Nama: Dr. Wan Nabilah Manan (Penyelidik CCUS) & Prof Madya Ts. Dr. Wan Nor Roslam Wan Isahak (Pensyarah Kanan)
Afiliasi: Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Proses, FKAB, UKM
Salah satu prinsip utama Malaysia MADANI ialah kelestarian, yang merujuk kepada pembangunan secara bertanggungjawab dalam konteks peralihan tenaga dan pembangunan mampan. Selaras dengan aspirasi ini, Pelan Hala Tuju Peralihan Tenaga Negara (NETR) telah dirangka sebagai pelan strategik negara untuk mencapai sasaran pelepasan sifar bersih menjelang tahun 2050. Antara pendekatan utama yang diketengahkan ialah pelaksanaan teknologi Pemerangkapan, Penggunaan dan Penyimpanan Karbon (CCUS) bagi mengurangkan pelepasan karbon daripada sektor tenaga dan industri berat. Namun, cabaran utama CCUS ialah bagaimana untuk menjadikan karbon yang ditangkap lebih bernilai, bukan sekadar disimpan secara kekal.
Dalam konteks ini, tindak balas pembentukan semula metana kering (DRM) muncul sebagai teknologi berpotensi tinggi kerana ia menggabungkan dua fungsi utama secara serentak, iaitu mengurangkan pelepasan gas rumah hijau dan menghasilkan produk bernilai tinggi. Melalui DRM, karbon dioksida (CO₂) yang ditangkap melalui teknologi CCUS tidak lagi sekadar disimpan, sebaliknya ditukar kepada bahan bernilai tinggi disamping memanfaatkan metana (CH₄), iaitu gas rumah hijau yang mempunyai potensi pemanasan global (GWP) 28 kali lebih tinggi berbanding CO₂.
Selain itu, DRM mempunyai keunikan kerana berupaya untuk menyahaktifkan dua gas rumah hijau utama dalam satu tindak balas. Proses ini menghasilkan gas sintesis (syngas), iaitu campuran karbon monoksida (CO) dan hidrogen (H2) yang merupakan komponen penting dalam industri tenaga dan kimia. Selain menyumbang kepada pengurangan jejak karbon, DRM turut membuka peluang besar dalam penghasilan bahan api bersih dan bahan kimia bernilai tinggi yang menyokong transformasi tenaga rendah karbon negara.
Tambahan pula, DRM menjana nilai ekonomi dalam ekosistem CCUS dengan memberi penekanan kepada aspek utilization. Kebanyakan inisiatif CCUS hari ini berfokus kepada penyimpanan karbon dalam formasi geologi yang melibatkan kos tinggi dan disimpan secara kekal serta pulangan ekonomi yang terhad. Dengan DRM, karbon dioksida yang ditangkap boleh ditukar kepada produk bernilai seperti hidrogen dan bahan kimia lain.
Kajian terkini menunjukkan bahawa penggunaan pemangkin berasaskan nikel yang diubah suai dengan CeO2 atau ZrO2 mampu mengekalkan kadar penukaran lebih 85% untuk tempoh operasi melebihi 50 jam. Dalam simulasi proses pula, integrasi DRM pada sumber gas buangan industri dapat mengurangkan sehingga 20 hingga 30 peratus pelepasan CO2 berbanding pelepasan secara langsung. Fakta ini menjadikan DRM bukan sekadar satu tindak balas kimia, tetapi sebagai strategi praktikal dalam mengurangkan jejak karbon sambil menjana nilai ekonomi.
Selain itu, DRM turut memainkan peranan penting dalam pembangunan ekonomi hidrogen masa depan. Hidrogen semakin diiktiraf sebagai bahan api bersih yang mampu mengurangkan pelepasan karbon secara drastik. Melalui DRM, hidrogen dihasilkan bersama karbon monoksida dan boleh ditulenkan untuk digunakan dalam sektor pengangkutan, industri dan tenaga. Ini selaras dengan fokus NETR yang memberi penekanan kepada pembangunan ekosistem hidrogen di Malaysia.
Potensi besar DRM membuka ruang kepada penyelidikan dan perkembangan inovasi serta teknologi baru. Walaupun proses ini menjanjikan banyak kelebihan, cabaran teknikal seperti suhu operasi yang tinggi dan pembentukan produk sampingan karbon pada permukaan pemangkin masih perlu diatasi. Justeru, kajian untuk membangunkan pemangkin baharu yang lebih aktif, stabil dan mesra alam amat diperlukan. Elemen logam nadir bumi yang stabil dan banyak di Malaysia berpotensi kepada transformasi bahan pemangkin baru ini. Malaysia juga boleh memanfaatkan peluang ini melalui kerjasama strategik antara universiti, agensi kerajaan dan pemain industri utama, sekali gus meletakkan negara di barisan hadapan dalam inovasi teknologi hijau serantau.
Kesimpulannya, DRM bukan sekadar proses kimia. Ia adalah penyelesaian strategik yang mampu mengurangkan pelepasan gas rumah hijau, menjana hidrogen serta memperkukuh pelaksanaan CCUS yang lebih bernilai. Dengan sokongan dasar, pelaburan teknologi dan inovasi berterusan, DRM berpotensi menjadi salah satu tunjang utama dalam transformasi tenaga negara. Seiring dengan aspirasi Malaysia MADANI dan NETR, teknologi ini mampu membawa kita lebih dekat kepada masa depan sifar bersih.
Nama: Jaga Sahsiny Jaganathan
Jawatan: Pelajar Pascasiswazah
Afiliasi: Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Proses, FKAB, UKM
Tumbuhan. Ia sering kali hanya dianggap sekadar elemen latar belakang dalam landskap kehidupan moden. Kehadirannya sentiasa ada tetapi kurang diberi perhatian. Dalam kesibukan dunia digital masa kini, di mana manusia lebih tertumpu kepada skrin telefon berbanding alam sekitar, kehadiran tumbuhan hanya dilihat sebagai nilai estetik. Namun begitu, dari sudut pandangan ekologi, peranan tumbuhan jauh lebih signifikan. Selain membekalkan oksigen yang menjadi asas kepada kelangsungan hidup manusia, tumbuhan turut memainkan peranan penting dalam pengurusan kualiti udara.
Secara semula jadi, tumbuhan berfungsi sebagai sistem penapis udara berterusan. Melalui permukaan daun, tumbuhan mampu menyerap pelbagai bahan pencemar dari atmosfera, termasuk zarah halus, gas toksik, dan logam berat. Proses ini dikenali sebagai phylloremediasi, iaitu satu bentuk pemulihan biofizikal yang menggunakan keupayaan permukaan daun dan mikrob untuk memerangkap, menguraikan, atau menstabilkan bahan pencemar. Secara etimologinya, istilah phylloremediasi berasal daripada gabungan dua akar bahasa kuno. ‘Phyllo’ berasal daripada perkataan Yunani, phýllon, yang bermaksud ‘daun’. ‘Remediation’, pula berasal daripada bahasa Latin, remedium, yang bermaksud “pemulihan” atau “penyembuhan”, dan sering digunakan dalam konteks pengembalian keseimbangan dalam sistem yang tercemar.
Tapi, bagaimananakah proses phylloremediasi ini berlaku?
Phylloremediasi melibatkan penyerapan bahan pencemar melalui struktur mikroskopik yang dikenali sebagai stomata, iaitu liang-liang kecil pada permukaan daun yang berfungsi sebagai pintu masuk gas. Apabila bahan pencemar udara seperti logam berat atau gas toksik dalam persekitaran, tumbuhan boleh menyerapnya secara pasif melalui stomata. Sesetengah bahan disimpan dalam tisu tumbuhan, manakala yang lain akan diurai menjadi sebatian yang kurang toksik. Proses ini boleh dianggap sebagai ‘detoksifikasi atmosfera’ yang beroperasi secara senyap namun berkesan. Berbeza dengan sistem penapisan mekanikal yang mahal dan memerlukan tenaga, phylloremediasi berasaskan proses semula jadi yang tidak menghasilkan sisa sekunder dan tidak memerlukan tenaga elektrik .
