NANOTEKNOLOGI DAN ENERGI

                                   Penulis                : Suwarda Dua Imatu Dela

                                   Tanggal Tutorial : 19 dan 22 November 2012

                              Nama Tutor        : 1)Dina Astuti Anggraini Kusuma

                                                      

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

2012

I.PENDAHULUAN

1.1    Pendahuluan Singkat

Nanoteknologi  mencakup pengembangan teknologi dalam skala nanometer, biasanya 0,1 sampai 100 nm (satu nanometer sama dengan seperseribu mikrometer atau sepersejuta milimeter). Istilah ini kadangkala diterapkan ke teknologi sangat kecil.

Dikalangan para ahli material definisi nanomaterial sampai saat ini masih belum ada  kesepakatan, namun terminologi nanomaterial sendiri sering dikaitkan dengan material yang memiliki struktur berdimensi  1-100 nm serta sifat-sifat yang berbeda secara tipikal dengan molekul atau material dalam keadaan meruahnya. Nanomaterial telah diinvestigasi lebih dari satu dekade secara multidisiplin dan interdisiplin melaui  berbagai pendekatan nanoteknologi. Ilmu kimia, khususnya kimia material, sebagai suatu cabang ilmu pengetahuan yang berhubungan dengan sintesis material juga telah berperan dan memberi kontribusi signifikan terhadap kemajuan terkini, terutama dalam kontrol dan pemberian sifat-sifat unik nanomaterial.

1.2    Latar Belakang Masalah                                                                                                   Dewasa ini salah satu pendekatan yang sedang dikembangkan para ahli terkait dengan pengembangan energi adalah nanoteknologi. Nanoteknologi  merupakan ilmu dan rekayasa dalam penciptaan material, struktur fungsional, maupun piranti dalam sekala nanometer. Definisi lain mengatakan bahwa nanoteknologi adalah pemahaman dan kontrol materi pada dimensi 1 sd 100 nm dimana fenomena-fenomena unik yang timbul dapat digunakan untuk aplikasi-aplikasi baru. Nanoteknologi memiliki wilayah dan dampak aplikasi yang luas mulai dari bidang material maju, transportasi, ruang angkasa,  kedokteran, lingkungan, IT sampai energi.

Kebanyakan riset nanomaterial dewasa ini memfokuskan pada desain struktur, beberapa struktur nanomaterial, khususnya nanomaterial berbasis ikatan lemah dan sistem organik (nanosupramolecular materials), dirancang melalui pendekatan crystal engineering (nanoteknologi) dimana ikatan lemah dan komplementaritasnya, rekognisi molekul, self-assembly, preorganisasi serta replikasi mandiri memainkan peranan yang penting. Untuk itu diperlukannya pemahaman yang jelas mengenai prinsip yang digunakan dalam nanoteknologi.

II. ANALISIS

2.1 Sejarah Nanoteknologi                                                                                     

     Konsep nanoteknologi digunakan sejak zaman kuno tanpa benar-benar mendefinisikan ilmu pengetahuan. Vulkanisasi karet, lukisan dan berbagai proses lainnya yang digunakan menggunakan prinsip-prinsip nanotechnological. Satu miliar meter adalah satu nanometer, yang secara kasar berjumlah sepuluh atom ditempatkan berdampingan.

      Sepintas lalu,nanoteknologi ialah teknologi  uji kaji yang menggunakan atom atau molekul individu sebagai komponan yang sangat kecil,dan diukur menggunakan nanometer. Dengan kata lain nanoteknologi adalah sains bahan dan sitem beserta struktur yang memaparkan perbaikan ciri fisik,kimia dan biologi. Penyelidikan nanoteknologi pada tahun1990-an memberikan tumpuan terhadap menguji struktur molekul dan menghalusi atom menggunakan mikroskop imbasan tembusan. Mikroskop imbasan tembusan digunakan untuk melihat dan meletakkan atom dan molekul tunggal. Serta untuk melengkapi lubang nano pada berbagai jenis bahan. Teknologi ini menjurus kearah penyelidikan tentang kemungkinan wujud cara penyusunan atom,yang membawa pada pembuatan mesin lebih kecil dari sel hidup dan menjadikan barang tersebut lebih kuat serta ringan. Melalui nanoteknologi,akan mengubah bahan dalam ruang lingkup fisikal dan kegiatan yang dilakukan dalam mengejar kemajuan dimasa depan(Hamid et al,2006).

