasnya pun akan tinggi.

Material yang banyak digunakan saat ini adalah Bi 2 Te 3, PbTe, dan

SiGe. Saat ini Bi2 Te3 memiliki figure of merit tertinggi. Namun, karena terurai

dan teroksidasi pada suhu di atas 500 oC, pemakaiannya masih terbatas.

Rendahnya figure of merit ini menyebabkan rendahnya efisiensi konversi yang

dihasilkan, di mana saat ini efisiensinya masih berkisar di bawah 10 persen. Nilai

ini masih berkurang sampai 5 persen setelah menjadi sebuah sistem pembangkit

listrik. Masih cukup jauh dibandingkan dengan solar cell yang sudah mencapai 15

persen.

Namun, penelitian ini masih terus berkembang, apalagi setelah Yamaha

Co Ltd berhasil menaikkan figure of merit sebesar 40 persen dari yang ada selama

ini. Sejarah Perkembangan Konversi energi listrik ke dalam energi mekanik

berdasarkan prinsip kerja medan elektromagnetik

Prinsip dasar untuk menghasilkan gaya mekanik akibat adanya interaksi

antara arus listrik dengan medan magnetik telah diketahui pada awal tahun 1821.

Sepanjang abad ke-19, para peneliti mulai membuat motor listrik yang memiliki

efisiensi yang lebih baik, akan tetapi eksploitasi komersial secara besar-besaran

dari motor listrik memerlukan pembangkit-pembangkit listrik dan jaringan

distribusi listrik.

Konversi energi listrik ke dalam energi mekanik berdasarkan prinsip

kerja medan elektromagnetik yang pertama kali diperkenalkan oleh seorang

ilmuan asal Inggris, Michael Faraday, pada tahun 1821. Eksperimen yang

dilakukan Faraday yaitu sepotong kawat menggantung (free-hanging wire)

dicelupkan kedalam sebuah wadah mercury dimana pada wadah mercury tersebut

diletakkan pula sebuah magnet permanen. Ketika kawat dialiri arus listrik, kawat

tersebut berputar di sekitar magnet, hal ini menunjukkan bahwa arus listrik

menimbulkan medan magnet putar di sekitar kawat. Motor Faraday ini sering

didemonstrasikan di sekolah-sekolah kelas fisika, hanya saja air garam digunakan

sebagai pengganti mercury (air raksa) yang beracun. Eksperimen Faraday ini

55

merupakan wujud motor yang paling sederhana dan dikenal dengan nama motor

homopolar yakni motor yang mempunyai kutub yang sama. Penelitian lebih lanjut

dilakukan oleh Barlow yang merupakan perbaikan dari eksperimen yang

dilakukan oleh Faraday dan dikenal dengan Barlow’s Wheel. Sama halnya dengan

yang dilakukan oleh Faraday, eksperiemen Barlow hanya sebatas demonstrasi

saja, tidak sesuai dengan aplikasi praktis di lapangan dikarenakan konstruksinya

masih kuno atau primitif.

Pada tahun 1827, seorang ilmuan kebangsaan Hungaria, Ányos Jedlik,

mulai melakukan eksperimen rotasi elektromagnetik pada peralatan yang ia sebut

lightning-magnet self-rotor. Hasil eksperimen ini ia gunakan untuk tujuan

instruktif di Universitas-universitas, dan pada tahun 1928 untuk pertama kalinya

di perkenalkan tiga komponen utama motor arus searah praktis yaitu stator, rotor

dan komutator. Stator merupakan bagian yang diam sedangkan rotor merupakan

bagian yang berputar, keduanya bahan yang bersifat elektromagnetik. Masalahpun

muncul, masalah elektromagnetik belum juga terpecahkan dengan baik karena

motor Jedlik ini masih menggunakan medan magnet permanen pada stator dan

rotor, dan lagi-lagi, motor Jedlik ini tidak mendapat ruang dalam aplikasi praktis.

Sejarah Perkembangan konversi Energi Elektromagnetik Menjadi Energi Listrik

Antena merupakan sebuah pengantar yang didesain untuk mentransmisikan atau

menerima gelombang elektromagnetis. Dengan kata lain, antena mengonversikan

gelombang elektromagnetis menjadi arus listrik.

Antena digunakan pada berbagai sistem, seperti siaran radio dan televisi,

komunikasi radio percakapan, jaringan LAN nirkabel, radar, dan eksplorasi luar

angkasa. Umumnya, antena selalu difungsikan pada jaringan udara dan luar

angkasa. Secara fisik, antena dibuat dengan memakai satu atau lebih konduktor

yang disebut elemen. Pada transmisi, arus altematif tercipta pada elemen dengan

mengaplikasikan voltase pada terminal antena karena elemen akan meradiasi

medan elektromagnetis. Di pihak penangkap (receptor), terjadi proses sebaliknya.

Gelombang elektromagnetis dari sumber lain memasukkan arus altematif

pada elemen dan menyamakan voltasenya pada terminal antena. Beberapa antena

penerima, seperti parabola, menggabungkan bentuk reflektif permukaannya untuk

56

menangkap gelombang elektromagnetis dari udara terbuka dan menyambungkan-

nya langsung ke elemen konduktif. Antena pertama kali digunakan oleh Heinrich

Hertz, seorang fisikawan Jerman, pada 1888. Ketika itu, dia ingin membuktikan

eksistensi dari gelombang elektromagnetis yang diteorikan James Clerk Maxwell.

