Cara Penanggulangan Limbah Radioaktif yang Berpotensi untuk Mencemari Lingkungan

Ilmukimia - PengertianZat Radioaktif sendiri menurut UU No. 10/1997 tentang ketenaganukliran, adalah setiap zat yang memancarkan radiasi pengion dengan aktifitas jenis lebih besar dari 70kBq/Kg. Sedangkan Limbah Radioaktif adalah zat radioaktif dan bahan serta peralatan yang terkontaminasi zat radioaktif atau menjadi radioaktif, karena pengoperasian instalasi nuklir yang tidak dapat digunakan lagi. Contoh bahan radioaktif adalah Uranium, thorium, neptunium, actinium dan rubidium.

1. Klasifikasi Limbah Radioaktif.

Klasifikasi limbah radioaktif berdasarkan bentuk fisisnya:

a.  Gas.

Limbah radioaktif ada yang berwujud gas seperti udara yang berasal dari tambang Uranium, udara dari pembakaran limbah radioaktif padat, gas dari penguapan cairan radioaktif, udara dari ventilasi pabrik pengolahan Uranium, cerobong reaktor dan sejenisnya. Khusus untuk limbah radioaktif bentuk gas, klasifikasinya berdasarkan jumlah aktivitas, bukan berdasarkan pada konsentrasinya.

b. Padat

Limbah radioaktif yang berwujud padat dapat berupa jarum suntik bekas, alat gelas untuk zat radioaktif, binatang percobaan, resin alat bekas pabrik pengolahan Uranium dan lain sejenisnya. Penanganan limbah radioaktif padat lebih rumit dibanding penanganan limbah radioaktif cair, kesulitan tersebut terletak pada cara penanganannya dan pengangkutannya.

  

Gambar 1. Limbah Padat Radioaktif

c.   Cair

Contoh limbah radioaktif cair adalah seperti cucian benda yang telah terkontaminasi zat radioaktif, limbah hasil penelitian, limbah laboratorium dan pabrik pengolahan Uranium.

Gambar 2. Limbah  Cair Radioaktif

2. Bahaya Zat Radioaktif BagiKesehatan Manusia

Meski manfaatnya sangat luas, tak dipungkiri, tenaga nuklir juga memiliki potensi bahaya yang tidak kecil bagi kesehatan maupun keselamatan manusia. Penyakit-penyakit yang timbul akibat radiasi, misalnya kanker, leukimia, rusaknya jaringan otak, serta kerugian fisik lainnya. 

International Atomic Energy Agency (IAEA) dan World Health Organization (WHO), memberikan informasi menarik tentang luka yang akan timbul akibat terkena radiasi. Disebutkan, luka radiasi tidak memiliki tanda dan gejala yang khusus sehingga sangatlah penting bagi masyarakat atau dokter terutama dokter umum untuk mengetahui efek dari kecelakaan radiasi. 

Dijelaskan IAEA dan WHO, bahwa pancaran radiasi dapat berupa eksternal ke tubuh, yakni pancarannya ke seluruh tubuh atau terbatas untuk bagian besar atau bagian kecil di anggota tubuh. Bisa juga berupa internal karena kontaminasi dengan material radioaktif, jika termakan, terminum, terhirup, atau menempel di dalam luka. Pancaran itu sendiri dapat bersifat akut, berlarut-larut atau kecil, tergantung pada dosis radiasinya.

Jenis pancaran radiasi yang mungkin timbul dari sebuah kecelakaan, ada tiga macam.

a. Pertama, Pancaran Seluruh Tubuh akibat penetrasi sumber radiasi yang termasuk fase prodromal awal dengan gejala, seperti mual, pusing, kemungkinan demam, dan mencret serta diikuti oleh sebuah periode laten dengan panjang beragam. Kemudian diikuti dengan periode kesakitan (illness) yang dikarakteristikkan oleh infeksi, pendarahan, dan gejala gastrointestinal.

b. Kedua, Pancaran Lokal. Pancaran ini tergantung seberapa besar dosis yang diterima dan biasanya memberikan tanda dan gejala pada area yang terkena pancaran berupa erythema, oedema, desquamation kering dan basah, blistering, pain, pembusukan, gangrene, atau kerontokan rambut. Luka-luka kulit lokal bertambah secara perlahan seiring waktu, lazimnya minggu atau bulan, dan jika dibiarkan akan menjadi sangat sakit. Metode pengobatannya pun bukan metode yang biasa.

c. Ketiga, Pancaran Tubuh Sebagian. Efeknya yang ditimbulkan tergantung pada dosis dan volume bagian tubuh yang mengalami pancaran radiasi. Biasanya tak ada gejala awal jika mengalami kontaminasi internal kecuali dosisnya sangat tinggi atau berlebihan. Untuk pancaran radiasi ini sangat jarang terjadi.

