Bioteknologi secara umum berarti meningkatkan kualitas suatu organisme melalui aplikasi teknologi. Aplikasi teknologi tersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut.
Perubahan sifat Biologis melalui rekayasa genetika tersebut menyebabkan “lahirnya organisme baru” produk bioteknologi dengan sifat-sifat yang menguntungkan bagi manusia. Produk bioteknologi, antara lain:
* Jagung resisten hama serangga
* Kapas resisten hama serangga
* Pepaya resisten virus
* Enzim pemacu produksi susu pada sapi
* Padi mengandung vitamin A
* Pisang mengandung vaksin hepatitis
Perbedaan Bioteknologi dengan Breeding
Proses perubahan sifat biologis pada individu pada suatu spesies biasanya dapat dilihat melalui proses breeding. Hal tersebut sangat berbeda dengan perubahan sifat yang terjadi melaui proses bioteknologi. Proses bioteknologi dapat menyebabkan perubahan individu tanpa harus melakukan perkawinan silang, tetapi melalui transfer gen dari suatu organisme ke organisme lain dengan prosedur khusus. Prosedur khusus tersebut adalah rekayasa genetik (Genetic Engineering).
Rekayasa Genetika
Rekayasa genetika adalah prosedur dasar dalam menghasilkan suatu produk bioteknologi. Prosedur rekayasa genetika secara umum meliputi:
1. Isolasi gen
2. Memodifikasi gen sehingga fungsi biologisnya lebih baik
3. Mentransfer gen tersebut ke organisme baru
4. Membentuk produk organisme transgenik.
Prosedur pembentukan organisme transgenic ada dua, yaitu:
1. Melalui proses introduksi gen
2. Melalui proses mutagenesis
1. Proses introduksi gen
Beberapa langkah dasar proses introduksi gen adalah:
a. membentuk sekuen gen yang diinginkan yang ditandai dengan penanda yang spesifik.
b. Mentransformasi sekuen gen yang sudah ditandai ke jaringan
c. Mengkultur jaringan yang sudah mengandung gen yang ditransformasikan
d. Uji coba kultur tersebut di lapangan
2. Mutagenesis
Memodifikasi gen pada organisme tersebut dengan mengganti sekuen basa nitrogen pada DNA yang ada untuk diganti dengan basa nitrogen lain sehingga terjadi perubahan sifat pada organisme tersebut, contoh: semula sifatnya tidak tahan hama menjadi tahan hama.
Dampak Produk Bioteknologi
1. Dampak Positif:
a. Peningkatan kualitas tanaman produksi
b. Peningkatan perekonomian petani dan perekonomian suatu negara,
sebagaimana laporan dari the International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA) yang menyatakan adanya peningkatan pendapatan sekitar 7,7 miliar petani dari negara-negara berkembang setelah mereka menanam tanaman transgenik, juga peningkatan pendapatan nasional Cina yang mencapai 750 dollar pada tahun 2003.
2. Dampak “kontroversi”
a. Bidang lingkungan : Bagaimana dampak produk bioteknologi terhadap lingkungan (apakah irreversible ?)
b. Bidang kesehatan : Apakah produk bioteknologi untuk kesehatan manusia
c. Bidang Agama : Apakah produk ini terkesan ”playing God”?
d. Bidang perdagangan global : Apakah akan terjadinya dominasi Negara-negara maju?
Protein Anti-Kanker dari Tembakau
Siapa sangka bahwa tanaman tembakau yang biasanya dijadikan bahan dasar rokok -sang penyebab kanker- , ternyata dapat pula menghasilkan protein anti-kanker. Anti-kanker dari tembakau ini diungkapkan oleh peneliti dari Pusat Penelitian Bioteknologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), Dr. Arief Budi Witarto M.Eng. yang baru beberapa pekan lalu (Rabu, 13 Juni) terpilih sebagai penerima penghargaan Fraunhofer-DAAD-Award 2007 dari Jerman untuk riset tentang tembakau molecular farming.
Arief telah menekuni bidang pertanian molekuler alias molecular farming sejak 2003 bersama timnya di Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI). Proyek ini telah melahirkan perkebunan molekuler di Cibinong Science Center yang akhirnya mengantarkannya memperoleh penghargaan dengan nama Technopreneur Award 2007. Kini Arief berkesempatan melakukan penelitian bersama di salah satu Fraunhofer Institut di Jerman. DAAD akan memberikan beasiswa selama empat bulan kunjungan penelitian tersebut.
Dengan penelitian ini, dalam waktu tiga tahun, direncanakan sudah diperoleh hasil yang dapat dilanjutkan untuk produksi tingkat industri oleh PT Kimia Farma, Tbk. Melalui hasil penelitian ini diharapkan harga obat-obat biofarmasetik penting dapat lebih dijangkau oleh masyarakat luas.
Bagaimana Tembakau Menghasilkan Anti-Kanker
Pada dasarnya Arief mencoba untuk menghasilkan protein pencetus (Growth Colony Stimulating Factor (GCSF)) dengan menggunakan tanaman tembakau (Nicotiana spp., L.). Tembakau yang diambilnya adalah tembakau lokal dari varietas yang paling sesuai, yaitu genjah kenongo, dari total 18 varietas lokal yang ditelitinya.
Daun tembakau yang biasanya untuk roduksi rokok, kini ia manfaatkan sebagai reaktor penghasil protein GCSF, suatu hormon yang sangat penting dalam menstimulasi produksi darah.
Arief mengatakan bahwa protein dibuat oleh DNA dalam tubuh kita. Nah, jika DNA dalam tubuh kita ini dipindahkan ke tembakau melalui bakteri, begitu masuk, tumbuhan ini akan mampu membuat protein sesuai DNA yang telah dimasukkan tersebut. Kemudian, jika tumbuhan itu dipanen, maka kita dapatkan protein-nya. Nah, protein inilah yang bisa dipakai sebagai protein anti-kanker.
Selain untuk protein anti-kanker, GSCF, ujarnya, bisa juga untuk menstimulasi perbanyakan sel tunas (stem cell) yang bisa dikembangkan untuk memulihkan jaringan fungsi tubuh yang sudah rusak.
Penghargaan di Bidang Protein
Arief memang pakar di bidang rekayasa protein salah satunya dibuktikan dengan banyaknya penghargaan yang ia terima. Di antaranya, Paramadina Award 2005 untuk bidang Ilmu Pengetahuan dan Teknologi dari Universitas Paramadina dan PII Engineering Award 2005 untuk kategori Adhicipta Rekayasa atau Best Creation in Engineering dari PII/Persatuan Insinyur Indonesia.
Sebelumnya ia juga telah menerima penghargaan lain yaitu Science and Technology Award 2003 dari Indonesia Toray Science Foundation (ITSF) dan Peneliti Muda Terbaik Indonesia 2002 untuk bidang Ilmu Pengetahuan Teknik dan Rekayasa dari LIPI.
Ia juga pernah terpilih dengan nilai tertinggi mewakili Indonesia bersama empat peneliti muda Indonesia lainnya memenuhi undangan resmi dari Pemerintah Jerman dalam Pertemuan Para Penerima Hadiah Nobel di kota Lindau Jerman.
Arief telah menekuni bidang pertanian molekuler alias molecular farming sejak 2003 bersama timnya di Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI). Proyek ini telah melahirkan perkebunan molekuler di Cibinong Science Center yang akhirnya mengantarkannya memperoleh penghargaan dengan nama Technopreneur Award 2007. Kini Arief berkesempatan melakukan penelitian bersama di salah satu Fraunhofer Institut di Jerman. DAAD akan memberikan beasiswa selama empat bulan kunjungan penelitian tersebut.
Dengan penelitian ini, dalam waktu tiga tahun, direncanakan sudah diperoleh hasil yang dapat dilanjutkan untuk produksi tingkat industri oleh PT Kimia Farma, Tbk. Melalui hasil penelitian ini diharapkan harga obat-obat biofarmasetik penting dapat lebih dijangkau oleh masyarakat luas.
Bagaimana Tembakau Menghasilkan Anti-Kanker
Pada dasarnya Arief mencoba untuk menghasilkan protein pencetus (Growth Colony Stimulating Factor (GCSF)) dengan menggunakan tanaman tembakau (Nicotiana spp., L.). Tembakau yang diambilnya adalah tembakau lokal dari varietas yang paling sesuai, yaitu genjah kenongo, dari total 18 varietas lokal yang ditelitinya.