Hertz menempatkan pemancar dwikurub pada titik fokus di reflector parabola.

Receiver (penerima) yang dibuat Hertz terbuat dari sebuah gulungan yang

berisikan jarak ujung busi (spark gap), di mana cahaya akan terlihat saat

gelombang elektromagnetik terdeteksi. Hertz menempatkan perlengkapan

antenanya pada kotak yang digelapkan sehingga cahaya yang muncul dapat

terlihat jelas. Dia lalu mengobservasi panjang cahaya maksimum yang keluar dari

perangkat tersebut. Hasil yang didapat adalah terjadinya reduksi gelombang

elektromagnetis saat berada dalam kotak. Hal itu terlihat dari redupnya cahaya

yang terpancar.

Panel kaca yang ditempatkan di antara sumber gelombang

elektromagnetis dan receiver menyerap radiasi ultraviolet yang mengumpankan

elektron yang bergerak pada sepanjang gap tersebut. Saat dipindahkan, jarak

cahaya akan meningkat. Dia menemukan fakta tidak ada penurunan panjang

cahaya saat ia menggantikan kuarsa (sebuah batuan kristal yang dapat

memantulkaiuahaya) dengan gelas.

Pada 1886, Hertz mengembangkan Hertz antenna receiver. Ini

merupakan seperangkat terminal yang tidak memakai listrik dalam operasinya.

Dia juga mengembangkan tipe transmisi antena dwikutub, yang dikendalikan

sebuah elemen pemancar gelombang radio UHF. Perangkat ini menjadi antena

yang cukup ringkas untuk dibuat bila dilihat dari sudut pandang teoretikal.

Melalui eksperimen di laboratoriumnya pada 1887, Hertz mampu

membuktikan bahwa ruang bebas gelombang elektromagnetis melintang

[transversefree space electromagnetic waves) dapat berjalan pada jarak tertentu.

Sebenarnya hal itu telah diprediksi oleh James Clerk Maxwell (Skotlandia) dan

Michael Faraday (Inggris), dua peneliti fisika dari daratan Britania. Namun, Hertz

berjasa karena mampu membuktikan secara praktis. Dengan perangkat miliknya,

57

dia menunjukkan bahwa medan magnetik dan elektrik dapat menyalurkan radiasi

dari sebuah kawat pengantar sebagai gelombang melintang.

Pada 1892, Hertz mulai mencoba eksperimen baru dan

mendemonstrasikan bahwa sinar katoda dapat melakukan penetrasi pada kertas

metal yang tipis semacam aluminium. Philip Lenard, salah satu murid Hertz,

mengembangkan apa yang selanjutnya lebih dikenal sebagai efek sinar. Dia

mengembangkan sebuah versi tabung katoda dan mempelajari penetrasi sinar X

dari beragam material. Sayangnya, Lenard tidak menyadari bahwa ia sedang

mengembangkan sebuah teknologi sinar X yang di kemudian hari sukses

dipatenkan oleh Rontgen sebagai temuannya.

3.2.5 Sejarah Perkembangan Mesin Konversi Energi

Mesin konversi energi memegang peran vital dalam perkembangan

industri yang sangat pesat sejak ditemukannya mesin uap sebagai cikal bakal

perkembangan mesin konversi energi saat ini. Mesin uap ini memiliki sistem

pembakaran luar dengan menggunakan air sebagai fluida kerja yang diubah

menjadi uap dengan memakai ketel uap. Uap yang dihasilkan oleh ketel tersebut

diteruskan untuk menggerakkan turbin uap.

Sejak abad ke-19 hingga abad ke-20, terjadi perkembangan yang sangat

pesat pada berbagai jenis mesin konversi energi, seperti turbin gas yang memiliki

sistem pembakaran luar dengan memakai udara sebagai fluida kerja dalam siklus

Brayton serta penemuan motor bakar torak yang memiliki sistem pembakaran

dalam. Perkembangan ini dimulai dengan ditemukannya siklus Brayton untuk

pembangkit tenaga gas dan siklus empat langkah oleh Nicolas A. Otto (1832-

1891) yang kemudian dikenal sebagai siklus otto. Siklus otto banyak digunakan

pada motor bakar torak dengan bahan bakar bensin, sehingga lebih dikenal dengan

motor bensin.

Pada tahun 1880-an beberapa ahli (Dugald Clerk, 1854-1913 dan James

Robson, 1833-1913 dari Inggris serta Karl Benz, 1844-1929 dari Jerman) berhasil

menemukan suatu siklus dua langkah yang memiliki daya relatif lebih besar dari

siklus empat langkah. Perkembangan berikutnya ialah di tahun 1890, seorang ahli

mesin asal Jerman bernama Rudolf Diesel (1858-1913) menemukan suatu mesin

58

pembakaran dalam jenis baru, atau lebih dikenal dengan nama motor diesel.

Kemudian pada tahun 1957 Felix Wenkel dari jerman menemukan suatu mesin

rotary yang lebih dikenal dengan nama mesin wenkel. Seluruh mesin konversi

energi tersebut, dapat diklasifikasikan atas dua kelompok, yaitu:

1) Mesin-mesin pembakaran dalam (internal combustion engines), seperti:

metor bensin (4 dan 2 tak) dan motor diesel.

2) Mesin-mesin pembakaran luar (external combustion engines), seperti:

mesin uap

Dalam artikel ini hanya membahas mengenai mesin pembakaran dalam.

