Contoh Soal dan Pembahasan Ilmu Lingkungan

SOAL ILMU LINGKUNGAN

1. Jelaskan prinsip EBT tipe fuel cell.

Bagaimanakah cara membuat bioetanol?
Apa itu penipisan ozon ? Bagaimanakah reaksi kimia penipisan ozon ?
Jelaskan dengan sketsa tiga tipe kontak antar lempeng.
Tindakan seharai-hari apa saja yang dapat menekan timbulnya gas rumah kaca?

6. Bagaimanakah prinsip waste to energy ?

Faktor-faktor apa saja yang menentukan penggunaan tanah ?
Mengapakah jargon save our planet begitu penting dan urgen ? Jelaskan argumentasi anda.
Apa fungsi biopori dan sumur peresapan?
Jelaskan dengan sketsa prinsip kerja energi gelombang laut tipe tidal (pasang surut)

Jawaban:

1. Fuel cell adalah alat konversi energi elektrokimia yang akan mengubah hidrogen dan oksigen menjadi air, secara bersamaan menghasilkan energi listrik dan panas. Listrik yang dihasilkan digunakan untuk menggerakkan motor listrik.

Konverter dari energi kimia menjadi energi listrik dengan memanfaatkan kecendrungan hidrogen dan oksigen untuk bereaksi dimana operasi jangka panjangnya dapat terus menerus terjadi selama bahan bakarnya dapat terus disuplai yaitu hidrogen dan oksigen. Gas hidrogen dan oksigen secara elektrokimia dikonvert menjadi air.

Anoda : H2 → 2 H⁺ + 2 e^-

Katoda : ½ O₂ + 2 H⁺ + 2 e^- → H₂O

Reaksi total : H₂ + ½ O₂ → H₂O + energi listrik + kalor

Skemanya sebagai berikut:

Keterangan:

Hidrogen di dalam sel dialirkan menuju sisi anoda sedangkan oksigen di dalam udara dialirkan menuju sisi katoda. Pada anoda terjadi pemisahan hidrogen menjadi elektron dan proton (ion hidrogen). Ion hidrogen ini kemudian menyebrang dan bertemu dengan oksigen dan elektron di katoda dan menghasilkan air. Elektron-elektron yang mengandung muatan listrik ini akan menuju katoda melalui jaringan eksternal. Aliran elektron-elektron inilah yang akan menghasilkan arus listrik.

2. Cara membuat bioetanol (bahan dari singkong) yaitu sebagai berikut:

a. Kupas 125 kg singkong segar, semua jenis dapal dimanfaatkan. Bersihkan dan cacah berukuran kecil-kecil.

b. Keringkan singkong yang telah dicacah hingga kadar air maksimal 16%. Persis singkong yang dikeringkan menjadi gaplek. Tujuannya agar lebih awet sehingga produsen dapat menyimpan sebagai cadangan bahan baku

c. Masukkan 25 kg gaplek ke dalam tangki stainless si eel berkapasitas 120 liter, lalu tambahkan air hingga mencapai volume 100 liter. Panaskan gaplek hingga 100"C selama 0,5 jam. Aduk rebusan gaplek sampai menjadi bubur dan mengental.

d. Dinginkan bubur gaplek, lalu masukkan ke dalam langki sakarifikasi. Sakarifikasi adalah proses penguraian pati menjadi glukosa. Setelah dingin, masukkan cendawan Aspergillus yang akan memecah pati menjadi glukosa. Untuk menguraikan 100 liter bubur pati singkong. perlu 10 liter larutan cendawan Aspergillus atau 10% dari total bubur. Konsentrasi cendawan mencapai 100-juta sel/ml. Sebclum digunakan, Aspergilhis dikuhurkan pada bubur gaplek yang telah dimasak tadi agar adaptif dengan sifat kimia bubur gaplek. Cendawan berkembang biak dan bekerja mengurai pati

e. Dua jam kemudian, bubur gaplek berubah menjadi 2 lapisan: air dan endapan gula. Aduk kembali pati yang sudah menjadi gula itu, lalu masukkan ke dalam tangki fermentasi. Namun, sebelum difermentasi pastikan kadar gula larutan pati maksimal 17—18%. Itu adalah kadar gula maksimum yang disukai bakteri Saccharomyces unluk hidup dan bekerja mengurai gula menjadi alkohol. Jika kadar gula lebth tinggi, tambahkan air hingga mencapai kadar yang diinginkan. Bila sebaliknya, tambahkan larutan gula pasir agar mencapai kadar gula maksimum.

f. Tutup rapat tangki fermentasi untuk mencegah kontaminasi dan Saccharomyces bekerja mengurai glukosa lebih optimal. Fermentasi berlangsung anaerob alias tidak membutuhkan oksigen. Agar fermentasi optimal, jaga suhu pada 28—32"C dan pH 4,5—5,5.

g. Setelah 2—3 hari, larutan pati berubah menjadi 3 lapisan. Lapisan terbawah berupa endapan protein. Di atasnya air, dan etanol. Hasil fermentasi itu disebut bir yang mengandung 6—12% etanol

h. Sedot larutan etanol dengan selang plastik melalui kertas saring berukuran 1 mikron untuk menyaring endapan protein.

i. Meski telah disaring, etanol masih bercampurair. Untuk memisahkannya, lakukan destilasi atau penyulingan. Panaskan campuran air dan etanol pada suhu 78"C atau setara titik didih etanol. Pada suhu itu etanol lebih dulu menguap ketimbang air yang bertitik didih 100°C. Uap etanol dialirkan melalui pipa yang terendam air sehingga terkondensasi dan kembali menjadi etanol cair.

j. Hasil penyulingan berupa 95% etanol dan tidak dapat larut dalam bensin. Agar larul, diperlukan etanol berkadar 99% atau disebut etanol kering. Oleh sebab itu, perlu destilasi absorbent. Etanol 95% itu dipanaskan 100"C. Pada suhu ilu, etanol dan air menguap. Uap keduanya kemudian dilewatkan ke dalam pipa yang dindingnya berlapis zeolit atau pati. Zeolit akan menyerap kadar air tersisa hingga diperoleh etanol 99% yang siap dieampur denganbensin. Sepuluh liter etanol 99%, membutuhkan 120— 130 lifer bir yang dihasilkan dari 25 kg gaplek

3. Penipisan ozon merupakan jenis kerusakan ozon yang dihadapi atmosfer bumi yang diakibatkan oleh meningkatnya aktivitas manusia.

Proses reaksi kimia pada penipisan ozon:

a. Reaksi destruksi/perusakan ozon dan terbentuknya O₂ dapat berlangsung melalui dua jalan :

O + O₂ → 2O₂

O₃ + O₃ → 3O₂

Reaksi ini dihasilkan melalui reaksi yang kompleks dengan katalis gas dan radikal, seperti atom Cl, NO, OH. Reaksi OH dapat terbentuk oleh perusakan uap H₂O, gas buangan dari pesawat supersonik. Radikal Cl dapat berasal dari chloroflurocarbon (CFCl atau CFC- I I dan CF2Cl atau CFC-12 ) yang banyak digunakan pada pendingin (refrigerator) dan bahan bakar (propelan).

b. Sifat stabil dari CFC yang sangat bermanfaat di bumi ini memberikan peluang baginya untuk merusak lapisan ozon. CFC yang terdifusi ke stratosfer akan mengalami pemutusan ikatan kimianya oleh radiasi UV-C menghasilkan khlor-khlor bebas yang bersifat sangat reaktif, kemudian mengikat sebuah atom oksigen dari molekul ozon (O₃) sehingga mengubah ozon tersebut menjadi molekul oksigen (O₂). Reaksi perubahan ozon menjadi molekul oksigen adalah sebagai berikut:

CFCl₃ + uv –> CFCl₂ + Cl^-

Cl^- + O₃ –> ClO + O₂

O₂ + uv energi –> 2O

ClO + 2O –> O₂ + Cl^-

Cl^- + O₃à –> ClO + O₂

Masuknya CFC ke atmosfer menimbulkan proses reduksi-oksidasi (redoks) antara ozon dengan unsur-unsur halogen dari senyawa CFC dan yang sejenisnya. Setiap molekul CFC mampu merusak 100 ribu molekul ozon. Sedangkan senyawa halon (berasal dari unsur halogen) mampu merusak 10 kali lebih efektif dibandingkan dengan CFC. CFC mengurai ozon menjadi oksigen dan sebuah oksigen bebas radikal yang menimbulkan suatu lapisan oksigen sehingga lapisan ozon menjadi semakin tipis yang mudah tertembus sinar ultraviolet dari matahari. Semakin menipisnya lapisan ozon di atmosfer, bahkan sampai berlubang, dapat menimbulkan bencana. Karena manusia akan bermandikan sinar ultraviolet dengan intensitas tinggi yang dapat mengundang penyakit kanker kulit, katarak, serta penurunan sistem kekebalan tubuh.