Gambar 3. Dampak Zat Radioaktif bagi Tubuh

3. Carauntuk Mengatasi Bahaya Radioaktif

Cara penanganan zat ridioaktif berbeda beda tergantung dari sifat dan jumlah bahan yang terbuang. Bila perusahaan menyimapan bahan kimia dalam jumlah besar yang dikirim dengan tempat yang besar (truk tanker atau kereta), maka harus disiapkan tindakan untuk merespon insiden atas bahan dalam jumlah besar. Bahan yang terbuang dalam jumlah besar mungkin memerlukan evakuasi perusahaan, tempat tumpahan, dan pembersihan dan pembuangan bahan sisa limbah. Jumlah bahan yang terbuang dalam jumlah kecil mungkin hanya memerlukan sedikit persiapan lanjutan.

Secara umum, prosedur tanggap darurat harus ditargetkan untuk bahan kimia yang disimpan dalam tangki besar atau digunakan secara luas di perusahaan, dengan persyaratan terdapat semua pelaporan peraturan yang spesifik pada saat terbuangnya bahan kimia, dan pada bahan berbahaya yang akut, walaupun dalam jumlah kecil. Apakah insiden mengandung tumpahan bahan berbahaya atau terbuangnya gas atau uap, koordinasi masyarakat merupakan hal yang kritis bila terbuangnya bahan kimia mungkin memiliki dampak keluar perusahaan. Karenanya, perusahaan yang mungkin mengalami terbuangnya bahan kimia dengan potensi berdampak keluar perusahaan harus memiliki suatu mekanisme dalam memberikan peringatan dini yang memberitahukan bangunan tetangga dan masyarakat. Menggunakan sensor dan detektor kebocoran bahan kimia yang tepat dapat membantu memberikan peringatan dini saat terjadi terbuangnya bahan kimia.

Pelepasan atau kecelakaan dalam waktu cepat yang melibatkan bahan kimia berbahaya dapat menjadi ancaman bagi karyawan perusahaan,masyarakat, dan lingkungannya. Persiapan-persiapan ini harus menjamin bahwa prosedur yang efektif dilakukan untuk mengendalikan setiap potensi keadaan darurat akibat bahan kimia ini. Rencana ini memberikan alat bantu yang penting untuk mengevaluasi bahaya bahan kimia di perusahaan dan menjamin cara-cara yang tepat ditempat untuk mengontrol bahan kimia tersebut pada situasi darurat.

Rencana ini juga dimaksudkan untuk membantu perusahaan untuk mengembangkan prosedur tanggapan darurat atas bahan kimia. Saat mengembangkan prosedur-prosedur ini, perusahaan harus memperhatikan peraturan setempat yang mungkin mengharapkan kegiatan respon khusus dan pemberitahuan pada lembaga setempat yang berwenang. Prosedur yang mungkin perlu dikembangkan oleh perusahaan mungkin berbeda tergantung dari bahan kimia yang digunakan.

Pengendalian bahaya-bahaya bahan kimia menyangkut manajemen resiko dan prosedur tanggap darurat. Kegiatan manajemen resiko memainkan peran penting dalam pencegahan kecelakaan terlepasnya dan keadaan darurat bahan kimia.

Disamping itu untuk limbah radioaktif dapat pula di daur ulang ( Nuklir ), seperti terlihat pada gambar 4

Gambar 4. Skema Daur ulang Limbah radioaktif

Reaksi Kimia - Pengertian Sifat Koligatif Larutan dan Penurunan Titik Beku Beserta Contohnya dalam Kehidupan Sehari-hari

Teoriilmukimia - Di negara-negara dingin seperti Eropa, sering sekali terjadi salju saat musim dingin. Turunnya salju dapat menjadi masalah serius karena menggangu transportasi. Salju yang menutup jalan akan menyebabkan jalan menjadi sangat licin sehingga kendaraan menjadi mudah tergelincir.

Snow removal atau penghilangan salju, adalah upaya menghilangkan salju yang menutupi jalanan supaya perjalanan tidak terganggu oleh adanya salju.  Snow removal adalah salah satu aplikasi dari sifat koligatif larutan khususnya pada bagian penurunan titik beku. Cara yang dilakukan adalah dengan menambahkan bahan kimia yang dapat melelehkan salju (air beku) dan salah satunya adalah menggunakan garam dapur  atau natrium klorida (NaCl) yang harganya murah dan mudah dijumpai. 