        Perangkat yang tepat ditangani memiliki bagian dengan presisi kurang dari 100 nanometer (nm) yang dimasukkan sebagai produk dari nanoteknologi. James Maxwell pertama kali melakukan pengamatan tertentu mengenai manuver molekul individu dengan memanfaatkan sebuah konsep yang dikenal sebagai ‘Demons Maxwell’. Upaya yang sebenarnya mengamati dan mengukur partikel, dilakukan oleh Richard Zsigmondy oleh analisis sols emas. Dia adalah orang pertama yang menandai atau mengklasifikasikan ukuran partikel dalam rentang nanometer.

2.2 Sumber-Sumber Nanoteknologi dan Bioenergi

      Bioenergi merupakan energi alternatif yang berasal dari sumber-sumber biologis. Bioenergi ialah energi yang berasal dari biomasa bahan-bahan organik yang relatif rendah dan berasal dari tumbuhan/hewan,serta produk dan limbah industri budidaya. Keunggulan pemanfaatan bioenergi ini adalah meningkatkan kualitas lingkungan,meningkatkan pertumbuhan ekonomi, serta mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar fosil. Pemberdayakan berbagai energi alternatif yang  sumbernya banyak tersedia,misalnya yaitu energi matahari di musim kemarau atau musim kering, energi angin,energi air, dan energi terbarukan yang berasal dari sampah dan  limbah. Sumber-sumber energi tersebut sangat mudah di peroleh karena semua itu melimpah di sekitar kita. Misalnya  energi yang dapat di hasilkan dengan teknologi tepat guna dan sesuai untuk daerah pedesaan, yaitu energi biogas. Dengan memproses limbah bio atau biomassa di dalam alat kedap udara yang di sebut digester. Biomassa berupa limbah dapat berupa kotoran ternak bahkan tinja manusia, sisa-sisa panenan seperti jerami, sekam, daun-daun sortiran sayuran, dan masih banyak lagi. Namun sebagian besar terdiri atas kotoran ternak, terutama limbah kandang sapi.

2.3 Manfaat dan Keunggulan Nanoteknologi

      Nanoteknologi memiliki keunggulan telak dibandingkan teknologi rekayasa konvensional. Yakni kemampuannya memanipulasi material sesui dengan keinginan sang desainer sebagai konsekuensi pengontrolan pada level molakul. Buah dari keunggulan ini adalah produk yang dihasilkan oleh nanoteknologi bisa tanpa cacat,sedikit limbah dan hemat energi. Bidang nanoteknologi memungkinan kita dengan secara revolusioner dapat mengembangkan dan memanfaatkan karakteristik materi secara lebih detil dan mengintegrasikan struktur-struktur nano ke dalam sistem yang kompleks. Dengan demikian, nanoteknologi bukan merupakan teknologi dasar lagi, melainkan teknologi multidisiplin dari beberapa bidang yaitu bioteknologi, elektronika, optika, atau material baru.

The miracle of nano:

-   Nanoteknologi bisa menyulap baja berkekuatan 10 kali lipat. Ini lantaran partikel nano      dapat   mengisi rongga antar partikel pada baja sehingga logam itu menjadi jauh lebih    padat(ultra baja). Ini bisa memangkas kebutuhan biji baja Indonesia yang 5 ton setiap tahunnya,atau memotong ongkos produksi di pabrik otomotif,sebab bahan baku baja yang diperlukan menjadi lebih sedikit.

-   Dibidang hankam,nanoteknologi berperan menciptakan pakaian tempur pintar. Lewat    rekayasa material,seragam ini dibuat tipis dan ringan,namun ia tahan terjangan peluru,radiasi dan serangan kimia. Baju pintar ini juga dapat berubah warna sesuai dengan kondisi disekitarnya-seperti bunglon.

-   Dibidang pangan,para pakar nanoteknologi dan bioteknologi berfikir untuk menciptakan pertanian dalam rumah kaca(green house) secara massal. Hasilnya,format pertanian masa depan ini bakal memangkas kebutuhan berhektar-hektar lahan,termasuk kebutuhan membabat hutan alam(Zuhal,2010).                                                                                                    

Selain itu, Beberapa fokus pengembangan nanoteknologi yang perlu dilakukan berdasarkan potensi yang dimiliki adalah:

1.      Pemanfaatan nanoteknologi untuk pembuatan nanomaterial yang ditargetkan untuk pensuplai bahan baku produk nano untuk aplikasi di bidang TI, transportasi, elektronik,dll.

2.      Pemanfaatan nano-bioteknologi yang ditargetkan untuk peningkatan hasil pangan dan pertanian.

3.      Pemanfaatan nanoteknologi di bidang farmasi dan kesehatan yang ditargetkan untuk peningkatan kualitas obat Indonesia.