Daun tembakau yang biasanya untuk roduksi rokok, kini ia manfaatkan sebagai reaktor penghasil protein GCSF, suatu hormon yang sangat penting dalam menstimulasi produksi darah.
Arief mengatakan bahwa protein dibuat oleh DNA dalam tubuh kita. Nah, jika DNA dalam tubuh kita ini dipindahkan ke tembakau melalui bakteri, begitu masuk, tumbuhan ini akan mampu membuat protein sesuai DNA yang telah dimasukkan tersebut. Kemudian, jika tumbuhan itu dipanen, maka kita dapatkan protein-nya. Nah, protein inilah yang bisa dipakai sebagai protein anti-kanker.
Selain untuk protein anti-kanker, GSCF, ujarnya, bisa juga untuk menstimulasi perbanyakan sel tunas (stem cell) yang bisa dikembangkan untuk memulihkan jaringan fungsi tubuh yang sudah rusak.
Penghargaan di Bidang Protein
Arief memang pakar di bidang rekayasa protein salah satunya dibuktikan dengan banyaknya penghargaan yang ia terima. Di antaranya, Paramadina Award 2005 untuk bidang Ilmu Pengetahuan dan Teknologi dari Universitas Paramadina dan PII Engineering Award 2005 untuk kategori Adhicipta Rekayasa atau Best Creation in Engineering dari PII/Persatuan Insinyur Indonesia.
Sebelumnya ia juga telah menerima penghargaan lain yaitu Science and Technology Award 2003 dari Indonesia Toray Science Foundation (ITSF) dan Peneliti Muda Terbaik Indonesia 2002 untuk bidang Ilmu Pengetahuan Teknik dan Rekayasa dari LIPI.
Ia juga pernah terpilih dengan nilai tertinggi mewakili Indonesia bersama empat peneliti muda Indonesia lainnya memenuhi undangan resmi dari Pemerintah Jerman dalam Pertemuan Para Penerima Hadiah Nobel di kota Lindau Jerman.
Kromatografi Ion : Cara Praktis Deteksi Anion dan Kation
Teknik deteksi ion yang satu ini merupakan salah satu 'turunan' dari kromatografi, khususnya kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC = high performance liquid chromatography). Dimana, teknik ini dapat menentukan konsentrasi spesies ion-ion (anion dan/atau kation) dengan memisahkannya berdasarkan pada interaksinya dengan yang bernama: Resin. Spesies ion-ion ini kemudian dapat dipisahkan (separated) dalam kolom pemisah berdasarkan pada jenis dan ukurannya.
Campuran anion dan kation dalam suatu sampel dapat dideteksi dan jumlah ion-ion tersebut dapat diukur dalam waktu yang relatif singkat (relatively short time). Dalam konsentrasi suatu ion dalam sampel yang sangat tinggi pun, tetap bisa diukur dengan teknik ini, hanya saja dibutuhkan pengenceran sampel sebelum di-inject-kan ke dalam instrument kromatografik ion (ion chromatographic instrumental). "Dilute and shoot" adalah salah satu motto yang selalu dipegang pada banyak kromatografer dalam memperlakukan sebuah sampel.
Walau bagaimanapun, kromatografi ion tetap menjadi pilihan pada banyak orang dalam mendeteksi ion yang ada dalam sampel cair, karena teknik ini mempunyai kemampuan deteksi sampai pada level ppt (parts per trillion) dan juga karena relatif simpel serta tidak rumit dalam pengoperasioannya. Pada umumnya, aplikasi teknik ini lebih fokus pada deteksi ion-ion anorganik serta ion-ion organik yang berat molekulnya relatif kecil, dan adapun kation maupun anion organik dengan berat molekul yang besar tetap bisa dideteksi dengan baik.
Kromatografi ion modern sekarang ini awalnya dirintis dan dikembangkan terus menerus dari kromatografi pemisah ion yang klasik (classical ion-exchange chromatography) pada beberapa tahun sebelumnya. Kaitan antara "older" dan "modern" kromatografi ion, terletak pada efesiensi cara kerja yang dimilikinya. Metode kromatografi ion sebelumnya lebih ｡ｦdiidentikkan｡ｦ dengan kromatografi cair (LC = liquid chromatography) dan yang modern ｡ｦdiidentikkan｡ｦ pada HPLC. Yang modern ini telah mengalami berbagai perubahan yang drastis yang salah satunya ditandai dengan pemakaian detektor otomatis dalam efesiensi pemisahannya. Hal ini menyebabkan sedikit lebih "unggul" dari teknik kromatografi ion sebelumnya.
Sebenarnya kata "high performance" pada HPLC, bukanlah termasuk kata dari nama teknik ini, melainkan karena sedikit berbeda dan telah mengalami pemodifikasian dari sebelumnya. Namun bisa saja pada beberapa tahun ke depan, akan muncul teknik deteksi yang lebih modern lagi dengan menampilkan bentuk atau model kromatografi ion yang lain dan menamakan metodenya sebagai HPIC atau high performance chromatography ion.
Prinsip pemisahan ion
Kolom resin pemisah ion telah digunakan pada beberapa tahun sebelumnya untuk memisahkan sejumlah anion dan kation satu sama lainnya. Anorganik kation dipisahkan pada kolom resin pemisah kation, sementara anorganik anion dipisahkan pada kolom resin pemisah anion. Pada Gambar 1, memperlihatkan tipe resin yang paling sering digunakan sebagai isian dalam kolom.
Semisal akan memisahkan ion Na+, NH4+, K+, Mg2+ dan Ca2+ dalam sample. Terlebih dahulu sebuah larutan (misal: larutan asam lemah atau kuat) sebagai eluen atau fase gerak (mobile phase) dialirkan pada sebuah kolom yang berfungsi sebagai fase diam (stationary phase) yang bersisi resin kation. Kemudian sebuah sampel yang berisi kelima kation di atas diinjekkan ke dalam kolom tersebut. Kation-kation di atas akan diikat oleh resin di dalam kolom dengan bantuan kondisi eluen. Kejadian ini bisa divisualkan sebagai berikut :
Resin-SO3-H+ + Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+ <==>
Resin-SO3-Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+ + H+
Karena kelima kation ini mempunyai afinitas elektron yang berbeda satu sama lain, sehingga selektivitas dan waktu munculnya (sebagai puncak) pun akan berbeda. Istilah yang tepat untuk kasus ini adalah mempunyai waktu retensi (tR = retention time) yang berbeda. Faktor lain adalah adanya komposisi eluen kompleks seperti eluen HF, HCl, HBr, HI HSCN dan H2SO4, dll, yang bisa juga mempengaruhi waktu retensi munculnya puncak dari ion/logam yang ada, sehingga ketika menggunakan jenis eluen di atas, ada kemungkinan selektivitas terhadap ion yang diamati akan berbeda. Pada Gambar 2 memperlihatkan sebuah kromatogram yang menunjukkan adanya puncak (peak) dari kelima kation yang terpisahkan/terdeteksi.
Yang perlu diperhatikan dalam pemisahan ion
Resin pemisah ion yang biasa dipakai pada kromatografi modern sudah mempunyai ukuran yang lebih kecil, akan tetapi kelebihannya memiliki kapasitas yang rendah di banding pada model kromatografi sebelumnya. Paking material kolom yang baik, dianggap bisa memberikan bentuk puncak yang baik atau tidak broading peak dan tailing peak. Bentuk puncak yang baik bisa seperti lancip berdiri tegak. Dengan sejumlah alasan di atas, pemisahan anion dan kation sekarang ini bisa berjalan sukses walau masih menyisakan sedikit perbedaan dalam waktu retensi dari ion sampel.
Hal-hal yang diperlukan dari sebuah teknik/metode pemisahan dalam kromatografi ion modern dapat disebutkan sebagai berikut: :
1. Efisiensi kolom pemisah anion dan kation memungkinkan dengan mengamati N = Theoretical Plates nya.
2. Sebuah eluen yang digunakan bisa memberikan waktu retensi yang berbeda dari ion pada setiap kali injeksi sampel.
3. Interaksi antara eluent dan resin karena adanya kesetimbangan yang cepat dalam kolom yang bisa mengakibatkan peak broadening dapat dieliminasi atau diminimalisasi.
