Belajar Soal Air dan Laut

TNA

Pagi ini usai Subuh ada seorang rekan yang memposting renungan terkait dengan sifat air yang mengalir ke tempat yang lebih rendah, mengisi ruang, pelarut yang dapat mendilusi konsentrasi, juga media tempat terjadinya berbagai reaksi kimia. Singkat kata, dimanapun dan kapanpun air akan selalu memiliki peran dan kegunaan yang terus mendatangkan manfaat bagi sesama. Sebuah bahan renungan yang menarik tentu saja.

Saya jadi terpantik untuk menelisik lebih dalam tentang air. Senyawa yang satu ini rumus kimianya adalah H₂O, yang setiap molekulnya mengandung satu oksigen dan dua atom hidrogen yang dihubungkan oleh ikatan kovalen.

Memiliki massa molar 18, 01528 g/mol dan kepadatan 997 kg/m³ serta titik didih 100° C dengan titik beku dan lebur 0°C, air terdapat sekitar 1,386 miliar kilometer kubik (km³) di bumi ini.

Sebagian besar air terdapat di laut dan samudra. Sekitar 97,5% dari total air di bumi adalah air laut, sedangkan sisanya terdiri dari air tawar yang sebagian besar terdapat di air tanah dan es di kutub serta gletser di pegunungan. Diperkirakan hanya sekitar 0,3% dari air di dunia yang berupa air permukaan seperti sungai, danau, dan waduk. Jumlah air di dunia terus berubah karena proses alam seperti siklus air dan perubahan iklim, serta aktivitas manusia.

Ada pula beberapa fenomena unik yang dapat kita pelajari pada air. Contohnya adalah fenomena atau anomali dimana air tidak selalu meningkat volumenya ketika mengalami perubahan fase karena adanya kenaikan suhu.

Pada saat dipanaskan dari suhu 0°C (titik lebur dari fase solid) sampai 4°C, air justru akan mengalami pengerutan (penyusutan volume), sehingga massa jenisnya meningkat. Keadaan ini berbeda dengan zat cair pada umumnya. Ketika suhu diturunkan dari 4°C ke 0°C, maka air akan mengembang yang menyebabkan volumenya membesar dan massa jenisnya mengalami penurunan.

Sedangkan pada saat suhunya berada antara 4°C sampai 100°C, air menampilkan perilaku yang sama dengan zat cair lainnya, yaitu memuai.

Itulah mengapa segelas es teh manis nan nikmat di warung makan di Pasar Bumi Ayu yang es batunya munjung melebihi bibir gelas, tak luber dan tumpah saat es nya mencair. Ajaib bukan?

Hal ini terjadi karena molekul H2O dalam bentuk padat (es) penuh dengan rongga, sedangkan dalam bentuk cair (air) lebih rapat. Dengan demikian, pada saat dipanaskan, molekul H2O (es) akan merapat lebih dahulu, akibatnya volumenya menjadi menyusut dan massa jenisnya meningkat.

Ternyata berangkat dari fakta dan data di atas, teman yang memposting quotes unik dan menarik tentang air pagi ini, dan juga berasal dari Kali Wadas Bumi Ayu justru menjadi sangat penasaran. Ia ingin minum es teh manis, dimana es batunya adalah spiritus beku.

Spiritus atau metanol (CH3OH) memiliki titik beku -97,8°C, lalu bagaimana cara membekukannya, karena suhu freezer rumah tangga yang terdingin pun hanya mencapai -17°C.

Ia bahkan berangan-angan ingin menyewa UAV (unmanned air vehicle) atau drone, untuk membawa sampel spiritusnya ke kutub, padahal suhu terendah di kutub utara bumi hanyalah mencapai -40°C dan di kutub selatan mencapai -60°C. Bahkan kota terdingin di muka bumi bukan di kutub, melainkan di propinsi Sakha Rusia, tepatnya di Yakutsk, dimana suhu terendah dapat mencapai -62,7°C.

