Para ilmuwan sedang mengubah cara kita memandang material bangunan. Jika selama ini dinding, lantai, dan struktur beton hanya dianggap sebagai elemen yang menopang bangunan, penelitian terbaru menunjukkan bahwa material tersebut juga dapat berfungsi sebagai penyimpan energi. Dengan kemampuan itu, bangunan tidak lagi hanya menjadi tempat berlindung, tetapi juga berperan aktif dalam mengelola energi untuk meningkatkan kenyamanan sekaligus mengurangi konsumsi listrik.

Gagasan ini muncul dari tantangan besar yang dihadapi sektor bangunan di seluruh dunia. Saat ini bangunan mengonsumsi sebagian besar energi yang digunakan manusia setiap hari. Energi tersebut diperlukan untuk menyalakan lampu, mengoperasikan peralatan elektronik, serta menjalankan sistem pendingin dan pemanas ruangan. Di negara beriklim tropis seperti Indonesia, penggunaan pendingin udara menjadi salah satu penyumbang terbesar konsumsi listrik bangunan.

Baca juga artikel tentang: Arsitektur Di Era AI: Bagaimana Teknologi Membentuk Kota Yang Lebih Hijau Dan Efisien

Ketika suhu udara di luar meningkat, panas akan merambat melalui atap, dinding, dan lantai menuju bagian dalam bangunan. Akibatnya suhu ruangan menjadi lebih tinggi dan sistem pendingin udara harus bekerja lebih keras untuk menjaga kenyamanan penghuni. Semakin besar panas yang masuk ke dalam bangunan, semakin besar pula energi yang dibutuhkan untuk mendinginkan ruangan.

Para peneliti kemudian mencari cara agar bangunan mampu mengendalikan panas tersebut secara lebih efektif. Salah satu pendekatan yang berkembang pesat adalah penggunaan material penyimpan energi termal. Material ini dapat menyerap panas ketika suhu meningkat dan melepaskannya kembali ketika suhu menurun. Dengan cara tersebut, fluktuasi suhu dalam bangunan dapat dikurangi dan kebutuhan energi untuk pendinginan menjadi lebih rendah.

Sebuah penelitian yang diterbitkan dalam Journal of Energy Storage menawarkan solusi baru yang menarik. Tim peneliti mengembangkan komposit semen yang mengandung material penyimpan energi berbasis paduan logam bertitik leleh rendah atau low melting point alloy. Teknologi ini dirancang untuk mengatasi berbagai kelemahan yang selama ini ditemukan pada material penyimpan energi konvensional.

Untuk memahami pentingnya penelitian ini, kita perlu mengenal terlebih dahulu konsep material perubahan fase atau phase change material yang sering disingkat PCM. Material PCM memiliki kemampuan menyerap dan melepaskan energi panas selama proses perubahan fase. Prinsipnya mirip dengan es yang mencair ketika menyerap panas dan kembali membeku ketika melepaskan panas.

Dalam dunia bangunan, PCM bekerja sebagai penyimpan energi termal. Ketika suhu lingkungan meningkat, material menyerap sebagian panas yang masuk dan menyimpannya dalam bentuk energi laten. Ketika suhu menurun, energi tersebut dilepaskan kembali secara perlahan. Mekanisme ini membantu menjaga suhu ruangan tetap stabil tanpa memerlukan konsumsi energi tambahan.

Selama beberapa dekade terakhir, para ilmuwan telah mengembangkan berbagai jenis PCM untuk aplikasi bangunan. Namun sebagian besar material tersebut memiliki sejumlah keterbatasan. Banyak PCM organik dan anorganik memiliki kemampuan menghantarkan panas yang rendah sehingga proses penyimpanan dan pelepasan energi berlangsung kurang efisien. Selain itu, beberapa jenis PCM juga dapat mengurangi kekuatan material bangunan ketika dicampurkan ke dalam semen atau beton.

Masalah tersebut menjadi hambatan besar bagi penerapan teknologi penyimpanan energi termal dalam konstruksi. Bangunan tentu membutuhkan material yang tidak hanya hemat energi, tetapi juga memiliki kekuatan struktural yang memadai.

Untuk mengatasi tantangan tersebut, para peneliti mengembangkan pendekatan baru dengan memanfaatkan paduan logam bertitik leleh rendah sebagai inti material PCM. Paduan logam ini memiliki kemampuan menghantarkan panas yang jauh lebih baik dibandingkan PCM konvensional. Agar material tetap stabil dan dapat terintegrasi dengan baik ke dalam semen, para peneliti melapisi inti logam tersebut menggunakan lapisan gelatin sehingga membentuk struktur inti dan cangkang.

Desain ini menghasilkan material yang mampu menyimpan energi sekaligus mempertahankan stabilitasnya di dalam komposit semen. Ketika suhu lingkungan mendekati titik leleh material, inti logam mulai menyerap energi panas dan mengalami perubahan fase. Ketika suhu kembali turun, energi tersebut dilepaskan kembali secara bertahap ke lingkungan sekitar.