4. Bisa terjadi waktu retensi yang terlalu panjang atau pendek akibat dari kondisi eluent yang dipakai.
5. Resin dan eluent yang dipakai harus sesuai dengan detektor yang digunakan.
Kondisi-kondisi saat pemisahan
Tujuan utama dari para kromatografer ion adalah pertama, untuk mendapatkan hasil pemisahan atau kromatogram yang sempurna dari komponen sampel yang diinginkan. Kedua, data/hasil pemisahan dapat diperoleh secepat mungkin. Di bawah ini, beberapa parameter yang terukur yang bisa di-"manipulasi" untuk mewujudkan tujuan-tujuan di atas:
1. Struktur resin (resin structure): Dengan perubahan komposisi kimia bisa memberikan selektivitas yang berbeda. Gugus -NH3+ dan gugus -N(CH)3+ bisa memberikan daya ikat yang berbeda terhadap ion-ion pada sampel.
2. Kapasitas resin (resin capacity): Pada kondisi kapasitas resin yang rendah bisa mempercepat waktu retensi ion. Sehingga ion yang bermuatan satu (misal : Na+, K+, Cl-, F-, dll) lebih cepat dideteksi atau dielusi daripada ion-ion yang bermuatan dua atau lebih (misal : Mg2+, Ca2+, Cu2+, SO42-, C2O42-, Fe2+, Fe3+, dll).
3. Diameter kolom (column diameter): Penggunaan kolom berdiameter 2 mm > 4,4 mm > 4,6 mm (pada konvensional) bisa memberikan kekuatan elusi yang lebih cepat.
4. Kekuatan eluen (eluent strength): Eluen yang mempunyai muatan 2- (contoh: asam karbonat, dll) lebih kuat dibanding yang bermuatan monovalent, 1-.
5. Konsentrasi eluen (eluent concentration): Pada konsentrasi eluen yang tinggi bisa menghasilkan waktu retensi komponen ion yang lebih cepat.
6. Pelarut organik (organic solvent): Prosentase mutlak (misal: 10% atau 20%, dst) dari pelarut organik (contoh: asetonitril, aseton, metanol, dll) bisa memberikan data kromatogram yang berbeda. Dan yang lebih penting lagi bahwa dengan prosentase yang tepat, bisa menghambat terbentuknya tailing peak (istilah untuk sebuah puncak ion yang mempunyai ｡ｦekor｡ｦ yang panjang).
7. Isocratic or gradient elution: Isocratic elution adalah adanya penggunaan eluen yang fiks atau tidak berubah selama proses pemisahan berlangsung. Gradient elution adalah kebalikan dari isocratic, dimana terjadi pergantian eluen yang dipakai saat proses pemisahan berlangsung. Walaupun kondisi yang paling stabil dalam kromatografi ion adalah isocratic, karena tidak terjadi lagi kesetimbangan kimia dan/atau penyesuain ulang antara eluen dan kolom sebagaimana yang terjadi pada gradient elution.
Keunggulan kromatografi ion
Banyaknya aplikasi kromatografi ion modern di banyak bidang keilmuan menjadikan teknik ini lebih favorit digunakan dibanding dengan teknik deteksi ion lainnya. Beberapa kelebihan yang dimiliki kromatografi ion sehingga menjadikan "the best choice" dalam dunia penentuan/pemisahan ion/logam, di antaranya :
a. Kecepatan (speed): Kecepatan dalam analisis suatu sampel menjadi aspek yang sangat penting dalam hal analisis ion. Salah satu yang menyebabkannya adalah masalah ｡ｦklasik｡ｦ yaitu untuk mengurangi biaya dan bisa menghasilkan data-data analisis yang akurat dan cepat. Namun lebih daripada itu, sebenarnya yang lebih penting adalah memberikan andil dengan maksimal dalam perhatian kepada kondisi lingkungan (environmental efforts) yang dari hari ke hari jumlah sampel yang mau dianalisis (untuk diketahui kandungan apa saja di dalamnya) semakin bertambah. Itulah sebabnya, teknik ini terus dikembangkan orang untuk mendapatkan teknik pemisahan/pendeteksian yang lebih praktis dengan biaya yang relatif murah. Sebagai tambahan pula bahwa limbah (waste) yang dihasilkan dari penggunaan eluen dapat dikurangi.
b. Sensitivitas (sensitivity): Dengan berkembangnnya teknologi mikroprosessor, mulailah orang mengkombinasikannya dengan efisiensi kolom pemisah, mulai skala konvensional (ukuran diameter dalam milimeter) sampai skala mikro yang biasa juga disebut microcolumn. Sehingga walaupun hanya dengan jumlah sampel yang sangat sedikit, semisal 10ｦ｡｡ｦyang diinjetkan ke dalam sistem kromatografi, ion-ion yang ada dalam sampel tersebut dapat terdeteksi dengan baik.
c. Selektivitas (selectivity): Dengan sistem ini, bisa dilakukan pemisahan berdasarkan keinginan, misalnya kation/anion organik saja atau kation/anion anorganik yang ingin dipisahkan. Itu dapat dilakukan dengan memilih kolom pemisah yang tepat. Ataupun hanya ion tertentu yang ingin diukur walaupun banyak ion lain yang ada dalam sampel.
d. Pendeteksian yang serempak (simultaneous detection): Secara umum, anion dan kation dipisahkan/dideteksi terpisah dengan menggunakan sistem analisis yang terpisah (different systems) pula. Padahal sangat penting dilakukan pendeteksian secara serempak (simultaneous) antara anion dan kation dalam dalam sekali injek untuk sebuah sampel. Tentunya, pendekatan yang terakhir ini punya sejumlah kelebihan dibanding pemisahan terpisah. Sebagaimana telah diulas di atas, beberapa kelebihan di antaranya dapat menekan biaya operasional, memperkecil jumlah limbah saat analisis berlangsung, memperpendek waktu analisis (short time analysis) serta dapat memaksimalkan hasil yang diinginkan.
e. Kestabilan pada kolom pemisah (stability of the separator column): Walaupun sebenarnya, ketahanan kolom ini berdasarkan pada paking (packing) material yang diisikan ke dalam kolom pemisah. Namun kebanyakan, kolom pemisah bisa bertahan pada perubahan yang terjadi pada sampel, misalnya konsentrasi suatu ion terlalu tinggi, tidak akan mempengaruhi kestabilan material penyusun kolom. Namun, diakui bahwa ada juga kolom pemisah yang mempunyai waktu penggunaan yang tidak terlalu lama, dikarenakan paking kolom yang kurang baik atau karena faktor internal lainnya.
Campuran anion dan kation dalam suatu sampel dapat dideteksi dan jumlah ion-ion tersebut dapat diukur dalam waktu yang relatif singkat (relatively short time). Dalam konsentrasi suatu ion dalam sampel yang sangat tinggi pun, tetap bisa diukur dengan teknik ini, hanya saja dibutuhkan pengenceran sampel sebelum di-inject-kan ke dalam instrument kromatografik ion (ion chromatographic instrumental). "Dilute and shoot" adalah salah satu motto yang selalu dipegang pada banyak kromatografer dalam memperlakukan sebuah sampel.
Walau bagaimanapun, kromatografi ion tetap menjadi pilihan pada banyak orang dalam mendeteksi ion yang ada dalam sampel cair, karena teknik ini mempunyai kemampuan deteksi sampai pada level ppt (parts per trillion) dan juga karena relatif simpel serta tidak rumit dalam pengoperasioannya. Pada umumnya, aplikasi teknik ini lebih fokus pada deteksi ion-ion anorganik serta ion-ion organik yang berat molekulnya relatif kecil, dan adapun kation maupun anion organik dengan berat molekul yang besar tetap bisa dideteksi dengan baik.
Kromatografi ion modern sekarang ini awalnya dirintis dan dikembangkan terus menerus dari kromatografi pemisah ion yang klasik (classical ion-exchange chromatography) pada beberapa tahun sebelumnya. Kaitan antara "older" dan "modern" kromatografi ion, terletak pada efesiensi cara kerja yang dimilikinya. Metode kromatografi ion sebelumnya lebih ｡ｦdiidentikkan｡ｦ dengan kromatografi cair (LC = liquid chromatography) dan yang modern ｡ｦdiidentikkan｡ｦ pada HPLC. Yang modern ini telah mengalami berbagai perubahan yang drastis yang salah satunya ditandai dengan pemakaian detektor otomatis dalam efesiensi pemisahannya. Hal ini menyebabkan sedikit lebih "unggul" dari teknik kromatografi ion sebelumnya.