4.      Pemanfaatan nanoteknologi untuk pemenuhan dan konservasi energi nasional.

2.4 Nanoteknologi dan Energi

     Dr. Richard Smalley adalah pemenang hadiah nobel kimia dari Universitas Rice dan merupakan seorang perintis utama nanoteknologi. Nanoteknologi adalah proses manipulasi materi pada skala atom dengan tujuan melahirkan alat atau substansi-substansi yang bermanfaat. Sebagai contoh bayangkanlah sebuah robot maha kecil disuntikkan kedalam aliran darah manusia untuk mengambil gumpalan lemak yang menyumbat pembuluh darah. Dari Sudut Energi Nanoteknologi dianggap sebagai sumber daya potensial yang akan menghasilkan energi-enrgi termal dan ekanis yang luar bias banyaknya serta kemudian dpat diubah menjadi energi listrik. Nanoteknologi mewakili solusi radikal,yang memanfaatkan penyegeraan kuantum dan rekayasa atom-atom.

     Berbagai sumber energi baru saat ini sudah lahir dan akan menjadi pilihan produktif dimasa depan. Diantara sumber-sumber ini ada yang berkemungkinan menjadi pengganti paling baik bagi energi yang bergantung pada  minyak bumi. Berikut adalah enam syarat sumber energi masa depan yang akan mengakhiri kebiasaan kita memakai minyak bumi,sehingga lebih dapat melestarikan bumi agar lebih layak dihuni. Sumber-sumber energi baru harus: berlimpah,andal,terbarukan,bersih,terjangkau dan aman. Salah satu sumber yang memenuhi kriteria tersebut adalah nanoteknologi(Canton,2009).

Nano Solar Energy

Saat ini, beberapa ilmuwan sedang meneliti bagaimana proses daun menyerap matahari. Daun tersebut ternyata bisa memanfaatkan energi sinar matahari sebesar seratus persen. Kalau kita bisa menggunakan tenaga matahari 25 hingga 50 persen saja, maka kita tidak perlu lagi membutuhkan minyak/solar.

2.5 Penerapan Atau Aplikasi Nanoteknologi Dalam Berbagai Bidang

   Area aplikasi nanoteknologi sangat luas dan menyentuh hampir seluruh aspek kehidupan manusia. Sebagai contoh, pada bidang teknologi informasi (TI) di Indonesia kini terdapat sekitar 60 juta pengguna handphone. Nanoteknologi telah meningkatkan kemampuan dan performansi komponen handphone seperti IC, layar display, memori, antena, baterai dan lainnya sehingga tampak lebih ringkas namun semakin canggih. Perangkat elektronik lainnya seperti komputer juga mengalami evolusi yang sama.

Di bidang farmasi dan kesehatan, produk-produk kesehatan telah menggunakan partikel nano untuk meningkatkan efektifitas obat. Para pakar di bidang ini kini tengah mengembangkan nanoteknologi untuk drug targeted and delivery system. Obat kini didesain dapat mencapai target dengan dosis tertentu sehingga akan lebih efisien dan efektif. Termasuk terobosan dalam bidang ini adalah penggunaan material cerdas yang diimplantasi dalam tubuh manusia untuk kepentingan pendeteksian penyakit.
      

 

Nanoteknologi juga bisa berperan di berbagai bidang seperti:

1. Medicine and health (pengobatan dan kesehatan), misanya membantu sistem perjalanan obat dalam tubuh manusia(drug delivery)
2. Information Technology (IT), misalnya GMR Hard Disk
3. Energy production/storage (produksi energi), misalnya sel hidrogen
4. Material science, misalnya panel surya
5. Food, water and environment (makanan, air dan lingkungan), misalnya metode remediasi,dan
6. Instruments (peralatan lain).

2.6 Mengapa Nanoteknologi Dapat Merevolusi Energi

    Kebanyakan energi berasal dari pembakaran bahan bakar fosil. Ketika dibakar,bahan bakar fosil melepaskan zat-zat seperti karbon dioksida dan asap ke udara. Dalam jumlah kecil zat-zat seperti ini tidak membahayakan,namun permintaan energi semakin besar sehingga jutaan ton terlepas setiap tahun. Hal ini menyebabkan pencemaran udara yang berefek ke seluruh dunia. Negara-negara maju menggunakan bahan bakar fosil dalam jumlah sangat besar,kebanyakan untuk angkutan dan untuk pembangkit listrik. Tenaga nuklir dimanfaatkan dalam jumlah yang sangat banyak untuk memuaskan permintaan energi yang teramat besar. Bahkan bahan bakar nuklir dapat  mencukupi kebutuhan energi selama ratusan tahun,sekalipun permintaannya meningkat. Namun tenaga nuklir menimbulkan masalah sebab fisi nuklir menyisakan sampah radioaktif. Tenaga nuklir terkadang juga dapat menjadi penyebab kecelakaan yang merugikan(Challoner,2003).