Tamsilnya, Kanada yang memiliki liputan hutan yang luas (melebihi 44% daripada keseluruhan kawasannya), turut mempromosikan penghijauan bumbung khususnya di Toronto (ibu negara Kanada) sebagai langkah mengawal pencemaran PM2.5* dan mengurangkan kesan pulau haba bandar**. Di China, pendekatan serupa turut diambil apabila penghijauan bumbung menjadi strategi utama dalam menangani pencemaran udara. Presiden Persatuan Bumbung Hijau Beijing, Tan Tianying pada tahun 2012, menegaskan bahawa "Tumbuhan merupakan antara kaedah paling berkesan untuk menguraikan dan mencairkan PM2.5."
Namun, cabaran utama adalah pemilihan spesies tumbuhan yang paling berkesan dalam menyerap pencemar tertentu. Keberkesanan phylloremediasi adalah spesifik kepada jenis pencemar, struktur morfologi daun, kadar transpirasi, dan interaksi dengan komuniti mikroorganisma pada permukaan daun (phyllosphere). Oleh itu, kajian lanjut yang bersifat multidisiplin diperlukan untuk mengenal pasti hubungan kompleks antara tumbuhan, mikrob daun, dan bahan pencemar udara. Dalam masa yang sama, harus juga dibincangkan kemungkinan risiko: contohnya, adakah tumbuhan ini menyerap toksik lalu menyimpannya dalam tisu? Misalnya, jikalau kambing/ lembu makan daun ini, adakah rantai makanan berasaskan toksik bersalut klorifil akan tercipta? Isu bioakumulasi dan keseimbangan ekosistem perlu diberi perhatian agar penyelesaian tidak berubah menjadi sumber masalah baru.
Phylloremediasi bukan sahaja menawarkan kelebihan dari segi kos, malah menjanjikan manfaat jangka panjang terhadap kesihatan awam dan kelestarian alam sekitar. Ia tidak memerlukan bahan kimia tambahan atau penyelenggaraan yang kompleks. Sumbernya juga boleh diperbaharui dan sesuai untuk diaplikasikan dalam pelbagai skala. Sebagai negara membangun, Malaysia berpeluang mengetengahkan pendekatan ini sebagai satu strategi nasional dalam pengurusan kualiti udara. Pelaburan dalam penyelidikan phylloremediasi bukan sahaja menyokong inisiatif alam sekitar, malah mampu memperkukuh daya saing negara dalam bidang teknologi hijau.
Phylloremediasi membuka peluang baharu dalam bidang pemulihan alam sekitar melalui pendekatan bioteknologi yang praktikal dan efisien. Dengan strategi penyelidikan yang tepat dan kerjasama antara pihak akademik, industri dan pihak pembuat dasar, Malaysia berpotensi menjadi peneraju dalam aplikasi phylloremediasi tropika. Maka, tumbuhan tidak wajar lagi dianggap sebagai elemen hiasan semata-mata, sebaliknya sebagai barisan hadapan yang senyap dalam perang dengan pencemaran udara.
Nota kaki
*PM2.5 merujuk kepada Particulate Matter (Bahan Partikel) yang mempunyai saiz 2.5µm atau lebih kecil.
** Pulau haba bandar merujuk kepada fenomena yang mana kawasan bandar memiliki suhu yang lebih tinggi berbanding kawasan sekitarnya yang lebih hijau.
Nama: Dr. Siti Hasanah Osman
Jawatan: Pensyarah Kanan
Afiliasi: Institut Sel Fuel, UKM
Setiap hari, rakyat Malaysia menikmati kopi di rumah, di pejabat, mahupun di kafe hipster. Namun, selepas secawan kopi dihabiskan, apa nasib hampasnya? Namun, apa yang berlaku kepada alasan selepas secawan kopi habis? Untuk sebahagian besar, sisa ini dibuang ke dalam tong sampah. Tetapi adakah anda sedar bahawa hampas kopi mempunyai potensi untuk menjadi sumber tenaga bersih? Malaysia menjana sejumlah besar hampas kopi setiap hari, terutamanya hasil daripada rangkaian restoran, hotel dan kedai kopi yang berkembang. Malangnya, sebahagian besar sisa ini ditinggalkan di tapak pelupusan sampah, di mana ia mereput dan membebaskan gas rumah hijau, termasuk metana, yang 25 kali lebih kuat daripada karbon dioksida dalam keupayaannya menyumbang kepada pemanasan global. Berjuta-juta tan hampas kopi dilupuskan setiap tahun, yang menyumbang kepada pelepasan gas metana. Malaysia bukan sahaja dapat meringankan beban tapak pelupusan sampah, malah ia juga boleh mengurangkan pelepasan gas rumah hijau dengan mengitar semula sampah ini. Selain itu, industri kitar semula sisa kopi berpotensi menjana peluang pekerjaan baharu, termasuk tetapi tidak terhad kepada pengumpulan sampah dari kafe, penukarannya kepada tenaga, dan pengkomersilan produk akhir. Mengapa tidak mengubah sampah ini menjadi tenaga masa depan, dan bukannya mengekalkan pencemaran alam sekitar?
Di sinilah teknologi Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) digunakan. DMFC ialah teknologi yang menjana tenaga elektrik dengan menggunakan metanol sebagai propelan. Ia berpotensi untuk digunakan dalam motosikal dan kenderaan ringan pada masa hadapan, serta untuk peranti mudah alih seperti pengecas telefon dan elektronik kecil. Namun begitu, jenis teknologi ini memerlukan sokongan pemangkin, yang biasanya terdiri daripada karbon komersial, bahan yang mahal dan tidak mampan alam sekitar. Karbon semulajadi yang terdapat dalam hampas kopi boleh ditukar kepada karbon berliang berkualiti tinggi melalui proses pembakaran terkawal (pirolisis) dan pengaktifan kimia. Struktur berliang dan luas permukaan karbon ini adalah sifat kritikal untuk sel bahan api. Menariknya, banyak kajian telah menunjukkan bahawa keberkesanan karbon yang diperoleh daripada kopi adalah serupa dengan, dan kadangkala lebih tinggi daripada, karbon komersial dalam aplikasi tertentu.
Selain itu, pelet biojisim boleh dihasilkan daripada hampas kopi yang dikeringkan dan dipadatkan, yang merupakan fuel yang lebih bersih daripada arang batu, sebagai tambahan kepada DMFC. Dalam relau industri dan sistem pemanasan, pelet ini sesuai digunakan kerana nilai kalorinya yang tinggi. Sebilangan negara, termasuk Jerman dan Sweden, telah lama menggunakan pelet biojisim yang diperbuat daripada pelbagai sisa organik, termasuk kopi, untuk mengurangkan pelepasan karbon. Penggunaan pelet kopi dalam industri tempatan juga boleh digalakkan di Malaysia sebagai alternatif yang mementingkan alam sekitar.
Penglibatan komuniti juga penting. Titik permulaan untuk kesedaran awam tentang tenaga boleh diperbaharui boleh menjadi program pengumpulan sisa kopi di kedai dan kafe. Dengan mendidik orang ramai, usaha ini menunjukkan bahawa sampah organik boleh menjadi sumber yang berharga apabila diuruskan secara bertanggungjawab. Kerajaan, syarikat tenaga, industri kopi dan penyelidik mesti bekerjasama untuk memastikan kejayaan inisiatif ini. Dasar insentif, termasuk subsidi hijau dan kemudahan pinjaman, serta pelaburan dalam teknologi pemprosesan, boleh mendorong penyertaan parti tambahan. Inisiatif ini bukan sahaja memberi impak ekonomi dan alam sekitar, malah ia turut menyumbang kepada Matlamat Pembangunan Mampan (SDG), khususnya SDG 7 (Tenaga Mampu Milik dan Bersih) dan SDG 13 (Tindakan Iklim).
