Sensor metana dapat mencegah gas masuk ke atmosfer kita—dan rumah |  NOVA
PBS

Sensor metana dapat mencegah gas masuk ke atmosfer kita—dan rumah | NOVA

Teknologi + RekayasaTeknologi & Rekayasa

Metana adalah gas rumah kaca 86 kali lebih kuat dari karbon dioksida. Bagaimana jika kita bisa melihat emisi metana secara real time?

Air yang mengalir dari sumur penduduk Weatherford, Texas menyala saat dia menyalakan api ke keran sumur. Badan Perlindungan Lingkungan AS memiliki bukti bahwa operasi pengeboran perusahaan gas mencemari air minumnya dengan metana yang dapat meledak, tetapi menarik tindakan penegakannya, meninggalkan keluarga itu tanpa pasokan air yang dapat digunakan, menurut sebuah laporan yang diperoleh The Associated Press. Kredit Gambar: Lm Otero/AP/Shutterstock

Anda telah melihat gambar-gambarnya: pulau-pulau plastik terapung di lautan, kehidupan laut yang terjerat jaring dan tali. Baik di laut atau di darat, polutan plastik—dan efeknya—sering kali terlihat.

Tapi tidak semua polutan.

“Apa yang kebanyakan orang tidak sadari adalah bahwa polusi telah terjadi sejak lama,” kata Desiree Plata, seorang insinyur lingkungan dan ahli kimia di Massachusetts Institute of Technology (MIT). “Sebagian besar tidak bisa kita lihat.”

Masukkan metana, bahan kimia tidak berwarna dan tidak berbau yang, seperti karbon dioksida dan gas rumah kaca lainnya, berkontribusi terhadap perubahan iklim dengan mengumpulkan di atmosfer kita dan menjebak radiasi dari matahari. Metana dipancarkan ke udara oleh banyak sumber, termasuk pencairan lapisan es, sapi yang mengandung gas, dan lokasi pengeboran minyak dan gas. Dan itu sekitar 86 kali lebih kuat daripada karbon dioksida, menurut Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim.

Metana adalah bahan utama dalam gas alam, yang memberi daya pada 48% rumah di Amerika Serikat. Gas alam komersial diberi wewangian untuk membuat kebocoran gas potensial terdeteksi, memperingatkan penduduk untuk mematikan kompor mereka atau melacak kebocoran.

“Saya suka menyebut metana ‘gajah di atmosfer,’” kata Plata. “Ini adalah gas yang harus dibicarakan semua orang, tetapi hanya sedikit orang yang tahu.”

Tapi sekarang, tim di MIT memproduksi sensor untuk memungkinkan orang “melihat” metana, dan akhirnya melacak sumbernya dan mengurangi efek berbahayanya.

Teknologi sensor: oleh bahan kimia, untuk bahan kimia

Sensor metana ini, yang dikembangkan oleh ahli kimia Tim Swager dan timnya di MIT, ukurannya bervariasi tergantung pada seberapa besar area yang ingin dipantau oleh pengguna. Sensornya bisa besar, berbentuk seperti tas laptop agar mudah dibawa. Atau bisa juga berukuran kecil, seukuran stiker, dan berbentuk seperti chip datar di kartu kredit Anda.

Sensornya murah, perangkat berdaya rendah yang dapat mendeteksi emisi metana di alam dan di lokasi industri, kata Swager dalam email. Perusahaan C2Sense bekerja dengan teknologi timnya, yang dapat dipasarkan dalam beberapa tahun.

Meskipun belum dilisensikan untuk penggunaan komersial, sensor metana Swager memiliki potensi untuk digunakan secara luas seperti detektor karbon monoksida yang kita miliki di rumah kita. Metana hadir di lingkungan alam, industri, dan pertanian, dan terkadang larut ke dalam air minum melalui tanah dalam bentuk gelembung gas kecil, yang berarti bahwa siapa pun—mulai dari petani, insinyur, hingga pemilik rumah—dapat menggunakan sensor untuk mendapatkan gagasan yang lebih baik tentang keberadaan bahan kimia di udara atau air mereka.