Mesin pembakaran dalam dibagi lagi menjadi dua, yaitu: sistem cetusan bunga api

(Spark Ignition, SI) dan sistem kompresi (Compression ignition, CI). Isu

kelestarian lingkungan hidup menyebabkan perubahan terhadap pabrikasi

berbagai motor bakar torak, terutama untuk motor pembakaran dalam. Para ahli

berusaha untuk menemukan bahan bakar yang ramah lingkungan dengan efisiensi

dan daya yang lebih baik. Dimulai dari bahan bakar bensin di tahun 1880-an. Pada

motor berbahan bakar bensin ini ditemukan masalah knocking, sehingga muncul

ide anti knocking dengan menambahkan timbal. Hal ini terjadi saat perang dunia

pertama yang menimbulkan masalah bensin di Amerika Serikat pada tahun 1923.

Kemudian di tahun 1930-an ditemukan suatu katalis untuk meningkatkan kwalitas

bensin.

Permasalahan polusi udara akibat kendaraan bermotor mulai timbul pada

tahun 1940-an di Los Angeles. Dari hasil pengujian diperoleh bahwa asap putih

(smog) timbul akibat reaksi antara oksida-nitrogen dengan hidrokarbon. Emisi

hidrokarbon banyak ditemukan pada gas buang kendaraan bermotor.

Untuk mengatasi berbagai masalah di atas, maka dilakukan berbagai

studi intensif, sehingga dihasilkan suatu bahan bakar yang ramah lingkungan,

seperti bahan bakar gas (Compressed Natural Gas (CNG) dan Liquified Petroleum

Gas (LPG)) serta Alkana (metana, etana) dan Alkohol (metanol, etanol dan

butanol). Indonesia selaku penghasil gas alam terbesar di dunia akan memegang

peran yang sangat penting dalam mewujudkan harapan dunia mengenai bahan

bakar gas yang ramah lingkungan.

59

Gas alam memiki masa depan yang lebih baik, dari segi lingkungan

karena kandungan emisi Hidrokarbon dan partikulat relatif sangat sedikit, serta

dapat terbakar sempurna. Dengan demikian, bahan bakar bensin dan diesel yang

selama ini digunakan dapat diganti dengan gas alam atau bahan bakar lain yang

lebih ramah lingkungan. Untuk pengganti bahan bakar bensin perlu diperhatikan

apakah bahan bakar tersebut dapat digunakan langsung pada motor bakar bensin

atau tidak. Ini dapat ditentukan dengan melihat harga dari Bilangan Oktana

(Oktane Number, ON) dari bahan bakar tersebut. Hal ini sangat penting untuk

menghindari terjadinya knocking.

Harga bilangan oktane yang dimiliki oleh suatu bahan bakar harus lebih

besar daripada harga Bilangan Oktana Minimum (Minimum Octane Number,

MON) yang dibutuhkan oleh motor untuk kondisi operasi tertentu, agar tidak

terjadi detonasi.

3.2.6 Sejarah Konversi energi termal lautan

Konversi energi termal lautan adalah metode untuk menghasilkan energi

listrik menggunakan perbedaan temperatur yang berada di antara laut dalam dan

perairan dekat permukaan untuk menjalankan mesin kalor. Seperti pada umumnya

mesin kalor, efisiensi dan energi terbesar dihasilkan oleh perbedaan temperatur

yang paling besar. Perbedaan temperatur antara laut dalam dan perairan

permukaan umumnya semakin besar jika semakin dekat ke ekuator. Pada

awalnya, tantangan perancangan OTEC adalah untuk menghasilkan energi yang

sebesar-besarnya secara efisien dengan perbedaan temperatur yang sekecil-

kecilnya.

Permukaan laut dipanaskan secara terus menerus dengan bantuan sinar

matahari, dan lautan menutupi hampir 70% area permukaan bumi. Perbedaan

temperatur ini menyimpan banyak energi matahari yang berpotensial bagi umat

manusia untuk dipergunakan. Jika hal ini bisa dilakukan dengan cost effective dan

dalam skala yang besar, OTEC mampu menyediakan sumber energi terbaharukan

yang diperlukan untuk menutupi berbagai masalah energi.

Konsep mesin kalor adalah umum pada termodinamika, dan banyak

energi yang berada di sekitar manusia dihasilkan oleh konsep ini. Mesin kalor

60

adalah alat termodinamika yang diletakkan di antara reservoir temperatur tinggi

dan reservoir temperatur rendah. Ketika kalor mengalir dari temperatur tinggi ke

temperatur rendah, alat tersebut mengubah sebagian kalor menjadi kerja. Prinsip

ini digunakan pada mesin uap dan mesin pembakaran dalam, sedangkan pada alat

pendingin, konsep tersebut dibalik. Dibandingkan dengan menggunakan energi

hasil pembakaran bahan bakar, energi yang dihasilkan OTEC didapat dengan

memanfaatkan perbedaan temperatur lautan disebabkan oleh pemanasan oleh

matahari.

Siklus kalor yang sesuai dengan OTEC adalah siklus Rankine,

menggunakan turbin bertekanan rendah. Sistem dapat berupa siklus tertutup

ataupun terbuka. Siklus tertutup menggunakan cairan khusus yang umumnya

bekerja sebagai refrigeran, misalnya ammonia. Siklus terbuka menggunakan air

yang dipanaskan sebagai cairan yang bekerja di dalam siklusnya.