Sebenarnya kata "high performance" pada HPLC, bukanlah termasuk kata dari nama teknik ini, melainkan karena sedikit berbeda dan telah mengalami pemodifikasian dari sebelumnya. Namun bisa saja pada beberapa tahun ke depan, akan muncul teknik deteksi yang lebih modern lagi dengan menampilkan bentuk atau model kromatografi ion yang lain dan menamakan metodenya sebagai HPIC atau high performance chromatography ion.
Prinsip pemisahan ion
Kolom resin pemisah ion telah digunakan pada beberapa tahun sebelumnya untuk memisahkan sejumlah anion dan kation satu sama lainnya. Anorganik kation dipisahkan pada kolom resin pemisah kation, sementara anorganik anion dipisahkan pada kolom resin pemisah anion. Pada Gambar 1, memperlihatkan tipe resin yang paling sering digunakan sebagai isian dalam kolom.
Semisal akan memisahkan ion Na+, NH4+, K+, Mg2+ dan Ca2+ dalam sample. Terlebih dahulu sebuah larutan (misal: larutan asam lemah atau kuat) sebagai eluen atau fase gerak (mobile phase) dialirkan pada sebuah kolom yang berfungsi sebagai fase diam (stationary phase) yang bersisi resin kation. Kemudian sebuah sampel yang berisi kelima kation di atas diinjekkan ke dalam kolom tersebut. Kation-kation di atas akan diikat oleh resin di dalam kolom dengan bantuan kondisi eluen. Kejadian ini bisa divisualkan sebagai berikut :
Resin-SO3-H+ + Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+ <==>
Resin-SO3-Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+ + H+
Karena kelima kation ini mempunyai afinitas elektron yang berbeda satu sama lain, sehingga selektivitas dan waktu munculnya (sebagai puncak) pun akan berbeda. Istilah yang tepat untuk kasus ini adalah mempunyai waktu retensi (tR = retention time) yang berbeda. Faktor lain adalah adanya komposisi eluen kompleks seperti eluen HF, HCl, HBr, HI HSCN dan H2SO4, dll, yang bisa juga mempengaruhi waktu retensi munculnya puncak dari ion/logam yang ada, sehingga ketika menggunakan jenis eluen di atas, ada kemungkinan selektivitas terhadap ion yang diamati akan berbeda. Pada Gambar 2 memperlihatkan sebuah kromatogram yang menunjukkan adanya puncak (peak) dari kelima kation yang terpisahkan/terdeteksi.
Yang perlu diperhatikan dalam pemisahan ion
Resin pemisah ion yang biasa dipakai pada kromatografi modern sudah mempunyai ukuran yang lebih kecil, akan tetapi kelebihannya memiliki kapasitas yang rendah di banding pada model kromatografi sebelumnya. Paking material kolom yang baik, dianggap bisa memberikan bentuk puncak yang baik atau tidak broading peak dan tailing peak. Bentuk puncak yang baik bisa seperti lancip berdiri tegak. Dengan sejumlah alasan di atas, pemisahan anion dan kation sekarang ini bisa berjalan sukses walau masih menyisakan sedikit perbedaan dalam waktu retensi dari ion sampel.
Hal-hal yang diperlukan dari sebuah teknik/metode pemisahan dalam kromatografi ion modern dapat disebutkan sebagai berikut: :
1. Efisiensi kolom pemisah anion dan kation memungkinkan dengan mengamati N = Theoretical Plates nya.
2. Sebuah eluen yang digunakan bisa memberikan waktu retensi yang berbeda dari ion pada setiap kali injeksi sampel.
3. Interaksi antara eluent dan resin karena adanya kesetimbangan yang cepat dalam kolom yang bisa mengakibatkan peak broadening dapat dieliminasi atau diminimalisasi.
4. Bisa terjadi waktu retensi yang terlalu panjang atau pendek akibat dari kondisi eluent yang dipakai.
5. Resin dan eluent yang dipakai harus sesuai dengan detektor yang digunakan.
Kondisi-kondisi saat pemisahan
Tujuan utama dari para kromatografer ion adalah pertama, untuk mendapatkan hasil pemisahan atau kromatogram yang sempurna dari komponen sampel yang diinginkan. Kedua, data/hasil pemisahan dapat diperoleh secepat mungkin. Di bawah ini, beberapa parameter yang terukur yang bisa di-"manipulasi" untuk mewujudkan tujuan-tujuan di atas:
1. Struktur resin (resin structure): Dengan perubahan komposisi kimia bisa memberikan selektivitas yang berbeda. Gugus -NH3+ dan gugus -N(CH)3+ bisa memberikan daya ikat yang berbeda terhadap ion-ion pada sampel.
2. Kapasitas resin (resin capacity): Pada kondisi kapasitas resin yang rendah bisa mempercepat waktu retensi ion. Sehingga ion yang bermuatan satu (misal : Na+, K+, Cl-, F-, dll) lebih cepat dideteksi atau dielusi daripada ion-ion yang bermuatan dua atau lebih (misal : Mg2+, Ca2+, Cu2+, SO42-, C2O42-, Fe2+, Fe3+, dll).
3. Diameter kolom (column diameter): Penggunaan kolom berdiameter 2 mm > 4,4 mm > 4,6 mm (pada konvensional) bisa memberikan kekuatan elusi yang lebih cepat.
4. Kekuatan eluen (eluent strength): Eluen yang mempunyai muatan 2- (contoh: asam karbonat, dll) lebih kuat dibanding yang bermuatan monovalent, 1-.
5. Konsentrasi eluen (eluent concentration): Pada konsentrasi eluen yang tinggi bisa menghasilkan waktu retensi komponen ion yang lebih cepat.
6. Pelarut organik (organic solvent): Prosentase mutlak (misal: 10% atau 20%, dst) dari pelarut organik (contoh: asetonitril, aseton, metanol, dll) bisa memberikan data kromatogram yang berbeda. Dan yang lebih penting lagi bahwa dengan prosentase yang tepat, bisa menghambat terbentuknya tailing peak (istilah untuk sebuah puncak ion yang mempunyai ｡ｦekor｡ｦ yang panjang).
7. Isocratic or gradient elution: Isocratic elution adalah adanya penggunaan eluen yang fiks atau tidak berubah selama proses pemisahan berlangsung. Gradient elution adalah kebalikan dari isocratic, dimana terjadi pergantian eluen yang dipakai saat proses pemisahan berlangsung. Walaupun kondisi yang paling stabil dalam kromatografi ion adalah isocratic, karena tidak terjadi lagi kesetimbangan kimia dan/atau penyesuain ulang antara eluen dan kolom sebagaimana yang terjadi pada gradient elution.
Keunggulan kromatografi ion
Banyaknya aplikasi kromatografi ion modern di banyak bidang keilmuan menjadikan teknik ini lebih favorit digunakan dibanding dengan teknik deteksi ion lainnya. Beberapa kelebihan yang dimiliki kromatografi ion sehingga menjadikan "the best choice" dalam dunia penentuan/pemisahan ion/logam, di antaranya :
a. Kecepatan (speed): Kecepatan dalam analisis suatu sampel menjadi aspek yang sangat penting dalam hal analisis ion. Salah satu yang menyebabkannya adalah masalah ｡ｦklasik｡ｦ yaitu untuk mengurangi biaya dan bisa menghasilkan data-data analisis yang akurat dan cepat. Namun lebih daripada itu, sebenarnya yang lebih penting adalah memberikan andil dengan maksimal dalam perhatian kepada kondisi lingkungan (environmental efforts) yang dari hari ke hari jumlah sampel yang mau dianalisis (untuk diketahui kandungan apa saja di dalamnya) semakin bertambah. Itulah sebabnya, teknik ini terus dikembangkan orang untuk mendapatkan teknik pemisahan/pendeteksian yang lebih praktis dengan biaya yang relatif murah. Sebagai tambahan pula bahwa limbah (waste) yang dihasilkan dari penggunaan eluen dapat dikurangi.
