Smart City dalam Industri Hijau

Smart City dalam Industri Hijau

Oleh : arisa savitri eka pratiwi (G21-Arisa) 

Abstrak

Industri hijau dapat didefinisikan sebagai industri berwawasan lingkungan yang menyelaraskan pertumbuhan dengan kelestarian lingkungan hidup, yang mengutamakan efisiensi dan efektivitas penggunaan sumberdaya alam serta bermanfaat bagi masyarakat. Industry hijau dikaitkan dengan aktivitas perusahaan industry yang merupakan perusahaan yang melakukan kegiatan di bidang usaha industry yang berbentuk perorangan, badan usaha, atau badan hokum dan berkedudukan di Indonesia. 

Kata kunci : industri hijau, smart city, pengolahan air, membrane 

Isi

Menurut Mustafa, Visi Kota Cerdas/Smart City, adalah perkotaan masa depan, yang dikembangkan agar memiliki lingkungan yang aman, terjamin, hijau serta efisien. Semua sistem dan strukturnya – baik sumberdaya listrik dan gas, air, transportasi dan sebagainya dirancang, dibangun, dan dikelola dengan memanfaatkan kemajuan di bidang materi terintegrasi, sensor, elektronik, dan jejaring yang dihubungkan dengan sistem komputer untuk database, pelacakan, dan algoritma untuk pengambilan keputusan (Calvillo, Sanchez-Miralles, & Viilar, 2016). Untuk mewujudkan hal ini diperlukan penelitian dan teknologi dari berbagai bidang seperti Fisika, Kimia, Biologi, Matematika, Ilmu Komputer, serta Teknik-teknik Sistem, Mekanika, Elektronika dan Sipil (Woinaroschy, 2016). Konsep kota cerdas diperkenalkan untuk mengusahakan tersedianya kehidupan perkotaan yang baik bagi penduduknya melalui pengelolaan optimal berbagai sumberdaya yang diperlukan. Konsep kota cerdas merupakan proses kegiatan yang dilakukan untuk membuat perkotaan menjadi nyaman untuk kehidupan penduduknya dan siap menghadapi berbagai tantangan yang mungkin muncul. Tahun 2008 para walikota di Eropa telah menyepakati kebijakankebijakan pembangunan kota berkelanjutan, yaitu mencapai tujuan 20-20-20 (20% reduksi gas buang/emisi, 20% energi terbarukan, dan 20% peningkatan efisiensi energi) pada tahun 2020 (Woinasroschy, 2016).