Meski sistem OTEC adalah suatu teknologi terbaru, konsepnya memiliki

jalan pengembangan yang panjang. Dimulai pada tahun 1881, yaitu ketika Jacques

Arsene d'Arsonval, fisikawan prancis yang mengajukan konsep konversi energi

termal lautan. Dan murid d'Arsonval, George Claude yang membuat pembangkit

listrik OTEC pertama kalinya di Kuba pada tahun 1930. Pembangkit listrik itu

menghasilkan listrik 22 kilowatt dengan turbin bertekanan rendah.

Pada tahun 1931, Nikola Tesla meluncurkan buku "On Future Motive

Power" yang mencakup konversi energi termal lautan. Meski ia tertarik dengan

konsep tersebut, ia beranggapan bahwa hal ini tidak bisa dilakukan dalam skala

besar.

Di tahun 1935, Claude membangun pembangkit kedua di atas 10000 ton

kargo yang mengapung di atas lepas pantai Brazil. Namun cuaca dan gelombang

menghancurkan pembangkit listrik tersebut sebelum bisa menghasilkan energi.

Di tahun 1956, para fisikawan Prancis mendesain 3 megawatt

pembangkit listrik OTEC di Abidjan, Pantai Gading. Pembangkit listrik OTEC itu

tak pernah selesai karena murahnya harga minyak di tahun 1950an yang membuat

pembangkit listrik tenaga minyak lebih ekonomis.

61

Di tahun 1962, J. Hilbert Anderson dan James H. Anderson, Jr. mulai

mendesain sebuah siklus untuk mencapai tujuan yang tidak dicapai Claude.

Mereka fokus pada pengembangan desain baru dengan efisiensi yang lebih tinggi.

Setelah menganalisa masalah yang ditemukan pada desain Claude, akhirnya

mereka mematenkan desain siklus tertutup buatan mereka pada tahun 1967.

Amerika serikat mulai terlibat pada penelitian OTEC pada tahun 1974,

ketika otoritas Natural Energy Laboratory of Hawaii mendirikan Keahole Point di

Pantai Kona, Hawaii. Laboratorium itu merupakan fasilitas penelitian dan

percobaan OTEC terbesar di dunia. Hawaii merupakan lokasi yang cocok untuk

penelitian OTEC karena permukaan lautnya yang hangat dan akses ke laut dalam

yang dingin. Selain itu, Hawaii juga negara bagian yang biaya listriknya cukup

mahal di Amerika Serikat.

Meski Jepang tidak memiliki tempat yang berpotensial untuk mendirikan

OTEC, namun Jepang banyak berkontribusi dalam penelitian dan pengembangan

OTEC, terutama untuk ekspor dan penerapannya di luar negeri. Salah satu proyek

Jepang dalam pengembangan OTEC adalah fasilitas OTEC di Nauru yang

menghasilkan 120 kW listrik. 90 kW dimanfaatkan untuk menggerakkan fasilitas

OTEC tersebut dan 30 kW dialirkan ke sekolah-sekolah dan beberapa tempat di

Nauru.

Periode V

3.2.7 Perkembangan Pengonversi Energi Matahari

Sejarah pengembangan teknologi sel surya (solar cell) atau photovoltaic

(lm ml. ii ketika seorang fisikawan Prancis bernama Antoine-Cdsar Becquer-el

melakukan serangkaian penelitiannya pada 1839. Becquerel menemukan fakta

tegangan listrik dapat termanifestasikan saat cahaya jatuh pada sebuah elektroda.

Itulah pengamatan pertama dalam sejarah terhadap efek dari photovoltaic.

Istilah photovoltaic merujuk dari bahasa Yunani yang terdiri dari dua

kata, yaitu foto yang berbunyi "phos" dan berarti cahaya serta voltaic merupakan

hasil pengembangan dari istilah volt yang diambil dari nama Alessandro Volta,

seorang pelopor dalam pengembangan energi listrik. Photovoltaic (PV) secara

harfiah bisa berarti cahaya listrik.

62

Dari data yang dipaparkan Encyclopedia Britannica, penemu pertama sel

surya adalah Charles Fritts pada 1883. Ilmuwan berkebangsaan Amerika Serikat

(AS) itu menggunakan lapisan selenium sebagai semikonduktor yang sangat tipis

dan dilapisi dengan emas.

Namun, sinar matahari yang dikonversi menjadi listrik dengan

menggunakan sel surya buatannya itu hanya menghasilkan efisiensi sebanyak satu

persen. Dengan hasil itu, sel surya pengembangan Fritts terbilang belum efektif

digunakan sebagai sumber energi. Ilmuwan lain yang memiliki andil dalam

pengembangan PV ialah Russel Ohl. Sarjana yang bekerja pada AT T Bell Labs,

New Jersey, AS, itu menjadi ilmuwan pelopor penelitian di bidang

semikonduktor.

Pada 1941, Ohl menggunakan silikon pada sel surya buatannya. Panel

surya buatan Ohl itu mendapatkan paten bernomor US2402662 dan karena hal itu

Ohl dikaitkan dengan pengembangan sel surya modern. Langkah yang lebih besar

dalam pengembangan bidang photovoltaic terjadi pada 1954 ketika tiga orang

peneliti, yaitu Gerald Pearson, Calvin Fuller, dan Daryl Chapin, dari AT T Bell

Labs secara tidak sengaja menemukan bahwa silikon dengan impurity (campuran

berbagai berbagai senyawa dari unsur gas, cair, dan padat) tertentu menjadi sangat

sensitif terhadap cahaya.