Gambar 1. Musim salju

Namun penggunaan garam dapur untuk mencairkan es/salju mempunyai beberapa kekurangan. Larutan garam dapur akan membeku pada suhu sekitar -18 ^oC. Artinya, jika suhu udara di bawah -18 ^oC, katakanlah -25 ^oC, maka garam dapur tidak dapat digunakan untuk mencairkan salju/es pada suhu tersebut disamping itu garam dapur juga memiliki sifat korosif  yang dapat menyebabkan karat pada logam terutama besi.

Untuk mengatasi hal ini, banyak pihak yang kemudian menggunakan garam lain yang lebih mahal yaitu kalsium klorida dan magnesium klorida. Kedua senyawa ini, karena memiliki jumlah ion yang lebih banyak daripada NaCl, tidak hanya menurunkan temperatur lebih besar daripada NaCl, tapi juga proses pelarutannya bersifat eksoterm, sehingga panas yang dihasilkan dapat membantu melelehkan salju dengan lebih cepat dan efektif. Ataupun dengan menggunakan senyawa organik yang dicampur dengan kalium klorida (garam batu), dan magnesium klorida. Campuran ini terbukti efektif menurunkan suhu sampai -34 ^oC. Sehingga campuran garam tersebut dapat digunakan untuk es yang bersuhu lebih dari  -34 ^oC.

Gambar 2. Garam Dapur

Garam-garam tersebut dapat mencairkan es karena dengan penambahan garam akan menyebabkan titik beku air turun di bawah 0°C. Hal ini sesuai dengan salah satu sifat koligatif larutan, dimana jika kadar zat terlarut (dalam hal ini garam) dalam larutan (larutan garam-air) bertambah, larutan menjadi lebih sulit membeku.

Untuk dapat membeku, jarak antarmolekul dalam suatu substansi harus dirapatkan hingga tidak dimungkinkan adanya perpindahan tempat dari molekul-molekul tersebut. Semakin dingin suhu, pergerakan molekul makin berkurang sehingga kemungkinan molekul menjadi rapat satu sama lain semakin besar.

Adanya partikel-partikel zat terlarut (garam) akan mengakibatkan proses pergerakan molekul-molekul pelarut (air) terhalang. Akibatnya, untuk dapat lebih mendekatkan jarak antarmolekul sejenis diperlukan suhu yang lebih rendah dari normal. Jadi, titik beku larutan akan lebih rendah daripada titik beku pelarut murninya (air).

Air murni akan membeku pada suhu 0°C, sehingga bila suhu udara mencapai 0°C, air hujan akan berubah menjadi salju. Misalnya dengan penambahan sejumlah garam titik beku air menjadi -2°C, maka pada suhu lingkungan 0°C salju yang ada di jalanan akan segera mencair.

Proses Terjadinya Hujan Alami dan Cara Membuat Hujan Buatan

Teoriilmukimia - Hujan adalah peristiwa turunnya air dari langit ke bumi. Pada awalnya air hujan ini dapat berasal dari air laut, air sungai, air danau ataupun air waduk yang kemudian mengalami penguapan karena terik matahari dan kemudian menjadi awan. Awan-awan tersebut lama kelamaan menjadi jenuh dan akan mengembalikan air tersebut ke bumi (turun hujan). 

Namun peristiwa tersebut tidak selalu ternjadi sepanjang tahun. Pada musim kemarau banyak danau, sungai maupun waduk yang kering sehingga proses tersebut tidak dapat terjadi. Musim kemarau berkepanjangan sangat mengganggu aktifitas manusia. Oleh karena itu banyak ilmuwan yang mencoba berbagai cara untuk membuat hujan walaupun pada musin kemarau dan hal ini dikena sebagai hujan buatan.

Gambar 1. Proses Terbentuknya Hujan

Proses Pembuatan Hujan Buatan

Teknologi untuk membuat hujan buatan dikenal sebagai Teknologi Modifikasi Cuaca (TMC). Teknologi TMC adalah suatu teknologi masuknya partikel Higroskopik berukuran UGN ke dalam awan yang membuat proses hujan (tumbukan dan penggabungan) dapat dimulai lebih awal, durasi hujan lebih lama, daerah hujan pada awan semakin luas, serta frekuensi hujan di tanah semakin tinggi. 

