NANOTEKNOLOGI DI BIDANG KIMIA

Oleh: Muhamad Aldi Setiadi (@T19-Aldi)

 

ABSTRAK

Industri adalah seluruh bentuk kegiatan ekonomi yang mengolah bahan baku dan atau memanfaatkan sumber daya industri sehingga menghasilkan barang yang mempunyai nilai tambah atau manfaat yang lebih tinggi, termasuk jasa industri (Undang-Undang No 3 Tahun 2014 tentang Perindustrian). Istilah industri berasal dari bahasa latin, yaitu industrial yang artinya buruh atau tenaga kerja.

Nanoteknologi merupakan ilmu dan rekayasa dalam penciptaan material, struktur fungsional, maupun piranti dalam sekala nanometer. Nanoteknologi memiliki wilayah dan dampak aplikasi yang luas mulai dari bidang material maju, transportasi, ruang angkasa, kedokteran, lingkungan, IT sampai energi.

Kata kunci: industri, nanoteknologi

ABSTRACT

Industry is all forms of economic activity that processes raw materials and or utilizes industrial resources so as to produce goods that have higher added value or benefits, including industrial services (Law No. 3 of 2014 concerning Industry). The term industry comes from the Latin, namely industrial which means labor or labor.

Nanotechnology is the science and engineering in the creation of materials, functional structures, and devices on the nanometer scale. Nanotechnology has a wide area and impact of applications ranging from advanced materials, transportation, aerospace, medicine, environment, IT to energy.

Keywords: industry, nanotechnology

PENDAHULUAN

Industri 4.0 adalah inisiatif strategis yang baru-baru ini diperkenalkan oleh pemerintah Jerman. Tujuan dari inisiatif ini adalah transformasi industri manufaktur melalui digitalisasi dan eksploitasi potensi teknologi baru. Dengan demikian, sistem produksi Industri 4.0 fleksibel dan memungkinkan produk yang dipersonalisasi dan disesuaikan (Rojko, 2017).

Revolusi industri membuka pintu bagi variasi yang cukup besar dalam interpretasi bahkan di mana sejarawan berbagi konseptualisasi topik yang sama. Hal ini berlaku untuk interpretasi dan ukuran makroekonomi saat ini seperti perdebatan masa lalu tentang kemajuan teknologi atau standar hidup di mana penilaian deskriptif dan kuantitatif telah digunakan (Hudson, 2014).

Berbagai jenis industri sudah mulai menerapkan teknologi nano untuk pengembangan produknya. Sebagai studi awal, telah dilakukan kajian trend pengembangan industri nanoteknologi global untuk memilih industri di antara klaste-klaster industri tersebut. Berbagai kebijakan di negara maju memberikan gambaran bahwa pemerintah sangat aktif berperan memajukan nanoteknologi di negaranya dengan intervensi melalui berbagai kebijakan dan suntikan dana yang sangat besar untuk Research and Development dan implementasi nanoteknologi di industri nasionalnya (Haryono, 2018).

RUMUSAN MASALAH

1.     Apa yang dimaksud dengan Revolusi Industri 4.0?

2.     Apa saja manfaat Revolusi Industri 4.0?

3.     Apa yang dimaksud dengan Nanoteknologi?

4.     Bagaimana penerapan Nanoteknologi pada bidang kimia?

TUJUAN

1.     Untuk mengetahui pengertian Revolusi Industri 4.0

2.     Untuk mengetahui manfaat Revolusi Industri 4.0

3.     Untuk mengetahui pengertian Nanoteknologi

4.     Untuk mengetahui penerapan Nanoteknologi dalam bidang kimia

PEMBAHASAN

Revolusi Industri 4.0 secara fundamental mengakibatkan berubahnya cara manusia berpikir, hidup, dan berhubungan satu dengan yang lain. Era ini akan mendisrupsi berbagai aktivitas manusia dalam berbagai bidang, tidak hanya dalam bidang teknologi saja, namun juga bidang yang lain seperti ekonomi, sosial, dan politik (Prasetyo, 2018).