Ketiga peneliti itu menjadi kelompok peneliti pertama yang membuat

perangkat praktis dengan mengonversi sinai matahari menjadi energi listrik.Panel

surya buatan mereka bisa mengubah sinar matahari menjadi tenaga listrik dengan

tingkat efisiensi sebanyak 6 persen. Saat ini, ada lima negara yang berperan

sebagai produsen utama perangkat photovoltaic, yaitu Jepang, China, Jerman,

Taiwan, dan Amerika Serikat. Pada tahun lalu, China telah mengukuhkan diri

sebagai negara produsen photovoltaic terbesar di dunia.

Jepang melalui lewat proyek Sunshine-nya, memfokuskan diri pada

pemanfaatan material silikon amorf yang diharapkan dapat digunakan secara

massal oleh penduduknya. Silikon amorf memiliki fleksibilitas yang tinggi

sehingga dapat ditumbuhkan pada substrat apa pun. Dewasa ini tengah dilakukan

63

penelitian mengenai pertumbuhan material tersebut di atas plastik khusus sebagai

pengganti kaca sehingga menjadi lebih ringan dan murah.

Proyek Sunshine awalnya disponsori oleh MITI (The Ministry of

International Trade and Industry), Jepang, dan dimulai pada 1974. Ketika itu,

harga sel surya yang ditawarkan mencapai lebih dari 20 ribu yen per watt puncak.

Namun, saat ini harga itu berangsur-angsur turun menjadi 300 sampai 400 yen per

watt puncak. Di Indonesia, sel surya sebenarnya terus dikembangkan dan telah

memasuki tahap uji coba besar-besaran. Sebagai suatu perangkat semikonduktor,

pengembangan sel surya bisa disandingkan bersama-sama dengan perangkat

semikonduktor lainnya untuk aplikasi mikToelektronika.

Ada hal mendasar antara semikonduktor sel surya dengan semikonduktor

mikroelektronika, yakni pada dimensinya.Sel surya harus difabrikasi dalam

ukuran sebesar mungkin, sedangkan perangkat mikroelektronika justru dibuat

sekecil mungkin. Jadi, penguasaan teknologi sel surya dengan sendirinya akan

memudahkan penguasaan teknologi semikonduktor lainnya. Hal itu sejalan

dengan usaha pengembangan industri elektronika di Indonesia.

3.2.8 Sejarah Konversi Energi Nuklir

Di dalam inti atom tersimpan tenaga inti (nuklir) yang luar biasa

besarnya. Tenaga nuklir itu hanya dapat dikeluarkan melalui proses pembakaran

bahan bakar nuklir. Proses ini sangat berbeda dengan pembakaran kimia biasa

yang umumnya sudah dikenal, seperti pembakaran kayu, minyak dan batubara.

Besar energi yang tersimpan (E) di dalam inti atom adalah seperti dirumuskan

dalam kesetaraan massa dan energi oleh Albert Einstein : E = m C2, dengan m :

massa bahan (kg) dan C = kecepatan cahaya (3 x 108 m/s). Energi nuklir berasal

dari perubahan sebagian massa inti dan keluar dalam bentuk panas.

Dilihat dari proses berlangsungnya, ada dua jenis reaksi nuklir, yaitu

reaksi nuklir berantai tak terkendali dan reaksi nuklir berantai terkendali. Reaksi

nuklir tak terkendali terjadi misal pada ledakan bom nuklir. Dalam peristiwa ini

reaksi nuklir sengaja tidak dikendalikan agar dihasilkan panas yang luar biasa

besarnya sehingga ledakan bom memiliki daya rusak yang maksimal. Agar reaksi

nuklir yang terjadi dapat dikendalikan secara aman dan energi yang dibebaskan

64

dari reaksi nuklir tersebut dapat dimanfaatkan, maka manusia berusaha untuk

membuat suatu sarana reaksi yang dikenal sebagai reaktor nuklir. Jadi reaktor

nuklir sebetulnya hanyalah tempat dimana reaksi nuklir berantai terkendali dapat

dilangsungkan. Reaksi berantai di dalam reaktor nuklir ini tentu sangat berbeda

dengan reaksi berantai pada ledakan bom nuklir.

Sejarah pemanfaatan energi nuklir melalui Pusat Listrik Tenaga Nuklir

(PLTN) dimulai beberapa saat setelah tim yang dipimpin Enrico Fermi berhasil

memperoleh reaksi nuklir berantai terkendali yang pertama pada tahun 1942.

Reaktor nuklirnya sendiri sangat dirahasiakan dan dibangun di bawah stadion olah

raga Universitas Chicago. Mulai saat itu manusia berusaha mengembangkan

pemanfaatan sumber tenaga baru tersebut. Namun pada mulanya, pengembangan

pemanfaatan energi nuklir masih sangat terbatas, yaitu baru dilakukan di Amerika

Serikat dan Jerman. Tidak lama kemudian, Inggris, Perancis, Kanada dan Rusia

juga mulai menjalankan program energi nuklirnya.

Listrik pertama yang dihasilkan dari PLTN terjadi di Idaho, Amerika

Serikat, pada tahun 1951. Selanjutnya pada tahun 1954 PLTN skala kecil juga

mulai dioperasikan di Rusia. PLTN pertama di dunia yang memenuhi syarat

komersial dioperasikan pertama kali pada bulan Oktober 1956 di Calder Hall,

Cumberland. Sistim PLTN di Calder Hall ini terdiri atas dua reaktor nuklir yang

mampu memproduksi sekitar 80 juta Watt tenaga listrik. Sukses pengoperasian

PLTN tersebut telah mengilhami munculnya beberapa PLTN dengan model yang

sama di berbagai tempat.

