ENERGI DALAM SISTEM KEHIDUPAN 2

KELAS  VII

BAB VI

(Bagian 2)

(untuk mempelajari Bagian 1 klik di sini)

B.  Berbagai Sumber Energi

Sumber energi adalah segala sesuatu yang menghasilkan energi. Panas matahari yang digunakan untuk memanaskan air adalah sumber energi. Begitu juga spiritus yang digunakan sebagai bahan bakar adalah sumber energi. Listrik dan arang yang  dibakar untuk memanaskan setrika merupakan sumber energi juga.

Energi memegang peranan yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Semua aktivitas kehidupan manusia memerlukan energi.

1. Sumber Energi Tak Terbarukan

Energi tak terbarukan adalah energi yang diperoleh dari sumber daya alam yang waktu pembentukannya sampai jutaan tahun. Energi ini dikatakan tak terbarukan karena, apabila sumber daya tersebut sudah digunakan, akan memerlukan waktu yang sangat lama untuk menggantikannya. Hal ini karena, disamping memerlukan waktu yang sangat lama untuk terbentuk, proses pembentukan sumber daya ini pun sangat bergantung pada lingkungan sekitar serta keadaan geologi saat itu.

Contoh dari Energi tak terbarukan yang sangat dikenal, yaitu bahan bakar fosil seperti batu bara, gas alam, dan minyak bumi. 

Batu bara sendiri terbentuk dari proses pengendapan serta perubahan kayu-kayu besar yang tertimbun didalam rawa-rawa. Proses ini memakan waktu jutaan tahun dan memerlukan kondisi lingkungan yang spesifik, yaitu pengendapan dan penimbunan kayu-kayu pepohonan dalam suatu kawasan rawa-rawa. 

Gas alam merupakan salah satu sumber energi fosil yang terbentuk jauh di bawah permukaan bumi dan sebagian besar berasal dari sisa-sisa tumbuhan dan hewan (seperti diatom) dan menumpuk di lapisan tebal di permukaan bumi dan dasar laut, terkadang bercampur dengan pasir, lanau (berlumpur), dan kalsium karbonat.

Minyak bumi atau minyak mentah merupakan senyawa hidrokarbon yang berasal dari sisa-sisa kehidupan purbakala (fosil), baik berupa hewan, maupun tumbuhan. 

Ancaman bahwa sumber energi suatu saat akan habis menyebabkan banyak ilmuwan berusaha menemukan energi alternatif.

Energi alternatif adalah semua sumber energi yang dapat digunakan yang bertujuan untuk mengurangi bahkan jika memungkinkan  menggantikan penggunaan bahan bakar minyak, gas alam dan batu bara tanpa menimbulkan bahaya atau menimbulkan kerusakan terhadap lingkungan.

Salah satu kelemahan energi fosil yaitu tidak dapat diperbarui dan membutuhkan waktu jutaan tahun untuk membuatnya maka salah satu syarat digolongkan ke dalam energi alternatif adalah harus bersifat renewable atau dapat diperbarui untuk mengatasi kelemahan bahan bakar fosil tersebut. 

Berdasarkan hasil perhitungan para ahli, minyak bumi akan habis 30 tahun lagi, sedangkan gas alam akan habis 47 tahun lagi, dan batu bara akan habis 193 tahun lagi.

2. Sumber Energi Terbarukan

Energi terbarukan adalah energi yang berasal dari "proses alam yang berkelanjutan", seperti tenaga surya, tenaga angin, arus air, proses biologi, dan panas bumi.

Sumber energi terbarukan inilah yang merupakan sumber energi alternatif seperti telah disebutkan di atas.

Berikut ini beberapa sumber energi alternatif yang dapat dikembangkan:

1. Panas Matahari

Sinar cahaya matahari ini rupanya bisa diubah menjadi energi listrik dengan bantuan panel surya. Panel surya ini memiliki rangkaian sel photovoltaic yang diartikan sebagai 'cahaya-listrik'.

Adanya energi alternatif ini mampu menggerakkan seperti kendaraan listrik bahkan perahu listrik yang dipasang panel surya. Sayangnya, penggunaan panel surya masih terbatas karena biaya per wattnya masih relatif tinggi. Bahkan harganya lebih tinggi sepuluh kali lipat dari bahan bakar fosil, tergantung keadaan.

2. Geothermal

Panas bumi (Geothermal) berasal dari energi dari dalam bumi yang berasal dari aktivitas vulkanik gunung berapi, seperti uap alam, air panas dan bebatuan kering.

Sayangnya pembangkit geothermal ini masih tergolong tradisional. Kabarnya, penelitian di Islandia telah menemukan kekuatan baru dari energi ini sehingga hasil geothermal mampu melipatgandakan jumlah listrik hingga sepuluh kali lipat.

3. Angin

Hembusan angin rupanya mampu diubah dari energi kinetik menjadi energi mekanik yang dihubungkan ke mesin generator sehingga menghasilkan energi listrik. Di Belanda, penggunaan energi ini sudah dimanfaatkan dengan memiliki kincir angin besar untuk memompa air irigasi ke pertanian dan penghasil listrik.