Sawitri (2019), menyatakan defenisi mengenai Industri 4.0 beragam karena masih dalam tahap penelitian dan pengembangan. Pengertian Revolusi Industri 4.0 adalah industri yang menggabungkan teknologi otomatisasi dengan teknologi cyber. Ini merupakan tren otomatisasi dan pertukaran data dalam teknologi manufaktur, termasuk sistem cyber-fisik, Internet of Things (IoT), komputasi awan dan komputasi kognitif. Konselir Jerman, Angela Merkel berpendapat bahwa Industri 4.0 adalah transformasi komprenhensip dari kesuluruh aspek produksi di industri melalui penggabungan teknologi digital dan internet dengan industri konvensional.

Revolusi industri merupakan perubahan cara hidup dan proses kerja manusia secara fundamental, dimana dengan kemajuan teknologi informasi dapat mengintregrasikan dalam dunia kehidupan dengan digital yang dapat memberikan dampak bagi seluruh disiplin ilmu. Dengan perkembangan teknologi informasi yang berkembang secara pesat mengalami terobosan diantaranya dibidang artificiall intellegent, dimana teknologi komputer suatu disiplin ilmu yang mengadopsi keahlian seseorang kedalam suatu aplikasi yang berbasis teknologi dan melahirkan teknolologi informasi dan proses produksi yang dikendalikan secara otomatis (Hamdan, 2018).

Dengan lahirnya teknologi digital saat ini pada revolusi industri 4.0 berdampak terhadap kehidupan manusia diseluruh dunia. Revolusi industri 4.0 semua proses dilakukan secara sistem otomatisasi didalam semua proses aktivitasi, dimana perkembangan teknologi internet semakin berkembang tidak hanya menghubungkan manusia seluruh dunia namun juga menjadi suatu basis bagi proses transaksi perdagangan dan transportasi secara online (Hamdan, 2018).

 

Sumber: https://www.its.ac.id

Revolusi Industri 4.0 pastinya memiliki banyak manfaat, adapun manfaat dari revolusi industri 4.0 yang diungkapkan Hidayat (2021) adalah:

-          Waktu

Setiap karyawan menjadi lebih efisien ketika bekerja dalam proses yang dioptimalkan. Insinyur menghabiskan 31% waktu kerja untuk mencari informasi, waktu yang dapat digunakan untuk aktivitas yang menghasilkan nilai.

-          Biaya

Menyajikan data yang akurat dalam konteks dan format yang tepat yang diperlukan untuk membuat keputusan yang tepat. Informasi yang salah dan keputusan yang salah diambil pada mereka biaya 25% dari pendapatan perusahaan.

-          Fleksibilitas

Mereka menciptakan sistem fleksibel yang siap untuk berubah dan siap untuk peluang baru. Hanya 36% perusahaan yang siap mengoptimalkan proses berdasarkan analisis data.

-          Integrasi

Manufaktur digital melibatkan pengembangan simultan dari produk dan proses produksi. Perusahaan mengurangi 80% waktu dengan gangguan produksi jika mereka menggunakan validasi digital.

-          Pabrik Digital

Pabrik Digital akan memungkinkan optimalisasi semua fase dalam siklus hidup produk. Simulasi virtual desain dan fungsionalitas yang dikembangkan secara paralel dengan perencanaan manufaktur menghasilkan peluncuran pasar yang jauh lebih cepat, pengurangan biaya yang signifikan, dan kualitas yang lebih tinggi.

-          Tempat kerja di Industri 4.0

Masa depan gaun ganti biru akan sangat dipengaruhi oleh Industri 4.0. Pastinya keterampilan yang dibutuhkan di pabrik-pabrik di masa depan akan berbeda dengan yang sekarang. Banyak kegiatan hari ini, melayani mesin produksi, penentuan posisi presisi, perakitan, pemeriksaan kualitas akan dilakukan oleh robot. Tidak hanya lebih efektif, mereka juga berkomunikasi secara sempurna dengan sistem keputusan dan kontrol. Pasar tenaga kerja akan berubah, tetapi sulit untuk memprediksi apakah akan ada lebih banyak atau lebih sedikit pekerjaan secara keseluruhan.

Robot masih di awal dan belum bisa menggantikan manusia dalam segala aktivitas. Di sisi lain, tingkat pengembalian investasi di pabrik yang sepenuhnya otomatis tidak menarik sekarang. Semua perkiraan didasarkan pada data historis, tetapi teknologi eksponensial benar-benar baru, sehingga efek evolusi dan penggunaan skala besar sulit diprediksi. Risikonya adalah memiliki pengangguran besar-besaran untuk kategori tertentu dan kurangnya keterampilan digital (Stăncioiu, 2017).