Bisa juga sih spiritusnya dibawa menggunakan balon sampai ke lapisan ionosfer di atmosfer bumi yang suhu terendahnya dapat mencapai -120°C. Melihat adanya korelasi antara faktor ketinggian dan penurunan suhu ini tampaknya tekanan punya peran signifikan ya?

Maka dalam industri farmasi untuk membekukan dan memindah fase kan zat dengan  titik lebur sangat rendah, misal etanol (C2H6O) dilakukan proses dilusi dengan menggunakan cairan dengan titik beku yang lebih tinggi sebagai pencampur dalam konsentrasi tertentu, misal air.

Metanol sendiri dapat digunakan sebagai zat dalam teknik liofilisasi material dengan bantuan alat freeze dryer. Dimana zat dimasukkan ke dalam ruang vakum untuk mengalami sublimasi pada tekanan ruangan. Efek sublimasi dengan tekanan sebesar sekitar 0,0025 bar dan pengaturan dinamika suhu, dapat memberikan efek liofilisasi yang membuat cairan di rongga antar atom berkurang. Teknik ini banyak digunakan dalam proses pembuatan bahan baku farmasi, juga preservasi bahan pangan.

Penurunan suhu secara ekstrem, misal untuk berbagai keperluan kriogenik, dapat menggunakan nitrogen yang berada dalam keadaan cair. Pada tekanan atmosfer, nitrogen cair mendidih pada -196 °C (77 K, – 321 °F). Nitrogen cair diproduksi dengan distilasi fraksional dari udara cair.

Sementara hubungan tekanan dengan suhu dapat disimak pada rumus tekanan gas berikut:

PV=nRT

dimana,

P adalah tekanan gas ideal (Pa).

V adalah volume gas ideal (m³).

n adalah jumlah mol partikel (mol).

R adalah ketetapan gas ideal dengan nilai R untuk semua gas adalah sama. R = 8,314 x 103 J/kmol.K.

T adalah suhu gas ideal (K).

Jadi T = PV/nR kan ya? Kalau tekanan dan volume gasnya diubah, suhu bisa diturunkan.

Kembali ke fakta air ya, jika 97,5% dari total air di muka bumi terdapat di laut, maka laut tentulah memegang peran penting dalam konteks ekosistem global.

Laut adalah salah satu sumber daya alam yang sangat penting dan memiliki potensi yang luar biasa bagi kehidupan manusia. Luas lautan di dunia adalah sekitar 361 juta km² atau sekitar 71% dari permukaan bumi.

Laut memiliki karakter geologis yang beragam dan kompleks, dan setiap daerah memiliki keunikan dan potensi yang berbeda.

Potensi perikanan laut sangat besar dan telah menjadi sumber protein penting bagi manusia selama ribuan tahun. Ikan adalah salah satu sumber makanan yang paling banyak dikonsumsi di dunia. Selain itu, laut juga menyediakan sumber daya kelautan lainnya seperti krustasea, moluska, dan rumput laut.

Potensi energi darj laut juga sangat besar dan beragam. Salah satu sumber energi yang dapat diambil dari laut adalah energi ombak, yang dapat diubah menjadi energi listrik melalui teknologi pembangkit listrik tenaga gelombang. Selain itu, energi arus laut juga dapat diubah menjadi energi listrik melalui turbin arus laut. Ada juga potensi energi panas bumi dari berbagai titik vulkanis di laut yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik.

Indonesia merupakan negara kepulauan terbesar di dunia dengan lebih dari 17.000 pulau. Kondisi laut di Indonesia sangat penting karena memiliki potensi besar dalam bidang perikanan, transportasi, pariwisata, dan sumber daya energi.

Luas laut Indonesia mencapai sekitar 5,8 juta km² atau sekitar 13% dari total luas laut dunia. Panjang garis pantai Indonesia mencapai sekitar 95.181 km, menjadikannya negara dengan garis pantai terpanjang kedua di dunia setelah Kanada.