3.3 Plastik

3.3.1 Pengertian Plastik

Definisi plastik adalah jenis makromolekul yang dibentuk dengan proses

polimerisasi. Polimerisasi adalah proses penggabungan beberapa molekul

sederhana (monomer) melalui proses kimia menjadi molekul besar (polimer atau

makromolekul). Pengertian plastik menurut Surono (2013) merupakan senyawa

polimer yang unsur penyusun utamanya adalah Karbon dan Hidrogen. Apabila

tepapar panas dan tekanan, bahan yang terbentuk dari bahan polimer ini mampu

65

dibentuk ke berbagai bentuk sesuai kebutuhan. Berbagai bentuk seperti batangan,

balok, dan silinder yang kemudian dapat menyesuaikan sesuai dengan kebutuhan

seperti botol, kresek, dan lain-lain. Benda ini juga merupakan bahan yang mudah

terbakar sehingga meningkatkan risiko kebakaran.

Asap hasil pembakaran produk berbahan dasar produk ini sangat

berbahaya karena mengandung gas-gas beracun seperti karbon monoksida (CO)

dan hidrogen sianida (HCN). Hal ini juga yang dapat menyebabkan pencemaran

udara. Benda yang sulit diurai oleh mikroorganisme ini ketika dibuang ke tanah

akan membuat penurunan populasi fauna tanah karena disebabkan menurunnya

mineral, baik organik maupun anorganik di dalam tanah. Fauna tanah juga sulit

mendapatkan oksigen O₂ karena benda ini di dalam tanah yang tidak dapat diurai

menghalangi lubang udara.

3.3.2 Sejarah Plastik

Produk seperti plastik pertama kali dibuat pada tahun 1862 oleh

Alexander Parkes yang berbahan selulosa. Bahan temuan Parkes ini disebut

Parkesine. Pada tahun 1907, seorang ahli kimia dari New York yang bernama Leo

Baeklend berhasil membuat bahan sintetis pertama. Dia mengembangkan Bakelite

yang merupakn resin cair. Material ini tidak terbakar, tidak mencair, dan tidak

meleleh dalam larutan asam cuka. Hal tersebut menyebabkan bahan ini ketika

terbentuk tidak bisa berubah lagi.

Plastik merupakan material yang baru, secara luas digunakan dan

dikembangkan sejak pada tahun 1975 yang diperkenalkan oleh Montgomery

Ward, Jodan Marsh, J.C. Penny, Sears dan toko-toko retail besar lainnya

(Marpaung, 2009). Bahan polimer ini berkembang secara luar biasa

penggunaannya dari hanya beberapa ratus ton pada tahun 1930-an, menjadi 150

juta ton/tahun pada tahun 1990-an dan 220 juta ton/tahun pada tahun 2005 (Putra

dan Yuriandala 2010).

3.3.3 Klasifikasi Plastik

Benda ini dibedakan berdasarkan bisa atau tidaknya produk ini dibentuk

kembali, kinerja, dan berdasarkan sifat daur ulangnya.

66

1. Jenis Plastik berdasarkan Bisa atau Tidaknya Dibentuk Kembali

Benda ini dapat dikelompokkan menjadi dua macam yaitu thermosetting

dan thermoplastik. Thermosetting adalah jenis yang jika telah dibuat dalam

bentuk padat, tidak dapat dicairkan kembali dengan cara dipanaskan, sedangkan

thermoplastik adalah jenis yang jika dipanaskan sampai temperatur tertentu, akan

mencair dan dapat dibentuk kembali menjadi bentuk yang diinginkan (UNEP

2009). Berdasarkan sifat kedua kelompok di atas, thermoplastik adalah jenis yang

memungkinkan untuk dapat didaur ulang.

2. Jenis Plastik berdasarkan Kinerja

Berdasarkan kinerja dan penggunaannya, benda ini dibagi menjadi tiga

jenis, yaitu: teknik, teknik khusus, dan komoditas. Plastik teknis memiliki sifat

yang tahan panas hingga di atas 100°C dan memiliki sifat mekanik yang baik.

Jenis plastik ini sering digunakan dalam pembuatan komponen elektronik ataupun

otomotif. Contohnya adalah PA, PC, POM dan PBT. Plastik khusus merupakan

jenis yang memiliki sifat tahan panas hingga di atas 150°C yang banyak

digunakan untuk komponen pembuatan pesawat, contohnya adalah PSF, PAR,

PAI dan PES.

Plastik komoditas merupakan jenis tidak tahan panas dan memiliki sifat

mekanik yang kurang baik. Biasanya jenis ini digunakan sebagai pembungkus

makanan, kemasan barang-barang elektronik, botol minuman, dan sebagainya.

Contohnya ABS, PE, SAN dan PE.

3. Jenis Plastik berdasarkan Sifat Daur Ulang

American Society of Plastic Industry telah membuat sistem dengan kode

atau simbol yang berbentuk segitiga arah panah. Bentuk ini merupakan simbol

daur ulang dan di dalamnya terdapat nomor yang merupakan kode dan resin yang

memiliki informasi tertentu.

Adapun jenis-jenis benda ini berdasarakan kodenya adalah sebagai berikut:

a. PET

PET (polyethylene terephthalate) penggunaannya untuk sekali

penggunaan saja, contohnya botol minyak goreng, botol kemasan air mineral,

botol sambal, jus, botol kosmetik, dan botol obat.

