Waskepi: Metode Elektrolisis Untuk Pengolahan Air Limbah Konstruksi Dengan Memanfaatkan Teknologi Piezoelektrik Menjadi Green Hydrogen Sebagai Upaya Menciptakan Infrastruktur Berkelanjutan
Ditulis oleh Ratur Imanuel Erhansha Ginting
PENDAHULUAN
Infrastruktur menjadi penunjang bagi kegiatan produktif masyarakat. Infrastruktur memiliki peran penting untuk berkembangnya suatu wilayah hingga produktivitas nasional agar menjadi negara yang maju. Indonesia memiliki visi pembangunan menjadi Indonesia Emas 2045, untuk mewujudkan hal tersebut membutuhkan strategi yang memiliki fokus efektif terhadap sektor-sektor yang akan memutar roda perekonomian negara. Salah satu sektor yang berperan dalam mewujudkan Indonesia Emas 2045 adalah sektor infrastruktur, pemerataan infrastruktur belum maksimal pada setiap daerah. Infrastruktur yang memadai menjadi faktor penilaian peningkatan kesejahteraan rakyat Indonesia. Namun karena infrastruktur yang tidak merata mengakibatkan rakyat belum mendapatkan hak-hak nya, salah satu hak nya adalah untuk mendapatkan tempat tinggal yang layak. Hal tersebut tercantum pada pasal 28H ayat 1 UUD 1945 setelah diamandemen, yang berbunyi “Setiap orang berhak hidup sejahtera lahir batin, bertempat tinggal, dan mendapatkan lingkungan hidup yang baik dan sehat serta berhak memperoleh pelayanan kesehatan.”
Pemenuhan hak secara merata pada seluruh rakyat belum dapat terealisasi dengan baik, hal tersebut dapat dilihat karena adanya ketimpangan sosial. Banyak warga wilayah pedesaan dan wilayah kecil yang belum memiliki tempat tinggal dengan lingkungan yang layak dan sehat. Lingkungan hidup dan infrastruktur di Indonesia, terutama pada wilayah perkotaan sangat timpang dibandingkan dengan daerah pedesaan. Lingkungan hidup pada wilayah perkotaan menghasilkan berbagai jenis limbah yang merusak lingkungan hidup, jenis limbah yang dihasilkan adalah limbah cair rumah tangga seperti limbah cucian, memasak, dan air tinja.
Limbah cair dari pemukiman akan terus bertambah dengan meningkatnya jumlah populasi warga negara dan infrastruktur dengan skala kecil dan besar. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, maka desain infrastruktur hijau yang berkelanjutan harus diterapkan pada pemukiman warga. Sehingga warga dapat mengolah limbah cair rumah tangga menjadi sebuah energi yang berkelanjutan. Dalam mewujudkan hal tersebut, infrastruktur hijau juga dapat diintegrasi dengan teknologi untuk mengoptimalkan pengolahan energi secara efektif dan efisien.
ISI
Gambar 1. Struktur cair sebelum dan sesudah proses elektrolisis.
Pengolahan limbah cair yang dapat diubah menjadi energi hidrogen hijau yang berkelanjutan untuk digunakan pada berbagai sektor, seperti sektor energi, transportasi, dan pertanian. Proses produksi hidrogen hijau memanfaatkan limbah cair rumah tangga, menggunakan metode elektrolisis yang mengurai senyawa H2O menjadi Oksigen (O2) dan Hidrogen gas (H2).
Gambar 2. Desain piezoelektrik.
Proses penguraian dengan metode elektrolisis memerlukan energi listrik dengan jumlah sumber daya yang besar. Alternatif sumber listrik yang ramah lingkungan melalui tenaga sel surya, namun sel surya menggunakan jumlah lahan yang sangat banyak dan padat. Oleh karena itu, perkembangan teknologi piezoelektrik yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik yang ramah lingkungan, energi listrik yang dihasilkan melalui piezoelektrik secara kinetik. Tekanan dan berat yang dihasilkan oleh kegiatan manusia seperti berjalan, berlari, dan melompat dikonversikan menjadi energi listrik melalui piezoelektrik.
Piezoelektrik memiliki desain yang fleksibel dan dapat terkoneksi pada berbagai perangkat (hardware), sehingga sangat efektif sebagai pembangkit listrik pada ruang publik. Piezoelektrik dapat diimplementasikan pada tempat yang sering dilalui dan digunakan oleh masyarakat, contohnya adalah tempat duduk, trotoar, dan alat lainnya. Energi listrik yang dihasilkan dapat disimpan pada perangkat kapasitor sehingga dapat digunakan Kembali ketika keadaan darurat.