Semua sensor tim Swager ditenagai oleh hal yang sama: unsur kimia. Platinum dan oksigen secara alami bereaksi dengan metana, sehingga dapat digunakan dalam sensor untuk mendeteksi metana di suatu lingkungan, jelas Swager.

Permafrost yang kaya es mencair di Alaska. Karbon yang tersimpan di tanah yang sebelumnya beku dikonsumsi oleh mikroba, yang melepaskan gas metana. Kredit gambar: USGS

Begini caranya: Platina di sensor bereaksi dengan oksigen di atmosfer, berikatan untuk menciptakan senyawa kimia. Senyawa ini kemudian bereaksi dengan metana yang ada di lingkungan sekitarnya. “Pada dasarnya, Anda mengoksidasi metana,” kata Swager. Reaksi antara senyawa platinum-oksigen dan metana ini memicu sensor, yang mengirimkan pemberitahuan ke perangkat khusus (untuk sensor penggunaan industri) atau ponsel (untuk sensor penggunaan pribadi).

Platina dan komponen sensor elektroda “sangat kecil—dan itu berarti Anda dapat memasukkannya ke dalam banyak struktur yang berbeda,” kata Plata, yang tidak terlibat dalam pekerjaan Swager. Tidak seperti beberapa mesin lain yang terbebani oleh teknologi penting yang besar di dalamnya, sensor C2Sense hanya mengandalkan sangat sedikit untuk bekerja, sehingga mereka dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam rumah, lumbung, lokasi pengeboran, dan lingkungan lain di mana terdapat metana.

Sensor gas yang dapat mendeteksi senyawa organik yang mudah menguap, termasuk metana, sudah ada. Tapi mereka tidak dirancang untuk mendeteksi metana saja, kata Swager dalam email, dan membutuhkan suhu lebih tinggi dari 570 F untuk beroperasi. Ini membuat mereka mahal dan berpotensi berbahaya di sekitar konsentrasi tinggi metana, gas yang mudah terbakar.

Sebaliknya, sensor Swager dapat beroperasi dalam kondisi sekitar dan memiliki kebutuhan daya yang rendah—sensor dapat bekerja pada submikrowatt—membuatnya murah untuk dioperasikan. Dan tidak seperti sensor yang ada di pasaran, yang umumnya membutuhkan baterai atau kabel untuk bekerja, sensor Swager dapat diaktifkan secara nirkabel dan dibaca oleh smartphone.

Beberapa sensor metana prototipe yang lebih kecil adalah kubus 0,08 inci (2mm), kira-kira setebal nikel. Mereka berpotensi membantu menentukan kebocoran di rumah atau sumur, menempel secara fisik ke area di mana metana dapat memuntahkan. Sensor juga dapat dilampirkan ke ponsel untuk penginderaan saat bepergian, melaporkan perubahan kualitas udara atau air langsung ke “platform sensor ramah seluler” di telepon, jelas Swager.

Yang mengatakan, sensor penggunaan pribadi mungkin jauh, Swager memperingatkan. Saat ini, bau yang ditambahkan ke gas yang mengandung metana berfungsi sebagai indikator utama kebocoran gas di rumah. Sayangnya, aroma hanya berguna jika Anda hadir dan bisa menciumnya. “Rumah bisa meledak jika terlalu banyak gas alam,” kata Swager. Ketika seseorang jauh dari rumah mereka atau tidak dapat mencium kebocoran, lebih sulit untuk melindungi dari kemungkinan kebakaran gas—atau lebih buruk lagi, ledakan.