Sudah tiba masanya kita ubah cara pandang terhadap sampah bukan lagi sebagai beban, tetapi sebagai peluang emas bernilai tinggi. Siapa sangka, hampas kopi yang biasa kita buang begitu sahaja, sebenarnya mampu menjadi pemangkin perubahan besar dalam landskap tenaga negara? Sisa kopi berpotensi menjadi “senjata rahsia” Malaysia dalam menjayakan misi tenaga bersih dan masa depan mampan berasaskan teknologi hijau. Dengan gabungan kesedaran masyarakat, penyelidikan inovatif, dan sokongan dasar kerajaan yang berterusan, sisa kopi boleh diangkat sebagai aset strategik negara. Jadi, lepas ini bila habis minum kopi, ingat hampas itu bukan sekadar sisa. Ia mungkin bahan api masa depan Malaysia yang penuh harapan dan potensi.
Nama: Dr. Jamilah Binti Ahmad
Jawatan: Penyelidik Pasca Doktoral
Afiliasi: Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Proses, FKAB, UKM
“Sekilas ikan di air, sudah tahu jantan betinanya”; begitulah ibaratnya apabila dunia sains dan teknologi semakin mahir mengenal pasti penyelesaian lestari kepada masalah pencemaran minyak dan keperluan industri moden. Antara bintang baharu dalam arena bioteknologi ini ialah biosurfaktan — sejenis sebatian aktif permukaan yang dihasilkan oleh mikroorganisma melalui proses biologi. Meskipun kedengaran asing bagi masyarakat umum, biosurfaktan semakin mendapat tempat dalam pelbagai sektor, terutamanya dalam industri sabun dan kosmetik serta bidang rawatan sisa minyak. Keupayaannya menggantikan surfaktan kimia yang lazim digunakan menjadikannya pemain utama dalam misi global ke arah pembangunan lestari.
Secara asasnya, surfaktan ialah bahan yang mampu mengurangkan tegangan antara dua permukaan — sama ada antara air dan minyak, atau antara pepejal dan cecair. Dalam industri sabun dan kosmetik, surfaktan digunakan sebagai bahan pencuci, pengemulsi, dan agen berbuih. Namun, kebanyakan surfaktan komersial adalah berasaskan petroleum dan mengandungi bahan kimia toksik seperti sodium lauryl sulfate (SLS) yang memberi kesan jangka panjang kepada kesihatan manusia dan alam sekitar. Di sinilah biosurfaktan muncul sebagai alternatif semula jadi dan lebih selamat.
Biosurfaktan dihasilkan daripada pelbagai mikroorganisma seperti bakteria Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, Tricoderma asperrelum, Aspergillus terrues dan Candida bombicola, melalui fermentasi gula, minyak atau bahan organik terbuang. Salah satu jenis biosurfaktan yang paling dikaji ialah rhamnolipid — sebatian yang mempunyai ciri-ciri antimikrob, tidak toksik, dan mudah terbiodegradasi. Dalam industri kosmetik, biosurfaktan seperti sophorolipid dan rhamnolipid digunakan dalam pembuatan sabun muka, syampu, dan pencuci badan yang lebih lembut pada kulit serta mesra alam. Ciri keupayaan membersih tanpa merosakkan kelembapan semula jadi kulit menjadikan biosurfaktan pilihan ideal, terutama bagi pengguna yang menghidap alahan atau kulit sensitif.
Namun peranan biosurfaktan tidak terhenti di sinki bilik mandi. Ia juga menjadi wira tanpa cape dalam menangani masalah pencemaran hidrokarbon, khususnya tumpahan minyak yang sering berlaku akibat aktiviti industri petroleum dan perkapalan. Pencemaran minyak bukan sahaja memberi kesan langsung kepada ekosistem marin, tetapi turut menjejaskan ekonomi komuniti pesisir dan kesihatan awam. Secara konvensional, bahan kimia pelarut atau kaedah pembakaran digunakan untuk menghapuskan tumpahan minyak — namun pendekatan ini sering mencetuskan isu pencemaran sekunder yang lebih berbahaya.
Di sinilah teknologi biosurfaktan memainkan peranan penting. Melalui mekanisme yang sama seperti dalam kosmetik, biosurfaktan membantu memecahkan molekul minyak menjadi zarah kecil yang lebih mudah diuraikan oleh mikroorganisma semula jadi. Ini mempercepatkan proses bioremediasi, yakni pemulihan alam sekitar menggunakan organisma hidup. Kajian menunjukkan bahawa biosurfaktan seperti rhamnolipid bukan sahaja mempercepatkan degradasi minyak mentah, tetapi juga mengurangkan ketoksikan sisa kepada hidupan akuatik. Kelebihan ini menjadikan biosurfaktan sebagai agen pembersih tumpahan minyak yang bukan sahaja efektif, tetapi juga selamat dan lestari.
Namun begitu, cabaran utama dalam penggunaan biosurfaktan secara meluas masih lagi berlegar pada kos penghasilan yang tinggi dan pengeluaran berskala industri yang masih terhad. Oleh itu, pelbagai kajian sedang dijalankan untuk mengenal pasti bahan mentah kos rendah seperti mikrob, sisa pertanian dan makanan sebagai sumber karbon dalam penghasilan biosurfaktan. Pendekatan ini bukan sahaja mengurangkan kos, malah menyumbang kepada usaha kitar semula dan ekonomi sirkular.
Penutupnya, biosurfaktan ialah bukti bahawa alam semula jadi sentiasa ada jawapan kepada permasalahan yang dicipta manusia. Sama ada di dalam botol sabun atau di tengah lautan tumpahan minyak, peranan biosurfaktan sebagai agen pembersih yang lembut tetapi mampu menunjukkan potensinya sebagai alternatif hijau yang harus diketengahkan. Dalam era pembangunan lestari bukan lagi pilihan, tetapi satu keperluan, biosurfaktan adalah langkah kecil dengan impak besar — untuk kulit yang bersih, dan bumi yang lebih bersih.
Nama: Siti Haziyah Mohd Chachuli
Jawatan: Pelajar Pascasiswazah
Afiliasi: Institut Sel Fuel, UKM
Dunia kini berada di persimpangan antara pembangunan pesat dan kemerosotan alam sekitar. Ketika perubahan iklim semakin mendesak, tenaga bersih bukan lagi satu pilihan, tetapi satu keperluan. Di sinilah terletaknya kepentingan Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) — satu teknologi hijau yang menawarkan harapan baharu dalam usaha mencapai pembangunan mampan dan masa depan rendah karbon. PEMFC bukanlah sesuatu yang baharu. Ia diasaskan sejak 1839 oleh Sir William Grove yang menemui bahawa hidrogen dan oksigen boleh menghasilkan elektrik melalui tindak balas elektrokimia. Namun, hanya pada era 1960-an teknologi ini mula digunakan secara praktikal, apabila NASA mengaplikasikannya dalam misi angkasa. Pada masa itu, kos tinggi dan pergantungan kepada logam berharga menjadikannya terhad kepada aplikasi khusus sahaja. Kini, dengan kemajuan dalam sains bahan dan kejuruteraan, PEMFC semakin hampir untuk digunakan secara meluas — bukan sahaja dalam bidang aeroangkasa, tetapi dalam pengangkutan, bangunan pintar, dan sistem jana kuasa luar grid.
Teknologi Bersih, Emisi Sifar
PEMFC berfungsi dengan menggunakan hidrogen sebagai bahan api. Melalui tindak balas elektrokimia, ia menghasilkan elektrik, dan hanya menghasilkan air sebagai hasil sampingan. Tidak seperti enjin pembakaran dalaman yang melepaskan karbon dioksida dan bahan pencemar lain, PEMFC menghasilkan tenaga tanpa sebarang pencemaran. Inilah yang menjadikan teknologi ini sangat relevan dalam agenda kelestarian. Tambahan pula, PEMFC boleh beroperasi dengan cekap dalam suhu rendah, bersifat padat, dan mesra pelbagai aplikasi. Kenderaan seperti Toyota Mirai dan Hyundai Nexo menggunakan PEMFC sebagai enjin utama, memberikan alternatif sebenar kepada kereta berasaskan petrol dan diesel.