    Untuk mengatasi krisis energi,telah banyak gagasan tentang energi alternatif, misalnya pemanfaatan angin, air, sinar matahari, panas bumi dan yang paling kontroversial ialah energi nuklir. Akan tetapai timbul masalah baru mngenai energi alternatif tersebut. Sebagai contoh angin, air, sinar matahari, panas bumi sulit diterapkan karena energi yang dikeluarkan tidak terlalu besar sehingga tidak mencukupi untuk pengembangan industri. Energi nuklir sulit diterapkan karena dapat menyebabkan polusi akibat radiasi yang dihasilkannya. Untuk itu, diperlukan teknologi pendukung energi alternatif yang dapat menambah output energi sekaligus ramah lingkungan. Nanoteknologi ialah jawaban untuk mengatasi masalah tersebut. Ilmu nano adalah studi fenomena dan manipulasi bahan pada skala atom, molekul dan makro molekul, dimana sifat-sifat bahan sangat berbeda dibandingkan bahan tersebut pada skala yang lebih besar. Skala nano berkisar antara 1-100 nm. Sedangkan nanoteknologi adalah teknologi dalam memahami dan mengkontrol sesuatu pada dimensi 1-100 nm, dimana fenomena-fenomena unik tersebut dapat menghasilkan aplikasi baru. Nanoteknologi meliputi pencitraan, pemodelan, pengukuran, fabrikasi dan memanipulasi sesuatu pada skala nano. Menuju miniaturisasi informasi dan produk. Hingga tahun 2008, berbagai produk nano telah beredar di pasaran meliputi peralatan, otomotif, lapisan pelindung, elektronik dan komputer, makanan dan kemasan, mainan anak, kesehatan dan kebugaran, serta rumah dan kebun. Para ilmuwan, pihak industri, lembaga pemerintah dan masyarakat di Eropa menaruh perhatian besar terhadap potensi, aplikasi dan resiko ilmu dan teknologi nano dengan mendirikan lembaga penelitian, pendidikan, dan advokasi. Hal tersebut juga dapat dilihat melalui peningkatan jumlah dana penelitian dan topik penelitian, publikasi tulisan ilmiah, pengajukan hak paten dan pendirian perusahaan “start-up” yang berkaitan dengan pengembangan, aplikasi, dan resiko ilmu dan teknologi nano.

III. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisis,dapat diambil kesimpulan bahwa:

1) Nanoteknologi memiliki prinsip cara kerja dengan manipulasi bahan pada skala atom, molekul dan makro molekul,dimana sifat-sifat bahan sangat berbeda dibandingkan bahan tersebut pada skala yang lebih besar.

2)  Bioenergi berasal dari biomasa bahan-bahan organik yang relatif rendah dan berasal dari tumbuhan/hewan,serta produk dan limbah industri budidaya.

3)  Area aplikasi nanoteknologi sangat luas dan menyentuh hampir seluruh aspek kehidupan manusia,sebagai contoh, pada bidang teknologi informasi (TI) di Indonesia kini terdapat sekitar 60 juta pengguna handphone.

4)  Nanoteknologi telah memenuhi kriteria atau syarat sumber-sumber energi baru yang bersifat melimpah,andal,terbarukan,bersih,terjangkau dan aman .

5)  Nanoteknologi merupakan teknologi pendukung energi alternatif yang dapat menambah output energi sekaligus ramah lingkungan.

6)  Nanoteknologi bisa berperan di berbagai bidang seperti:Medicine and health (pengobatan dan kesehatan), Information Technology (IT),Energy production/storage (produksi energi),Material science, Food, water and environment (makanan, air dan lingkungan), dan lain-lain.

DAFTAR PUSTAKA

Canton,James.2009.The Extreme Future.Jakarta:Pustaka Alvabet

Challoner,Jack.2003.Jendela Iptek ENERGI.Jakarta:PT Balai Pustaka

Hamid et al.2006.REKA CIPTA DAN INOVASI Dalam Perspektif Kreativiti.Kuala Lumpur:University Teknologi Malaysia

Zuhal.2010.KNOWLEDGE AND INNOVATION PLATFORM  KEKUATAN DAYA   SAING.Jakarta:PT Gramedia Pustaka Utama

http://sites.google.com/site/ppmenetherlands/teknologi/iptek2/apananoteknologiitusebenarnya. Diakses pada hari sabtu,24 November 2012.