Nanoteknologi menjadi semakin familiar dengan keseharian kita dalam beberap tahun terakhir. Rangkaian kata “menggunakan teknologi nano” banyak kita temukan pada kemasan produk-produk di sekitar kita mulai dari elektronik, obat-obatan hingga kecantikan (Fidiani, 2021).

Istilah teknologi nano pertama kali diresmikan oleh Prof. Norio Taniguchi, seorang ahli fisika dari Tokyo Science University, tahun 1974 dalam makalahnya yang berjudul “On the basic concept of ‘nano-technology’ (Taniguchi 1974). Pada tahun 1980-an istilah teknologi nano dieksplorasi lebih jauh lagi oleh Dr. K. Eric Drexler, seorang ahli di bidang teknologi nano molekuler, melalui bukunya yang berjudul “Engines of creation: the coming era of nanotechnology” (Drexler 1986). Dalam buku tersebut disebutkan bahwa istilah “teknologi nano” dan “teknologi molekuler” dapat digunakan secara bergantian untuk menggambarkan teknologi baru yang menangani atom dan molekul individu dengan kontrol dan ketepatan (Ariningsih, 2016).

Ariningsih (2016) menyatakan definisi lain dari teknologi nano dikemukakan oleh Institute of Technology di Inggris, yang mendefinisikan teknologi nano sebagai "science and technology where dimensions and tolerances in the range of 0.1 nanometer (nm) to 100 nm play a critical role" (WhatIs.com 2011). Nano merupakan satuan panjang sebesar sepermiliar meter (1 nm = 10-9 m). Nano sendiri berasal dari kata Yunani yang berarti kerdil, kemudian diturunkan menjadi kata nanometer. Jadi, teknologi nano adalah teknologi pada skala nanometer.

Nanoteknologi juga disebut sebagai masa depan dari teknologi yang ada sekarang. Nanoteknologi saat ini sudah merambah berbagai sektor, mulai dari dunia industri, elektronik, sampai kepentingan dunia militer. Beberapa contoh gambaran penerapan nanoteknologi di dunia antara lain seperti perkembangan nanoteknologi dalam bidang katalis khususnya dalam rekayasa material berpori (lempung, zeolit, grafit dll) yang memungkinkan dibuatnya bahan yang mempunyai pori dan luas, permukaan besar sebagai sumber energi baru dan terbarukan (Handayani, 2019).

Satu kenyataan yang unik tentang nanoteknologi adalah jangkauan keilmuannya yang bersifat interdisipliner. Satu bidang kajian terkait dengan bidang kajian lainnya. Sebagai contohnya, ilmu fisika terkait dengan ilmu kimia untuk menghasilkan berbagai aplikasi dalam bidang medis, alat rumah tangga, militer, dan lainnya. Ilmu-ilmu fisika dan biologi saling berkaitan untuk menghasilkan teknologi di bidang lingkungan hidup. Sedangkan ilmu kimia dan biologi saling berkaitan untuk menghasilkan kemajuan di bidang kosmetik. Dengan demikian, jangkauan nanosains dan nanoteknologi sebenarnya sangat luas (Dwandaru, 2012).

Menurut Ariningsih (2016), hasil akhir riset bidang material nano adalah mengubah teknologi yang ada sekarang yang pada umumnya berbasis material berskala mikrometer menjadi teknologi berbasis material berskala nanometer. Hal ini didasari keyakinan bahwa material berukuran nanometer memiliki sifat fisika dan kimia yang lebih unggul dari material ukuran besar (bulk). Sifat tersebut dapat diubah melalui pengontrolan ukuran material, pengaturan komposisi kimiawi, modifikasi permukaan, dan pengontrolan interaksi antarpartikel. Teknologi nano memiliki wilayah dan dampak penerapan yang luas mulai dari bidang material maju, transportasi, ruang angkasa, kedokteran, kosmetik, elektronik, pertanian dan pengolahan pangan, lingkungan, IT, sampai energi.