4. Tenaga Air (Hydropower)

Energi alternatif ini dibuat dengan cara membendung air sungai lalu mengarahkan pipa air menuju turbin. Energi yang dihasilkan berdasarkan proses jatuhnya air ke turbin dan banyaknya jumlah air yang mengalir.

Oleh karena itu, Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) sangat membutuhkan sumber air yang sangat besar dan pembangunan tempat yang besar untuk menampung air yaitu waduk. Misalnya waduk Gajah Mungkur di Wonogiri. 

5. Biomassa

Meskipun terdengar asing dengan namanya, tapi pasti kamu pernah tahu jika sisa pembuangan kotoran manusia atau hewan dapat dijadikan energi alternatif. Energi ini diubah dengan cara dibakar terlebih dahulu atau dicampur dengan bahan lain yang ditampung ke dalam tangki hingga nanti disalurkan melalui pipa instalasi atau yang disebut dengan biogas. Gas tersebut yang menjadi energi alternatif menggantikan pemakaian gas tabung untuk memasak.

6. Tidal

Energi tidal berasal dari pasang surut pada air laut. Meskipun terdengar asing tapi penerapan energi ini lebih mudah diprediksi. Hanya saja kelemahan energi ini terdapat pada alat konversi yang mampu bertahan di air laut supaya terhindar dari korosi dan arus laut. Prinsip kerja energi ini terletak pada besarnya volume air yang terjadi saat pasang air laut.

7. Etanol

Etanol alias etil alkohol merupakan sumber energi alternatif yang berasal dari alkohol. Alkohol berasal dari proses fermentasi pada tumbuhan tertentu, misalnya tumbuhan jagung dan gandum.

Salah satu negara yang mengembangkan energi alternatif ini dengan sangat baik ialah negara Brazil. Faktanya, negara Brazil sudah tidak bergantung dengan bahan bakar minyak (BBM).

8. Nuklir 

Buat kamu yang pernah menonton film tentang energi nuklir, rupanya bukan fiktif belaka nih karena nuklir memang memiliki energi yang cocok untuk menghasilkan energi listrik yang sangat besar. Hal ini dibuktikan dengan hasil ukuran 1 gr zat radioaktif yang dapat menghasilkan energi listrik sebanyak 50 ribu kwh per jam. Zat radioaktif yang digunakan tersebut adalah uranium.

Dan, manfaat energi alternatif ini ialah energi nuklir tidak menghasilkan efek rumah kaca sehingga dapat mencegah pemanasan global. Salah satu negara yang sudah mencoba energi ialah negara Jepang bahkan beberapa wilayah di sana sudah menggunakan energi nuklir sebagai energi alternatifnya.

9. Hidrogen

Energi yang diklaim lebih baik dibandingkan BBM ini rupanya tidak menghasilkan polusi berbahaya bagi lingkungan. Proses pembuatan energi ini hanya menggunakan air yang dibakar oleh listrik dan panas layaknya bensin. Lalu, hidrogen yang dihasilkan melalui proses penyimpanan yang dicampur dengan oksigen dari atmosfer hingga terjadilah reaksi kimia.

Adanya reaksi tersebut membentuk energi yang dikonversi menjadi listrik hampir 100% dan sisanya ialah panas. Sayangnya, penggunaan energi hidrogen ini masih membutuhkan banyak energi dan proses yang cukup lama.

10 . Piezoelektrik

Piezoelektrik ini merupakan energi yang dihasilkan dari suatu sistem yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Prinsip kerja energi ini adalah banyaknya tekanan dari orang-orang yang berada di suatu tempat lalu dikonversi menjadi energi listrik.

Pembangkit listrik dari tenaga manusia ini, misalnya di negara Jepang yang memanfaatkan lalu lalang para penumpang di stasiun Tokyo yang meletakkan perangkat lempengan Piezoelektrik di lantai gerbang tiket atau arena lain di stasiun. Menarik bukan? Setiap energi yang dihasilkan berdasarkan perubahan temperatur, gerakan, massa suatu kendaraan dan getaran yang dihasilkan. Sayangnya material Piezoelektrik masih tergolong mahal untuk dipasang di rumah.

C.  Makanan Sebagai Sumber Energi

Makanan merupakan sumber energi bagi manusia, hewan dan tumbuh-tumbuhan. Energi tersimpan dalam makanan berbentuk  energi kimia. 

Di dalam tubuh, makanan diproses  secara kimia melalui reaksi-reaksi kimia. Makhluk hidup dibagi menjadi dua, yaitu autotrof dan heterotrof. 

Autotrof adalah makhluk hidup yang dapat menghasilkan makanannya sendiri, yaitu tumbuhan, bakteri dan alga. 

