Suatu peristiwa pembesaran terhadap molekul air yang melintasi membran dan memisahkan dua larutan menggunakan beda potensial air berbeda disebut dengan osmosis. Definisi lain menyebutkan sebagai proses perpindahan molekul pelarut seperti air, lewat selaput semipermeabel dari bagian yang lebih encer ke bagian yang cenderung pekat.
Peristiwa ini juga memunculkan adanya konsentrasi pelarut rendah atau disebut dengan hipotonis, yang berpindah ke konsentrasi pelarut tinggi atau disebut dengan hipertonis. Proses ini berlangsung dari larutan hipotonik ke hipertonik atau perpindahan air dari molekul larutan yang potensial airnya tinggi ke larutan yang potensialnya rendah lewat membran selektif potensial (semipermeabel).
Dalam proyek STEAM ini, Tiffany dan Jenessa dari Sampoerna Academy Medan Grade 5 mencoba menjelaskan bagaimana proses terjadinya osmosis dan dampak apa yang ditimbulkan dari peristiwa ini. Tiffany dan Jenessa mengusung percobaan terhadap osmosis kentang, mengamati apa yang bakal terjadi pada kentang setelah dimasukkan ke dalam air selama 15 menit.
Pengertian Osmosis
Pengertian osmosis adalah peristiwa perpindahan molekul air atau pelarut lewat membran semipermeabel dari sebuah larutan dengan konsentrasi rendah ke dalam larutan yang memiliki konsentrasi tinggi. Dengan kata lain, apa itu osmosis adalah suatu peristiwa perpindahan molekul pelarut dari larutan yang memiliki kepekatan rendah ke larutan dengan kepekatan tinggi.
Beberapa peristiwa yang mencerminkan atau merupakan contoh dari osmosis dalam kehidupan sehari-hari seperti penyerapan air tanah, makanan yang diawetkan menggunakan gula dan cuka hingga kentang yang dimasukkan ke dalam air garam. Larutan dengan kadar konsentrasi tinggi akan memiliki tekanan osmosis yang tinggi dan begitu pula sebaliknya.
Pada dasarnya setiap sel hidup memiliki sistem osmosis, proses yang juga dianggap sebagai difusi air dari daerah yang memiliki potensial air lebih rendah ke daerah yang potensial air lebih tinggi. Berjalan melalui membran semipermeabel dan potensial osmosis dari suatu larutan akan selalu negatif antara ekuivalen dengan nilai tekanan osmotik sebenarnya.
Faktor Pengaruh Kecepatan Osmosis
Ukuran Molekul yang Meresap
Adanya suatu molekul zat yang lebih kecil dibandingkan garis pusat lubang membran, sehingga membuat lebih mudah untuk meresap.
Keterlarutan Lipid
Suatu molekul dengan tingkat keterlarutan tinggi, hingga bisa meresap lebih cepat ketimbang molekul dengan tingkat keterlarutan rendah termasuk lipid.
Luas Permukaan Membran
Kadar dari resapan menjadi lebih cepat apabila memiliki luas permukaan membran yang disediakan untuk proses resapan adalah lebih besar.
Suhu
Adanya pergerakan molekul tentu saja dipengaruhi karena suhu, kadar resapan menjadi lebih cepat pada suhu tertinggi ketimbang dengan suhu rendah.
Mengenal Apa Itu Difusi
Proses osmosis pada suatu zat pelarut tak akan lepas dari proses difusi, difusi adalah proses pergerakan molekul suatu zat secara acak bisa menghasilkan pergerakan molekul efektif dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Munculnya perbedaan konsentrasi pada dua larutan dinamakan dengan gradien konsentrasi.
Contoh difusi dalam kehidupan sehari-hari seperti pemberian gula di cairan teh tawar yang menyebabkan rasa teh akan terasa manis. Kemudian uap air dari cerek saat digunakan memasak air hingga mendidih akan melakukan proses difusi di udara. Difusi akan terus terjadi sampai seluruh partikel dapat tersebar luas dan merata.
Baca juga: Intip Keseruan Samiya dalam Membuat Project Fluida Statis
Mengenal Teknologi Reverse Osmosis
Reverse osmosis atau osmosis balik, merupakan sebuah inovasi dari osmosis itu sendiri yang mengandalkan membran dari berbagai bahan. Seperti selulosa asetat (CA), poliamida (PA), poliamida aromatic, polieterimida, polieteramina, polieterurea dan lain sebagainya. Di sisi lain membran komposit film tipis terbuat dari berbagai bahan polimer sebagai substratnya.
