Menurut Badan Energi Internasional (IEA), 18% emisi terkait energi global adalah hasil dari listrik dan panas yang digunakan di gedung-gedung. Panas yang masuk atau keluar dari bangunan melalui jendela setara dengan sekitar 30% energi yang digunakan dalam pemanasan dan pendinginan bangunan. 

Nah melihat berbagai masalah lingkungan hidup yang kini terjadi, laman edie.net dan mitra inovasinya, Springwise belum lama ini menyoroti enam cerita teknologi bersih paling menarik bulan ini. Mulai dari pemanfaatan rumput laut untuk mengatasi polusi antibiotik hingga penggunaan armada drone yang memungkinkan tindakan yang lebih cepat untuk mendeteksi dan memerangi kebakaran hutan. Berikut enam inovasi untuk mengatasi masalah lingkungan hidup. 

Baca Lainnya :

• Waspada! Polusi Plastik Bisa Menyebabkan Lingkungan Air Jadi Berbahaya0
• Dua Hari Diet Sederhana Dapat Membantu Menurunkan Kadar Kolesterol Jahat0
• Alarm Keras Bencana Ekologis Batang Toru, Jantung Habitat Orangutan Tapanuli0
• Ternyata Mandi di Hutan dapat Menjaga Kesehatan Paru-paru, Begini Penjelasannya 0
• Baterai Sebagai Simbol Paradoks Zaman Modern, Antara Energi Bersih dan Limbah Berbahaya 0

1. Isolasi Transparan untuk Rumah Hemat Energi

Jendela yang tidak dipasang dengan baik menyebabkan rumah menjadi lebih dingin di musim dingin dan lebih panas di musim panas. Pada negara empat musim, kondisi ini dapat menyebabkan tagihan penggunaan energi listrik tetap tinggi, karena listrik yang digunakan untuk pemanasan dan pendinginan terbuang sia-sia.

Baru-baru ini, fisikawan Universitas Colorado, Boulder mengembangkan bahan isolasi jendela barudengan bahan yang disebut Mesoporous Optically Clear Heat Insulator (MOCHI). Ini adalah gel silikon yang menjebak udara melalui jaringan pori-pori kecil atau gelembung. 

Pori-pori ini berkali-kali lebih tipis dari rambut manusia, membuatnya sangat baik dalam memblokir panas. Tidak seperti aerogel konvensional, MOCHI hampir sepenuhnya transparan. Untuk menghasilkan gel, tim mencampur surfaktan (molekul dengan kepala yang menyukai air dan ujung yang menyukai minyak) ke dalam larutan silikon. Surfaktan menggumpal bersama untuk membentuk benang, dan silikon menempel di bagian luar benang. Dalam serangkaian langkah, para peneliti kemudian mengganti gumpalan surfaktan dengan udara, meninggalkan silikon yang mengelilingi jaringan pori-pori yang sangat kecil dan penuh udara.

Hasil akhir adalah gel yang lebih dari 90% volume udara dan memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah daripada udara diam. Transparansi bahan juga memungkinkannya untuk digunakan dalam panel penghasil energi panas matahari. Profesor Ivan Smalyukh yang tergabung dalam tim peneliti menjelaskan, insulasi jendela yang diaktifkan MOCHI pada suhu dingin menghentikan 95% perpindahan panas, mirip dengan atap dan dinding bangunan berkinerja tinggi. Inovasi ini dapat mengurangi energi pemanas sekitar 50%.

Sejauh ini, tim hanya membuat materi ini di laboratorium. Proses pembuatannya membutuhkan waktulama. Karena itu inovasi ini belum bisa dimanfaatkan untuk skala komersial. Namun, mengingat bahan-bahan yang dibutuhkan untuk membuat MOCHI relatif murah, para peneliti sedang bekerja untuk merampingkan proses manufaktur lebih lanjut.

 2. Beton Alternatif Berbasis Bio untuk Restorasi Pesisir

Para peneliti di Belanda menggunakan bahan berbasis bio yang kokoh yang disebut Xiriton. Inovasi ini dikembangkan penemu yang berbasis di Swiss Frank Bucher. Para peneliti menciptakan struktur sementara yang dapat digunakan untuk melindungi makhluk laut dan meningkatkan restorasi terumbu karang alami.

