Inovasi Kain Penangkap Air Dari Kabut

BULETIN TEKSTIL.COM/ Jakarta – Isu mengenai ketersediaan air telah menjadi perhatian untuk sebagian wilayah di dunia saat ini. Curah hujan yang rendah pada daerah-daerah tersebut juga menjadi faktor yang menyebabkan terjadinya kekeringan di sebuah wilayah.

Dilansir dari BBC News Indonesia, dikatakan bahwa pada tahun 2019 terdapat sekitar 1,7 miliar orang di 17 negara terancam kekeringan dengan “tekanan ketersediaan air” pada batas ekstrem. World Resources Institute (WRI) menyatakan bahwa setidaknya terdapat 400 wilayah di dunia ini hidup dalam kondisi “kekurangan air yang ekstrem”.

Hal tersebut diperburuk dengan kekeringan yang dapat disebabkan karena curah hujan yang cukup rendah, sehingga banyak wilayah dapat mengalami krisis ketersediaan air. Perkembagan industri, pertumbuhan penduduk, urbanisasi, penipisan sumber daya air dan penggundulan hutan menjadi beberapa contoh faktor yang berkontribusi terhadap masalah krisis air.

Dua pria membawa sisa air yang mereka ambil dari kolam kecil yang mengering di pinggir kota Chennai, India. (Dilansir dari BBC News Indonesia)

Oleh karena itu para peneliti terdorong untuk dapat mengembangkan metode dapat menemukan sumber daya air yang layak secara ekonomi dan layak untuk digunakan sebagai pemecahan masalah. Di beberapa bagian Eropa dan Timur Tengah, desalinasi adalah satu-satunya sumber untuk mendapatkan kembali air tawar.

Desalinasi adalah proses yang menghilangkan kadar garam berlebih dalam air untuk mendapatkan air yang dapat dikonsumsi binatang, tanaman dan manusia. Sering kali proses ini juga menghasilkan garam dapur sebagai hasil sampingan. Akan tetapi metode desalinasi tersebut cukup mahal dan memiliki biaya operasional serta konsumsi energi yang tinggi.

Pusat desalinasi air laut di Arab Saudi

Fakta sains mengatakan bahwa atmosfer mengandung 37,5 juta miliar galon air dalam fase uap tak terlihat, yaitu dalam bentuk kabut atmosfer. Kabut atmosfer merupakan sumber air tawar yang substansial. Memanen air kabut dengan efisiensi tinggi adalah pendekatan yang menarik untuk meringankan ancaman kekurangan air. Metode pemanenan air ini dapat dijadikan pilihan yang sangat baik apabila daerah tersebut memiliki keterbatasan sumber air dan distribusi sumber air akibat alasan geografis, namun memiliki kadar kabut yang cukup banyak.

Metode penangkapan kabut tersebut secara konvensional dapat dilakukan dengan cara membentangkan bahan tekstil berupa jaring (mesh) dengan kerapatan tertentu atau kain jala, kemudian kabut akan melewati jala tersebut dan akan tertangkap oleh permukaan jala yang membentang. Ketika partikel embun yang terakumulasi telah cukup terakumulasi menjadi bulir air pada bagian jala, kemudian bulir air tersebut akan menetes akibat beratnya sendiri dan ditampung pada wadah.

Ethiopia merupakan salah satu daerah yang telah secara sukses menerapkan metode ini dengan membangun menara Warka dan dapat menghasilkan air minum sebanyak 25 galon air per hari  (per satu menara) dengan pemanenan air dari udara. Kain jala dari bahan nilon atau polipropilen digunakan sebagai bahan jaring untuk menangkap kabut pada menara tersebut.

Fasilitas penangkapan kabut untuk menghasilkan air bagi kegiatan agrikultur

Menara Warka berbentuk vas bunga setinggi 30 kaki di Ethiopia yang digunakan untuk memanen air minum dari kabut

Prinsip kerja penangkapan air dari kabut dengan menggunakan jaring atau kain jala

Pendekatan Biomimicry

Penangkapan air dari kabut pada dasarnya diperoleh melalui pendekatan biomimicry (meniru alam), yaitu teknologi manusia yang diadopsi berdasarkan cara kerja tumbuhan dan hewan dapat memperoleh air dari udara. Beberapa hewan seperti laba-laba telah memberikan contoh untuk dapat menangkap air dari udara dengan menggunakan sarangnya.