Penggunaan sistem osmosis balik biasanya diterapkan dalam bidang industri, di antaranya untuk desalinasi atau penghilangan kadar garam pada air payau dan air laut agar bisa dikonsumsi dan diminum oleh manusia. Kemudian pemekatan jus buah, jus sayur, gula dan susu, produksi ultrapure water khususnya di industri elektronik.
Sejarah Perkembangan Reverse Osmosis
Diawali oleh seorang ahli fisika asal Perancis, Jean Antoine Nollet di tahun 1784 lewat penemuan suatu kejadian air mengalir lewat membran semipermeabel dan diketahui sebagai peristiwa osmosis. Air mengalir dari keadaan masih encer atau solute water menuju ke keadaan air yang pekat dan keseimbangan equilibrium tercapai.
Berlanjut ke tahun 1950-an, ilmuwan berhasil membuat modifikasi dari penemuan Nollet dengan sistem reverse osmosis. Sebelumnya dilakukan atas dasar pemikiran bahwa air yang pekat jika diberi tekanan tertentu bisa melakukan kontak dengan membran semipermeabel yang ada. Nantinya air dapat menembus dinding membran.
Sementara kandungan zat yang menyebabkan kepekaan air bisa tertahan di dinding, iar yang dihasilkan bisa lebih bersih karena zat kotor yang ada sudah tersaring dan partikel kecil seperti garam pun bisa terlarut. Penelitian terus berlanjut hingga bertahun-tahun, dan membuat alat membran reverse osmosis bisa dijual secara umum.
Pengolahan Reverse Osmosis
Proses desalinasi memakai membran reverse osmosis, air laut akan dipisahkan dari garam terlarut dengan mengalirkan lewat membran water-permeabel. Adanya reverse osmosis disebut dengan istilah teknologi berbasis pada osmosis, karena osmosis adalah suatu fenomena alam yang terjadi di dalam sel hidup di mana molekul solvent akan mengalir dari daerah konsentrasi rendah ke tinggi.
Proses pemisahan air dari kotoran yang berdasarkan pada penyaringan dengan skala molekul, suatu tekanan tinggi akan diberikan melampaui tarikan osmosis hingga akan memaksa air lewat proses osmosis terbalik khususnya dengan kadar kepekatan tinggi ke bagian dengan kadar kepekatan rendah, kotoran dan bahan yang berbahaya terbuang sebagai air tercemar.
Kelebihan dan Kekurangan Sistem Reverse Osmosis
Kelebihan Sistem Reverse Osmosis (RO)
- Dapat dipakai untuk memisahkan zat dengan berat molekul rendah, termasuk garam anorganik hingga molekul organik kecil seperti glukosa dan sukrosa.
- Tidak membutuhkan zat kimia dan bisa dioperasikan pada ruangan pribadi serta bisa memurnikan air payau dan air laut.
- Kelebihan lain dari sistem reverse osmosis juga digunakan sebagai alat pemisahan virus dan bakteri yang terdapat di dalam air.
Kekurangan Sistem Reverse Osmosis (RO)
- Apabila tidak mematuhi atau mengikuti petunjuk secara baik, maka akan membuat mampet karena adanya bahan tertentu, khususnya dari pengendapan garam.
- Membutuhkan material dan alat dengan kualitas standar tinggi sehingga biaya perawatan bisa lebih mahal dari sebelumnya.
- Apabila tekanan yang masuk ke membran di bawah standar, maka pengolahan bisa berjalan lambat dari sebelumnya.
Kebutuhan Manusia Terhadap Air Bersih
Keberadaan air di muka bumi merupakan sesuatu yang penting karena memang menjadi kebutuhan semua makhluk hidup. Tak hanya manusia, tetapi juga hewan, tumbuhan dan makhluk hidup lainnya yang ada di bumi. Meskipun tak semua wilayah memiliki jumlah air dengan keadaan bersih dan layak untuk dikonsumsi, karena itu diperlukan adanya reverse osmosis.
Sistem reverse osmosis berguna untuk wilayah yang tidak memiliki ketersediaan air yang baik, dari segi kualitas maupun kuantitas. Air laut merupakan air dengan kadar garam sebanyak 3,5 persen, kandungannya berupa kalsium, magnesium, sodium, sulfat dan potasium. Meski begitu mengonsumsi air laut tanpa diolah bisa membuat ginjal kesulitan mengencerkan garam.