Terbuat dari rumput tali (Spartina anglica) yang tersedia secara luas dan rumput gajah (Miscanthus giganteus), kekuatan bahan akhir dapat diubah tergantung pada waktu pengeringan dan kandungan pengikat. Tidak seperti beton, yang tidak mudah terurai secara hayati dan memiliki pH tinggi, Xiriton akan terurai menjadi zat yang tidak berbahaya setelah tidak lagi dibutuhkan dan memiliki pH netral.

Selama pengujian, blok Xiriton terkena lebih dari 60 hari air pasang, bahannya terbukti sekuat alternatif beton. Ketika blok Xiriton ditempatkan di dataran lumpur di Yerseke Zeeland, selama setahun, blok menjadi 70% tertutup oleh kerang, tiram, dan ganggang. Sekarang, para peneliti berencana sedang melakukan studi lebih lanjut untuk melihat apakah Xiriton dapat digunakan untuk struktur besar yang dapat memecahkan gelombang.

 3. Enzim Pengubah CO2 Menjadi Bahan Baku Berharga

Formate, garam asam format, dianggap sebagai landasan penting dari bioteknologi berkelanjutan di masa depan. Bahan-bahan ini larut dalam air, biodegradable, dan memiliki toksisitas yang relatif rendah dan juga dapat diproduksi dari CO2.

Sekarang, sebuah tim di Institut Mikrobiologi Terestrial Max Planck, yang dipimpin Dr Maren Nattermann, mengembangkan enzim yang secara efisien mengubah format menjadi formaldehida, langkah penting dalam produksi beberapa bahan kimia. Enzim sintetis, yang disebut format reduktase (FAR), ditemukan dalam bakteri Mycobobacteroides abscessus.

Untuk memulai, para peneliti memodifikasi enzim yang terjadi secara alami menggunakan mutagenesis yang ditargetkan dan skrining throughput tinggi untuk memeriksa sekitar 4.000 varian. 

Enzim tersebut kemudian dimasukkan ke dalam bakteri E-coli hidup sebagai jalur metabolisme formal fosfat sintetis untuk mengubah format menjadi formaldehida. Ditemukan bahwa formaldehida segera diproses oleh sel dan tidak menumpuk.

Sebagai manfaat lainnya, enzim FAR ditemukan dapat mentolerir konsentrasi format yang tinggi, berbeda dengan sistem sebelumnya. Stabilitas ini membuat FAR berpotensi berguna dalam proses industri di mana format diproduksi secara elektrokimia dalam konsentrasi yang sangat tinggi.

Para peneliti menjelaskan bahwa jalur metabolisme sintetis untuk memproses format ini adalah langkah signifikan menuju pengembangan mikroorganisme yang berguna secara bioteknologi dapat menggunakan format dari CO2 untuk menghasilkan makanan, bahan bakar, dan bahan tertentu. Para peneliti sudah berencana untuk menggabungkan FAR dengan jalur metabolisme sintetis lainnya, misalnya, untuk menghasilkan molekul kaya energi.

4. Plastik untuk Mengurangi Polusi Mikroplastik

Polusi mikroplastik adalah masalah global yang meluas dan berkembang untuk ekosistem, termasuk kesehatan tubuh manusia. Sementara banyak plastik yang diklaim “berkelanjutan” dipasaran sebagai biodegradable, sebagian besar gagal terurai dengan aman dan efisien di lingkungan laut. Bahkan terfragmentasi menjadi mikroplastik persisten. 

Para peneliti di RIKEN Centre for Emergent Matter Science (CEMS) di Jepang kini telah mengembangkan plastik nabati, yang dirancang untuk terurai dengan cepat di air asin tanpa menghasilkan residu mikroplastik.

Bahan ini terutama terbuat dari selulosa, senyawa organik yang paling melimpah di Bumi, dikombinasikan dengan polimer bermuatan positif yang membentuk jaringan kuat dan fleksibel melalui “jembatan garam” ionik yang dapat dibalik. 

Di air tawar, ikatan bermuatan ini menyatukan plastik, memberikan kekuatan mekanis yang sebanding dengan plastik berbasis minyak bumi konvensional. Ketika terkena air laut atau lingkungan garam, ion garam mengganggu ikatan, menyebabkan bahan terdisosiasi menjadi molekul yang lebih kecil daripada terfragmentasi menjadi puing-puing yang persisten. 

Dengan menambahkan plasticizer garam organik yang disetujui FDA, para peneliti secara tepat menyesuaikan fleksibilitas bahan, dari yang kaku dan seperti kaca hingga sangat elastis. Sebagian besar plastik biodegradable yang ada bergantung pada pemecahan mikroba yang lambat atau kondisi pengomposan industri, membuatnya tidak efektif di lautan dan lingkungan pesisir. Sebaliknya, plastik berbasis selulosa baru dirancang untuk dibongkar langsung di air laut tanpa produsen perlu mengorbankan kekuatan dan kekakuan.