Hidrogen merupakan unsur terbanyak dan sangat berperan penting dengan pengolahan yang efisien, proses produksi hidrogen menghasilkan limbah pencemaran udara karena proses produksi yang menggunakan bahan bakar fosil. Manfaat hidrogen sangat berperan penting dalam sektor transportasi, energi dan pertanian. Hidrogen dapat menggantikan bahan bakar fosil untuk menunjang kesejahteraan hidup masyarakat secara berkelanjutan. Maka untuk menghasilkan hidrogen yang ramah lingkungan piezoelektrik dapat dikombinasikan dan menjadi alternatif pemasok listrik untuk pengolahan limbah cair yang mengubah limbah cair menjadi hidrogen dengan menerapkan skema berkelanjutan. Sehingga alur produksi hidrogen ramah lingkungan dapat terus berputar dan menghasilkan energi ramah lingkungan yang berkelanjutan tanpa mencemari lingkungan.
Gambar 3. Skema daur limbah cair menjadi Green Hydrogen.
Pada alur skema produksi hidrogen hijau (Green Hydrogen), limbah cair dikumpulkan dan ditampung terlebih dahulu sebelum akhirnya memisahkan senyawa H2O yang diolah melalui metode elektrolisis. Energi piezoelektrik dikumpulkan pada perangkat kapasitor, perangkat tersebut akan menghantarkan energi listrik yang telah disimpan kepada wadah elektrolisis, dan proses pemisahan oksigen dengan hidrogen dilakukan dengan konsentrasi dan jumlah daya lisrik yang sesuai dengan besarnya air limbah. Setelah proses elektrolisis, hidrogen disimpan pada penampung hidrogen. Setelah hidrogen disimpan, hidrogen dapat didistribusikan dan digunakan sebagai sumber daya energi listrik, bahan bakar kendaraan, dan industri pertanian yang berkonsentrasi pada pembuatan pupuk.
Untuk mewujudkan energi hidrogen hijau bukan merupakan hal yang mudah, terdapat beberapa tantangan yang harus diselesaikan sebelum mengimplementasikan hal tersebut untuk lingkup dengan skala besar. Tantangan yang dihadapi untuk menerapkan hidrogen hijau adalah sumber daya listrik untuk proses elektrolisis yang dihasilkan oleh piezoelektrik tidak terlalu besar jika pada tempat tertutup atau jika hanya ditempatkan pada fasilitas yang tidak mengalami tekanan terus menerus, lalu tantangan yang perlu diselesaikan selanjutnya adalah jenis, metode dan bentuk wadah penyimpanan agar gas hidrogen tidak terlepas dari wadah yang menampung gas tersebut dan tidak bocor ataupun terlepas ke atmosfer kemudian bertemu dengan oksigen.
Pengembangan harus terus dilakukan untuk menciptakan bangunan cerdas berbasis teknologi hidrogen yang menggunakan energi piezoelektrik merupakan peran penting dalam pengembangan infrastruktur hijau yang berkelanjutan. Selain itu, energi hidrogen yang dihasilkan memiliki keunggulan secara ekonomi dan lingkungan. Penggunaan energi ramah lingkungan akan mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil yang mahal dan biaya operasional yang besar, serta mencemari lingkungan. Hal ini menciptakan model bisnis baru pada bidang properti dan infrastruktur untuk merancang desain lebih ramah lingkungan dengan menerapkan prinsip ESG (Environmental, Social, and Governance). Selain itu, penerapan gagasan ini juga sangat mendukung pembangunan yang berkelanjutan (Sustainable Development Goals) pada point ke-3, ke-7, ke-9, ke-11, ke-12, dan ke-13. Point-point tersebut merupakan tujuan yang menjadi inspirasi implementasi gagasan ini, dengan adanya skema hidrogen hijau yang berkelanjutan sebagai energi ramah lingkungan yang dapat memberikan lingkungan hidup yang sehat dan sejahtera bagi rakyat, memberikan sumber energi yang ramah lingkungan dan tidak menimbulkan polusi pencemaran, menjadikan infrastruktur yang lebih ramah lingkungan terutama pada pengolahan limbah cair dari kegiatan konstruksi sehingga dapat mewujudkan kota dan pemukiman yang berkelanjutan, dan bertanggung jawab atas produksi dan konsumsi untuk mengatasi pencemaran jejak karbon yang mengakibatkan perubahan iklim ekstrem.
KESIMPULAN
Penerapan teknologi piezoelektrik dan dan metode elektrolisis sebagai inovasi pengolahan limbah cair pada sektor infrastruktur untuk mewujudkan bangunan cerdas dan hijau yang membuka peluang baru untuk menciptakan struktur yang mandiri energi dan ramah lingkungan. Dengan mengubah energi kinetik yang dihasilkan dari aktivitas gerak pada piezoelektrik menjadi energi listrik untuk pengolahan limbah dengan metode elektrolisis, setiap bangunan akan mampu menghasilkan hidrogen sebagai sumber energi alternatif yang bersih. Meskipun masih ada tantangan dalam hal efisiensi dan biaya, potensi pengembangan di masa depan menjanjikan dampak besar terhadap keberlanjutan dan efisiensi energi bangunan. Teknologi ini dapat menjadi solusi penting dalam menghadapi krisis energi global dan mendukung tujuan keberlanjutan lingkungan, menciptakan masa depan yang lebih layak, lebih hijau, dan cerdas bagi kota-kota dan masyarakat Indonesia pada tahun 2045.