Dari sinilah didapatkan tambahan curah hujan. Injeksi partikel berukuran UGN ke dalam awan memberikan dua manfaat sekaligus, yang pertama adalah mengefektifkan proses tumbukan dan penggabungan sehinga menginisiasi (mempercepat) terjadinya proses hujan, dan yang kedua adalah mengembangkan proses hujan ke seluruh daerah di dalam awan. Partikel yang digunakan pada proses tersebut adalah partikel yang bersifat glasiogenik seperti Perak Iodida. 

Perak Iodida tersebut kemudian dicampur dengan garam dapur atau Natrium Chlorida dan urea. Untuk dapat membentuk hujan yang lebat, biasanya dibutuhkan sebanyak 3 ton yang disemai menggunakan pesawat terbang ke awan Cumulus selama 30 hari. Proses pembuatan hujan buatan ini juga belum mesti berhasil. Pada proses ini yang sangat penting diperhatikan adalah penyebaran bibit hujan harus memperhatikan arah angin, kelembaban dan tekanan udara.

Gambar 2. Proses Penaburan Bubuk Pembuat Hujan dengan pesawat dalam Awan

Gambar 3. Cara Pembuatan Hujan Buatan

Fungsi Hujan buatan :

1. Ketersediaan Air (pengisian waduk, irigasi lahan pertanian dan pengisian danau) ataupun untuk pembangkit listrik tenaga air (PLTA).


2. Membuat lingkungan lebih lembab sehingga dapat mengantisipasi kebakaran hutan/lahan ataupun kabut asap seperti yang saat ini sedang terjadi didaerah jambi dan kalimantan.

Misteri Laut Mati serta Khasiat Garam yang Terkandung Didalamnya

Ilmukimia - Laut mati (Dead Sea) bisa dianggap sebagai salah satu keajaiban dunia. Hal tersebut dikarenakan bila seseorang berenang di Laut Mati maka orang tersebut akan mengapung dan tidak akan bisa tenggelam. Menurut penelitian hal tersebut dikarenakan laut mati memiliki kadar garam sangat tinggi. 

Laut mati ini terletak 392 m di bawah permukaan Laut Tengah bahkan tempat yang paling dalam di laut ini bisa mencapai 400 m. Dengan demikian, bagiannya yang paling dalam di laut ini mencapai 800 m di bawah permukaan Laut Tengah, dan merupakan titik terendah di permukaan bumi.  

Gambar 1. Seseorang dapat Mengapung Di Laut Mati

Kadar garam air Laut Mati sekitar 30 % lebih tinggi daripada kadar garam air laut biasanya yang sekitar 3,5 % (sekitar sembilan kali lebih asin dibandingkan dengan air laut biasa), sedangkan kadar garam tubuh kita hanya 1 – 2 %. Maka tidak heran, kita akan terapung ketika berenang di Laut Mati. Laut Mati menjadi tujuan wisata yang terkenal karena disamping mempunyai “kekuatan uniknya” garam dari laut tersebut tidak berbahaya bahkan memiliki sifat terapeutik.

Gambar 2. Kandungan Garam pada Laut Mati

Garam yang terkandung dalam Laut Mati termasuk magnesium dan kalium bromida, yang jumlahnya mencapai 13 persen dari komposisi ion yang ada di permukaan air Laut Mati. Kedua kandungan garam tinggi itulah yang berperan penting terhadap keajaiban Laut Mati. Tingginya kadar garam pada laut mati tersebut menyebabkan tidak ada ikan yang hidup di laut tersebut.

Materi elektrokimia (pengertian dan prinsip kerja sel surya dalam mengubah energi matahari menjadi energi listrik)

Teoriilmukimia - Sel surya atau solar cell adalah elemen aktif yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Sel surya terbuat dari bahan semikonduktor dengan kutub positif dan negatif. Apabila cahaya mengenai permukaan sel surya maka akan timbul perbedaan tegangan. Untuk mendapatkan daya yang lebih besar sel surya dapat dihubungkan secara seri atau paralel tergantung sifat penggunaannya (Deb dkk., 1998). Gambar 1 menunjukkan rangkain listrik untuk pengukuran sel surya.

Cara kerja sel surya adalah dengan memanfaatkan teori cahaya sebagai partikel. Sebagaimana diketahui bahwa cahaya baik yang tampak maupun yang tidak tampak memiliki dua sifat yaitu sebagai gelombang dan partikel yang disebut dengan foton (Deb dkk., 1998).