Penyokong SDG dan Ekonomi Hijau
Teknologi PEMFC menyokong Matlamat Pembangunan Mampan (SDG), terutamanya SDG 7 (Tenaga Bersih dan Mampu Milik), SDG 9 (Inovasi dan Infrastruktur), dan SDG 13 (Tindakan terhadap Perubahan Iklim). Penggunaan teknologi ini juga selari dengan aspirasi Malaysia untuk menjadi peneraju dalam tenaga boleh baharu di rantau ASEAN. Di samping itu, inovasi dalam PEMFC boleh membuka peluang pekerjaan dalam sektor ekonomi hijau — dari pembuatan bahan elektrod bebas platinum, ke pembinaan stesen pengecasan hidrogen, hingga ke pembangunan sistem grid pintar. Ia bukan sahaja mencipta tenaga, tetapi menjana ekonomi mampan.
Cabaran dan Jalan ke Hadapan
Walaupun potensinya besar, teknologi PEMFC masih berhadapan cabaran. Kos bahan mentah seperti membran dan pemangkin masih tinggi, dan infrastruktur sokongan — terutamanya pengeluaran dan pengedaran hidrogen — masih terhad di banyak negara membangun. Namun, pelaburan berterusan dalam penyelidikan dan pembangunan, serta dasar kerajaan yang menyokong inovasi hijau, sedang membuka jalan. Negara seperti Jepun, Jerman dan Korea Selatan telah mula membina ekosistem hidrogen nasional mereka, manakala penyelidik di universiti-universiti tempatan turut meneroka kaedah pengeluaran hidrogen dari sisa bio dan air melalui elektrolisis hijau. PEMFC bukan sekadar teknologi canggih — ia adalah simbol perubahan. Ia mencerminkan bagaimana inovasi boleh menyumbang kepada keseimbangan antara kemajuan dan kelestarian. Dalam dunia yang semakin menghargai nilai udara bersih, air bersih dan tenaga bersih, PEMFC adalah antara jawapan utama. Malaysia wajar mengambil peluang ini untuk menerajui pembangunan tenaga hijau serantau, bukan sahaja demi alam sekitar, tetapi demi generasi akan datang.
Nama: Prof Madya Dr. Masli Irwan Rosli (Pensyarah Kanan), Muhammad Fauzan Aminuddin (Pelajar Pascasiswazah), Dr. Junaidah Buhari (Penyelidik Pascasiswazah)
Afiliasi: Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Proses, FKAB, UKM
Dilema Penjanaan Tenaga di Pelantar Gas: Cabaran dan Solusi Hijau
Industri minyak dan gas sering dikaitkan dengan pelepasan gas rumah hijau yang menyumbang kepada pemanasan global, pencemaran karbon, dan hujan asid. Di Malaysia, Petronas melaporkan pelepasan gas rumah hijau sebanyak 46.11 juta metrik tan pada tahun 2022, membuktikan betapa besarnya kesan industri ini terhadap alam sekitar. Dengan kesedaran yang semakin meningkat mengenai perubahan iklim, langkah untuk mengurangkan pelepasan karbon menjadi semakin mendesak. Seiring dengan visi kerajaan untuk mencapai pelepasan karbon sifar menjelang 2050, syarikat minyak dan gas gergasi dunia seperti Petronas, Chevron, Shell, dan ExxonMobil giat mencari alternatif tenaga yang lebih bersih dan lestari.
Namun, cabaran terbesar bagi industri ini adalah sistem penjanaan tenaga elektrik sedia ada di pelantar gas. Turbin gas, yang kini menjadi teknologi utama, mempunyai kecekapan rendah sekitar 30% serta menghasilkan gas pencemar seperti nitrus oksida (N₂O) dan karbon monoksida (CO). Pelbagai kajian telah dijalankan untuk mencari penyelesaian, termasuk tenaga boleh diperbaharui seperti solar dan angin.
Tetapi, adakah tenaga boleh diperbaharui sesuai untuk pelantar minyak dan gas? Malangnya, tidak semudah itu. Tenaga solar bergantung kepada cahaya matahari, menyebabkan ia tidak dapat berfungsi pada waktu malam atau ketika cuaca mendung. Begitu juga dengan tenaga angin, yang memerlukan kelajuan angin yang stabil serta kos pemasangan dan penyelenggaraan yang tinggi. Dengan begitu banyak kekangan, industri ini memerlukan teknologi yang lebih realistik dan efisien.
Di sinilah Sel Fuel Oksida Pepejal (SOFC) tampil sebagai pilihan terbaik. Teknologi ini mampu menukar tenaga kimia daripada bahan api seperti metana kepada tenaga elektrik melalui tindak balas elektrokimia. Lebih menarik lagi, SOFC beroperasi pada suhu tinggi (500 – 1000°C), menjadikannya hampir dua kali lebih cekap berbanding turbin gas, dengan kecekapan sehingga 60%. Namun, sejauh mana SOFC benar-benar berbaloi dari segi pelaburan dan keuntungan?
Bagaimana SOFC berfungsi?
Apabila bercakap tentang tenaga di pelantar gas, kecekapan dan kos adalah dua faktor utama yang menentukan pilihan teknologi. Keperluan tenaga bagi setiap pelantar berbeza mengikut saiz dan lokasi, dengan kajian terdahulu melaporkan permintaan tenaga antara 4.4–22 MW. Malah, dalam keadaan beban tinggi, angka ini boleh mencecah sehingga 34 MW! Bagi operasi biasa, purata permintaan tenaga dianggarkan sekitar 5.5 MW menjadikan pemilihan sistem penjana tenaga yang cekap satu keutamaan untuk mengoptimumkan kos operasi dan pelaburan.
Salah satu teknologi yang kini mendapat perhatian dalam industri ialah Sel Fuel Oksida Pepejal (SOFC). Dengan kecekapan yang jauh lebih tinggi, SOFC mampu menjana 5.5 MW tenaga, cukup untuk memenuhi keperluan operasi harian pelantar gas. Lebih menarik lagi, ia menggunakan bahan api yang lebih sedikit berbanding turbin gas, menjadikannya pilihan yang lebih lestari.
Namun, persoalannya adakah pelaburan dalam SOFC berbaloi?
Satu cabaran utama dalam penggunaan SOFC berkapasiti 5.5 MW ialah kos pelaburan awal (CAPEX) yang lebih tinggi. Pemasangan sistem ini dianggarkan menelan belanja RM40.61 juta, hampir 2.5 kali ganda lebih mahal berbanding turbin gas yang hanya memerlukan sekitar RM16.18 juta. Perbezaan ini berpunca daripada keperluan peralatan tambahan seperti pereformasi yang menyokong tindak balas elektrokimia dalam SOFC.
Namun, jika melihat dari sudut kos operasi (OPEX), SOFC menawarkan kelebihan besar. Dengan hanya RM11.02 juta setahun, ia jauh lebih menjimatkan berbanding turbin gas yang memerlukan RM19.07 juta setahun. Faktor utama penjimatan ini ialah penggunaan bahan api yang lebih efisien, di mana SOFC mampu mengurangkan keperluan bahan api sebanyak 52.7% iaitu merupakan satu angka yang tidak boleh dipandang remeh dalam industri yang bergantung kepada sumber tenaga ini.
Dari segi pulangan pelaburan (ROI) dan kadar pulangan dalaman (IRR), SOFC membuktikan potensinya sebagai pilihan yang lebih menguntungkan. ROI bagi SOFC 5.5 MW direkodkan pada 25%, manakala IRR mencecah 21%, jauh mengatasi turbin gas yang hanya mencatat ROI 13% dan IRR 16%. Lebih menarik, tempoh pulangan modal (PBP) bagi SOFC hanya mengambil masa empat tahun, berbanding tujuh tahun bagi turbin gas. Ini bermakna, walaupun pelaburan awal lebih tinggi, SOFC mula menjana keuntungan dua kali lebih pantas, menjadikannya pilihan yang lebih menguntungkan dalam jangka panjang.
Dengan kecekapan tenaga yang lebih tinggi, kos operasi lebih rendah, dan potensi keuntungan lebih besar, SOFC jelas menawarkan alternatif yang menarik berbanding turbin gas. Walaupun memerlukan pelaburan awal yang lebih besar, penjimatan bahan api dan kos operasi yang lebih rendah menjadikannya lebih berdaya maju dalam jangka panjang.