Indonesia telah meratifikasi beberapa perjanjian internasional terkait hukum laut, termasuk Konvensi Perserikatan Bangsa-Bangsa tentang Hukum Laut tahun 1982. Selain itu, Indonesia juga telah meratifikasi perjanjian internasional lainnya seperti Konvensi MARPOL mengenai pengendalian pencemaran dari kapal, Konvensi Basel mengenai pengendalian pergerakan limbah berbahaya, dan Konvensi Internasional untuk Pencegahan Penculikan Kapal tahun 2005.

Potensi perikanan tangkap di Indonesia juga sangat besar karena Indonesia memiliki garis pantai yang panjang dan potensial untuk industri perikanan tangkap dan budidaya. Begitupun kekayaan diversitas ikan yang hidup di laut Indonesia, amat beragam dan dapat dikelola secara bestari.

Indonesia adalah produsen ikan terbesar ke-2 di dunia setelah Cina, dan perikanan laut merupakan salah satu sektor ekonomi utama negara ini. Namun, pengelolaan sumber daya perikanan laut harus dilakukan secara berkelanjutan agar dapat menjaga kebersinambungannya sumber daya laut dan keberlangsungan hidup nelayan serta pelaku industri hilir yang menggantungkan hidupnya dari laut.

Berbagai jenis ikan dapat ditemukan di perairan Indonesia, seperti ikan tuna, ikan tongkol, ikan layang, ikan tenggiri, ikan kakap, ikan bandeng, ikan kerapu, dan masih banyak lagi. Selain itu, Indonesia juga memiliki potensi sumberdaya ikan laut yang lain, seperti udang, kepiting, cumi-cumi, dan lobster.

Menurut data Badan Pusat Statistik (BPS) pada tahun 2020, produksi perikanan tangkap Indonesia mencapai 7,88 juta ton, meningkat 3,83% dibandingkan dengan tahun sebelumnya. Sementara itu, nilai ekspor perikanan tangkap Indonesia pada tahun 2020 mencapai USD 3,28 miliar.

Namun, masih terdapat beberapa tantangan dalam pengelolaan perikanan tangkap di Indonesia, seperti illegal, unreported, and unregulated fishing (IUU fishing), penangkapan ikan secara berlebihan yang dapat mengancam keberlanjutan sumberdaya ikan, serta kerusakan lingkungan akibat kegiatan perikanan dan eksploitasi laut yang tidak ramah lingkungan, termasuk masih minumnya pengetahuan dan sikap dalam proses pengelolaan limbah yang berpotensi mendegradasi kualitas lingkungan laut .

Saat ini diperkirakan bahwa jumlah sampah di laut Indonesia secara keseluruhan sudah mencapai 5,75 juta ton. Jenis sampah yang paling banyak ditemukan adalah sampah plastik, dengan bobot seberat 627,80 g/m2. Padahal limbah plastik termasuk salah satu jenis limbah yang membutuhkan waktu sangat panjang untuk terurai, juga memiliki dampak yang signifikan pada keberlangsungan hidup dan kelestarian banyak populasi di ekosistem laut.

Peran laut yang tidak kalah penting, termasuk di Indonesia adalah perannya sebagai kontributor pada kondisi iklim dan cuaca. Sebagai contoh di sebelah barat pulau Sumatera, tepatnya di Samudera Hindia,  kita mengenal adanya Indian Ocean Dipole yang didefinisikan sebagai perbedaan suhu permukaan laut antara dua wilayah, yaitu di Laut Arab (Samudera Hindia bagian barat) dan Samudera Hindia bagian timur di selatan Indonesia.

Indian Ocean Dipole (IOD) adalah sebuah fenomena alami yang terjadi di Samudra Hindia dan dapat mempengaruhi iklim regional di sekitarnya. IOD terjadi ketika suhu permukaan laut di bagian timur Samudra Hindia menjadi lebih dingin daripada suhu di bagian barat Samudra Hindia. Ketika ini terjadi, maka tekanan udara di bagian timur akan menjadi lebih tinggi daripada bagian barat, sehingga mengakibatkan angin barat daya di bagian timur menjadi lebih kuat dan angin barat laut di bagian barat menjadi lebih lemah.