5. Katalis Karbon untuk Membersihkan Polusi Antibiotik

Diperkirakan hampir sepertiga dari semua antibiotik yang dikonsumsi manusia melewati sistem pembuangan limbah ke sungai, dengan 11% (3.250 ton) berakhir di lautan dan badan air permanen lainnya. Mencemari saluran air dengan antibiotik sangat mungkin dapat meningkatkan “superbug”yang resisten terhadap antibiotik. Ini menjadi ancaman yang mendesak dan berkembang terhadap kesehatan global.

Para peneliti di Universitas Qingdao sedang mengerjakan solusi yang melibatkan penggunaan katalis berbasis rumput laut. Tim telah mengembangkan bahan karbon berpori yang berasal dari kappa carrageenan, polisakarida (molekul karbohidrat rantai panjang) yang diekstraksi dari ganggang merah dan banyak digunakan sebagai pengental makanan. Ketika rumput laut digabungkan dengan melamin dan kalium karbonat, kemudian dipanaskan dalam atmosfer inert, katalis karbon berpori yang dijuluki NSPC 700 akan diproduksi.

Karena rumput laut secara alami mengandung sulfur, para peneliti tidak perlu menggunakan senyawa sulfur beracun tambahan selama sintesis, menyederhanakan produksi dan meningkatkan keberlanjutan. Selama produksi, gugus belerang yang terjadi secara alami di kappa karageenan diubah menjadi situs aktif secara katalitik. Ketika dikombinasikan dengan oksidan umum peroksimonosulfat, NSPC 700 diaktifkan dan dengan cepat memecah antibiotik norfloxacin dalam air.

Dalam pengujian, peroxymonosulfate yang diaktifkan dengan NSPC 700 menghilangkan hingga 97,16% norfloxacin dari air dalam waktu 90 menit dan mencapai 49,30% mineralisasi, menunjukkan bahwa antibiotik telah direduksi menjadi molekul anorganik. 

Katalis juga menunjukkan stabilitas tinggi dari waktu ke waktu. Hasil ini menunjukkan bahwa material ini dapat diskalakan untuk pengolahan air limbah komersial yang praktis. Tidak seperti banyak sistem oksidasi lainnya yang bergantung pada logam transisi seperti kobalt, besi, atau tembaga, katalis NSPC 700 bebas logam, membantu menghindari risiko kontaminasi logam sekunder dalam air yang diolah.

 6. Armada Drone untuk Mengatasi Kebakaran Hutan

Kebakaran hutan menjadi lebih sering, intens, dan mahal. Di luar bahaya langsung terhadap kehidupan dan ekosistem, kebakaran mengganggu transportasi, melumpuhkan utilitas, dan membuat masyarakat menghadapi dampak kesehatan dan ekonomi jangka panjang. Banyak kebakaran masih menyebar hanya karena kru tidak dapat mencapainya dengan cukup cepat, terutama di malam hari, dalam jarak pandang rendah atau di daerah terpencil.

Solusi FireSwarm yang berbasis di Kanada mengatasi kesenjangan ini dengan armada drone angkat ultra-berat terkoordinasi yang dirancang khusus untuk kebakaran hutan dan tanggap darurat. Sistem FireSwarm menggunakan drone otonom untuk mengirimkan air, peralatan, dan data real-time langsung ke garis api, bahkan dalam kondisi yang tidak aman untuk pilot.

Yang membedakan FireSwarm adalah skala dan koordinasi. Drone dapat membawa beban hingga 400 kilogram dan beroperasi sebagai kawanan, bekerja sama untuk menekan kebakaran, memantau titik panas, dan mengumpulkan intelijen situasional. AI dan otomatisasi bawaan memungkinkan sistem merespons dengan cepat dan beradaptasi secara real time, membantu tim menahan kebakaran saat masih kecil. 

Platform yang sama juga memiliki aplikasi penggunaan ganda dalam respons bencana, logistik, dan perlindungan infrastruktur. Dengan melakukan pra-posisi drone di area berisiko tinggi, memungkinkan respons tahap awal yang cepat. FireSwarm bertujuan untuk mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk bertindak atas kebakaran baru sebesar 20-50%, meningkatkan keberhasilan penahanan sebelum api meningkat menjadi bencana.