Bagi industri minyak dan gas yang kini mencari cara untuk mengurangkan kos dan menurunkan jejak karbon, SOFC mungkin bukan sekadar alternatiftetapi satu langkah ke arah masa depan tenaga yang lebih cekap dan lestari. Dari segi kelestarian, kelebihan SOFC lebih ketara. Ia hanya menghasilkan 32 ribu tan gas rumah hijau (GHGs) setahun, berbanding turbin gas yang melepaskan 81 ribu tan bersamaan pengurangan sebanyak 59.6%!
Mari kita bayangkan jika semua 380 pelantar gas di Malaysia beralih kepada SOFC. Ketika ini, dengan penggunaan turbin gas, jumlah pelepasan gas rumah hijau di seluruh negara mencecah 46 juta metrik tan setahun. Namun, jika semua pelantar ini beralih kepada SOFC, angka itu boleh dikurangkan kepada hanya 18.7 juta metrik tan setahun merupakan satu lonjakan besar ke arah tenaga yang lebih hijau dan mampan.
Melihat kepada kecekapan tenaga yang lebih tinggi, kos operasi yang lebih rendah, serta impak alam sekitar yang lebih terkawal, SOFC jelas merupakan pilihan terbaik bagi menggantikan turbin gas di pelantar minyak dan gas. Walaupun memerlukan pelaburan awal yang lebih tinggi, ia menawarkan pulangan lebih pantas dan penjimatan jangka panjang.
Lebih penting lagi, peralihan kepada SOFC lebih praktikal berbanding tenaga boleh diperbaharui seperti solar dan angin, yang memerlukan perubahan besar dalam infrastruktur dan bergantung kepada keadaan cuaca. Dengan penggunaan bahan api yang sama seperti turbin gas, SOFC membolehkan peralihan tenaga hijau berlaku tanpa gangguan besar kepada operasi industri.
Jika teknologi ini digunakan secara meluas, bukan sahaja kos dapat dijimatkan, tetapi juga pelepasan gas rumah hijau dapat dikurangkan secara drastik, menyokong usaha global dalam mencapai sifar karbon menjelang 2050. Dengan teknologi seperti SOFC, industri minyak dan gas tidak lagi perlu memilih antara keuntungan dan kelestarian kerana kini, kedua-duanya boleh dicapai serentak.
Apa Pendapat Anda?
Adakah industri minyak dan gas akan segera beralih kepada SOFC, atau adakah mereka akan terus bergantung pada turbin gas konvensional? Masa depan tenaga hijau kini semakin dekat, adakah kita bersedia untuk berubah?
Nama: Dr. Nor Sakinah Mohd Said
Jawatan: Penyelidik Pascadoktoral
Afiliasi: Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Proses, FKAB, UKM
Kita semua sinonim dengan lalat dalam kehidupan seharian kita kan? Kalau bercakap tentang lalat, apa yang akan datang dalam fikiran kita? Kotor? Pembawa penyakit? Menganggu ketenangan masa kita makan?
Memang tak dapat dinafikan, kebanyakan lalat (yang kita tahu mungkin?) memang mengganggu dan boleh dianggap menjijikkan bagi sesetengah pihak. Tapi, pernah tak anda dengar tentang Lalat Askar Hitam? Serangga ini dengan nama glamornya dalam dunia sains sebagai Hermetia illucens, walaupun tetap dipanggil ‘lalat’, namun sifatnya jauh berbeza daripada lalat rumah biasa. Namanya unik, kemampuannya juga tidak kurang hebat. Ia bersaiz lebih besar, dengan tubuh berwarna hitam berkilat seakan memakai uniform. Maka, mungkin sebab tu nama dia askar? Lalat jenis ini tidak menghurung makanan anda dan juga tidak menyebarkan penyakit.
Kitaran hidup lalat ini melibatkan beberapa fasa iaitu (1) telur, (2) larva, (3) kepompong dan (4) dewasa; yang mana keseluruhan tempoh kitarannya hanyalah sekitar 40 hingga 45 hari sahaja. Lalat dewasa akan bertelur di tempat lembap berhampiran dengan sumber makanan. Satu fakta menarik boleh diselitkan di sini, seekor lalat askar hitam dewasa mampu bertelur sehingga 900 biji telur, yang mana saiznya tersangat halus lebih kurang saiz sebutir pasir sahaja. Selepas 3 ke 4 hari, telur akan menetas menjadi larva yang merupakan fasa terpenting dalam hidup kitaran lalat ini. Di fasa inilah lalat ini bertugas sebagai ‘askar pemusnah sisa’, memakan kesemua jenis sisa organik. Selepas cukup besar, larva akan berhenti makan dan masuk ke fasa seterusnya iaitu fasa kepompong yang mana ia akan bertukar secara perlahan-lahan menjadi lalat dewasa. Setelah lebih kurang 7 ke 10 hari, seekor lalat askar hitam dewasa akan keluar dari kepompong dan meneruskan usahanya berkawan, bersenyawa dan bertelur untuk memulakan semula satu kitaran hidup yang baharu.
‘Yang baik pergi dulu’
Ironinya, lalat baik ini hanya hidup beberapa hari sahaja dalam fasa dewasanya sebagai satu keunikan biologi yang menjadikan hidupnya efisien dan ‘bertujuan’. Lalat dewasa sekadar hidup demi menjalankan tugasnya untuk bersenyawa dan bertelur, yang kemudiannya mati selepas beberapa hari. Berbincang secara faktanya, lalat askar hitam ini tidak makan langsung sebaik sahaja keluar daripada kepompong. Organ pencernaannya sudah tidak lagi aktif dan hanya bergantung kepada tenaga yang disimpan semasa fasa larva. Jadi, inilah fakta menarik yang menjadikan lalat ini tidak berminat dengan makanan kita!
Pembiakan lalat ini sebenarnya semakin menjadi tumpuan ramai atas kuasa ‘ajaib’ nya dalam pengurusan sisa makanan dan potensinya sebagai sumber protein. Lalat askar hitam boleh diibaratkan seperti ‘mesin pengisar’ hidup kerana kemampuannya untuk makan apa saja sisa organik seperti lebihan makanan, hampas buah, sisa dapur dan najis haiwan ternakan. Hidangkan sahaja semua ini kepada larva lalat askar hitam, ia akan diproses menjadi bahan yang lebih mesra alam, sambil-sambil larva itu sendiri membesar jadi gemuk dan kaya dengan protein dan lemak. Bayangkan ya kawan-kawan, dengan bantuan larva kecil ini kita boleh kurangkan masalah lambakan sisa makanan yang selama ini menggusarkan kita? Malah lebih hebat, biojisim yang terhasil boleh dikumpulkan dan dijadikan sumber protein untuk makanan ikan, ayam dan haiwan ternakan lain.
Bijak kan? Satu alternatif mampan untuk menggantikan sumber protein tradisional yang lebih mahal. Jadi kenapa kita perlu tutup mata pada peluang keemasan ini? Pusat-pusat kajian, usahawan malah pengusaha ladang ternakan seharusnya menjadikan pembiakan lalat ini sebagai alternatif untuk menguruskan sisa makanan berlebihan (di kantin sekolah, sisa pasar contohnya?) dan juga sumber hijau bagi bekalan protein untuk ternakan. Biojisim lalat boleh di kumpul dan dijadikan sumber perusahaan hijau dengan pulangan yang baik. Di negara luar seperti Belanda, Amerika Syarikat, China dan Vietnam, penggunaan lalat askar hitam dalam sistem pengurusan sisa telah pun menjadi satu industri yang serius. Terdapat ladang besar-besaran yang hasilkan bertan-tan larva setiap minggu, lengkap dengan teknologi canggih. Bukan saja untuk makanan ternakan, tapi juga untuk produk kosmetik, baja organik malah dieksport ke luar negara!
Jadi, adakah artikel ini berjaya membuka mata anda terhadap serangga ini? Siapa sangka kan, dari pandangan pertama yang mungkin menakutkan, rupanya lalat askar hitam ni boleh jadi hero alam sekitar? Dalam dunia yang makin dibebani dengan masalah sisa makanan dan pencemaran, makhluk kecil ni bagi kita satu harapan baru; solusi semula jadi untuk masalah buatan manusia.
Sudah sampai masa untuk kita ubah pandangan. Bukan semua lalat itu musuh, bahkan ada yang sebenarnya wira tak didendang.