Energi yang dipancarkan oleh cahaya dengan panjang gelombang λ dan frekuensi foton υ dirumuskan dengan persamaan :

E = h . υ = h c/λ ………………………........................... (1)

h = konstanta Planck (6.62 x 10^-34 J.s)

            c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa (3.00 x 10⁸ m/s)

Gambar 1. Rangkaian listrik sel surya

Sistem sel surya fotoelektrokimia memanfaatkan fenomena (efek) persambungan bahan semikonduktor dengan elektrolit, proses transfer pasangan elektron negatif (e-) dan hole positif (h+) antara bahan semikonduktor dan elektrolit yang dibangkitkan melalui penyerapan (absorpsi) energi cahaya. Pasangan elektron negatif (e-) dan hole positif (h+) ini berperan dalam terjadinya reaksi redoks (reduksi-oksidasi) dalam sel elektrokimia.

Bahan semikonduktor yang banyak digunakan pada sistem sel surya ini adalah bahan yang memiliki celah pita energi yang lebih lebar seperti TiO2, ZnO dan WO3 (Gunlazuardi, 2001).

 1.      Macam-macam Sel Surya

1.1  Sel surya generasi pertama

Generasi pertama dari sel surya adalah jenis wafer (berlapis) silikon kristal tunggal (jenis solar sel yang pertama), memiliki efisiensi yang sangat besar tetapi biaya produksi sangat tinggi sehingga tidak komersil untuk digunakan sebagai sumber energi alternatif. Jenis sel surya yang kedua adalah jenis wafer silikon poli kristal. Masing-masing lapisan memiliki ketebalan sekitar 250 mikrometer. Jenis sel surya tipe ini pembuatannya lebih murah meskipun tingkat efisiensinya lebih rendah jika dibandingkan dengan silikon kristal tunggal (West, 2003).

1.2  Sel surya generasi kedua

Sel surya generasi kedua adalah jenis lapisan tipis (thin film). Ide pembuatan jenis sel surya lapisan tipis adalah untuk mengurangi biaya pembuatan sel surya mengingat jenis ini hanya menggunakan kurang dari 1% dari bahan baku silikon jika dibandingkan dengan bahan baku untuk jenis silikon wafer. Dengan penghematan yang tinggi pada bahan baku  membuat harga per KwH energi yang dibangkitkan menjadi lebih murah (West, 2003).

1.3  Sel surya generasi ketiga

Generasi ketiga dari jenis sel surya ini yaitu tipe solar sel polimer atau disebut juga dengan sel surya organik dan tipe sel surya fotoelektrokimia. Sel surya organik dibuat dari bahan semikonduktor organik seperti polivinilen, vinilena dan fulerena. Tipe sel surya fotoelektrokimia terdiri dari sebuah lapisan nanopartikel (biasanya titanium dioksida) yang dilapiskan pada kaca substrat dan direndam dalam dye. Jenis ini pertama kali diperkenalkan oleh Profesor Gratzel pada tahun 1991 sehingga jenis solar sel ini sering juga disebut dengan sel Gratzel atau dye-sensitized solar cells (DSSC) (Smestad dan Gratzel, 1998).

2.       Kinerja Sel Surya

Daya listrik yang dihasilkan sel surya ketika mendapat cahaya matahari diperoleh dari kemampuan perangkat sel surya mengubah energi matahari menjadi energi listrik untuk menghasilkan tegangan dan arus. Ketika sel dalam  kondisi rangkaian pendek (short circuit,) arus maksimum atau arus short circuit (I_SC) dihasilkan, sedangkan pada kondisi rangkaian terbuka (open circuit) tidak ada arus yang dapat mengalir sehingga tegangannya maksimum, disebut tegangan  rangkaian terbuka (V_OC).

Gambar 2.  Karakteristik kurva I-V pada sel surya

Gambar 2 menunjukkan karakteristik kurva arus-tegangan sel surya.Titik pada kurva arus terhadap tegangan yang menghasilkan arus dan tegangan maksimum disebut titik daya maksimum (MPP). Karaktersitik penting dari sel surya yaitu faktor pengisian (fill factor/FF), dengan persamaan,

………………………........................ (2)

dengan menggunakan faktor pengisian maka daya maksimum dari sel surya didapat dari persamaan:

P_MAX = V_oc.I_sc.FF             ………………………......................... (3)  

sehingga efisiensi sel surya yang didefinisikan sebagai daya yang dihasilkan dari sel dibagi dengan daya dari cahaya yang datang:

           

            ………………………....................... (4)

Nilai efisiensi ini yang menjadi ukuran dalam menentukan kualitas kinerja sel surya (Septina dkk., 2007).