Hidayat (2021) menyatakan pertumbuhan minat dalam ilmu sains dan rekayasa nano adalah karena konjungsi dari beberapa faktor, antara lain peningkatan nanofabrikasi dan teknik mikroskopi serta pengakuan bahwa sifat baru muncul dalam struktur nano sintetik.

Pengembangan nanopartikel logam dan oksida logam dari garamnya dapat dilakukan dengan mengaplikasikan prinsip-prinsip kimia hijau. Penggunaan senyawasenyawa metabolit yang terkandung dalam ekstrak tanaman darat dan tanaman laut, serta penggunaan enzim dan bakteri sebagai bioreduktor merupakan salah satu upaya ramah lingkungan dalam pengembangan nanopartikel. Limbah makanan hasil budidaya dan limbah hortikultura juga mengandung biomolekul dan senyawa yang bermanfaat yang dapat mereduksi ion logam (precursor) dalam larutan berair membentuk nanopartikel logam dan oksida logam. Biomolekul dapat juga bertindak sebagai template yang mengarahkan pertumbuhan partikel dalam orientasi tertentu, atau bertindak sebagai agen pelindung/penstabil (pelapis) yang mencegah aglomerasi nanopartikel (Ghosh, 2017).

Fitur lain yang menarik dari nanopartikel yang disintesis berbasis kimia hijau adalah potensinya sebagai bagian dari teknologi berbasis kimia yang berkelanjutan dan ramah lingkungan, yang mempertimbangkan resiko paparan zat kimia terhadap manusia dan lingkungan yang biasanya terkait dengan penggunaan pelarut beracun (Hidayat, 2021).

Dalam beberapa tahun terakhir banyak penelitian melaporkan keberhasilan sintesis nanopartikel menggunakan beragam sumber tanaman, jamur, alga, limbah tanaman, enzim, maupun mikroorganisme. Sintesis dengan bioreduktor telah berhasil mengembangkan produk nanopartikel logam mulia seperti emas, perak, platinum dan paladium dan diaplikasikan sebagai antibakteri dan katalis (Shah, 2015).

Dubey (2010) telah melaporkan pembentukan nanopartikel perak dan emas masing-masing dengan diameter 16 nm dan 11 nm dengan menggunakan prekursor larutan Ag dan Au encer dengan bioreduktor ekstrak ekstrak Tanacetum vulgare (buah tansi). Selain itu, beberapa ekstrak limbah makanan lain seperti Pyrus sp. (buah pir) dan Mangifera indica (kulit mangga) telah menunjukkan kemampuannya dalam mereduksi ion Au (III) untuk membentuk nanopartikel Au (Yang, 2014; Ghodake, 2010).

KESIMPULAN

            Revolusi Industri keempat (IR 4.0) telah mengubah lanskap inovasi pendidikan. IR 4.0 dikendalikan oleh kecerdasan buatan dan kerangka fisik digital yang membuat manusia-mesin antarmuka lebih universal. Revolusi cepat dalam inovasi telah melahirkan model pendidikan lain untuk masa depan Pendidikan 4.0. Mempersiapkan lulusan untuk kehidupan dan pekerjaan masa depan yang dicapai oleh IR 4.0 dimana lebih banyak robot pintar akan menggantikan orang di divisi aktivitas tertentu, pendidikan harus memanfaatkan informasi dan kemampuan terkait yang tidak dapat digantikan oleh robot. Salah satu contoh perkembangan dari revolusi industri 4.0 adalah nanoteknologi. Nanoteknologi digunakan dalam ilmu kimia, material dan fisik, serta teknik, biologi dan aplikasi medis.

DAFTAR PUSTAKA

Ariningsih, E. 2016. Prospects of Nanotechnology Application in Agriculture and Food Processing in Indonesia. Forum Penelitian Agro Ekonomi, Vol. 32 No. 1. 1-20. Dalam https://media.neliti.com/media/publications/63029-none-8cffd419.pdf (Diakses pada 23 Oktober 2021).

Dubey, S.P.; Lahtinen, M.; Sillanpaa, M. 2010. Tansy fruit mediated greener synthesis of silver and gold 2010 nanoparticles. Process Biochem., 45, 1065–1071. Dalam https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359511310001017 (Diakses pada 23 Oktober 2021).