Kota cerdas digambarkan dengan atribut kecerdasan dalam hal bangunan, infrastruktur, teknologi, energi, mobilitas, penduduk, administrasi, dan pendidikan (Albino, Berardi, & Dangelico, 2015). Atribut-atribut itu secara terintegrasi diterapkan dalam mengelola sumberdaya, mengendalikan tingkat polusi, dan mengalokasikan energi. Sebagai penggiat pengembangan ekonomi terutama pada industri moderen seperti elektronik, teknologi informasi, bio dan nanoteknologi, yang memainkan peran penting pada struktur dan pengelolaan kota cerdas, industri kimia yang menerapkan prinsip Kimia Hijau dapat memainkan peranan penting pada evolusi berkelanjutan kota cerdas. Untuk Indonesia, standar kota cerdas sedang dikembangkan, yang didasarkan pada standar internasional (Prihadi, 2016). Smart City atau kota cerdas memiliki 6 (enam) indikator yaitu smart governance, pemerintahan transparan, informatif, dan responsif; smart economy, menumbuhkan produktivitas dengan kewirausahaan dan semangat inovasi; smart people, peningkatan kualitas sumber daya manusia dan fasilitas hidup layak; smart mobility, penyediaan sistem transportasi dan infrastruktur; smart environment, manajemen sumber daya alam yang ramah lingkungan; dan smart living, mewujudkan kota sehat dan layak huni. Menurut Guru Besar Sekolah Teknik Elektro dan Informatika (STEI) ITB, Suhono Harso Supangkat, yang juga adalah inisiator kota cerdas di Indonesia, kota-kota besar di Indonesia sedang berusaha mencapai standar kota cerdas, yang saat ini baru tercapai pada level 60 (Prihadi, 2016). Belum sempurnanya kota cerdas di Indonesia, menurut beliau, karena belum adanya sumber daya manusia yang mencukupi yang menguasai berbagai teknologi pengeloaan kota cerdas dan belum adanya satu kesatuan soal standar nasional pengelolaan kota cerdas (Prihadi, 2016). Dari total 514 kabupaten atau kota di Indonesia, ada 50 yang ditargetkan oleh Dewan Teknologi Informasi dan Komunikasi Nasional (Wantiknas) dapat memenuhi kriteria kota cerdas (Windhi, 2016). Pemerintah juga menunjuk lima universitas untuk membuat kriteria nasional dan melakukan sosialisai mengenai kota cerdas ini. Enam kriteria yang telah didefinisikan sebelumnya juga menjadi pertimbangan tim Wantiknas ini. Indonesia telah mencanangkan kriteria kota cerdas dengan menerbitkan Perpres Nomor 96 tahun 2014, yang mermuat Rencana Pita Lebar Indonesia atau RPI, yang diharapkan dapat bermanfaat, terjangkau, dan memberdayakan warga kota (Windhi, 2016). Indonesia telah merencanakan tercapainya prinsip kota cerdas yang layak huni, aman dan nyaman pada 2025, tercapainya kota hijau dan ketahanan terhadap perubahan iklim dan kejadian bencana pada 2035, dan terciptanya kota cerdas yang berdaya saing dan berbasis teknologi pada 2045 (Barus, 2017). Peranan Ilmu dan Teknologi Kimia dalam pembentukan kota cerdas, antara lain, dengan diperkenalkannya konsep Kimia Hijau/Green Chemistry untuk pengelolaan pembangunan berkelanjutan.Kimia Hijau/Green Chemistry, yang berfokus pada produksi dan teknologi penerapan Ilmu Kimia yang ramah lingkungan, diperkenalkan pada awal 1990-an (Anastas & Warner, 1998). Kimia hijau ini merupakan pendekatan untuk mengatasi masalah lingkungan baik dari segi bahan kimia yang dihasilkan, proses, ataupun tahapan reaksi yang digunakan. Konsep ini menegaskan tentang suatu metode yang didasarkan pada pengurangan penggunaan dan pembuatan bahan kimia berbahaya baik itu dari segi perancangan maupun proses. Bahaya bahan kimia yang dimaksudkan dalam konsep Kimia Hijau ini meliputi berbagai ancaman terhadap kesehatan manusia dan lingkungan, termasuk toksisitas, bahaya fisik, perubahan iklim global, dan penipisan sumber daya alam. Anastas dan Warner (1998) menguraikan tentang konsep Kimia Hijau sebagai gabungan dari 12 prinsip. Prinsip pertama menggambarkan ide dasar dari Kimia Hijau, yaitu pencegahan. Prinsip pertama ini menegaskan bahwa pencegahan limbah lebih diutamakan daripada perlakuan terhadap limbah. Selanjutnya prinsip pertama ini diikuti oleh prinsip-prinsip berikutnya yang memandu pelaksanaan prinsip pertama. Prinsip-prinsip Kimia Hijau yang dapat diterapkan untuk pembentukan dan pengelolaan kota cerdas, adalah atom economy, penghindaran toksisitas, pemanfaatan solven dan media lainnya dengan konsumsi energi seminimal mungkin, pemanfaatan bahan mentah dari sumber terbarukan, serta penguraian produk kimia menjadi zat-zat nontoksik sederhana yang ramah lingkungan (Dhage, 2013). Definisi aspek pengelolaan kota cerdas adalah terdiri dari sistem pengelolaan air, infrastruktur, transportasi, energi, pengelolaan limbah, dan konsumsi bahan mentah (Albino, Berardi, & Dangelico, 2015). Dengan demikian Ilmu dan teknologi Kimia, melalui pendekatan kimia hijau dapat membuat aspek-aspek ini dikembangkan dan dikelola dengan lebih berkelanjutan, yaitu dengan menerapkan efisiensi energi dan anggaran yang lebih efektif dan pemanfaatan materi yang ramah lingkungan. Selanjutnya uraian dalam artikel ini akan membahas peranan Ilmu dan Teknologi Kimia Hijau pada-pada masing-masing aspek yang membangun kota cerdas.