 3.       Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)

Dye Sensitized Solar Cell (DSSC), sejak pertama kali ditemukan oleh Michael Gratzel pada tahun 1991, telah menjadi salah satu topik penelitian yang dilakukan intensif oleh peneliti di seluruh dunia. DSSC bahkan disebut juga terobosan pertama dalam teknologi sel surya sejak sel surya silikon.

Berbeda dengan sel surya konvensional, DSSC adalah sel surya fotoelektrokimia yang menggunakan elektrolit sebagai medium pengangkut muatan. Selain elektrolit, DSSC terbagi menjadi beberapa bagian yang terdiri dari nanopori TiO₂, molekul zat warna (dye) yang teradsorpsi di permukaan TiO₂ dan katalis yang semuanya diendapkan di antara dua kaca berpenghantar.

Bagian atas dan bawah sel surya merupakan kaca yang sudah dilapisi oleh oksida berpenghantar transparan yang sering disebut TCO (oksida berpenghantar yang transparan), yang berfungsi sebagai elektroda dan elektroda perlawanan. Kaca TCO elektroda perlawanan dilapisi katalis untuk mempercepat reaksi redoks dengan elektrolit. Pasangan redoks yang umum dipakai yaitu I^-/I₃^- (iodida/triiodida). Permukaan elektroda dilapisi TiO₂ nanopori tempat zat warna teradsorpsi di pori TiO₂. Zat warna yang umum digunakan yaitu jenis  kompleks ruthenium (Phani dkk., 2001).

4.      Cara Kerja Sel Surya

Skema kerja  DSSC ditunjukkan oleh gambar 4. Pada dasarnya prinsip kerja DSSC merupakan reaksi transfer elektron. Proses pertama dimulai dengan terjadinya eksitasi elektron molekul zat warna akibat penyerapan foton. Elektron tereksitasi dari keadaan dasar (D) ke keadaan tereksitasi  (D^*).

Elektron dari keadaan tereksitasi kemudian langsung terinjeksi menuju pita konduksi (E_CB) titania sehingga molekul zat warna teroksidasi (D⁺). Dengan adanya elektron penyumbang dari elektrolit (I^-) maka molekul zat warna kembali ke keadaan awalnya (ground state) dan mencegah penangkapan elektron kembali  oleh zat warna yang teroksidasi.

TiO₂|D + hυ      à       TiO₂|D*              ..…………………………....... (5)

TiO₂|D^*               à  TiO₂|D⁺ + e^-  ……………………………….. (6)      

TiO₂|D⁺ +  3/2I^- à           TiO₂|D + ½I₃^- …………………….. (7)

½I₃^- + e^-  à            3/2I^-  ………………………………............ (8)

              I₃^- + 2e^-          à        3I^- …………………………………............. (9)

Gambar 4. Skema prinsip kerja DSSC

Setelah mencapai elektroda TCO, elektron mengalir menuju elektroda perlawanan melalui rangkaian luar. Dengan adanya katalis pada elektroda perlawanan, elektron diterima oleh elektrolit sehingga hole positif (h+) yang terbentuk pada elektrolit (I3-), akibat donor elektron pada proses sebelumnya, berekombinasi dengan elektron membentuk iodida (I-). Iodida ini digunakan untuk menyumbangkan elektron pada zat warna yang teroksidasi, sehingga terbentuk perputaran gerakan elektron. Melalui siklus ini terjadi pengubahan langsung dari cahaya matahari menjadi listrik (Phani dkk., 2001).

Prinsip dan cara kerja Drug Delivery dan Sediaan Lepas Lambat (Benarkah obat time release itu ada?)

Teorikimia - Kita tentunya sering melihat dan mendengar iklan di televisi bahwa ada salah satu produk obat-obatan yang mengklaim bahwa produknya memiliki kemampuan Slow Release / Time Release. Kalo kita boleh perjelas iklan produk tersebut adalah sebuah produk vitamin C dengan tag line iklannya "Vitamin C dengan teknologi Time Release, Teknologi time release ini akan membuat vitamin C diserap secara bertahap sehingga lebih efektif diserap tubuh". Lalu yang jadi pertanyaan adalah benarkah ada teknologi seperti iut dalam obat-obatan yang kita konsumsi?