Sesuai standar kelayakan air bersih adalah sebanyak 49,5 liter per kapita setiap harinya, sementara UNESCO di tahun 2022 menetapkan bahwa hak dasar atas penggunaan air sebesar 60 liter bagi setiap orang. Sementara Direktorat Jenderal Cipta Karya pada Departemen Pekerjaan Umum membagi standar kebutuhan air minum berdasarkan lokasi.
Baku Mutu Air
Baku mutu air merupakan kadar zat atau bahan pencemar yang terdapat di dalam air agar bisa tetap berfungsi sesuai dengan golongan dari peruntukkan air. Berdasarkan peruntukkan, air dibagi menjadi lima golongan antara lain sebagai berikut.
Golongan A
Air yang berasal dari sumber air hingga bisa digunakan sebagai air minum secara langsung tanpa menggunakan proses pengolahan lebih dulu.
Golongan B
Air yang dipakai sebagai bahan baku untuk pengolahan menjadi air minum dan keperluan rumah tangga lainnya.
Golongan C
Air yang bisa digunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan.
Golongan D
Air yang dipakai untuk kepentingan pertanian dan beberapa usaha industri, termasuk listrik tenaga air di daerah perkotaan.
Golongan E
Air yang bisa dipakai untuk kepentingan yang termuat pada golongan A, B, C dan D.
Standar Kualitas Air Bersih
Merupakan ketentuan-ketentuan khusus berupa pernyataan maupun angka, guna menunjukkan persyaratan yang harus dipenuhi agar air tidak menimbulkan gangguan kesehatan, penyakit, gangguan teknis hingga gangguan dalam hal estetika. Secara kimia, standar untuk menyebut air memiliki kualitas bersih di antaranya sebagai berikut.
- Air untuk konsumsi minum tidak memiliki zat beracun, tidak ada zat yang bisa menimbulkan gangguan kesehatan.
- Tidak mengandung zat-zat kimia yang melebihi batas tertentu, karena bisa menimbulkan gangguan teknis.
- Tidak mengandung zat-zat kimia yang melebihi batas tertentu, karena bisa menimbulkan gangguan ekonomi.
Penjelasan dari Tiffany & Jenessa Terkait Proses Osmosis pada Kentang
Project STEAM Tiffany & Jenessa siswi Grade 5 Sampoerna Academy Medan terkait dengan peristiwa osmosis yang terjadi pada kentang. Tiffany & Jenessa ingin menemukan bukti terkait apa yang terjadi apabila kentang dimasukkan ke dalam air selama 15 menit. Selain itu dalam proses ini juga akan mempelajari bagaimana osmosis pada kentang dan dampak yang ditimbulkan.
Langkah yang dilakukan yang pertama adalah menyiapkan 3 wadah dengan label O, 2 dan 4 kemudian tuangkan air sebanyak 100 ml dalam setiap wadah. Lalu masukan dua sendok makan garam ke dalam wadah 4, siapkan irisan kentang sebanyak 3 biji dengan ukuran yang sama dan harus dicatat masing-masing massanya.
Rendam kentang di dalam wadah selama 10 menit, catat semua hasil ke dalam tabel dan jika waktu sudah habis keluarkan kentang dari wadah dan catat massanya. Apa yang bisa dipelajari dari project STEAM ini? eksperimen ini mengajarkan bahwa osmosis terjadi pada molekul air dari daerah dengan potensial air tinggi ke daerah dengan potensial air yang rendah lewat membran semipermeabel.
Osmosis kentang yang dilakukan Tifanny dan Jenessa menjadi bagian dari Project Based Learning (PBL) Sampoerna Academy dengan pendekatan instruksional konstruktivis. Di mana siswa terlibat dalam penyelesaian masalah sesuai dengan minat pribadi dan merupakan bentuk penerapan keahlian STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts and Math) Sampoerna Academy.
Keahlian STEAM sangat penting dalam mempersiapkan alumni Sampoerna Academy terhadap karier di masa depan dan keperluan tenaga kerja nasional dan global. Tertarik bergabung Sampoerna Academy? informasi lebih lanjut dapat diakses lewat tautan yang tersedia di akhir artikel berikut, termasuk form pendaftaran bagi siswa baru.
Untuk informasi lebih lanjut terkait pendaftaran, kurikulum, kunjungan, dan informasi seputar Sampoerna Academy silakan mengisi data di bawah ini.
[formidable id=7]
Referensi