Sistem Pengelolaan Air

Di sebagian kota-kota besar di Indonesia, pengelolaan air bersih, badan air, serta air limbah masih belum sempurna. Banyak penduduk kota yang tidak punya akses kepada air bersih dan sistem sanitasi standar yang sehat. Sebenarnya Indonesia berkelimpahan air, namun sayangnya pengelolaan air masih belum sistematis. Indonesia, bersama lima negara lain, yaitu Brazil, Cina,Kanada, Kolombia, dan Rusia, menguasai 50% cadangan air tawar dunia (Andang, 2011). Namun demikian, data Bank Dunia menunjukkan, 1 dari 2 orang Indonesia tidak mendapatkan akses air bersih dan 50 ribu anak indoensia meninggal karena kurangnya air bersih. Terbatasnya akses kepada air bersih karena tidak sistematisnya tata kelola daerah aliran sungai/DAS dan pencemaran badan air air oleh kegiatan pertambangan, antara lain emas, yang menimbulkan pencemaran logam berat merkuri, dan oleh kegiatan industri yang membuang air limbah ke badan air tanpa menghilangkan zat polutan yang terkandung dalam air limbah berbagai industri itu. Masyarakat yang bermukim di pinggiran sungai juga membuang limbah rumah tangga mereka ke badan air (sungai atau air tanah).

Masalah air makin diperumit karena adanya masalah privatisasi air yang dilakukan oleh perusahaan-perusahaan air minum dalam kemasan (AMDK) yang menguasai mata air sebagai sumber air perusahaan (Andang, 2011). Air yang mengalir di sungai-sungai di perkotaan sudah sangat tercemar dengan berbagai limbah sehingga airnya berwarna kehitaman. Penyedotan airtanah oleh penduduk dan oleh industri sertagedung-gedung juga menyebabkan menurunnya ketersediaan dan kualitas air tanah, terutama kota yang dekat dengan laut.

Pemerintah Indonesia sudah mengusahakan perbaikan akses terhadap air bersih dan sanitasi (International Bank for Reconstruction and Development/The World Bank, 2015). Sejak 2011 sekitar 55% penduduk Indonesia memiliki akses kepada perbaikan pelayanan penyediaan air bersih dan 56% penduduk pada perbaikan pelayanan sanitasi. Ini merupakan peningkatan sebanyak 17% untuk ketersediaan air bersih dan 31% untuk ketersediaan sanitasi yang memadai sejak tahun 1993. Pemerintah terus berusaha untuk mencapai tujuan penyediaan air bersih dan sanitasi yang memadai bagi seluruh penduduk Indonesia pada tahun 2019.

Selanjutnya ada hubungan yang erat antara pengelolaan air dan kebutuhan energi, yaitu air diperlukan untuk menghasilkan energi seperti pada pembangkit listrik tenaga air, dan air memerlukan jumlah energi yang besar untuk sistem penyediaan dan distribusinya. Masalah diperberat dengan masih dimanfaatkannya sistem perlakuan terhadap air limbah yang tidak ramah lingkungan. Lebih jauh lagi, dengan berkembangnya Konsep Ekonomi Hijau, menyebabkan makin meningkatnya kebutuhan akan air untuk menghidupi hijauan. Konsep ekonomi hijau muncul karena kepedulian untuk mengurangi ketergantungan pada fossil-based economy, untuk energi, transportasi, produksi materi dan berbagai zat kimia (Eickhout, 2012).