67

b. HDPE

HDPE (High-Density Polyethylene) salah satu yang aman

penggunaannya karena dapat mencegah reaksi kimia sehingga cocok untuk botol

susu cair, botol obat, botol kosmetik, dan jerigen pelumas.

c. PVC

PVC (Polyvinyl Chloride) yang memiliki kandungan DEHA tidak cocok

digunakan untuk pembungkus makanan sehingga lebih cocok untuk penggunaan

pipa bangunan, pipa selang air, taplak meja, mainan, botol sambal, dan botol

shampo.

d. LDPE

LDPE (Low-Density Polyethylene), bahan ini lebih mudah didaur ulang

untuk penggunaan pembungkus daging beku, tutup, kantong kresek, dan berbagai

macam produk berbahan dasar sama yang tipis lainnya.

e. PP

PP (Polypropylene atau Polypropene) untuk tutup botol, cup, bungkus

margarine, dan mainan anak.

f. PS

PS (Polystyrene) untuk kegunaan sendok, kotak CD, garpu, gelas, tempat

makanan dari styrofoam, dan tempat makan transparan.

g. Other

Other (O), jenis plastik lainnya selain dari 6 contoh klasifikasi kemasan

di atas. Biasanya digunakan untuk botol susu bayi, galon air minum, alat-alat

rumah tangga, suku cadang mobil, komputer, alat-alat elektronik, mainan lego,

dan sikat gigi.

3.3.4 Proses Pembuatan dan Bahan Baku

Plastik yang sering kita gunakan melalui beberapa proses pembuatan

terlebih dahulu sebelum bisa kita gunakan. Karena jenisnya yang berbeda-beda

maka cara pembuatannya juga berbeda-beda, tapi secara umum pembuatan benda

ini meliputi injection molding, ekstrusi, thermoforming, dan blow molding.

68

1. Injection Molding

Injection molding adalah plastik yang masih berupa biji plastik atau

pellet dimasukkan ke dalam tabung panas yang kemudian akan meleleh dan

lelehan ini dibawa ke dalam cetakan.

2. Ekstrusi

Tahap selanjutnya ekstrusi, yaitu lelehan biji plastik ini ditekan secara

terus menerus sehingga bisa lebih lebur dan halus.

3. Thermoforming

Pada tahap thermoforming, biji plastik yang leleh telah berubah menjadi

lempengan kemudian dipanaskan kembali dan dimasukkan kedalam cetakan

lainnya.

4. Blow Molding

Proses blow molding merupakan proses terakhir dalam pembuatan plastik

secara umum. Tahapan pada proses ini adalah:

a. Biji plastik (pellet) dilelehkan pada sekrup di dalam tabung berpemanas

secara terus menerus

b. Plastik panas membentuk pipa (parison)

c. Plastik panas ditiup dalam cetakan

d. Dibuat menjadi barang yang diinginkan

Bahan baku pembuatan benda ini adalah biji plastik. Biji plastik biasanya

berupa butiran berwarna bening dan berbahan dasar bahan kimia yang bernama

styrin monomer. Biji plastik yang asli terbuat dari styrin monomer biasanya mahal

dan masih import dari luar negeri. Ada juga yang terbuat dari biji plastik daur

ulang. Biji plastik daur ulang merupakan hasil daur ulang sampah-sampah plastik

yang dicacah sesuai dengan jenisnya.

3.3.5 Sifat Polimer Konduktif

Sifat polimer konduktif merupakan sifat polimer yang memiliki

konduktivitas listrik sebanding dengan konduktivitas logam. Salah satu

karakteristik umum polimer konduktif adalah memiliki ikatan backbone

terkonjugasi karena adanya oksidasi maupun reduksi akibat sifat donor-akseptor

elektron. Polimer konduktif adalah polimer yang memiliki konduktivitas listrik

69

sebanding dengan konduktivitas logam. Salah satu karakteristik umum polimer

konduktif adalah memiliki ikatan backbone terkonjugasi karena adanya oksidasi

maupun reduksi akibat sifat donor-akseptor elektron.

3.3.6 Industri

Tahun 1960-an industri plastik merupakan industri yang berkembang

pesat di Indonesia. Namun perkembangan industri ini semakin menurun dari

waktu ke waktu seiring tantangan yang dihadapi industri ini. Industri ini sebagai

bahan pengemasan menghadapi berbagai persoalan, salah satunya sampah plastik

yang tidak dapat diurai dengan mudah oleh mikroorganisme tanah sehingga

terjadi penumpukan sampah yang semakin banyak. Kendala lain adalah sampah

jenis ini yang berbahan dasar minyak bumi yang tidak dapat diperbarui lagi

sehingga keberadaannya yang semakin menipis.

Bahan baku dari plastik yang masih diimport dari luar negeri juga

menyulitkan berkembangnya industri ini. Tapi apakah Anda sudah benar-benar

mengurangi penggunaan plastik? Karena nyatanya semua pengemasan untuk

kebutuhan kita sehari-hari masih banyak yang menggunakan plastik sebagai

bahan dasarnya. Air minum kemasan yang berbentuk gelas sangat banyak kita

jumpai dalam berbagai kegiatan. Sabun mandi, deterjen, ataupun shampo mulai

dari yang botol sampai yang sachetan semuanya terbuat dari bahan plastik.

Makanan cepat saji juga yang kita konsumsi semua pengemasannya hampir

menggunakan plastik.