Penangkapan air dari udara yang terjadi pada sarang laba-laba

Selain sarang laba-laba, fenomena penangkapan air dari udara juga dilakukan oleh beberapa hewan dan tumbuhan lainnya seperti serangga gurun, rumput gurun dan kaktus gurun. Ketiga contoh hewan dan tumbuhan tersebut juga memiliki kemampuan untuk bertahan hidup di iklim ekstrim dengan cara memperoleh air dari udara. Serangga gurun memperoleh kemampuan penangkapan air dari udara dengan sifat hidrofilik-hidrofobik pada bagian tubuh cangkangnya.

Di samping itu, kaktus memperoleh kemampuan penangkapan air melalui struktur duri pada permukaan batangnya, sehingga air dapat tertangkap pada duri dan mengalir secara kapiler pada batang tanaman. Hal ini menunjukan bahwa kadar air yang berada di atmosfer dapat digunakan sebagai sumber air bagi kehidupan.

Penangkapan air dari udara yang dilakukan oleh serangga gurun, rumput dan kaktus gurun

Kemungkinan Optimalisasi Kemampuan Penangkapan Air Dari Udara

Meskipun teknologi tersebut telah memiliki kinerja yang cukup baik, namun ruang inovasi material tekstil masih sangat terbuka terutama dalam pengembangan kain jala dengan karakteristik yang optimum dalam pemanenan embun. Beberapa pendekatan telah dilakukan oleh para peneliti untuk mengoptimalkan aspek fungsi pemanenan pada bahan tekstil, diantaranya dapat dilakukan dengan cara (1) melalui variasi modifikasi struktur kain yang paling optimum untuk menangkap embun dan/atau (2) melalui variasi modifikasi permukaan ataupun pelapisan menggunakan bahan tertentu agar kain dapat menangkap embun.

Modifikasi Struktur Kain Penangkap Air Dari Udara

Institute of Textile Technology and Process Engineering (DITF) Denkendorf dan The University of Tübingen telah berkolaborasi untuk mengembangkan tekstil penangkap air dari udara dengan menggunakan pendekatan model struktur kain Spacer. Untuk dapat berfungsi secara optimum, kain penangkap air dari udara harus memiliki sifat tahan sobek, breathable, dan self-cleaning, disamping harus memiliki porositas yang baik.

Peneliti menemukan bahwa struktur kain rajut spacer yang mereka hasilkan dengan konstruksi khusus mampu menghasilkan tangkapan air hingga 8 liter per hari untuk setiap satu meter persegi kain (sekitar 80% dari kandungan aerosol air di udara) dibandingkan dengan kain jala konvensional dengan hasil sekitar 3 liter per hari untuk setiap satu meter.

Kain spacer ini memberikan sifat absorpsi dan desorpsi yang lebih baik karena kain tersebut memiliki permeabilitas udara yang lebih besar dibandingkan kain jala biasa. Kemudian kain spacer tersebut juga memiliki kelebihan dalam hal kekuatan tarik kain dan ketahanan jebol yang lebih baik, sehingga akan lebih awet ketika digunakan pada operasi penangkapan embun.

Struktur kain rajut spacer terbasahi oleh air yang berasal dari udara

Modifikasi Permukaan / Pelapisan Menggunakan Bahan Tertentu

Dengan pendekatan biomimicry, para peneliti lebih lanjut mengembangkan kemampuan penangkapan air dari udara yang terinspirasi dari cara kerja serangga gurun, rumput gurun dan kaktus gurun dalam menangkap air dari udara. Peneliti menemukan bahwa konfigurasi sifat pembasahan hidrofilik dan hidrofobik yang tersusun sedemikian rupa telah memberikan kemampuan penangkapan air yang sangat baik pada spesies tersebut.

Peneliti kemudian mereplikasi konfigurasi sifat pembasahan tersebut ke dalam selembar kain polikarbonat (PC) (bersifat superhidrofilik) yang dilapis nanopartikel SiO2-phenyl methyl silicone resin (bersifat superhidrofobik).

Konfigurasi sifat pembasahan heterogen dengan paduan sifat hidrofilik dan hidrofobik untuk kain penangkap air dari kabut

Lapisan daerah hidrofob pada kain

Hasil dari penelitian tersebut menemukan bahwa kain yang telah dilapis dengan menggunakan konfigurasi sifat pembasahan yang heterogeny (paduan hidrofilik dan hidrofobik) dapat menangkap air dari udara yang jauh lebih baik dibanding kain dengan sifat pembasahan homogen.

Dengan optimalisasi yang terus dikembangkan oleh para peneliti, teknologi ini diharapkan dapat menjadi salah satu solusi yang inovatif untuk mengatasi krisis air yang dihadapi oleh umat manusia.

(Red B-Teks/Agung Haryanto)

diolah dari berbagai sumber

Hits: 14

One thought on “Inovasi Kain Penangkap Air Dari Kabut

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *