Gajah di ladang warga (Foto: Earth)
Jakarta, Jurnas.com - Kulit gajah yang penuh kerutan dan retakan ternyata menginspirasi teknologi baru untuk menghadapi panas ekstrem. Peneliti mengembangkan ubin bangunan yang dapat menangkap, menyebarkan, dan menguapkan air untuk membantu mendinginkan bangunan hingga 20 jam tanpa kipas, kompresor, atau listrik.
Teknologi pendingin pasif tersebut dikembangkan tim peneliti yang dipimpin Dorit Aviv, profesor arsitektur di Weitzman School of Design, University of Pennsylvania. Penelitian ini juga melibatkan ilmuwan material Shu Yang dari Penn Engineering serta Kun-Hao Yu dari Syracuse University.
Dikutip dari Earth, gagasan utamanya berasal dari cara gajah menghadapi panas. Berbeda dengan manusia, gajah tidak berkeringat, tetapi mampu bertahan di lingkungan Afrika yang sangat panas.
Menurut Aviv, kulit gajah memiliki jaringan retakan yang dapat menahan air. Ketika gajah menyemprotkan air ke tubuhnya, air tersebut tidak langsung mengalir jatuh, melainkan tersimpan di permukaan dan menguap secara perlahan.
Proses penguapan inilah yang membantu melepaskan panas dan mendinginkan tubuh gajah dalam waktu lebih lama.
Slovakia Tetapkan Status Darurat Kekeringan Air
Tim peneliti kemudian meniru mekanisme tersebut dalam bentuk ubin berbahan dasar semen. Ubin dirancang agar mampu menyerap air dengan cepat, menahannya di dalam pori-pori, lalu menyebarkannya melalui jaringan retakan yang dibuat secara khusus.
Dalam konstruksi, retakan biasanya dianggap sebagai tanda kelemahan material. Namun, dalam teknologi ini, retakan justru diubah menjadi bagian penting dari sistem pendingin.
"Namun, dengan merekayasa lokasi dan pola terbentuknya retakan tersebut, kami menciptakan jaringan saluran kecil yang berfungsi seperti kapiler, yang mampu menarik air melintasi permukaan dan menahannya tetap di tempat," kata Yang.
Jaringan retakan berfungsi seperti saluran kapiler yang menarik dan mendistribusikan air ke seluruh permukaan ubin. Sementara itu, pori-pori mikroskopis di dalam material berperan sebagai reservoir kecil untuk menyimpan air.
Kombinasi keduanya membuat air tidak langsung menetes atau mengalir dari permukaan. Air tetap berada di dalam dan di atas ubin lebih lama sehingga memiliki waktu untuk menguap dan menyerap panas.
Dalam pengujian menggunakan pemanasan inframerah dan pemberian air secara berkala, suhu di bawah ubin bertahan pada sekitar 89,6 derajat Fahrenheit atau sekitar 32 derajat Celsius.
Sebagai perbandingan, material stucco komersial yang retak mencapai 107,6 derajat Fahrenheit atau sekitar 42 derajat Celsius dalam kondisi yang sama. Sementara stucco tanpa retakan mencapai 125,6 derajat Fahrenheit atau sekitar 52 derajat Celsius.
Yang mengatakan teknologi fasad pasif yang terinspirasi dari alam ini berpotensi menurunkan suhu permukaan sekitar 10 hingga 20 derajat Fahrenheit dibandingkan stucco konvensional.
Sistem ini berbeda dengan pendingin udara yang membutuhkan energi untuk bekerja dan membuang panas dari dalam bangunan ke lingkungan sekitar. Ubin tersebut memanfaatkan penguapan air secara alami untuk membantu mengurangi panas pada permukaan bangunan.
Ubin dibuat dari campuran semen Portland biasa dan tanah diatom (diatomaceous earth), material berpori yang terbentuk dari fosil alga mikroskopis.
Material kemudian dicetak menjadi ubin tipis dan dibiarkan mengalami hidrasi sebagian sebelum dikeringkan dalam kondisi yang dikendalikan secara ketat. Ketika material menyusut, tekanan internal membentuk pola retakan yang telah dirancang sebelumnya.
Hasilnya bukan retakan acak, melainkan jaringan saluran dengan pola yang teratur.
Pori-pori dalam material mampu menyerap air dalam hitungan milidetik. Jaringan retakan kemudian menyebarkan air ke seluruh pola permukaan, bahkan membantu membawa air melawan gravitasi pada permukaan bangunan yang miring.
Pola heksagonal pada ubin juga membuat air bergerak menyamping dan berkelok, bukan langsung mengalir ke bawah. Cara ini membuat permukaan tetap basah lebih lama sehingga efek pendinginan dapat bertahan hingga 20 jam.
Teknologi ini dinilai menjanjikan karena bahan dan proses produksinya relatif dekat dengan metode konstruksi yang sudah digunakan saat ini.
Tim peneliti telah menunjukkan campuran semen dan tanah diatom tersebut dapat disemprotkan ke panel berukuran besar menggunakan hopper gun standar. Metode ini membuka peluang pembuatan material langsung dalam skala lebih besar di lokasi konstruksi.
"Panas ekstrem saat ini sudah menjadi bahaya terkait iklim yang paling mematikan, dan selama puluhan tahun kita telah berupaya membuat bangunan terisolasi dari lingkungan," ujar Aviv.
Menurutnya, bangunan dapat dirancang untuk bekerja bersama proses alami, bukan sepenuhnya melawannya. Pendekatan tersebut dinilai penting untuk membuat kota lebih mampu menghadapi suhu ekstrem.
Ke depan, para peneliti membayangkan ubin pendingin ini dapat dipadukan dengan sistem bangunan pintar. Data prakiraan cuaca dapat digunakan untuk mengatur kapan permukaan bangunan perlu diberi air.
Dengan begitu, sistem hanya menggunakan air ketika diperlukan untuk menghadapi panas. Jumlah air pun dapat diatur secara lebih presisi agar pendinginan tetap optimal tanpa pemborosan.
Shu Yang kini juga mengembangkan teknologi terkait melalui Minerava, sebuah usaha rintisan yang dibentuk melalui Penn Center for Innovation. Bersama Aviv dan peneliti lainnya, ia berupaya membawa material beton penyerap karbon dan teknologi pendinginan pasif menuju penerapan di dunia konstruksi.
Penelitian mengenai ubin pendingin yang terinspirasi dari kulit gajah tersebut telah dipublikasikan dalam jurnal Advanced Materials. (*)
Sumber: Earth
Google News: http://bit.ly/4omUVRy
Terbaru: https://jurnas.com/redir.php?p=latest
Langganan : https://www.facebook.com/jurnasnews/subscribe/
Youtube: https://www.youtube.com/@jurnastv1825?sub_confirmation=1
Kulit Gajah Ubin Bangunan Panas Ekstrem