Dengan semua ini tidak menutup kemungkinan yang semula industri

plastik diprediksi akan semakin menurun akan berkebalikan menjadi semakin

meningkat dan tak terkendali. Semua kembali lagi dari kita sebagai konsumen.

70

3.3.7 Dampak Lingkungan

Gambar 3.3 Sampah Gelas yang Menumpuk

Sumber: Data Penelitian, 2020

Bahan yang sulit diuraikan tentu membuat sampah plastik memberikan

dampak yang negatif bagi lingkungan. Tanah akan tercemar, air tanah, serta fauna

tanah pun demikian karena sampah jenis ini yang dibuang ke tanah akan

menyebarkan bahan kimia yang berbahaya bagi hewan pengurai di dalam tanah

seperti cacing dan juga dapat mengontaminasi dari air tanah. Plastik yang tidak

dapat terurai akan termakan oleh binatang maupun tanaman sehingga akan

mengganggu susunan rantai makanan dan juga dapat mengurangi kesuburan tanah

karena benda ini akan menghalangi jalannya sirkulasi udara sehingga mengurangi

ruang gerak dari biota tanah yang bertugas menyuburkan tanah.

Bahan yang memiliki umur panjang ini tidak hanya akan mencemari

tanah, tetapi laut sekalipun akan tercemari karena limbah benda ini yang banyak

dibuang ke sungai sehingga bermuara ke laut dan mengancam ekosistem di laut.

Sedotan, kemasan makanan siap saji, bungkus deterjen, dan sampah plastik

lainnya mengintai hewan-hewan yang berada di laut. Banyak dari mereka yang

mengira ini makanan sehingga memakannya begitu saja padahal ini bahan

berbahaya yang tidak dapat diurai oleh tubuh hewan.

Mikroplastik adalah potongan kecil-kecil dari sampah yang juga

mencemari lingkungan. Potongan kecil ini adalah potongan dari plastik yang

besar atau oalahan produk yang sama lainnya. Memiliki sifat tidak mudah diurai

plastik hanya berubah bentuk menjadi ukuran kecil yang tak kasat mata dan dapat

mencemari berbagai barang yang dikonsumsi oleh makhluk hidup dan dapat

71

merusak berbagai makhluk hidup sesuai dengan mekanisme rantai makanan.

Tersebar dan diproduksi di mana-mana membuat semakin besar kemungkinan

benda ini untuk mencemari dan dapat mengganggu ekologi. Ekosistem yang

sudah terkena dampak negatifnya adalah ekosistem laut dan tanah.

3.3.8 Plastik Ramah Lingkungan

Plastik ramah lingkungan merupakan produk yang dapat hancur atau

cepat terurai dengan sendirinya kurang lebih dalam kurun waktu 2 tahun. Arora

remaja berusia 16 tahun yang mampu menciptakan plastik yang dapat teruai

dengan cepat. Cepatnya proses penguraian produk ini karena produk ini terbuat

dari campuran bahan organik. Seperti paparan Arora menurut Tribun Jogja, ia

mengekstrak karbohidrat bernama chitin dan secara kimiawi mengubahnya

menjadi chitosan. Setelah itu, ia mencampurnya dengan fibroin, protein yang

dimiliki kepompong sutra.

Material ini 1,5 juta kali lebih cepat dalam hal menguraikan plastik yaitu

dapat menguraikan benda ini benar-benar terpecah hanya dalam kurun waktu 33

hari. Arora mendapat penghargaan di Inovator to Market pada tahun 2018 dan

mendapat perhatian dari seluruh dunia dalam ajang Intel International Science

and Engineering Fair.

3.3.9 Negara Penghasil Sampah Plastik Terbesar

Gambar 3.4 Sedotan Plastik menjadi Salah Satu Penyumbang Sampah Terbesar

Sumber: Data Penelitian, 2020

Sampah plastik bukanlah masalah biasa, bahkan sampah jenis ini sudah

menjadi perhatian pemerintah dunia. Beberapa negara sebagai penyumbang

sampah plastik terbanyak di lautan adalah Tiongkok dan Indonesia. Tiongkok

72

merupakan negara penyumbang sampah ini terbanyak di dunia. Hasil penelitian

dari ilmuan kelautan University of Georgia menyatakan bahwa Tiongkok

menghasilkan kurang lebih 11,5 juta ton sampah jenis ini setiap tahunnya.

Sebanyak 8,8 juta ton, sekitar 78% sampah plastik langsung dibuang ke

lautan tanpa diolah terlebih dahulu. Data ststistik menyatakan bahwa masyarakat

yang tinggal di pesisir Tiongkok membuang sampah jenis ini langsung ke lautan

sebanyak 33,6 kg. Indonesia menyumbang sampah plastik nomor dua setelah

Tiongkok yaitu sebesar 3.2 juta ton setiap tahunnya yang dibuang ke laut. Hal

tersebut membuat Indonesia menjadi negara nomor satu penyumbang sampah

terbanyak di Asia Tenggara. Kesadaran masyarakat Indonesia yang sangat kurang

akan bahaya sampah jenis ini bagi ekosistem membuat hal ini terjadi.

Manfaat plastik bagi manusia memang tinggi karena digunakan sebagai

bahan baku pembuatan peralatan rumah tangga yang berguna bagi kehidupan.

Namun, sifat bahan ini yang sukar terurai membuat penggunaannya perlu

dikontrol. Inovasi dan teknologi perlu dikembangkan untuk menciptakan

penggunaan plastik yang ramah lingkungan.