b. Sensitivitas (sensitivity): Dengan berkembangnnya teknologi mikroprosessor, mulailah orang mengkombinasikannya dengan efisiensi kolom pemisah, mulai skala konvensional (ukuran diameter dalam milimeter) sampai skala mikro yang biasa juga disebut microcolumn. Sehingga walaupun hanya dengan jumlah sampel yang sangat sedikit, semisal 10ｦ｡｡ｦyang diinjetkan ke dalam sistem kromatografi, ion-ion yang ada dalam sampel tersebut dapat terdeteksi dengan baik.
c. Selektivitas (selectivity): Dengan sistem ini, bisa dilakukan pemisahan berdasarkan keinginan, misalnya kation/anion organik saja atau kation/anion anorganik yang ingin dipisahkan. Itu dapat dilakukan dengan memilih kolom pemisah yang tepat. Ataupun hanya ion tertentu yang ingin diukur walaupun banyak ion lain yang ada dalam sampel.
d. Pendeteksian yang serempak (simultaneous detection): Secara umum, anion dan kation dipisahkan/dideteksi terpisah dengan menggunakan sistem analisis yang terpisah (different systems) pula. Padahal sangat penting dilakukan pendeteksian secara serempak (simultaneous) antara anion dan kation dalam dalam sekali injek untuk sebuah sampel. Tentunya, pendekatan yang terakhir ini punya sejumlah kelebihan dibanding pemisahan terpisah. Sebagaimana telah diulas di atas, beberapa kelebihan di antaranya dapat menekan biaya operasional, memperkecil jumlah limbah saat analisis berlangsung, memperpendek waktu analisis (short time analysis) serta dapat memaksimalkan hasil yang diinginkan.
e. Kestabilan pada kolom pemisah (stability of the separator column): Walaupun sebenarnya, ketahanan kolom ini berdasarkan pada paking (packing) material yang diisikan ke dalam kolom pemisah. Namun kebanyakan, kolom pemisah bisa bertahan pada perubahan yang terjadi pada sampel, misalnya konsentrasi suatu ion terlalu tinggi, tidak akan mempengaruhi kestabilan material penyusun kolom. Namun, diakui bahwa ada juga kolom pemisah yang mempunyai waktu penggunaan yang tidak terlalu lama, dikarenakan paking kolom yang kurang baik atau karena faktor internal lainnya.
Perkembangan Terkini Teknologi Refrigerasi
Siklus refrigerasi merupakan sebuah mekanisme berupa siklus yang mengambil energi (termal) dari daerah bertemperatur rendah dan dibuang ke daerah bertemperatur tinggi. Siklus ini berlawanan dengan proses spontan yang terjadi sehari-hari, maka diperlukan masukan energi untuk menjalankan siklus refrigerasi. Teknologi refrigerasi sangat erat terkait dengan kehidupan dunia modern; bukan hanya pada sisi peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup, namun juga menyentuh hal-hal esensial penunjang kehidupan manusia. Teknologi refrigerasi dibutuhkan untuk meminimalkan, bahkan bisa meniadakan, pertumbuhan mikroorganisme perusak bahan-bahan tertentu; maka teknologi ini dibutuhkan keberadaannya di bidang penyimpanan dan transportasi bahan makanan.
Mesin refrigerasi saat ini dengan mudah kita jumpai di berbagai swalayan yang menjual bahan kebutuhan sehari-hari. Truk berpendingin sudah menjadi kebutuhan umum guna mentransportasikan bahan makanan melalui jarak yang cukup jauh. Selain meminimalkan atau meniadakan pertumbuhan mikroorganisme, pendinginan yang dihasilkan oleh teknologi refrigerasi juga diperlukan untuk mencegah terjadinya reaksi kimiawi/biologis yang bisa merusak kondisi suatu zat. Maka teknologi ini juga menjadi tuntutan di bidang kedokteran (penyimpanan vaksin, obat-obatan, hingga cadangan darah). Dukungan mesin refrigerasi terhadap kemajuan iptek jelas terlihat dari keberadaan mesin ini di berbagai instalasi penting berbagai bidang; biologi, kimia, kedokteran, dsb. Teknologi refrigerasi bukan hanya monopoli perusahaan besar ataupun institusi ilmiah, mesin ini, dalam bentuk lemari pendingin (refrigerator) dan pengkondisi udara (AC) umum dijumpai di tengah-tengah masyarakat. Bukan sekedar gaya hidup, karena mesin refrigerasi berfungsi untuk meningkatkan kualitas hidup manusia.
Pengkondisian udara merupakan salah satu aplikasi penting teknologi refrigerasi. Teknologi ini bisa menghasilkan dua hal esensial yang diperlukan dalam pengkondisan udara; yakni pendinginan (cooling) dan pemanasan (heating). Pengkondisian udara adalah usaha untuk mengatur temperatur dan kelembaban udara agar menghasilkan kenyamanan termal (thermal comfort) bagi manusia. Pengkondisian udara lengkap meliputi pemanasan (heating), pendinginan (cooling), pengaturan kelembaban (humidifying dan dehumidifying), dan pertukaran udara (ventilating). Sedangkan pengkondisian udara skala kecil umumnya dilakukan tanpa mengikutsertakan pengaturan kelembaban. Pengkondisian udara saat ini telah menjadi standard bangunan, publik ataupun privat dalam berbagai skala, di berbagai penjuru dunia. Untuk daerah yang mengalami empat musim, terjadi perubahan fungsi pengkondisian udara dari pemanasan (heating) pada saat musim dingin menjadi pendinginan (cooling) pada saat musim panas. Sedangkan pada daerah khatulistiwa seperti Indonesia, pada umumnya fungsi pengkondisian udara adalah pada mode pendinginan saja. Mesin pengkondisian udara yang bekerja sebagai pendingin biasanya disebut sebagai AC (Air Conditioning), sedangkan pada saat bekerja sebagai pemanas disebut sebagai pompa kalor (heat pump). Kedua fungsi tersebut bisa menyatu dalam satu mesin (mesin refrigerasi), bisa juga terpisah menjadi dua bagian; tergantung pada mekanisme yang digunakan.
1. Masalah kontemporer yang mempengaruhi perkembangan mesin pengkondisian udara
Dewasa ini banyak diserukan pentingnya penghematan energi di berbagai penjuru dunia. Hal tersebut dipicu oleh kekhawatiran semakin menipisnya cadangan minyak dunia, sementara pada saat yang sama, manusia belum mampu menemukan bahan bakar pengganti yang memiliki kemampuan dan ketersediaan yang setara dengan minyak bumi. Di sisi lain, permintaan minyak dunia terus meningkat sebesar 1,5% pertahun (Kerr dan Service, 2005). Kombinasi faktor-faktor tersebut menyebabkan ketidakstabilan harga minyak bumi. Selain itu, penggunaan bahan bakar minyak (BBM) mengakibatkan akibat buruk lain bagi bumi, yakni efek rumah kaca (greenhouse) yang disebabkan oleh peningkatan jumlah karbon dioksida (CO2) di atmosfer.
Kebutuhan energi pada mesin refrigerasi / pengkondisian udara terhadap pasokan listrik nasional cukup signifikan. Di Shanghai, Saito (2002) mengemukakan bahwa pada beban puncak di musim panas, pengkondisian udara mengkonsumsi 1/3 suplai listrik. Suzuki dkk (2005) memperkirakan bahwa beban listrik untuk mesin pengkondisian udara mengkonsumsi tidak kurang dari 1/5 suplai listrik di Jepang. Untuk belahan Amerika Utara, Todesco (2005) menyatakan bahwa kebuhan listrik untuk mesin pengkondisian udara pada beban puncak mencapai 3.6 �9.2 GW --bandingkan dengan kemampuan PT PLN yang sekitar 39.5 GW (Seymour dkk (2002). Sedangkan di Indonesia, Suwono (2005) menyebut sekitar 60% konsumsi listrik hotel di Jakarta digunakan untuk memasok energi mesin pengkondisian udara. Oleh karena itu, usaha penghematan energi yang dilakukan terhadap mesin pengkondisian udara akan berdampak signifikan terhadap usaha penghematan energi dunia.