Heterotrof adalah organisme yang tidak bisa menghasilkan makanannya sendiri. Organisme ini masih bergantung pada organisme lain untuk bisa mendapatkan makanannya. Yang termasuk ke dalam organisme heterotrof adalah herbivora, karnivora, omnivora, pengurai atau detrivor (pemakan sisa-sisa misal cacing tanah)

Zat makanan yang berperan sebagai sumber energi adalah karbohidrat, protein, dan lemak.

1. Karbohidrat

Karbohidrat merupakan senyawa kimia yang tersusun atas unsur-unsur karbon. Bahan makanan yang banyak mengandung karbohidrat, misalnya beras, jagung, kentang, gandum, umbi-umbian, dan buah-buahan yang rasanya manis. Karbohidrat berperan sebagai sumber energi (1 gram karbohidrat setara dengan 4 kilo kalori).

2. Protein

Protein merupakan senyawa kimia yang mengandung unsur C, H, O, N ( juga mengandung unsur P dan S). Bahan makanan yang mengandung banyak protein, antara lain.

a. protein hewani, misalnya daging, ikan, telur, susu, dan keju;

b. protein nabati, misalnya kacang-kacangan, tahu, tempe, dan gandum.

Fungsi protein, antara lain sebagai sumber energi, pembangun sel jaringan tubuh, dan pengganti sel tubuh yang rusak.

3. Lemak

Lemak merupakan senyawa kimia yang mengandung unsur C, H, dan O (C=Karbon, H=Hidrogen, O=Oksigen). Peran lemak untuk menyediakan energi sebesar 9 Kalori/gram, melarutkan vitamin A, D, E, K, dan menyediakan asam lemak esensial bagi tubuh manusia. Lemak mulai dianggap berbahaya bagi kesehatan setelah adanya suatu penelitian yang menunjukkan hubungan antara kematian akibat penyakit jantung koroner dengan banyaknya konsumsi lemak dan kadar lemak di dalam darah. Penyakit jantung koroner terjadi apabila pembuluh darah tersumbat atau menyempit karena endapan lemak yang secara bertahap menumpuk di dinding arteri.

Bahan makanan yang mengandung banyak lemak, antara lain.

a. lemak hewani: keju, susu, daging, kuning telur, daging sapi, daging kambing, daging ayam, dan daging bebek;

b. lemak nabati: kelapa, kemiri, kacang kacangan, dan buah avokad.

Fungsi lemak, antara lain:

1. sumber energi (1 gram lemak setara dengan 9 kilo kalori);
2. pelarut vitamin A, D, E, dan K;
3. pelindung organ-organ tubuh yang penting dan;
4. pelindung tubuh dari suhu yang rendah.

D.  Transformasi Energi

1. Transformasi Energi oleh Klorofil

Klorofil adalah zat hijau daun yang terdapat di dalam kloroplas. Klorofil berfungsi untuk melancarkan proses fotosintesis. Transformasi inni hanya dilakukan oleh tumbuhan saja.

2. Transformasi Energi oleh Mitokondria

Mitokondria adalah organel yang terdapat di dalam sel, yang memiliki peran dalam respirasi sel. Di dalam Mitokondria, energi kimia digunakan untuk mengubah karbohidrat, protein, dan lemak. 

E.  Metabolisme Sel

Metabolisme adalah proses kimia yang terjadi di dalam tubuh sel makhluk hidup. Metabolisme disebut reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi selalu menggunakan katalisator enzim. Metabolisme terdiri atas reaksi pembentukan/sintesis/anabolisme seperti fotosintesis dan reaksi penguraian/katabolisme seperti respirasi. 

Enzim mengarahkan aliran materi melalui jalur-jalur metabolisme dengan cara mempercepat tahapan reaksi secara selektif.

1. Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses perubahan energy cahaya menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa atau proses pembentukan glukosa dari karbondioksida dan air dengan bantuan cahaya matahari. 

Pada proses fotosintesis yang terjadi dalam daun, terjadi reaksi kimia antara senyawa air (H₂O) dan karbon dioksida (CO₂) dibantu oleh cahaya matahari yang diserap oleh klorofil menghasilkan oksigen (O₂) dan senyawa glukosa (C₆H₁₂O₆).
Glukosa adalah makanan bagi tumbuhan. Oksigen yang dihasilkan pada proses fotosintesis sangat dibutuhkan oleh manusia dan hewan.

Reaksi kimia fotosintesis yaitu :

2. Respirasi

Respirasi, yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi, dihasilkan energi kimia untuk kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, dan pertumbuhan.
Contoh
Respirasi pada glukosa, reaksi sederhananya sebagai berikut:

F. Sistem Pencernaan

Makanan sebagai sumber energi bagi tubuh sudah dikemukakan pada pembahasan sebelumnya. Makanan yang masuk ke dalam tubuh akan mengalami perombakan dari molekul kompleks menjadi molekul sederhana. Perombakan ini akan menghasilkan sejumlah energi. Zat makanan yang berperan sebagai sumber energi adalah karbohidrat, lemak, dan protein.

Link soal untuk kelas 7A dan 7B:

1. Kelas 7A

2. Kelas 7B