Akibatnya, IOD dapat mempengaruhi curah hujan di wilayah-wilayah yang terletak di sekitar Samudra Hindia. Ketika IOD positif terjadi, yaitu suhu di bagian timur lebih dingin daripada di bagian barat, maka wilayah timur seperti Indonesia, Australia, dan India akan mengalami musim hujan yang lebih basah dari biasanya. Sebaliknya, ketika IOD negatif terjadi, yaitu suhu di bagian barat lebih dingin daripada di bagian timur, maka wilayah barat seperti Afrika Timur dan Arab Saudi akan mengalami musim hujan yang lebih basah dari biasanya.

Selain mempengaruhi curah hujan, IOD juga dapat mempengaruhi suhu permukaan laut dan suhu udara di sekitar Samudra Hindia. Ketika IOD positif terjadi, maka suhu permukaan laut di bagian timur Samudra Hindia menjadi lebih dingin, sementara suhu udara di wilayah Indonesia, Australia, dan India menjadi lebih hangat. Sebaliknya, ketika IOD negatif terjadi, maka suhu permukaan laut di bagian barat Samudra Hindia menjadi lebih dingin, sementara suhu udara di wilayah Afrika Timur dan Arab Saudi menjadi lebih hangat.

Dalam jangka panjang, IOD juga dapat mempengaruhi iklim global. Ketika IOD positif terjadi, maka suhu di wilayah Asia Tenggara menjadi lebih hangat, sementara suhu di wilayah Pasifik menjadi lebih dingin. Sebaliknya, ketika IOD negatif terjadi, maka suhu di wilayah Asia Tenggara menjadi lebih dingin, sementara suhu di wilayah Pasifik menjadi lebih hangat.

Sementara fenomena laut lain yang menarik untuk dicermati adalah arus laut. Dimana arus-arus besar di samudera yang ada di permukaan bumi memiliki peran signifikan dalam konstelasi iklim regional, penyebaran populasi beberapa spesies tertentu, juga memiliki dampak ekonomi pada suatu kawasan.

Salah satu contoh arus laut yang sudah banyak dipelajari adalah arus Kurosawa. Arus Kurosawa atau dalam bahasa Jepang disebut Kuroshio merupakan salah satu arus laut paling kuat di dunia yang terletak di Samudra Pasifik bagian utara. Arus ini bermula dari perairan Filipina dan Taiwan, dan kemudian mengalir ke arah timur laut menuju Laut Jepang. Arus ini juga dikenal dengan sebutan Arus Jepang.

Arus Kurosawa dapat mencapai kecepatan hingga 4-5 knot atau sekitar 9-10 kilometer per jam. Arus ini memiliki pengaruh yang signifikan terhadap iklim dan cuaca di wilayah yang dilaluinya. Arus ini membawa air hangat dari perairan tropis ke wilayah Laut Jepang, sehingga mempengaruhi suhu udara dan curah hujan di wilayah tersebut.

Selain mempengaruhi iklim dan cuaca, Arus Kurosawa juga memiliki dampak ekonomi yang besar. Arus ini menjadi jalur transportasi utama bagi kapal-kapal yang berlayar dari Asia Timur ke Amerika Utara dan sebaliknya. Arus ini juga merupakan jalur migrasi bagi ikan tuna dan spesies lainnya, sehingga menjadi potensi sumber daya perikanan yang penting bagi negara-negara di sekitarnya.

Demikian beberapa bahasan ringan tentang potensi air dan lautan yang tentunya hanya sebagian kecil dari begitu banyaknya fakta dan potensi yang dapat kita eksplorasi di dalamnya. Besar harapan, dengan semakin meningkatnya teknologi untuk menguak berbagai fenomena terkait potensi air dan lautan, kita sebagai bangsa maritim akan dapat mengoptimalkan sumber daya alam yang satu ini untuk kemaslahatan kita bersama, baik sebagai manusia maupun negara bangsa yang wajib mensyukuri karunia yang secara nyata ada dan membersamai kita. Jalesveva Jayamahe. 🙏🏾