Keunggulan utama pendekatan ini terletak pada kemampuan transfer panas yang lebih cepat. Pada banyak PCM konvensional, panas membutuhkan waktu relatif lama untuk bergerak melalui material. Sebaliknya, inti logam dalam penelitian ini mempercepat proses perpindahan panas sehingga penyimpanan energi berlangsung lebih efektif.

Hasil penelitian menunjukkan performa yang sangat menjanjikan. Material PCM berbasis paduan logam memiliki titik leleh sekitar 49 derajat Celsius, rentang suhu yang sesuai untuk aplikasi bangunan yang menerima paparan sinar matahari secara langsung. Material tersebut juga mampu menyimpan energi dalam jumlah yang cukup besar selama proses perubahan fase berlangsung.

Yang lebih menarik, penambahan PCM tidak menurunkan performa mekanis komposit semen secara signifikan. Bahkan pada komposisi tertentu, material menunjukkan kekuatan tekan yang sangat baik dan tetap memenuhi kebutuhan konstruksi modern. Para peneliti mencatat bahwa penambahan sekitar enam persen PCM menghasilkan kombinasi yang optimal antara kemampuan penyimpanan energi dan kekuatan struktur.

Selain meningkatkan kapasitas penyimpanan energi, material ini juga meningkatkan konduktivitas termal lebih dari sepuluh persen. Peningkatan tersebut memungkinkan panas bergerak lebih efisien di dalam material sehingga proses penyimpanan dan pelepasan energi dapat berlangsung secara lebih efektif.

Gambar tersebut menunjukkan bahwa penambahan phase change material (PCM) berbasis paduan logam bertitik leleh rendah pada komposit semen mampu meningkatkan kapasitas penyimpanan energi dan konduktivitas termal tanpa mengurangi kekuatan mekanik maupun stabilitas termalnya secara signifikan (Xu, dkk. 2026).

Temuan ini memiliki arti penting dalam pengembangan smart building. Banyak orang menganggap bangunan pintar selalu identik dengan sensor, kecerdasan buatan, perangkat lunak, dan sistem otomatisasi yang kompleks. Padahal bangunan juga dapat menjadi lebih pintar melalui material yang digunakan.

Ketika dinding mampu menyimpan panas pada siang hari dan melepaskannya kembali pada waktu yang tepat, bangunan sebenarnya sedang melakukan pengelolaan energi secara mandiri. Penghuni tidak perlu mengoperasikan perangkat tambahan dan sistem tidak memerlukan listrik untuk menjalankan proses tersebut. Material itu sendiri yang menjalankan fungsi penghematan energi.

Konsep ini sangat relevan dengan perkembangan bangunan rendah karbon. Saat ini para perancang bangunan tidak hanya berfokus pada pengurangan konsumsi energi operasional. Mereka juga mulai memperhatikan bagaimana material dapat berkontribusi terhadap efisiensi energi selama umur bangunan berlangsung.

Komposit semen penyimpan energi menawarkan peluang besar dalam upaya tersebut. Material dapat mengurangi lonjakan suhu pada siang hari, meningkatkan kenyamanan termal penghuni, serta menurunkan beban kerja sistem pendingin udara. Jika diterapkan secara luas, teknologi ini berpotensi mengurangi konsumsi listrik bangunan dalam jumlah yang signifikan.

Para peneliti juga menguji ketahanan material pada suhu tinggi dan menemukan bahwa komposit tetap stabil hingga sekitar 800 derajat Celsius. Hasil ini menunjukkan bahwa material memiliki daya tahan termal yang sangat baik dan cocok untuk aplikasi jangka panjang.

Bagi green building, penelitian ini memberikan gambaran mengenai masa depan konstruksi yang semakin cerdas. Bangunan masa depan kemungkinan tidak hanya mengandalkan panel surya, sensor digital, atau sistem otomatisasi untuk mencapai efisiensi energi. Material penyusun bangunan juga akan berperan aktif dalam mengelola energi dan menciptakan lingkungan yang lebih nyaman.

Penelitian ini menunjukkan bahwa inovasi material dapat menjadi salah satu kunci penting dalam transformasi sektor konstruksi. Ketika semen mampu menyimpan energi dan membantu mengatur suhu ruangan, bangunan menjadi lebih efisien, lebih nyaman, dan lebih berkelanjutan. Teknologi semacam ini membuka jalan menuju generasi baru bangunan pintar yang tidak hanya kuat secara struktural, tetapi juga cerdas dalam mengelola energi yang mereka gunakan setiap hari.

Baca juga artikel tentang: Arsitektur Front End Cerdas Untuk Aplikasi Cepat, Aman, Dan Siap Masa Depan

REFERENSI:

Xu, Jianyu dkk. 2026. A novel energy storage strategy for cement composites in smart buildings: Synergistic enhancement of energy efficiency and mechanical strength via low melting point alloy. Journal of Energy Storage 153, 120952.