Nama: Prof. Madya Ts. Dr. Wan Nor Roslam Wan Isahak
Jawatan: Pensyarah Kanan
Afiliasi: Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Proses, FKAB, UKM
Situasi Terkini Pelepasan Karbon di Malaysia
Malaysia merupakan negara membangun yang pesat membangun dengan pelbagai industri berat seperti petrokimia, keluli, simen, dan penjanaan tenaga yang banyak menyumbang kepada pelepasan karbon dioksida (CO₂). Menurut laporan Agensi Tenaga Antarabangsa (IEA), Malaysia telah membebaskan sebanyak 241.14 juta tan CO2 pada tahun 2022 dari sumber pembakaran bahan api. Walaupun pelbagai inisiatif seperti tenaga boleh diperbaharui dan penanaman semula hutan telah diperkenalkan, data terkini menunjukkan bahawa pelepasan karbon negara masih meningkat secara konsisten.
Menyedari hakikat ini, kerajaan telah merangka pelbagai dasar jangka panjang, termasuk pelaksanaan Cukai Karbon menjelang 2026, yang memerlukan syarikat untuk menilai semula strategi pelepasan karbon. Inisiatif ini turut dilihat sebagai pemangkin kepada pelaburan dalam teknologi rendah karbon seperti pemerangkapan, penggunaan, penyimpanan karbon (CCUS), yang berpotensi mengubah landskap pengurusan karbon di Malaysia.
Teknologi CCUS: Bagaimana Ia Berfungsi?
Teknologi CCUS boleh dianggap sebagai ‘penapis karbon’ berskala besar. Ia melibatkan tiga komponen utama:
Teknologi ini mampu mengurangkan pelepasan karbon sehingga 90% dan menjadikannya antara pendekatan paling berkesan untuk menangani pelepasan industri pada skala besar serta sukar dikurangkan melalui kaedah lain.
Langkah Proaktif Malaysia: RUU CCUS 2025
Pada bulan Mac 2025, Dewan Rakyat meluluskan Rang Undang-Undang Pemerangkapan, Penggunaan dan Penyimpanan Karbon (RUU CCUS), yang meletakkan asas undang-undang bagi pelaksanaan teknologi ini di Malaysia. Undang-undang ini merangkumi peraturan ketat mengenai aktiviti pemerangkapan dan penyimpanan CO₂, termasuk piawaian keselamatan, liabiliti jangka panjang, serta proses kelulusan lesen.
RUU ini juga mencipta rangka kerja untuk pelaburan sektor swasta, terutamanya dalam pembangunan infrastruktur seperti saluran paip CO₂ dan kemudahan penyimpanan bawah tanah sama ada di luar pesisir atau di daratan. Dalam tempoh jangka panjang, aktiviti CCUS berpotensi menyumbang kepada pelaburan mencecah AS$250 bilion menjelang 2050, serta mewujudkan kira-kira 200,000 peluang pekerjaan baharu dalam bidang teknikal, penyelidikan dan pembangunan, serta perkhidmatan sokongan industri karbon.
Walaupun teknologi CCUS membawa harapan baharu, terdapat beberapa isu telah dibangkitkan banyak pihak termasuk risiko kebocoran CO₂ dari tapak penyimpanan bawah tanah, penggunaan bahan kimia berbahaya dalam proses pemerangkapan, dan tanggungjawab undang-undang jika berlaku kemalangan jangka panjang. Isu tersebut mampu diredakan dengan mengkaji aspek teknikal yang lebih lestari seperti lokasi suntikan CO2 yang sesuai untuk penyimpanan kekal dan berintegriti serta penggunaan bahan penjerap yang mesra alam.
Selain kos pembangunan sistem pemerangkapan yang tinggi, kesediaan ruang sedia ada yang mencukupi untuk penempatan sistem pemerangkapan karbon di premis industri juga menjadi isu yang hangat dibincangkan. Oleh itu, reka bentuk sistem yang modular berpotensi menangani isu ini untuk membolehkan inisiatif pemerangkapan karbon ini boleh dilaksanakan secara lebih menyeluruh.
Kesimpulan: Jalan ke Hadapan
Pelaksanaan teknologi CCUS di Malaysia merupakan langkah berani dan strategik dalam usaha menangani pelepasan karbon dan menyokong pertumbuhan ekonomi hijau. Walaupun ia bukan satu-satunya penyelesaian kepada krisis iklim, CCUS boleh menjadi pemacu dalam melancarkan hala tuju peralihan tenaga negara ke arah mencapai pelepasan karbon sifar bersih menjelang 2050.
Masa depan kejayaan teknologi ini terletak pada ketelusan dasar, kerjasama rentas sektor, pelaburan berterusan dalam penyelidikan dan pembangunan, serta libat urus masyarakat sivil dan pemegang taruh dalam proses membuat keputusan. Selain itu, analisis risiko yang terperinci perlu dijalankan untuk memastikan sebarang kejadian tidak diingini berlaku di masa akan datang. Dengan pendekatan yang inklusif dan berhati-hati, Malaysia boleh menjadi peneraju teknologi CCUS di rantau ini dan membuktikan bahawa pertumbuhan ekonomi dan perlindungan alam sekitar boleh berjalan seiring.
Nama: Dr. Zafira Madzin
Jawatan: Penyelidik Pascadoktoral
Afiliasi: Institut Antarabangsa Akuakultur dan Akuatik Sins (I-AQUAS), UPM
Albert Einstein pernah berkata dengan tepat, “Kita tidak boleh menyelesaikan masalah dengan cara pemikiran yang sama seperti ketika kita menciptakannya.” Salah satu cabaran alam sekitar terbesar di Malaysia ialah pencemaran plastik, terutamanya mikroplastik. Mikroplastik ini ada di mana-mana, dari sungai ke lautan, malah dalam air minuman kita. Namun, apa yang menjadikan mikroplastik sangat berbahaya ialah keupayaannya bertindak sebagai pembawa bahan kimia berbahaya yang dikenali sebagai bahan kimia pengganggu endokrin (EDCs).
Bagaimana Mikroplastik Menjadi Bom Jangka Beracun
Mikroplastik lebih daripada sekadar zarah plastik kecil. Disebabkan sifatnya yang hidrofobik (menolak air), mikroplastik menarik dan melekatkan bahan kimia berbahaya seperti racun perosak, sisa industri, dan bahan kosmetik. Ini bermakna mikroplastik di sungai atau laut bukan sekadar sampah, ia menjadi kapsul beracun yang membawa EDC ke mana sahaja. Apabila organisma laut menelan mikroplastik ini, bahan kimia berbahaya dilepaskan ke dalam badan mereka, menyebabkan masalah kesihatan yang serius.
Impak mikroplastik terhadap manusia (Sumber: google image)
Dari Ikan ke Meja Makan: Kesan Berantai EDCs
Apabila ikan menelan mikroplastik yang tercemar EDC, bahan kimia itu terkumpul dalam tisu mereka (bioakumulasi). Apabila ikan yang lebih besar memakan ikan kecil, kepekatan bahan kimia meningkat dan proses ini dipanggil biomagnifikasi. Apabila ikan-ikan ini sampai ke meja makan kita, mereka membawa tahap toksin yang berbahaya kepada kesihatan manusia. Malah, kajian di Malaysia menunjukkan ikan yang terdedah kepada mikroplastik tercemar EDC mengalami abnormaliti reproduktif, termasuk feminisasi ikan jantan, yang menjejaskan kesuburan dan mengancam kestabilan populasi.
Apa yang Kita Boleh Lakukan?
Bahaya mikroplastik dan EDC menuntut tindakan segera. Mengurangkan sisa plastik, memperbaiki pengurusan sisa, dan memilih alternatif mesra alam boleh membantu mengurangkan pencemaran ini. Langkah kecil seperti menggunakan produk guna semula boleh memberi kesan besar. Ia bermula dengan anda, daripada diri anda dan melalui tindakan anda. Masa untuk bertindak ialah sekarang. Bersama-sama, kita boleh mengubah arus pencemaran dan memastikan masa depan yang lebih bersih dan sihat untuk semua rakyat Malaysia.