Sehubungan dengan pemanfaatan air, kota-kota di Eropa mulai mengurangi konsumsi air pribadi, meningkatkan efisiensi air pada proses irigasi, mengurangi keperluan akan air pada berbagai proses pada semua industri, mengurangi air yang hilang saat pendistribusiannya, dan mengurangi energi yang digunakan pada sektor perairan. Inovasi-inovasi juga dikembangkan untuk mendaur ulang air yang telah dimanfaatkan (grey water), mengenalkan prosesproses yang menerapkan pengurangan konsumsi air di dunia industri dan teknik-teknik baru seperti penyaringan dengan sistem nanofiltrasi (Woinaroschy, 2016). Keahlian di bidang industri kimia akan bermanfaat mendapatkan solusi-solusi pengolahan dan daur ulang air buangan dan pemenuhan konsumsi air 24 jam/hari dan 7 hari/minggu yang berkelanjutan yang merupakan solusi yang layak secara ekonomi. Untuk mendapatkan air bersih untuk skala perkotaan, peranan teknologi membran penyaring air, yang digabungkan dengan dengan teknologi nanofiltrasi (NF) dan reverse osmosis (RO) menjadi sangat penting.Teknologi pembuatan membran tentu menerapkan prinsipprinsip kimia hijau, seperti pencegahan terhadap polusi lingkungan oleh hasil buangan pembuatan membran tersebut. Secara komersial membran yang tersedia adalah berbasis pada poliamida aromatik yang dibentuk menjadi Thin Film Composite (TFC). Namun demikian membran yang berasal dari senyawa ini memiliki kekurangan antara lain daya tahan rendah terhadap pembusukan, stabilitas rendah terhadap pengaruh zat kimia dan panas, dan toleransi rendah terhadap klorin. Untuk mengatasi hal ini Chaoyi (2010) mengembangkan membran untuk RO dan NF. Membran pertama memiliki karakteristik tahan terhadap solven (zat pelarut) dan bermuatan positif. Daya tahan terhadap solven ini dikembangkan dengan melakukan cross-linking terhadap membran poliimida menggunakan polietileninimina, sehingga menghasilkan membran yang tahan terhadap hampir semua pelarut organik. Membran ini juga bermuatan positif karena adanya gugus amina yang tersisa di permukaannya, yang berdampak kemampuannya untuk menghilangkan secara selektif logam berat multivalensi dengan efisiensi tinggi (95%).