Hipotesis yang disampaikan oleh Molina dan Rowland (1974) mengenai dampak buruk chlorofluoromethane (CFC) terhadap lapisan ozon mencetuskan babak baru dalam dunia pengkondisian udara. Verifikasi yang dilakukan berbagai penelitian yang dibiayai beberapa perusahaan penghasil refrigerant (bahan yang digunakan dalam mesin refrigerasi/mesin pendingin) pada akhir 1970-an menghasilkan temuan yang mendukung hipotesis Molina dan Rowland. Diperkirakan terjadi perusakan lapisan ozon sekitar 3% per-dekade. Lapisan ozon yang terdapat di daerah stratosphere berfungsi untuk menghalangi masuknya sinar ultraviolet-B ke permukaan bumi (Calm, 2002). Sinar ultraviolet-B ini ditengarai akan menyebabkan masalah kesehatan bagi manusia dan gangguan pada tumbuhan di permukaan bumi. Setelah sebuah ekspedisi dari Inggris ke daerah Antartika mengindikasikan adanya kerusakan parah pada lapisan ozon (Farman dkk., 1985), dunia segera mengambil langkah serius untuk mencegah bertambah parahnya kerusakan lapisan ozon. Protokol Montreal tahun 1987 mengatur penggunaan dan penghapusan berbagai zat yang ditengarai menyebabkan kerusakan lapisan ozon; refrigerant CFC termasuk salah satu diantaranya. Protokol Montreal dan berbagai amandemennya mengamanatkan penghapusan CFCs di negara maju pada tahun 1996, sedangkan untuk negara berkembang pada tahun 2010 (United Nations for Environment Programme, 2000). Pada lapisan stratosphere secara alamiah terjadi proses pembentukan dan penghancuran molekul ozon (O3) oleh sinar ultraviolet. Keberadaan atom chlorine (Cl) menyebabkan kesetimbangan reaksi tersebut terganggu. Kerusakan lapisan ozon akibat chlorine (Cl) dijelaskan melalui reaksi kimia berantai berikut:
O3 + UV → O* + O2
Cl + O3 → ClO + O2
ClO + O*→ Cl + O2
Cl + O3 → ClO + O2
ClO + O* → Cl + O2
. . .
Mayoritas ilmuwan dunia meyakini bahwa pemanasan global yang terjadi belakangan ini diakibatkan oleh gas-gas rumah kaca yang dihasilkan oleh aktivitas manusia (Oreskes, 2002). Selain berkontribusi pada produksi CO2 melalui system pembangkit energi untuk suplai listrik mesin refrigerasi, teknologi refrigerasi juga berkontribusi langsung pada pemanasan global melalui kebocoran dan buangan refrigeran (yang bersifat gas rumah kaca) ke lingkungan. Terkait dengan hal ini, Protokol Kyoto tahun 1997 tentang perubahan iklim bumi telah mengatur penggunaan refrigerant yang termasuk dalam gas rumah kaca, yakni HFCs (Hidro Fluoro Carbons). Gas-gas yang memiliki potensi efek rumah kaca dikategorikan dalam zat GWP (Global Warming Potential), sedangkan zat perusak lapisan ozon disebut sebagai ODS (Ozon Depleting Substance).
Dengan demikian, terdapat tiga hal yang mempengaruhi perkembangan mesin refrigerasi saat ini, yakni: (1) Penghematan energi, (2) Tuntutan refrigerant non-ODS, dan (3) Tuntutan refrigerant non-GWP. Perlu diketahui bahwa efek GWP dan ODS pada zat refrigerant hanya terjadi bila zat tersebut terlepas ke atmosfer yang disebabkan kebocoran pada mesin refrigerasi ataupun penggantian dan recycling refrigerant. Di luar sistem refrigerasi, CFC juga digunakan dalam berbagai aplikasi lain seperti zat pendorong (propellant), aerosol, zat pengembang, dll. Guna menjawab tiga kebutuhan terkait dengan perkembangan teknologi refrigerasi di atas, ilmuwan dan teknolog melakukan berbagai inovasi yang pada umumnya terkategorikan dalam tiga hal: (1) Perbaikan prestasi dan karakteristik mesin refrigerasi yang telah eksis, (2) Penelitian guna menghasilkan refrigerant non-ODS dan non-GWP, dan (3) Pencarian teknologi refrigerasi alternatif.
1.1 Perbaikan prestasi dan karakteristik mesin refrigerasi/pengkondisian udara
Saat ini mesin refrigerasi yang paling banyak digunakan di dunia adalah dari jenis siklus kompresi uap. Sistem lain, seperti sistem magneto-kalorik, absorbsi, adsorpsi, dan efek Siebeck hingga saat ini masih terbatas penggunaannya. Mesin refrigerasi siklus kompresi uap memiliki fleksibilitas penggunaan, yakni bisa berfungsi sebagai mesin pendingin (AC) ataupun pompa kalor (heat pump) dengan mengubah arah aliran refrigerannya. Mesin refrigerasi jenis ini juga berukuran cukup kompak, sehingga tidak memerlukan ruang yang besar. Di bawah ini akan dijelaskan prinsip kerja mesin refrigerasi siklus kompresi uap.
Mesin refrigerasi kompresi uap terdiri atas empat komponen utama, yakni kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator. Kondensor dan evaporator sesungguhnya merupakan penukar kalor (heat exchanger) yang berfungsi mempertukarkan kalor diantara dua fluida, yakni antara refrigerant dengan fluida luar (bisa berupa air ataupun udara).
Mesin refrigerasi saat ini dengan mudah kita jumpai di berbagai swalayan yang menjual bahan kebutuhan sehari-hari. Truk berpendingin sudah menjadi kebutuhan umum guna mentransportasikan bahan makanan melalui jarak yang cukup jauh. Selain meminimalkan atau meniadakan pertumbuhan mikroorganisme, pendinginan yang dihasilkan oleh teknologi refrigerasi juga diperlukan untuk mencegah terjadinya reaksi kimiawi/biologis yang bisa merusak kondisi suatu zat. Maka teknologi ini juga menjadi tuntutan di bidang kedokteran (penyimpanan vaksin, obat-obatan, hingga cadangan darah). Dukungan mesin refrigerasi terhadap kemajuan iptek jelas terlihat dari keberadaan mesin ini di berbagai instalasi penting berbagai bidang; biologi, kimia, kedokteran, dsb. Teknologi refrigerasi bukan hanya monopoli perusahaan besar ataupun institusi ilmiah, mesin ini, dalam bentuk lemari pendingin (refrigerator) dan pengkondisi udara (AC) umum dijumpai di tengah-tengah masyarakat. Bukan sekedar gaya hidup, karena mesin refrigerasi berfungsi untuk meningkatkan kualitas hidup manusia.
Pengkondisian udara merupakan salah satu aplikasi penting teknologi refrigerasi. Teknologi ini bisa menghasilkan dua hal esensial yang diperlukan dalam pengkondisan udara; yakni pendinginan (cooling) dan pemanasan (heating). Pengkondisian udara adalah usaha untuk mengatur temperatur dan kelembaban udara agar menghasilkan kenyamanan termal (thermal comfort) bagi manusia. Pengkondisian udara lengkap meliputi pemanasan (heating), pendinginan (cooling), pengaturan kelembaban (humidifying dan dehumidifying), dan pertukaran udara (ventilating). Sedangkan pengkondisian udara skala kecil umumnya dilakukan tanpa mengikutsertakan pengaturan kelembaban. Pengkondisian udara saat ini telah menjadi standard bangunan, publik ataupun privat dalam berbagai skala, di berbagai penjuru dunia. Untuk daerah yang mengalami empat musim, terjadi perubahan fungsi pengkondisian udara dari pemanasan (heating) pada saat musim dingin menjadi pendinginan (cooling) pada saat musim panas. Sedangkan pada daerah khatulistiwa seperti Indonesia, pada umumnya fungsi pengkondisian udara adalah pada mode pendinginan saja. Mesin pengkondisian udara yang bekerja sebagai pendingin biasanya disebut sebagai AC (Air Conditioning), sedangkan pada saat bekerja sebagai pemanas disebut sebagai pompa kalor (heat pump). Kedua fungsi tersebut bisa menyatu dalam satu mesin (mesin refrigerasi), bisa juga terpisah menjadi dua bagian; tergantung pada mekanisme yang digunakan.