Nama: Ts. Dr. Muhammad Zulhaziman Mat Salleh
Jawatan: Pensyarah Kanan
Afiliasi: Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Proses, FKAB, UKM
Dalam landskap kejuruteraan kimia moden, cabaran utama tidak lagi tertumpu hanya pada kecekapan proses atau penghasilan produk yang berkualiti tinggi. Fokus kini turut melibatkan keupayaan mencapai kelestarian dalam setiap aspek operasi dan pembangunan teknologi. Kelestarian bukan sekadar nilai tambah, malah menjadi prinsip teras dalam reka bentuk dan pengurusan sistem kejuruteraan. Dari peringkat makmal sehingga ke skala industri, pendekatan lestari menuntut pemikiran semula terhadap penggunaan tenaga, bahan mentah dan pengurusan sisa. Dalam usaha memenuhi keperluan ini, simulasi adalah suatu alat penting yang mengubah cara jurutera kimia mereka bentuk, menguji dan mengoptimumkan proses dengan lebih efisien serta mesra alam.
Simulasi dalam kejuruteraan kimia merujuk kepada penggunaan model matematik dan algoritma komputer untuk mengkaji tingkah laku sistem kimia yang kompleks. Ini merangkumi proses seperti pemindahan haba dan jisim, tindak balas kimia, perubahan fasa serta operasi unit seperti penukar haba, reaktor dan menara penyulingan. Melalui penggunaan data seperti sifat fizikal bahan, kinetik tindak balas dan parameter operasi, jurutera dapat menjalankan eksperimen maya yang membolehkan pelbagai reka bentuk dan strategi diuji dengan lebih pantas dan kos rendah, tanpa keperluan pembinaan prototaip fizikal.
Dalam konteks kelestarian, simulasi membantu jurutera menilai bagaimana sesuatu proses akan mempengaruhi alam sekitar serta penggunaan sumber. Ini termasuk keupayaan untuk meramalkan penggunaan tenaga, kadar pelepasan karbon dioksida, penghasilan sisa dan keberkesanan dalam penggunaan air serta bahan mentah. Dengan maklumat ini, jurutera boleh memilih reka bentuk proses yang lebih cekap, selamat dan berdaya saing dari segi ekonomi serta kelestarian alam sekitar.
Sebagai contoh, dalam reka bentuk loji pemprosesan kimia, perisian seperti Aspen Plus, HYSYS dan SuperPro Designer digunakan untuk membina model proses lengkap. Jurutera boleh mengubah pelbagai parameter reka bentuk seperti suhu, tekanan dan jenis pelarut bagi mencari tetapan yang memberikan hasil terbaik. Simulasi ini membolehkan penilaian dapat dilakukan terhadap prestasi proses dalam pelbagai senario, termasuk impak alam sekitar yang dapat dikira menggunakan indeks seperti jejak karbon dan faktor eko-kecekapan. Ini membolehkan jurutera membuat keputusan yang lebih tepat dalam memilih teknologi atau konfigurasi sistem yang paling mampan, sekali gus mengurangkan kos pembangunan serta mengelakkan pelaburan dalam sistem yang kurang sesuai.
Dalam pembangunan teknologi hijau pula, simulasi turut memainkan peranan penting dalam pemilihan dan pembangunan bahan baharu seperti pelarut mesra alam dan pemangkin cekap. Dalam membangunkan teknologi hijau, pelarut-pelarut seperti Pelarut Eutektik Mendalam (DES) dan Cecair Ionik (IL) sering dikaji untuk menggantikan pelarut organik konvensional yang toksik dan tidak boleh diperbaharui. Melalui simulasi molekul seperti COSMO-RS, penyelidik dapat meramalkan sifat pelarut seperti kelarutan, interaksi antara molekul dan kestabilan termodinamik sebelum ujian makmal dijalankan. Pendekatan ini mempercepatkan proses penyaringan bahan dan meminimumkan pembaziran sumber. Ia juga menyokong prinsip kimia hijau yang mengutamakan pengurangan risiko alam sekitar sejak peringkat awal penyelidikan.
Contoh dapatan simulasi COSMO-RS dalam mengenal pasti sifat kelarutan, interaksi antara molekul, dan kestabilan termodinamik bagi sesuatu campuran (diambil dari https://doi.org/10.2298/HEMIND230325005H).
Simulasi juga amat penting dalam fasa operasi dan kawalan proses industri. Penggunaan simulasi dinamik membolehkan jurutera menilai tindak balas sistem terhadap perubahan mendadak seperti variasi bahan suapan atau gangguan operasi. Ini membolehkan pelaksanaan sistem kawalan berasaskan model yang dapat mengekalkan kestabilan operasi sambil memaksimumkan kecekapan. Melalui pendekatan ini, pembaziran tenaga dan bahan dapat dielakkan manakala risiko kejadian tidak diingini seperti pelepasan gas toksik atau kegagalan sistem dapat dikurangkan. Selain itu, simulasi juga membolehkan latihan pengendali dilakukan dalam persekitaran maya yang selamat, di mana mereka dapat mempelajari tindak balas sistem terhadap senario kecemasan.
Dalam konteks ekonomi sirkular, simulasi memberikan keupayaan untuk merancang sistem industri yang mengintegrasikan semula sisa sebagai bahan input kepada proses lain. Ini penting untuk mengurangkan kebergantungan kepada sumber asli dan memaksimumkan nilai setiap bahan yang digunakan. Sebagai contoh, sisa pertanian boleh disimulasikan penggunaannya dalam penghasilan bioetanol atau biogas. Dalam industri sawit pula, sisa seperti tandan kosong boleh dimodelkan sebagai bahan suapan untuk menghasilkan surfaktan atau bahan api bio. Simulasi membantu memahami aliran jisim dan tenaga dalam sistem tertutup ini serta mengenal pasti titik pertemuan antara proses yang dapat meningkatkan kecekapan keseluruhan.
Kepentingan simulasi juga semakin menyerlah dalam bidang pendidikan dan latihan kejuruteraan. Dengan adanya teknologi simulasi, pelajar dan penyelidik dapat memahami konsep-konsep kompleks seperti keseimbangan tenaga, tingkah laku reaktor kimia dan reka bentuk proses secara lebih visual dan praktikal. Ini memperkukuh kefahaman terhadap prinsip kejuruteraan dan membina kesedaran awal tentang pentingnya membuat keputusan berdasarkan data dan kelestarian. Banyak institusi pengajian tinggi kini telah mengintegrasikan penggunaan simulasi dalam projek reka bentuk pelajar, di mana mereka ditugaskan untuk membina proses industri maya yang memenuhi syarat teknikal dan alam sekitar.
Secara keseluruhannya, simulasi bukan hanya sekadar alat bantu reka bentuk dalam kejuruteraan kimia tetapi juga pemacu utama dalam usaha mencapai pembangunan mampan. Dengan keupayaan untuk menjimatkan kos, mempercepatkan inovasi dan meminimumkan kesan terhadap alam sekitar, teknologi simulasi memberikan kelebihan yang tidak ternilai dalam merealisasikan visi industri kimia yang hijau, cekap dan bertanggungjawab. Dalam menghadapi cabaran global seperti perubahan iklim, kekurangan sumber dan tekanan dasar alam sekitar, kejuruteraan kimia perlu terus melangkah ke hadapan dengan memanfaatkan potensi simulasi sepenuhnya.
Melalui pemodelan pintar yang merangkumi semua peringkat iaitu daripada skala molekul, reka bentuk proses, pengoptimuman operasi sehinggalah kepada integrasi sistem industri, simulasi membolehkan kejuruteraan kimia menjulang peranan utamanya dalam membina masa depan yang lebih lestari. Justeru, pelaburan dalam pembangunan keupayaan simulasi bukan sahaja akan menghasilkan sistem yang lebih efisien dan kompetitif, bahkan akan menjamin kesejahteraan alam dan manusia untuk jangka masa panjang.