Ternyata dalam dunia ilmu kimia, atau lebih tepatnya rekayasa kimia (chemical Engineering) hal / teknologi tersebut mungkin saja terjadi. Teknologi time release ini dikenal dengan istilah Drug Delivery System.

DrugDelivery terjadi ketika polimer (sintesis maupun alami) dimasukan kedalam obat atau zat aktif lainnya. Jumlah zat aktif atau obat ini yang dikeluarkan kemudian akan dikontrol. Drug delivery ini bertujuan untuk mengurangi potensi kelebihan dosis obat serta menjaga konsentrasi obat dalam jangka waktu yang telah ditetapkan. Material pembawa obat atau zat aktif ini harus memiliki sifat-sifat inert, biocompatible, kuat, aman dikonsumsi, mudah disterilkan, mudah diproduksi dan mampu menampung konsentrasi obat atau zat aktif yang akan dimasukan.  Polimer yang digunakan untuk mengontrol pelepasan obat diantaranya adalah Polyactides ( PLA ), Polyglycolide (PGA), Poly( lactide-co-glycolides), Polyanhydrides dan Polyorthoesters (Malmsten, 2002).

Pengunaan polimer sebagai material pembawa (carrier) akan meminimalkan kemungkinan terjadinya keracunan akibat tak terurainya material pembawa atau akibat dari produk – produk samping hasil degradasi yang tidak diinginkan, sehingga akan meminimalkan potensi terjadinya operasi. Penggunaan polimer juga memiliki nilai ekonomis karena harganya jauh lebih murah dibandingkan dengan formulasi–formulasi farmasi tradisional (Ansel dkk., 2005).

Sediaan lepas lambat merupakan bentuk sediaan yang dirancang untuk melepaskan obatnya ke dalam tubuh secara perlahan-lahan atau bertahap supaya pelepasannya lebih lama dan memperpanjang aksi obat (Ansel dkk., 2005). Tujuan utama dari sediaan terkendali adalah untuk mencapai suatu efek terapetik yang diperpanjang disamping memperkecil efek samping yang tidak diinginkan yang disebabkan oleh fluktuasi kadar obat dalam plasma.

Sediaan lepas lambat mempunyai beberapa keuntungan dibanding bentuk sediaan konvensional, yaitu (Ansel dkk, 1995, Simon, 2001, dan Shargel dkk., 2005) mengurangi fluktuasi kadar obat di dalam darah sehingga efek farmakologinya lebih stabil, mengurangi frekuensi pemberian, dapat menghindari pemakaian obat pada malam hari, meningkatkan kenyamanan dan kepuasan pasien, mampu membuat lebih rendah biaya harian bagi pasien karena lebih sedikit satuan dosis yang harus digunakan, dan secara keseluruhan memungkinkan peningkatan kepercayaan terapi.

Beberapa sifat fisika kimia yang berpengaruh dalam pembuatan sediaan lepas lambat (Lee dan Robinson, 1978) diantaranya dosis, kelarutan, koefisien partisi, stabilitas obat, dan ukuran molekul. Adapun berbagai cara pembuatan dan mekanisme kerja sediaan lepas lambat yang dijumpai dalam peredaran antara lain yaitu mikroenkapsulasi, pompa osmotik, pembentukan kompleks, pembentuk resin penukar ion, sistem membran terkontrol, dan sistem sistem matriks.

Mikroenkapsulasi adalah suatu proses dari bahan-bahan padat, cairan bahkan gas dapat dibuat kapsul (encapsulated) dengan ukuran partikel kecil dibentuk dinding tipis sekitar bahan yang akan dijadikan kapsul kapsul (Ansel dkk., 1995).

Bahan obat tertentu jika dikombinasi secara kimia dengan zat kimia tertentu lainnya membentuk senyawa kompleks kimiawi, yang mungkin hanya larut secara perlahan-lahan dalam cairan tubuh, hal ini tergantung pada pH sekitarnya. Laju larut yang lambat ini berguna untuk pengadaan obat lepas lambat.

Pelepasan obat tergantung pada pH dan konsentrasi elektrolit dalam saluran cerna. Umumnya pelepasan lebih besar dalam lambung yang sama-sama asam daripada usus kecil yang keasamannya kurang.

Dalam sistem ini membran berfungsi sebagai pengontrol kecepatan pelepasan obat dari bentuk sediaan. Tidak seperti matriks hidrofil, polimer membrane tidak bersifat mengembang. Pelepasan obat dari sediaan dikontrol oleh suatu membran yang mempunyai lubang, yang diletakkan disekitar partikel atau larutan obat (Lee dan Robinson, 1978).