1. Masalah kontemporer yang mempengaruhi perkembangan mesin pengkondisian udara
Dewasa ini banyak diserukan pentingnya penghematan energi di berbagai penjuru dunia. Hal tersebut dipicu oleh kekhawatiran semakin menipisnya cadangan minyak dunia, sementara pada saat yang sama, manusia belum mampu menemukan bahan bakar pengganti yang memiliki kemampuan dan ketersediaan yang setara dengan minyak bumi. Di sisi lain, permintaan minyak dunia terus meningkat sebesar 1,5% pertahun (Kerr dan Service, 2005). Kombinasi faktor-faktor tersebut menyebabkan ketidakstabilan harga minyak bumi. Selain itu, penggunaan bahan bakar minyak (BBM) mengakibatkan akibat buruk lain bagi bumi, yakni efek rumah kaca (greenhouse) yang disebabkan oleh peningkatan jumlah karbon dioksida (CO2) di atmosfer.
Kebutuhan energi pada mesin refrigerasi / pengkondisian udara terhadap pasokan listrik nasional cukup signifikan. Di Shanghai, Saito (2002) mengemukakan bahwa pada beban puncak di musim panas, pengkondisian udara mengkonsumsi 1/3 suplai listrik. Suzuki dkk (2005) memperkirakan bahwa beban listrik untuk mesin pengkondisian udara mengkonsumsi tidak kurang dari 1/5 suplai listrik di Jepang. Untuk belahan Amerika Utara, Todesco (2005) menyatakan bahwa kebuhan listrik untuk mesin pengkondisian udara pada beban puncak mencapai 3.6 �9.2 GW --bandingkan dengan kemampuan PT PLN yang sekitar 39.5 GW (Seymour dkk (2002). Sedangkan di Indonesia, Suwono (2005) menyebut sekitar 60% konsumsi listrik hotel di Jakarta digunakan untuk memasok energi mesin pengkondisian udara. Oleh karena itu, usaha penghematan energi yang dilakukan terhadap mesin pengkondisian udara akan berdampak signifikan terhadap usaha penghematan energi dunia.
Hipotesis yang disampaikan oleh Molina dan Rowland (1974) mengenai dampak buruk chlorofluoromethane (CFC) terhadap lapisan ozon mencetuskan babak baru dalam dunia pengkondisian udara. Verifikasi yang dilakukan berbagai penelitian yang dibiayai beberapa perusahaan penghasil refrigerant (bahan yang digunakan dalam mesin refrigerasi/mesin pendingin) pada akhir 1970-an menghasilkan temuan yang mendukung hipotesis Molina dan Rowland. Diperkirakan terjadi perusakan lapisan ozon sekitar 3% per-dekade. Lapisan ozon yang terdapat di daerah stratosphere berfungsi untuk menghalangi masuknya sinar ultraviolet-B ke permukaan bumi (Calm, 2002). Sinar ultraviolet-B ini ditengarai akan menyebabkan masalah kesehatan bagi manusia dan gangguan pada tumbuhan di permukaan bumi. Setelah sebuah ekspedisi dari Inggris ke daerah Antartika mengindikasikan adanya kerusakan parah pada lapisan ozon (Farman dkk., 1985), dunia segera mengambil langkah serius untuk mencegah bertambah parahnya kerusakan lapisan ozon. Protokol Montreal tahun 1987 mengatur penggunaan dan penghapusan berbagai zat yang ditengarai menyebabkan kerusakan lapisan ozon; refrigerant CFC termasuk salah satu diantaranya. Protokol Montreal dan berbagai amandemennya mengamanatkan penghapusan CFCs di negara maju pada tahun 1996, sedangkan untuk negara berkembang pada tahun 2010 (United Nations for Environment Programme, 2000). Pada lapisan stratosphere secara alamiah terjadi proses pembentukan dan penghancuran molekul ozon (O3) oleh sinar ultraviolet. Keberadaan atom chlorine (Cl) menyebabkan kesetimbangan reaksi tersebut terganggu. Kerusakan lapisan ozon akibat chlorine (Cl) dijelaskan melalui reaksi kimia berantai berikut:
O3 + UV → O* + O2
Cl + O3 → ClO + O2
ClO + O*→ Cl + O2
Cl + O3 → ClO + O2
ClO + O* → Cl + O2
. . .
Mayoritas ilmuwan dunia meyakini bahwa pemanasan global yang terjadi belakangan ini diakibatkan oleh gas-gas rumah kaca yang dihasilkan oleh aktivitas manusia (Oreskes, 2002). Selain berkontribusi pada produksi CO2 melalui system pembangkit energi untuk suplai listrik mesin refrigerasi, teknologi refrigerasi juga berkontribusi langsung pada pemanasan global melalui kebocoran dan buangan refrigeran (yang bersifat gas rumah kaca) ke lingkungan. Terkait dengan hal ini, Protokol Kyoto tahun 1997 tentang perubahan iklim bumi telah mengatur penggunaan refrigerant yang termasuk dalam gas rumah kaca, yakni HFCs (Hidro Fluoro Carbons). Gas-gas yang memiliki potensi efek rumah kaca dikategorikan dalam zat GWP (Global Warming Potential), sedangkan zat perusak lapisan ozon disebut sebagai ODS (Ozon Depleting Substance).
Dengan demikian, terdapat tiga hal yang mempengaruhi perkembangan mesin refrigerasi saat ini, yakni: (1) Penghematan energi, (2) Tuntutan refrigerant non-ODS, dan (3) Tuntutan refrigerant non-GWP. Perlu diketahui bahwa efek GWP dan ODS pada zat refrigerant hanya terjadi bila zat tersebut terlepas ke atmosfer yang disebabkan kebocoran pada mesin refrigerasi ataupun penggantian dan recycling refrigerant. Di luar sistem refrigerasi, CFC juga digunakan dalam berbagai aplikasi lain seperti zat pendorong (propellant), aerosol, zat pengembang, dll. Guna menjawab tiga kebutuhan terkait dengan perkembangan teknologi refrigerasi di atas, ilmuwan dan teknolog melakukan berbagai inovasi yang pada umumnya terkategorikan dalam tiga hal: (1) Perbaikan prestasi dan karakteristik mesin refrigerasi yang telah eksis, (2) Penelitian guna menghasilkan refrigerant non-ODS dan non-GWP, dan (3) Pencarian teknologi refrigerasi alternatif.
1.1 Perbaikan prestasi dan karakteristik mesin refrigerasi/pengkondisian udara
Saat ini mesin refrigerasi yang paling banyak digunakan di dunia adalah dari jenis siklus kompresi uap. Sistem lain, seperti sistem magneto-kalorik, absorbsi, adsorpsi, dan efek Siebeck hingga saat ini masih terbatas penggunaannya. Mesin refrigerasi siklus kompresi uap memiliki fleksibilitas penggunaan, yakni bisa berfungsi sebagai mesin pendingin (AC) ataupun pompa kalor (heat pump) dengan mengubah arah aliran refrigerannya. Mesin refrigerasi jenis ini juga berukuran cukup kompak, sehingga tidak memerlukan ruang yang besar. Di bawah ini akan dijelaskan prinsip kerja mesin refrigerasi siklus kompresi uap.
Mesin refrigerasi kompresi uap terdiri atas empat komponen utama, yakni kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator. Kondensor dan evaporator sesungguhnya merupakan penukar kalor (heat exchanger) yang berfungsi mempertukarkan kalor diantara dua fluida, yakni antara refrigerant dengan fluida luar (bisa berupa air ataupun udara).
Sejarah dan Perkembangan Fotografi
FOTOGRAFI yang kita kenal sekarang ini mempunyai sejarah perjalanan yang sangat panjang. Bermula pada abad 12 SM dari keheranan seorang pedagang Arab - Ibnu al Haitam - yang menyaksikan gambar unta terbalik di dalam kemahnya melalui sebuah lubang kecil. Penemuan mana kemudian dilanjutkan dan dikembangkan oleh seorang pelukis terkenal Leo Nardi da Vinci melalui ciptaannya yang dinamakan kamera Obscura. Pelukis di jaman itu menggunakan kamera obscura untuk membuat silhuet dari model-modelnya. Maklum, film belum dikenal manusia pada masa itu.