Aplikasi lain yang mungkin untuk sensor, kata Swager, adalah untuk menguji air sumur, yang diandalkan oleh jutaan orang di AS. Ketika metana dibor di bawah tanah, gas terkadang keluar dari pipa yang dipompa, bergerak melalui tanah berpori, dan naik dari tanah. “Dalam proses pengeboran, Anda telah menciptakan jalur lain bagi metana untuk mencapai permukaan. Itu bisa muncul 100 meter dari well pad tergantung pada lokasinya, bahkan masuk ke air tanah, ”kata Swager. Karena gas tersebut dianggap tidak beracun oleh beberapa departemen kesehatan masyarakat, metana tidak memiliki tingkat kontaminan maksimum Undang-Undang Air Minum yang Aman. (Meskipun Departemen Dalam Negeri AS menyarankan tingkat metana tertentu di mana pemilik rumah harus melampiaskan sumur mereka.)

Sensor yang lebih besar dapat merasakan kebocoran sementara (kebocoran yang mulai dan berhenti) di petak lahan yang luas. Ditujukan untuk digunakan oleh para insinyur, penjaga taman, dan profesional lainnya, sensor penggunaan industri dapat mengidentifikasi kebocoran metana di lokasi pengeboran gas alam, tempat metana muncul dari bumi; hutan, di mana api yang mengamuk dapat memancarkan bahan kimia; atau peternakan besar, di mana ternak penghasil metana hidup.

Peternakan sapi adalah penyebab utama emisi metana di AS, dengan hampir 2% dari total emisi gas rumah kaca setiap tahun berasal dari sendawa dan kentut sapi metana (dan AS adalah produsen daging sapi terbesar di dunia). Para ilmuwan telah mencari cara untuk menurunkan emisi metana dari peternakan sapi, dengan menggunakan masker pada sapi untuk menahan sendawa mereka.

Mengatasi gajah di dalam ruangan

Saat metana dan gas rumah kaca lainnya terkumpul di atmosfer, mereka “berfungsi sebagai selimut,” kata Andra Garner, ilmuwan iklim di Universitas Rowan di New Jersey. “Metana adalah selimut yang jauh lebih tebal dan lebih berat daripada karbon dioksida dan jika Anda menambahkan terlalu banyak selimut, kita mulai menjadi terlalu hangat,” jelasnya.

Selain perubahan iklim dan risiko keamanan langsung dari metana, efek kesehatan dari paparan metana tingkat tinggi dalam jangka waktu yang lama juga menjadi perhatian, tetapi belum diselidiki secara menyeluruh. Masyarakat yang pernah menangani kebocoran metana dalam jumlah besar ke udara mereka—seperti penduduk Belmont County, Ohio, tempat salah satu kebocoran metana terbesar yang pernah tercatat di AS terjadi pada tahun 2018—telah melaporkan masalah pernapasan dan pusing setelah terpapar metana gas. Sensor metana di rumah dapat memberi tahu penduduk tentang kebocoran ketika hidung mereka tidak bisa, seperti halnya detektor karbon monoksida dan asap.

“Anda mungkin mendengar berita utama sepanjang waktu, ‘Di mana pun kami mencari plastik di lingkungan, kami menemukannya,’” kata Plata. “Hal yang sama berlaku untuk sebagian besar bahan kimia industri, tetapi masalahnya adalah saya tidak dapat mengeluarkan ponsel saya dan mengambil gambar [them]. Sensor Tim membantu menutup celah itu.”

Mampu melihat dari mana metana berasal adalah langkah pertama untuk mengendalikan pengaruhnya terhadap planet kita. “Setiap kali kami memiliki lebih banyak data, itu lebih baik; kami mendapatkan penanganan yang lebih baik tentang dari mana emisi ini berasal,” kata Garner. Bagaimanapun, Plata berkata, “Menyingkirkan bahan kimia dari sistem lingkungan adalah tantangan yang lebih besar daripada mencoba mencegahnya dari awal.”

Posted By : togel hongķong 2021