Sistemmatriks merupakan sistem yang paling sederhana dan sering digunakan dalam pembuatan tablet lepas lambat (Simon, 2001). Matriks adalah zat pembawa padat yang didalamnya obat tersuspensi secara merata, zat pembawa ini umumnya memperpanjang laju pelepasan obat. Obat berada dalam persen yang lebih kecil dari matriks sehingga matriks dapat memberikan perlindungan yang lebih besar terhadap air dan obat akan berdifusi keluar secara lambat (Shargel dkk., 2005).

Dikenal ada tiga macam bentuk matriks penghalang yang dapat digunakan untuk memformulasikan tablet dengan matriks, yaitu :

1. Golongan matriks penghalang dari bahan yang tidak larut (skeleto matriks), dirancang utuh dan tidak pecah dalam saluran pencernaan. Zat aktif dibuat tablet dengan berbagai cara salah satunya zat aktif dicampur dengan satu atau lebih bahan tambahan dengan tidak larut dalam saluran cerna, misalnya polietilen, polivinil klorida, dan etil selulosa kemudian digranul. Tahap yang menentukan laju pelepasan obat dari formula ini adalah penetrasi cairan dalam matriks yang dapat dinaikkan dengan menggunakan bahan pembasah sehingga dapat menambah perembesan air kedalam matriks yang menyebabkan disolusi dan difusi obat dari saluran-saluran yang dibentuk dalam matriks (Ansel dkk., 1995). 


2. Golongan matriks dari bahan yang tidak larut dalam air tetapi dapat terkikis oleh medium elusi. Golongan berupa lilin, lemak, asam stearat, polietilen glikol. Pelepasan obat proses difusi, erosi dan lepasnya obat lebih cepat dibandingkan polimer yang tidak larut. Pelepasan zat aktif dari matriks hidrofob ditentukan oleh sifat dan prosentase bahan pembawa berlemak, ukuran ganda, jumlah granolometer, kelarutan zat aktif dan gaya kempa, pH saluran cerna, dan reaksi enzimatik. 


3. Golongan pembentuk matriks yang tidak dapat dicerna dan dapat membentuk gel didalam saluran pencernaan. Contoh bahan ini adalah natrium alginat, metil selulosa, galaktomenosa. Pelepasan obat dikendalikan melalui penetrasi air, melalui lapisan yang terbentuk karena hidrasi polimer dan difusi obat melalui polimer yang terhidrasi (Ansel dkk., 1995).

Macam-macam Sediaan lepas lambat

Sediaan lepas lambat yang digunakan secara peroral dapat dikelompokkan menjadi tiga yaitu repeat action, sustained release, dan prolonged action.

1.1 Repeat action 

Adalah bentuk sediaan oral yang dirancang untuk melepaskan dosis awal sebanding dengan dosis tunggal biasa obat dan dosis tunggal yang lain dari obat pada waktu berikutnya, bahkan beberapa produk mempunyai bagian ketiga yaitu dosis yang baru dilepaskan setelah bagian kedua dilepaskan. Pelepasan yang berurutan diatur oleh “time barier” atau "interic coating" (Ansel dkk, 1995).

1.2 Sustained release 

Dirancang untuk melepaskan suatu dosis terapi awal obat (loading dose) secara tepat yang diikuti pelepasan obat yang lebih lambat dan konstan. Konsentrasi obat dalam plasma yang konstan dapat dipertahankan dengan fluktuasi yang minimal. Kecepatan pelepasan obat dirancang sedemikian rupa agar jumlah obat yang hilang dari tubuh karena eliminasi diganti secara konstan. Keunggulannya adalah dihasilkan kadar obat dalam darah yang merata tanpa perlu mengulangi pemberian dosis (Shargel dkk., 2005).

1.3 Prolonged action 

Dirancang untuk melepaskan obat secara lambat dan memberi suatu cadangan obat secara terus menerus selama selang waktu yang panjang, mencegah absorbsi yang sangat cepat, yang dapat mengakibatkan konsentrasi puncak obat dalam plasma yang sangat tinggi (Shangel dkk., 2005). 

Bentuk sediaan awal Prolonged action diawali dengan membuat obat tersedia dalam tubuh sejumlah yang dibutuhkan untuk menghasilkan respon farmakologi yang diinginkan. Peningkatan pemasukan obat kedalam badan pada kecepatan yang lebih lama mempunyai respon farmakologi, disbanding obat dosis biasa (Lee dan Robinson, 1978).