Update Teknologi: Air dari Udara

Udara di gurun bisa diolah menjadi air, sebuah pilihan yang sangat tepat untuk mengatasi krisis air.

Beberapa hari yang lalu, di WAG warga RT kami ada sebuah pengumuman dari PDAM tentang tidak mengalirnya air secara bergiliran dengan jam-jam tertentu karena ada perbaikan pipa distribusi.

Kita menyadari pentingnya air ketika kita mengalami kesulitan air, atau tidak memiliki akses ke air sama sekali.

Dengan krisis air yang menimpa dunia saat ini, bahan-bahan luar biasa yang bisa menyedot air, bahkan dari udara gurun yang gersang, bisa memuaskan dahaga kita. Seorang teman saya, kapten kapal yang melakukan pelayaran sampai ke Dubai pada 1970-an, pernah beberapa kali menceritakan tentang keadaan di Dubai saat itu, dan banyak orang yang menjajakan air di pelabuhan tempat kapal teman saya itu bersandar.

Keadaan hampir 4 dekade kemudian, yaitu ketika saya mengunjungi Dubai pada 2007 dan 2008, tentu sudah sangat berbeda, dan saya menduga bahwa teknolgi pengolahan udara menjadi air mungkin sudah diaplikasikan di Dubai.

Bahkan negara-negara kaya akan rentan terhadap kekeringan karena temperatur planet bumi yang terus meningkat.

Sejarah mencatat bahwa teknologi ini awalnya dikembangkan di laboratorium di Universitas Kalifornia, Berkeley, saat para ilmuwan membalikkan keadaan yang kekurangan air, dari menghasilkan tetesan air dan sampai sekarang ini genangan air.

Dalam uji coba terbaru, bahkan sejumlah besar air disedot dari udara kering seperti di gurun.

Apa rahasianya? Penaburan kristal-kristal sintetis yang luar biasa berdasarkan ilmu kimia tertentu yang dirintis 2 dekade yang lalu, dengan implikasi potensial yang sangat dramatis.

PBB mengatakan bahwa jumlah orang yang tinggal di daerah dengan kelangkaan air mutlak, di mana pasokan air yang tersedia tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan, akan meningkat dari 1,2 miliar pada 2014 menjadi 1,8 miliar pada 2025.

Bahkan tempat-tempat dengan cukup uang untuk dibelanjakan pada waduk, air daur ulang dan teknologi (misalnya desalinasi atau penghilangan garam) rentan terhadap risiko kekeringan yang lebih besar karena meningkatnya temperatur global dan populasi.

Pada 2018, misalnya, Cape Town di Afrika Selatan hampir tidak bisa menghindari "hari nol," yaitu titik di mana air mengalir sangat sedikit sehingga para penduduk harus diberi jatah air untuk bertahan hidup.

Pada awal 1990-an, para kimiawan telah membuat terobosan besar dalam membuat senyawa-senyawa organik yang berbasis Karbon. Namun, ketika harus membuat senyawa-senyawa anorganik yang berbasis terutama pada salah satu unsur lain dalam tabel Periodik, mereka memiliki kendali terbatas atas produk percobaan mereka.

Itu hal yang sering terjadi pada pencampuran bahan-bahan kimia dalam sebuah tabung reaksi  dan melihat apa yang terjadi.

Di para ilmuwan itu, yang berusaha untuk melampaui kendali tersebut kimiawan Richard Robson di Universitas Melbourne.

Sejak 1989, Robson memberi dunia cara baru untuk merancang dan membuat senyawa yang disebut polimer-polimer koordinasi, yang merupakan susunan yang diperluas dari atom-atom atau ion-ion, biasanya logam, yang terhubungkan bersama-sama oleh molekul-molekul yang lebih panjang yang dikenal sebagai ligan.

Dengan mengubah jenis logam yang digunakan, Robson bisa mengubah berapa banyak ligan yang akan diikat oleh logam itu. Sebuah logam yang mengikat 2 ligan bisa menghasilkan sebuah polimer mirip tali, misalnya. Sebuah logam yang mengikat 6 ligan bisa menghasilkan sebuah kisi kubik.

Segera, para kimiawan membuat senyawa-senyawa baru, masing-masing dengan struktur dan sifat yang berbeda. Karena bisa dibuat tetap dalam bentuk kristal yang teratur, senyawa-senyawa itu mudah dipelajari.

Satu-satunya masalah adalah bahwa polimer Robson bisa bereaksi dengan zat-zat lain, sehingga menjadi tidak stabil dan dengan segara menjadi tidak bermanfaat.

Pada pertengahan 1990-an, Yaghi dan timnya mulai membuat polimer koordinasi yang terdiri dari ligan bermuatan negatif, yang bukan diikat oleh atom-atom logam tunggal, tetapi sekelompok logam.

Teknologi Kerangka Organik Logam (Metal Organic Framework/MOF) bisa meningkatkan akses air bersih bagi jutaan orang.

Senyawa-senyawa yang disebut Kerangka Organik Logam (Metal Organic Framework/MOF) ini memiliki ikatan yang lebih kuat daripada polimer koordinasi sebelumnya, sehingga memberikan stabilitas yang lebih besar.

Bukan hanya Yaghi yang melakukan kajian tersebut. Susumu Kitagawa di Universitas Kyoto di Jepang dan Ian Williams di Universitas Sains dan Teknologi Hong Kong juga melakukan pekerjaan awal pada MOF, namun para kimiawan di seluruh dunia duduk dan memperhatikan pekerjaan Yaghi pada 1999, ketika dia melaporkan sintesis MOF-5, polimer berbasis Seng. MOF-stabil pada temperatur 300C.

Stasiun Kondensasi. Sumber: New Scientist, 3 August 2019, hlm. 40.

Stasiun Kondensasi
Desa Tojquia di pegunungan Cuchumatanes Guatemala diapit oleh 35 jaring yang menjulang tinggi, yang terbesar sekitar 2 kali ukuran tempat parkir mobil. Setiap jaring memasok penduduk desa dengan hingga 200 liter air tawar sehari.

Saat kabut menyelimuti dataran tinggi setiap pagi, tetesan air ditangkap oleh setiap jaring, bergeser ke bawah, lalu secara bertahap menetes ke dalam wadah-wadah penampung.

Teknik ini bisa juga dilakukan di tempat-tempat yang tidak terlalu berkabut. Desain jaring itu penting. Jika terlalu kasar kabut akan lewat, jika terlalu halus tetesan air tidak akan meluncur ke bawah jaring dengan lancar.

Tingkat produktivitas dengan teknik ini bahkan bisa membuat penangkapan kabut dilakukan di daerah-daerah pedalaman.

Mari menghargai air.

Kepustakaan:
1. Swain, Frank, Water from Air, New Scientist, 3 August 2019, hlm. 38-40.
2. Diary Johan Japardi.
3. Berbagai sumber daring.

Jonggol, 23 Agustus 2021

Johan Japardi