Nama: Prof. Madya Ts. Dr. Mohd Shaiful Sajab (Pensyarah Kanan), Muhammad Alif Fitri Hanipa (Pelajar Pascasiswazah)
Afiliasi: Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Proses, FKAB, UKM
Dalam dunia perubatan moden, masalah keretakan tulang masih menjadi cabaran utama, terutama bagi kanak-kanak dan remaja yang aktif bergerak. Rawatan tradisional biasanya menggunakan implan logam kekal, namun kaedah ini sering memerlukan pembedahan kedua untuk mengeluarkannya setelah tulang sembuh, sesuatu yang boleh menjadi pengalaman menakutkan bagi pesakit muda. Kini, penyelidik tempatan dan antarabangsa sedang giat membangunkan alternatif yang lebih mesra tubuh iaitu implan yang boleh diserap secara semula jadi oleh badan selepas tempoh tertentu. Kunci utama inovasi ini terletak pada penggunaan biopolimer, iaitu bahan berasaskan sumber semula jadi seperti tumbuhan atau mikrob yang mampu terurai dalam tubuh manusia tanpa meninggalkan kesan toksik.
Pencetakan 3D biopolimer implant bagi kegunaan ortopedik. - GAMBAR HIASAN
Antara biopolimer yang banyak dikaji termasuklah asid poli-laktik (PLA), poli-kaprolakton (PCL), poli-glikolid (PGA), dan poli-hidroksibutirat (PHB). Bahan-bahan ini bukan sahaja boleh dibentuk dengan mudah menggunakan teknologi pencetakan 3D, tetapi juga menunjukkan ciri-ciri yang sesuai untuk menyokong pertumbuhan semula tulang dan tisu. Menariknya, penggunaan teknologi pencetakan 3D membolehkan implan dihasilkan dengan bentuk yang sangat khusus mengikut saiz dan struktur tulang pesakit. Ini amat berguna bagi kanak-kanak yang masih dalam fasa tumbesaran, kerana implan boleh direka agar tidak mengganggu proses perkembangan tulang mereka.
Tambahan pula, penyelidikan menunjukkan bahawa penambahan bahan bioaktif seperti serbuk kalsium atau hidroksiapatit ke dalam biopolimer dapat meningkatkan keupayaan bahan tersebut untuk berinteraksi dengan tulang. Ini mempercepatkan proses pemulihan, menjadikan implan bukan sahaja sebagai alat sokongan sementara, tetapi juga sebagai pemangkin penyembuhan. Keberkesanan bahan-bahan ini telah diuji melalui pelbagai pendekatan termasuk simulasi cecair badan, kajian ketoksikan sel, dan juga ujian ke atas haiwan. Hasil kajian menunjukkan bahawa biopolimer ini berpotensi besar untuk menggantikan logam dalam aplikasi implan ortopedik, khususnya untuk kes-kes ringan hingga sederhana. Dengan perkembangan ini, masa depan rawatan tulang tampak semakin cerah. Penggunaan biopolimer bukan sahaja dapat mengurangkan keperluan pembedahan berulang, malah membuka jalan ke arah rawatan yang lebih selamat, lestari, dan selesa untuk pesakit dari semua peringkat umur. Inovasi dalam bahan bioperubatan bukan sekadar menjanjikan penyembuhan, tetapi juga memberi harapan baharu kepada mereka yang ingin kembali menjalani kehidupan aktif, tanpa trauma dan tanpa logam kekal dalam badan.
Nama: Ts. Dr. Aizat Mohd Taib
Jawatan: Pensyarah Universiti
Afiliasi: Jabatan Kejuruteraan Awam, FKAB, UKM
Isu tanah runtuh bukanlah perkara baharu di Malaysia. Saban tahun tibanya musim hujan, kita akan dikhabarkan dengan kejadian cerun runtuh yang bukan sahaja merosakkan harta benda, malah turut menyebabkan korban nyawa. Tragedi seperti di Batang Kali, Bukit Antarabangsa dan Cameron Highlands menjadi peringatan betapa pentingnya untuk kita menitikberatkan aspek pengawalan cerun secara berterusan. Memlaui kajian, pengurusan cerun di negara ini perlu beralih kepada pendekatan yang lebih saintifik, berasaskan data, instrumentasi dan tindakan menyeluruh.
Antara masalah utama dalam pembangunan di kawasan berbukit ialah kurangnya penilaian risiko yang mendalam sebelum projek dimulakan. Kebanyakkan pembangunan hanya mengambil kira kecerunan tanah atau jenis permukaan, sedangkan faktor-faktor lain turut menentukan kestabilan cerun tersebut. Salah satu contoh yang boleh digunakan adalah kaedah Quantitative Risk Assessment (QRA) yang menilai tahap risiko cerun secara lebih tepat dan menyeluruh. Melalui QRA, kebarangkalian tanah runtuh bukan Sahaja dapat dikenalpasti tambahan juga impaknya terhadap manusia dan infrastruktur di sekitarnya.
Pendekatan seperti ini, penting bagi membolehkan pihak berkuasa mengambil langkah pencegahan lebih awal sebelum kejadian tidak diingini berlaku. Keperluan memasang sistem pemantauan masa nyata boleh ditekankan di kawasan berisiko tinggi. Dengan teknologi terkini, pelbagai jenis pengesan boleh digunakan untuk mengetahui kelembapan tanah, pergerakan tanah, malah perubahan kecil pada permukaan cerun. Data yang dikumpul membolehkan pihak berkuasa memberi amaran awal kepada penduduk sekiranya terdapat tanda-tanda awal ketidakstabilan. Amaran awal ini mampu menyelamatkan nyawa, terutama di kawasan yang padat penduduk dan berpotensi berdepan kejadian tanah runtuh.
Dalam masa sama, aspek penyelenggaraan cerun yang sedia ada juga perlu dititikberatkan. Kebiasaannya, cerun buatan yang asalnya stabil menjadi lemah kerana sistem saliran tidak dijaga dengan baik. Saliran yang tersumbat menyebabkan air terkumpul dan menjadikan kestabilan cerun lebih cenderung untuk gagal. Justeru, penyelenggaraan berkala dan pemeriksaan rutin perlu menjadi amalan tetap, bukan hanya dilakukan selepas kejadian tanah runtuh berlaku. Disamping itu, penanaman tumbuhan penutup bumi turut disarankan bagi mengurangkan kadar air larian dan hakisan di cerun manakala struktur sokongan seperti dinding penahan atau cerucuk boleh digunakan di kawasan berisiko tinggi.
Beliau juga berpandangan bahawa garis panduan pembangunan di kawasan berbukit perlu diseragamkan di seluruh negara. Pada masa ini, setiap negeri mempunyai dasar dan kriteria yang berbeza, menyebabkan tahap keselamatan cerun tidak seragam. Dr. Aizat menyarankan agar kerajaan memperkenalkan satu garis panduan nasional berasaskan penilaian risiko sebenar, dan bukan hanya bergantung kepada sudut kecerunan semata-mata. Langkah ini bukan sahaja menjamin keselamatan penduduk, malah dapat mengelakkan pertikaian antara pemaju dan pihak berkuasa tempatan.
Namun begitu, pengawalan cerun juga tidak boleh bergantung kepada pihak berkuasa atau pakar teknikal semata-mata. Kesedaran masyarakat setempat juga amat penting. Penduduk di kawasan berbukit perlu peka terhadap tanda-tanda awal cerun tidak stabil seperti rekahan tanah, retakan pada dinding rumah atau aliran air luar biasa selepas hujan. Melalui pendidikan dan kempen kesedaran, masyarakat yang prihatin dapat memainkan peranan dengan memaklumkan kepada pihak berkuasa, sekali gus mempercepatkan tindakan awal jika berlakunya ancaman tanah runtuh.
Secara keseluruhan, pengawalan cerun bukan sekadar soal kejuruteraan, tetapi satu ekosistem keselamatan yang melibatkan pelbagai pihak termasuklah pihak berkuasa, ahli teknikal dan profesional, pemaju dan masyarakat. Sudah tiba masanya Malaysia melihat pengurusan cerun sebagai salah satu pelaburan jangka panjang. Pembangunan yang selamat, lestari dan berasaskan ilmu adalah kunci kepada kemajuan negara. Riskio kejadian tanah runtuh dapat diminimumkan dan keselamatan rakyat dapat dijamin apabila semua pihak memainkan peranan masing-masing.
Dinding penahan sebagai perlindungan cerun.