Indonesia merupakan daerah rawan bencana aktifitas vulkanologi, salah satu aspek dari kegiatan vulkanologi adalah keluarnya gas beracun secara tiba-tiba. Selain faktor tersebut jalur lalu lintas yang padat juga dapat menimbulkan gas beracun dari emisi gas buang kendaraan bermotor. Industri kimia yang ada juga   mempunyai peluang terjadinya kebocoran gas beracun dan jika terdapat dalam konsentrasi tertentu dapat membahayakan jiwa manusia. Berdasarkan tingkat konsentrasi serta dampak paling berbahaya terhadap tubuh manusia maka gas karbon monoksida (CO) dan hidrogen sulfida (H2S) memiliki tingkat paling tinggi. Gas hidrogen sulfida (H2S) merupakan senyawa kimia yang paling banyak dikeluarkan oleh aktifitas geothermal bumi. Penyerapan gas H2S oleh darah dapat mengurangi jumlah gas oksigen dalam darah. Pada jumlah tertentu gas H2S terlarut dalam darah dapat menganggu kinerja otak dan  syaraf serta fungsi kontrol pada paru-paru. Karena aspek bahaya yang dapat ditimbulkan oleh gas-gas kimia tersebut, maka pengembangan sistem pendeteksian gas-gas kimia pada tempat-tempat berbahaya perlu dilakukan.

Metode deteksi gas yang biasa digunakan meliputi metode spektroskopi dan kromatografi, namun metode ini relatif mahal dan tidak real-time, tidak in-situ, dan waktu lama. Metode lain adalah dengan sistem sensor menggunakan bahan-bahan yang sensitif uap-uap kimia yang akan dideteksi, baik dengan metode optik maupun metode elektronik termasuk elektrokimia, metode-metode ini dapat dirancang untuk pengukuran real-time dan in-situ. Metode optik diyakini lebih menguntungkan karena beberapa hal, diantaranya lebih presisi, noise rendah, dan dapat dirancang untuk pengukuran jarak jauh dan menggunakan serat optik.Sistem sensor serat optik untuk mendeteksi gas H2S dilakukan berdasarkan fenomena absorpsi gelombang evanescent pada bidang batas (interface) inti-cladding serat optik. Modifikasi cladding pada elemen sensing dengan mengganti cladding asli serat optik dengan cladding baru. Bahan polianilin yang sensitif dengan gas H2S digunakan sebagai cladding pengganti untuk mendeteksi kobocoran gas H2S.

Hidrogen sulfida (H2S), dihasilkan dari proses pembusukan bahan-bahan organik yang mengandung belerang oleh bakteri anaerob, juga sebagai hasil reduksi dengan kondisi anaerob terhadap sulfat oleh mikroorganisme dan sebagai salah satu bahan pencemar gas yang dikeluarkan dari air panas bumi. nempati kedudukan kedua setelah hidrogen sianida (HCN), dan sekitar lima kali lebih beracun dari karbon monoksida (CO). Gas H2S sangat berbahaya jika terhirup masuk ke saluran pernafasan. Jika jumlah gas H2S yang terserap ke dalam sistem peredaran darah melampaui kemampuan oksidasi dalam darah, akan menimbulkan keracunan terhadap sistem syaraf.

Serat optik adalah salah satu media transmisi yang dapat menyalurkan informasi dengan kapasitas besar dengan keandalan yang tinggi. Berlainan dengan media transmisi lainnya, pada serat optik sinyal pembawanya bukan sinyal listrik, akan tetapi berupa gelombang optik. Struktur serat optik terdiri dari inti (core) silinder dari bahan kaca atau plastik, mantel (cladding), dan bahan pelindung berupa jaket (coating). Serat optik menggunakan cahaya untuk mengirimkan informasi dan merupakan teknologi baru yang menawarkan kecepatan pengiriman data dan kapasitas yang lebih besar sepanjang jarak yang lebih jauh dengan harga yang lebih rendah daripada sistem kawat tembaga.

Bahan polianilin dengan struktur nano (nanostructure) berbentuk serat-serat nano (nanofiber) sebagai cladding pengganti pada sistem sensor serat optik. Penggunaan polianilin nanostruktur ini secara signifikan dapat meningkatkan sensitivitas dan responsivitas sensor. Hal ini karena dengan struktur serat nano (nanofiber), proses difusi molekul-molekul gas ke dalam struktur polianilin akan berlangsung lebih efektif jika dibanding dengan struktur bulk. Akibatnya interaksi antara molekul gas dengan polianilin lebih cepat dan optimal.  Nanoserat polianilin disintesis dengan metode polimerisasi interfasial. Polimerisasi ini dilakukan di dalam sistem dua fasa larutan organik ataupun air terdiri dari monomer aniline di dalam toluena (organik) dan larutan air (aqueous) dari campuran bahan oksidan dan dopan, yaitu ammonium peroxodisulphate, (NH)4S2O8) dan asam klorida (HCl). Ketika dicampur kedua larutan terpisah karena berbeda fasa. Saat reaksi berlangsung, polianilin terbentuk melintasi antarmuka dua larutan, dan berdifusi lambat ke dalam lapisan air (aqueous).

Sensor serat optik yang dikembangkan berdasarkan pada perubahan  absorpsi gelombang evanescent yang bergantung pada perubahan nilai indeks bias cladding relatif terhadap indeks bias inti (core) serat optik. Dalam hal ini, perubahan sifat serapan optik atau nilai indeks bias cladding disebabkan oleh interaksi H2S dengan cladding pengganti polianilin. Prinsipnya, ketika berkas cahaya berpropagasi sepanjang serat optik, medan elektromagnet tidak mendadak jatuh ke nol pada bidang batas inti-cladding, namun sebagian kecil menembus cladding dan  meluruh (decays) cepat dalam arah tegak lurus bidang batas, medan ini dikenal sebagai medan evanescent. Intensitas medan evanescent meluruh secara eksponensial terhadap jarak tegak lurus. Perubahan indeks bias cladding akan menentukan kedalaman penetrasi medan evanescent. Peningkatan dari indeks bias cladding akan meningkatkan kedalaman penetrasi, sehingga intensitas medan evanescent akan ikut meningkat pula. Berdasarkan fenomena inilah maka dikembangkan sistem sensor serat optik berbasis absorpsi medan evanescent dengan mengganti cladding asli dengan cladding pengganti yang dapat mengalami perubahan sifat optik terhadap perlakuan fisik, kimia atau biokimia. Karakteristik polianilin nanoserat memperlihatkan variasi spektrum absorbansi terhadap perlakuan gas H2S. Probe sensor serat optik dirancang dengan mengganti cladding asli serat optik dengan lapisan polianilin nanostruktur (nanoserat) sebagai cladding modifikasi yang sensitif uap H2S. Sensor yang Dengan modifikasi ini memperlihatkan kemampuan balik (reversibility) dan kemampuan ulang (repeatebility) yang cukup baik.

Profil Penulis
Ellen
Author: Ellen
Mengenai Penulis