Dwandaru, W.S.B,. 2012. APLIKASI NANOSAINS DALAM BERBAGAI BIDANG KEHIDUPAN: NANOTEKNOLOGI. Dalam http://staffnew.uny.ac.id/upload/132309688/penelitian/APLIKASI+NANOSAINS+DALAM+KEHIDUPAN+SEHARI.pdf (Diakses pada 23 Oktober 2021).

Fidiani, Elok. 2021. Mengenal Lebih Dekat Dunia Nano di Era Nanoteknologi. Dalam https://unpar.ac.id/mengenal-lebih-dekat-dunia-nano-di-era-nano-teknologi/ (Diakses pada 23 Oktober 2021).

Ghosh PR, Fawcett D, Sharma, SB, and Poinern, GEJ, Gerrard E., 2017. Using Aquacultural and Horticultural Food Wast Production of High-Value Nanoparticles via Biogenic Processes. J. Materials, 10, 852. Dalam https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5578218/ (Diakses pada 23 Oktober 2021).

Hamdan. 2018. INDUSTRI 4.0: PENGARUH REVOLUSI INDUSTRI PADA KEWIRAUSAHAAN DEMI KEMANDIRIAN EKONOMI. Jurnal Nusamba Vol. 3 No. 2. 1-8. Dalam https://ojs.unpkediri.ac.id/index.php/manajemen/issue/view/113 (Diakses pada 23 Oktober 2021).

Handayani, Murni. 2019. Pengembangan Nanomaterial Fungsional dan Aplikasinya untuk Green Energi. Dalam https://fti.uad.ac.id/kuliah-umum-teknik-kimia-pengembangan-nanomaterial-fungsional-dan-aplikasinya-untuk-green-energi/ (Diakses pada 23 Oktober 2021).

Haryono, dkk. 2018. KONDISI TERKINI PENERAPAN NANOTEKNOLOGI PADA INDUSTRI DI INDONESIA. Dalam http://repo-nkm.batan.go.id/8314/1/1411-2213-2006-1-020%20%28Agus%20Haryono%2C%20Nurul%20Taufiqu%20Rochman%2C%20Agus%20Fanar%20Syukri%2C%20Setyo%20Purwanto%20dan%20Atih%20S.%20Herman%29.pdf (Diakses pada 23 Oktober 2021).

Hidayat, A. A. 2021. Industri Kimia di Masa Depan. Modul 8 Kimia dan Pengetahuan Lingkungan Industri. Jakarta: Universitas Mercu Buana. (Diakses pada 23 Oktober 2021).

Hudson, P. (2014). The industrial revolution. Bloomsbury Publishing. Dalam https://tinyurl.com/55nfa4szn (Diakses pada 23 Oktober 2021).

Prasetyo, Banu dan Trisyanti U. 2018. REVOLUSI INDUSTRI 4.0 DAN TANTANGAN PERUBAHAN SOSIAL.  Dalam http://iptek.its.ac.id/index.php/jps/article/download/4417/3156. 

Rojko, A. (2017). Industry 4.0 concept: Background and overview. International Journal of Interactive Mobile Technologies, 11(5). 77-90. Dalam https://tinyurl.com/5y3w8jsx (Diakses pada 23 Oktober 2021).

Sawitri, Dara. 2019. REVOLUSI INDUSTRI 4.0: BIG DATA MENJAWAB TANTANGAN REVOLUSI INDUSTRI 4.0. Jurnal Ilmiah Makistek Vol. 4 No. 3. 1-9. Dalam http://download.garuda.ristekdikti.go.id/article.php?article=1599824&val=18023&title=REVOLUSI%20INDUSTRI%2040%20%20BIG%20DATA%20MENJAWAB%20TANTANGAN%20REVOLUSI%20INDUSTRI%2040 (Diakses pada 23 Oktober 2021).

Shah, M.; Fawcett, D.; Sharma, S.; Tripathy, S.; Poinern, G.E.J. 2015. Green synthesis of metallic nanoparticles via biological entities. Materials, 8, 7278–7308. Dalam https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28793638/ (Diakses pada 23 Oktober 2021).

Yang, N.; Wei-Hong, L.; Hao, L. 2014. Biosynthesis of Au nanoparticles using agricultural waste mango peel extract and it’s in vitro cytotoxic effect on two normal cells. Mater. Lett. 134, 67–70. Dalam https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167577X14012750 (Diakses pada 23 Oktober 2021).