Hingga akhirnya orang mulai mengenal bahan peka cahaya yang dioleskan pada pelat tembaga yang disinari untuk menimbulkan image (gambar). Dan seterusnya hingga ditemukannya bahan film pada awal abad 20 dengan perkembangannya yang kita kenal hingga saat ini. Tercatat nama-nama Daguere, Niepce, Henry Fox Talbot dan George Eastman sebagai pelopor dalam penemuan dan pengembangan teknologi film.
Sementara itu perkembangan teknologi kamera sebagai kotak penerus cahaya berjalan seiring dengan perkembangan teknologi kimia peka cahaya sebagai bahan dasar membuat emulsi film. Salah seorang pembuat kamera yang sangat terkenal adalah Ernst Leitz dari Wetzlar (Jerman) yang menciptakan kamera berukuran 135 mm pertama pada tahun 1920 yang tetap bertahan hingga saat ini.
Selanjutnya dengan berkembangnya teknologi arus lemah di era 70an, kamera yang semua "full mechanic" berangsur menjadi "full electronic". Semua penghitungan pencahayaan hingga penggulungan film berlangsung secara elektronik. Segala sesuatu menjadi lebih cepat, lebih mudah dan lebih pasti mutu hasilnya.
Tetapi sementara itu dari sisi yang lain muncul sebuah teknologi baru yang dikenal dengan nama digital. Teknologi digital kemudian berkembang dengan sangat cepat melahap semua segmen teknologi yang ada dalam kehidupan manusia modern - termasuk bidang fotografi.
Secara revolusioner, bahan peka cahaya yang semula berupa unsur-unsur kimia dalam bentuk film itu kini peranannya diambil alih oleh sel-sel peka cahaya yang meneruskan citra digital yang dihasilkan oleh permukaannya ke dalam sebuah memory penyimpanan digital yang setiap diinginkan siap menampilkan image yang disimpannya, melalui sebuah layar monitor - yang terdapat pada setiap kamera digital.
Sebuah ancaman yang sangat serius untuk kamera-kamera konvensional yang menjadi terasa sangat kuno. Terutama bagi fotografer generasi muda.
Pembuatan gambar kini tidak tergantung pada film lagi. Demikian juga hasilnya yang "instant" sangat mengancam kehadiran film dan kelangsungan lab-lab foto tradisional yang ada. Sebagai gantinya, muncul lab digital yang lebih canggih dan akrab lingkungan karena bebas bahan kimia.
Lebih dari itu teknologi digital selain mempermudah proses penyimpanan gambar, turut pula mempercepat pengiriman image dari satu tempat ke tempat lainnya hanya melalui sebuah telpon genggam yang dioperasikan dari sebuah tempat yang jauh dari kehidupan modern, berkat jasa satelit telekomunikasi yang mampu menghubungkan semua bagian dunia ini dengan memanfaatkan Teknologi Informasi di dalamnya yang populer dengan nama Internet.
Dunia Internet yang kita kenal dengan nama dunia virtual atau maya berjalan paralel dengan dunia nyata. Kita dapat menemukan di dalamnya berbagai kegiatan maya dalam bentuk yang kita kenal dengan istilah populer situs di Internet.
Melalui berbagai situs di Internet inilah dunia fotografi menampilkan dirinya dalam bentuk yang sulit dibayangkan sebelumnya. Jual beli stok foto, Galeri Foto hingga komunikasi interaktif masyarakat foto dapat kita temui di dalamnya. Belum lagi promosi oleh perusahaan-perusahaan film raksasa dunia, seperti Kodak ( www.kodak.com (http://www.kodak.com) ) atau Fuji ( www.fuji.com (http://www.fuji.com) ).
Tetapi kembali kepada kamera digital, benarkah teknologi yang baru memulai kiprahnya itu akan dapat melahir generasi kamera digital untuk jangka panjang? Sangat sulilt menjawabnya.
Baru-baru ini seolah muncul dari tempat yang sangat tidak terduga, lahirlah film elektronik yang justru mengancam kelangsungan kamera digital. Bentuk fisiknya sama dengan film biasa, hanya lidah filmnya kaku tidak dapat digulung, terbuat dari chip yang peka cahaya. Memakainya? Cukup dipasang seperti biasa pada rumah film kamera Anda.
Hingga akhirnya orang mulai mengenal bahan peka cahaya yang dioleskan pada pelat tembaga yang disinari untuk menimbulkan image (gambar). Dan seterusnya hingga ditemukannya bahan film pada awal abad 20 dengan perkembangannya yang kita kenal hingga saat ini. Tercatat nama-nama Daguere, Niepce, Henry Fox Talbot dan George Eastman sebagai pelopor dalam penemuan dan pengembangan teknologi film.
Sementara itu perkembangan teknologi kamera sebagai kotak penerus cahaya berjalan seiring dengan perkembangan teknologi kimia peka cahaya sebagai bahan dasar membuat emulsi film. Salah seorang pembuat kamera yang sangat terkenal adalah Ernst Leitz dari Wetzlar (Jerman) yang menciptakan kamera berukuran 135 mm pertama pada tahun 1920 yang tetap bertahan hingga saat ini.
Selanjutnya dengan berkembangnya teknologi arus lemah di era 70an, kamera yang semua "full mechanic" berangsur menjadi "full electronic". Semua penghitungan pencahayaan hingga penggulungan film berlangsung secara elektronik. Segala sesuatu menjadi lebih cepat, lebih mudah dan lebih pasti mutu hasilnya.
Tetapi sementara itu dari sisi yang lain muncul sebuah teknologi baru yang dikenal dengan nama digital. Teknologi digital kemudian berkembang dengan sangat cepat melahap semua segmen teknologi yang ada dalam kehidupan manusia modern - termasuk bidang fotografi.
Secara revolusioner, bahan peka cahaya yang semula berupa unsur-unsur kimia dalam bentuk film itu kini peranannya diambil alih oleh sel-sel peka cahaya yang meneruskan citra digital yang dihasilkan oleh permukaannya ke dalam sebuah memory penyimpanan digital yang setiap diinginkan siap menampilkan image yang disimpannya, melalui sebuah layar monitor - yang terdapat pada setiap kamera digital.
Sebuah ancaman yang sangat serius untuk kamera-kamera konvensional yang menjadi terasa sangat kuno. Terutama bagi fotografer generasi muda.
Pembuatan gambar kini tidak tergantung pada film lagi. Demikian juga hasilnya yang "instant" sangat mengancam kehadiran film dan kelangsungan lab-lab foto tradisional yang ada. Sebagai gantinya, muncul lab digital yang lebih canggih dan akrab lingkungan karena bebas bahan kimia.
Lebih dari itu teknologi digital selain mempermudah proses penyimpanan gambar, turut pula mempercepat pengiriman image dari satu tempat ke tempat lainnya hanya melalui sebuah telpon genggam yang dioperasikan dari sebuah tempat yang jauh dari kehidupan modern, berkat jasa satelit telekomunikasi yang mampu menghubungkan semua bagian dunia ini dengan memanfaatkan Teknologi Informasi di dalamnya yang populer dengan nama Internet.
Dunia Internet yang kita kenal dengan nama dunia virtual atau maya berjalan paralel dengan dunia nyata. Kita dapat menemukan di dalamnya berbagai kegiatan maya dalam bentuk yang kita kenal dengan istilah populer situs di Internet.
Melalui berbagai situs di Internet inilah dunia fotografi menampilkan dirinya dalam bentuk yang sulit dibayangkan sebelumnya. Jual beli stok foto, Galeri Foto hingga komunikasi interaktif masyarakat foto dapat kita temui di dalamnya. Belum lagi promosi oleh perusahaan-perusahaan film raksasa dunia, seperti Kodak ( www.kodak.com (http://www.kodak.com) ) atau Fuji ( www.fuji.com (http://www.fuji.com) ).
Tetapi kembali kepada kamera digital, benarkah teknologi yang baru memulai kiprahnya itu akan dapat melahir generasi kamera digital untuk jangka panjang? Sangat sulilt menjawabnya.
Baru-baru ini seolah muncul dari tempat yang sangat tidak terduga, lahirlah film elektronik yang justru mengancam kelangsungan kamera digital. Bentuk fisiknya sama dengan film biasa, hanya lidah filmnya kaku tidak dapat digulung, terbuat dari chip yang peka cahaya. Memakainya? Cukup dipasang seperti biasa pada rumah film kamera Anda.
Langganan:
Postingan (Atom)