Tetap Dingin di Musim Panas Menggunakan Sifat Hidrofilik dari Fotokatalis TiO2

Adanya efek rumah kaca akibat penggunaan bahan bakar fosil secara besar-besaran menyebabkan terjadinya perubahan iklim. Peristiwa perubahan iklim ini mengakibatkan sebagian dunia mengalami masalah pemanasan global sedangkan sebagian lagi mengalami masalah pendinginan global. Sebagai negara beriklim tropis, efek pemanasan global lebih terasa di negara kita. Bahkan saat ini di Jakarta suhu lingkungan ketika siang hari bisa mencapai 40 0C. Solusi praktis yang dilakukan masyarakat untuk mengatasi masalah ini adalah dengan menggunakan air conditioner (AC). Dengan adanya AC suhu ruangan dapat tetap dingin di musim panas sekalipun. Saat ini penggunaan AC sepertinya menjadi salah satu kebutuhan yang penting terutama bagi masyarakat ibukota. Sayangnya energi listrik yang dibutuhkan untuk menyalakan AC sangat besar. Energi listrik yang dibutuhkan AC bergantung pada seberapa besar perubahan suhu yang diinginkan. Jadi apabila suhu di lingkungan saat itu sangat panas dan kita ingin menurunkan suhu hingga di bawah suhu lingkungan maka energi listrik yang digunakan untuk melepaskan panas menjadi sangat besar. Ketika cuaca sedang panas-panasnya di rumah, kita sering melihat orang-orang yang menyirami kebun atau jalanan dengan air. Tujuannya adalah agar air yang disiramkan ke jalanan ini akan menguap dengan sendirinya dan diyakini hal ini akan ikut menurunkan suhu udara di sekitar. Pertanyaan selanjutnya adalah apakah hal yang sama juga dapat dilakukan untuk mendinginkan bangunan rumah sehingga suhu di dalam rumah bisa tetap dingin tanpa menggunakan AC? Pada kondisi normal ketika suhu udara meningkat kita menggunakan AC untuk mendinginkan ruangan. Prinsip kerja dari AC adalah memindahkan panas yang terdapat di luar ruangan dan membuangnya ke lingkungan. Enegri listrik yang digunakan bergantung pada seberapa besar suhu yang ingin diturunkan tersebut. Sehingga bila suhu udara di lingkungan sangat panas dan kita ingin menurunkan suhu di bawah kondisi lingkungan (20 – 23 0C) tentunya beban kerja AC menjadi sangat besar.

Dengan memanfaatkan sifat superhidrofilik dari senyawa TiO2 yang dicoating pada atap maupun kaca, diharapkan suhu sekitar ruangan menjadi lebih rendah. Sehingga dengan sendirinya beban kerja AC menjadi berkurang karena suhu yang diturunkan tidak sebesar bangunan yang tidak dicoating dengan fotokatalis. Bahkan pada kondisi cuaca yang sangat panas perbedaan suhu bisa mencapai 5 0C. Oksigen yang teraktivasi terbentuk ketika titanium oksida terkena sinar matahari. Efek oksidasi yang terjadi kemudian dapat menghilangkan pengotor dan senyawa berbahaya dari permukaan lapisan yang dicoating. Fungsi lain dari fotokatalis titanium oksida adalah dapat mendekomposisi bakteri, senyawa berbahaya, serta polutan udara. Hal ini sangat mungkin terjadi dikarenakan adanya potensi untuk memberikan efek oksidasi TiO2 yang terjadi di permukaan ketika diberikan cahaya. Ketika titanium oksida terkena sinar matahari, permukaan yang dicoating fotokatalis menjadi bersifat superhidrofilik sehingga butiran-butiran air akan membentuk lapisan tipis air pada permukaannya. Gaya tarik menarik antara permukaan dengan air ini menunjukkan bahwa butiran air yang jatuh ke permukaan akan menyebar dan membentuk lapisan tipis pada permukaan yang membentuk permukaan yang bersifat super hidrofilik.

Aplikasi dari teknologi ini telah diterapkan oleh New Enegy and Industrial Technology (NEDO) melalui proyek Research and Development of Constructive Materials Using TiO2 Based Photocatalysts. Penelitian yang telah dilakukan NEDO menunjukkan bahwa air yang disemprotkan ke sekeliling ruangan yang telah dilapisi fotokatalisis menunjukkan bahwa terjadi penurunan suhu rata-rata 5 0C di hari biasa. Bahkan penurunan suhu bisa mencapai 7 0C ketika temperature lingkungan sedang mencapai nilai maksimalnya. Hasil ini akan memberikan potensi penghematan energi listrik untuk pendinginan ruangan (penggunaan AC) sekitar 10 – 20%. Fotokatalis TiO2 ini juga memberikan permukaan daya tarik menarik yang tinggi dengan air. Sehingga air yang disemprotkan kea tap yang telah dicoating dengan fotokatalis ini tidak membetuk lapisan droplet melainkan akan tersebar secara merata dan menutupi seluruh permukaan dengan lapisan tipis air. Lapisan tipis air di permukaan inilah yang nantinya akan teruapkan ke lingkungan. Proses penguapan air ini terjadi karena adanya perpindahan kalor (panas) dari lingkungan sekitar. Hasil dari evaporative cooling effect ini mengakibatkan atap menjadi dingin sehingga akan mengurangi panas yang masuk ke dalam ruangan. Dikarenakan panas yang masuk ke ruangan berkurang maka kita dapat menghemat listrik yang digunakan untuk mendinginkan ruangan. Mula-mula permukaan atap dilapisi dengan fotokatalis. Fotokatalis yang biasa digunakan adalah senyawa titanium dioksida (TiO2). Nantinya dengan bantuan energi ultraviolet dari cahaya matahari untuk menghilangkan pengotor yang terdapat di permukaannya. Adanya proses fotokatalisis membuat kaca menjadi terhindar dari kotoran yang menempel sehingga tetap kelihatan jernih. Karena lapisan atap tidak menjadi kotor sehingga kita dapat menghemat listrik karena listrik yang digunakan untuk pencahayaan tidak diperlukan.

Gambar di atas menunjukkan gambaran visual menggunakan kamera infra merah untuk memperlihatkan secara nyata perbedaan antara bagian yang dicoating dan yang tidak di sebuah ruangan. Dari gambar ini terlihat bahwa permukaan yang telah di coating TiO2 dan disemprotkan dengan air memberikan penurunan (lapisan berwarna biru) dibandingkan dengan bagian yang tidak dicoating (lapisan berwarna merah). Fungsi-fungsi yang telah disebutkan di atas menunjukkan bahwa penelitian dan aplikasi dari penelitian ini layak untuk ditindaklanjuti mengingat potensinya untuk dikembangkan secara komersil di Indonesia. Di Jepang sendiri, sebagai negara yang pertama mengembangkan hal ini, sejumlah besar produk telah dikembangkan dan akan semakin banyak lagi di masa yang akan datang. Proses ini layak untuk dilakukan dan juga diaplikasikan di Indonesia dikarenakan beberapa alasan yaitu:

1. Kondisi Indonesia, khususnya Jakarta yang cukup panas terutama dikarenakan adanya efek pemanasan global
2. Sumber Energi Solar yang melimpah di Indonesia. Sinar matahari yang memancarkan sinar ultraviolet merupakan prasyarat terjadinya proses fotokatalis ini. Hal ini disebabkan tanpa adanya sinar matahari, TiO2 tidak dapat teraktivasi sehingga fotokatalis ini menjadi sia-sia.