FC) terlepas ke atmosfer, maka molekul CFC akan terurai menjadi atom C sendiri yang sangat reaktif terhadap atom O (rumus molekul ozon adalah O₃). Ketika atom C dari pecahan freon bertemu dengan molekul O₃, maka atom C akan menarik satu atom O dari ozon, yang akan mengakibatkan timbulnya karbon monoksida (CO) dan ozon menjadi oksigen biasa (O₂) karena kehilangan satu atom O-nya, ditambah lagi, ketika CO terbentuk, maka mereka akan menarik lagi satu atom O dari ozon-ozon (O₃) lain sehingga menciptakan CO₂, oleh karena itu ozon sebagai pelindung bumi dari sinar ultraviolet menjadi rusak, sementara CO₂ memiliki efek rumah kaca yang dapat menahan panas di bumi. Dengan demikian bumi akan menjadi semakin panas.

4. Penjelasan tiga tipe kontak antar lempeng:

a. Batas divergen, yaitu masing-masing lempeng saling menjauhi satu sama lain. Terbentuk rekahan pada lantai samudera dan keluarnya magma yang berasal dari mantel bumi.

b. Batas konvergen, yaitu ketika dua lempeng bertemu dan bertabrakan satu sama lain. Terbentuk busur gunungapi pada lempeng benua.

c. Batas transform, dimana dua lempeng saling bergesekan satu sama lain.

5. Tindakan seharai-hari apa saja yang dapat menekan timbulnya gas rumah kaca yaitu sebagai berikut:

a. Penghijauan

b. Hemat listrik

c. Memanfaatkan energi alam

d. Efisien dalam menggunakan kendaraan bermotor

e. Sosialisasi tentang pemanasan global

6. Prinsip waste to energy

a. Pengoperasian di bawah manajemen yang professional, terampil, kompeten

b. Manajer dan staf terdidik dalam rangka untuk mengarahkan dan mengoptimalkan proses pembakaran, dengan pemulihan energy dan untuk meminimalkan emisi dengan daur ulang abu secara maximal serta dengan penanganan gas residu yang aman.

c. Mengoptimalkan pemulihan panas dan/atau listrik.

d. Menyediakan akses yang hanya dikendalikan dan digunakan oleh pengguna yang berwenang.

e. Mengukur semua sampah yang masuk dengan satuan berat

f. Melakukan inspeksi secara acak terhadap beban sampah yang masuk. Ini dirancang untuk mendetaksi dan mencegah pembakaran sampah yang tidak cocok.

g. Hanya menerima sampah/limbah yang masuk dalam izin.

h. Adanya pelatihan personil.

i. Penanganan limbah dan pembakaran sampah harus memenuhi standar tempat kerja baik nasional maupun local untuk keselamatan, perlindungan kesehatan, dan eksposur pekerja.

7. Faktor-faktor yang menentukan penggunaan tanah yaitu sebagai berikut:

a. Faktor fisik dan biologis,

b. Faktor pertimbangan ekonomi dan

c. Faktor institusi (kelembagaan)

Faktor fisik dan biologis mencakup kesesuaian dari sifat fisik seperti keadaan geologi, tanah, air, iklim, tumbuh-tumbuhan, hewan dan kependudukan. Faktor pertimbangan ekonomi dicirikan oleh keuntungan, keadaan pasar dan transportasi. Faktor institusi dicirikan oleh hukum pertanahan, keadaan politik, keadaan sosial dan secara administrasi dapat dilaksanakan.

8. Alasan jargon save our planet begitu penting dan urgen adalah

Karena planet (khususnya bumi) tempat tinggal makhluk hidup, melakukan aktivitas, dan adanya hal-hal penunjang kelangsungan makhluk hidup itu sendiri. Apabila kita tidak menjaga sumber daya alam maka lama-kelamaan sumber bencana akan banyak dan sumber kehidupan akan hilang.

9. Fungsi biopori dan sumur peresapan adalah sebagai berikut:

a. Memaksimalkan air yang meresap ke dalam tanah sehingga menambah air tanah.
b. Membuat kompos alami dari sampah organik daripada dibakar.
c. Mengurangi genangan air yang menimbulkan penyakit.
d. Mengurangi air hujan yang dibuang percuma ke laut.
e. Mengurangi resiko banjir di musim hujan.
f. Maksimalisasi peran dan aktivitas flora dan fauna tanah.
g. Mencegah terjadinya erosi tanah dan bencana tanah longsor.

10. Sketsa prinsip kerja energi gelombang laut tipe tidal (pasang surut)

Prinsip kerjanya:

Prinsip kerja teknologi yang mengkonversi energi gelombang laut tipe tidal menjadi energi listrik adalah mengakumulasi energi gelombang laut untuk memutar turbin generator. Singkatnya proses ini memanfaatkan energi kinetik yang ada pada gelombang laut untuk menggerakkan turbin. Air ombak naik ke dalam ruang generator, kemudian air yang naik menekan udara keluar dari ruang generator dan menyebabkan turbin berputar. Saat air turun, udara bertiup dari luar ke dalam ruang generator dan memutar turbin kembali.