Membran untuk RO dan NF diharapkan memiliki karakter anti pembusukan, karena pembusukan pada permukaan membran akan berdampak pada kebutuhan energi yang lebih tinggi, waktu untuk membersihkan sehingga membran jadi tidak berfungsi sementara, dan menurunkan umur produktif membran. Untuk pencegahan terhadap pembusukan maka Chaoyi (2010) juga mengembangkan sistem membran baru dengan menggunakan teknik pelapisan untuk memodifikasi sifat-sifat permukaan membran untuk menghindari adsorpsi zat-zat pembusuk seperti humic acid. Satu lapisan dari polimer yang larut dalam air seperti polivinil alcohol (PVA), poliakrilic acid (PAA), polivinil sulfat (PVS) atau sulfonated poli (eter-eter-keton) diadsorbsikan ke permukaan membran yang bermuatan positif. Membran yang dihasilkan memiliki permukaan yang halus dan bermuatan hampir netral dan menunjukkan daya tahan terhadap pembusukan yang lebih baik daripada membran NF yang bermuatan positif dan membran yang tersedia secara komersial yang bermuatan negatif, NTR-7450. Lebih jauh lagi membran yang dimodifikasi ini memiliki efisiensi tinggi untuk menghilangkan ion-ion multivalensi (95% untuk kation maupun anion). Dengan demikian pelapisan anti pembusukan ini sangat baik digunakan untuk penurunan kesadahan air, untuk desalinasi air, dan perlakuan terhadap air limbah pada proses membran bioreactor (MBR). Selanjutnya ada teknologi pengembangan membran RO yang tahan panas. Membran RO yang tersedia secara komersial tidak dapat digunakan pada temperatur lebih tinggi dari 450 C karena menggunakan senyawa polisulfonat yang sering membatasi pemanfaatan membran tersebut untuk industri. Untuk mengatasi hal ini Chaoyi (2010) berhasilpula mengembangkan poliimida sebagai substrat membran untuk RO yang stabil pada lingkungan panas karena daya tahan terhadap panas tinggi. Membran yang merupakan komposit poliamida berbasis poliimida menunjukkan kinerja desalinasi yang sebanding dengan membran TFC yang tersedia secara komersial, dengan kelebihan utama kestabilan pada lingkungan panas tinggi. Saat diujicoba dengan menaikkan temperatur dari 250o C sampai dengan 950o C, water flux meningkat 5 – 6 kali, dan penghilangan garam berhasil dipertahankan konstan. Membran ini dapat menjadi solusi unik bagi desalinasi air panas dan layak untuk digunakan meningkatkan produktivitas air dengan meningkatkan temperature operasional tanpa mengurangi kemampuan penyaringan garam. Selain mengatasi perolehan air bersih dengan menerapkan teknologi membran untuk NF dan RO, sebaiknya diusahakan untuk penerapan 4 Rs untuk mengembangkan sistem pengurangan pemakaian air (reduce), penggunaan kembali air untuk berbagai keperluan sekaligus (reuse), mendaur ulang buangan air bersih (recycle), dan pengisian kembali air tanah (recharge) (Joga, 2008). Sistem pengolahan air dalam rumah tangga ini mengolah air limbah bersih dengan cara mendaur ulang air buangan sehari-hari yang berasal dari air cuci tangan, peralatan makan dan minum, kendaraan, dan bersuci diri, maupun air limbah yaitu air buangan dari kamar mandi, sehingga dapat digunakan kembali yang dapat untuk mencuci kendaraan, membilas kloset, dan menyirami taman. Sistem pengolahan air ini termasuk juga membuat sumur resapan air (1 x 1 x 2 meter) dan lubang biopori (10 sentimeter x 1 meter) sesuai kebutuhan untuk menangkap air hujan Selain menerapkan biopori untuk menangkap air hujan, juga ada teknologi penjernihan air sederhana. Untuk menjernihkan air sehingga tidak ada partikel halus dalam air, dapat dilakukan penyaringan dengan melewatkan air itu pada sistem penyaringan yang berisi karbon aktif dari arang, ijuk, pasir dan kerikil. Arang dapat menyerap bakteri sehingga dapat sebagai sanitasi. Jika air sangat keruh dapat ditambah kaporit dalam dosis kecil. Bahan-bahan penjernih air itu harus secara berkala dibersihkan. Ide pemanfaatan membran dengan teknologi NF dan FO, penerapan 4 Rs, dan biopori dicoba disatukan dalam pendekatan kolaborasi antar keahlian, yaitu: Teknik Lingkungan, Teknik Industri, dan Biologi, Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya, dengan menawarkan konsep Surabaya Underground Aqua Project (Nurdin dkk, 2015). Inti gagasan ini adalah sebuah inovasi teknologi pengelolaan air berskala kota yang menggunakan prinsip water recycle untuk menciptakan keberlanjutan lingkungan sebagai salah satu prinsip pengelolaan air. Prinsip water recycle yaitu pengelolaan air di dalam kota dilakukan dengan mengolah kembali campuran air limbah dan air hujan untuk kemudian menjadi air minum sehingga akan tercipta kondisi lingkungan yang berkelanjutan. Perencanaan Surabaya Underground Aqua Projectmembedakan antara perencanaan instalasi dan jaringan distribusinya. Bagian instalasi terbagi atas dua area, yaitu 1) area pengolahan air limbah dan air hujan dan 2) area pengolahan air baku untuk air minum. Sementara itu, untuk bagian jaringan terbagi atas dua jaringan perpipaan, yaitu 1) Sistem penyediaan air minum dan 2) Sistem penyaluran air limbah dan air hujan. Seluruh instalasi dan jaringannya berada di bawah tanah. Sistem ini nantinya menerapkan membran untuk mendapatkan air berstandar air minum (Nurdin dkk, 2015).

Untuk menghidupkan sebuah smart city tidak hanya dengan pengolahan air saja namun ada beberapa hal yang perlu diperhatikan seperti insfrastruktur, transportasi, energy, pengolahan limbah, konsumsi bahan mentah.

Daftar pustaka

http://repository.ut.ac.id/7076/1/UTFMIPA2017-07-dina.pdf

Hidayat, Atep Afia dan M. Kholil. 2017. Kimia, Industri dan Teknologi Hijau. Jakarta: Pantona Media