Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-1-
BAB I
PENDAHULUAN
Konsep dasar yang melandasi kajian bidang iptek nano baru muncul
pada tahun 1959 melalui ide cemerlang tentang kemungkinan untuk
mengeksplorasi dan memanipulasi material pada skala atom dan
molekul secara individu (feynman, 1959). Jika cara tersebut digunakan
untuk menuliskan informasi, maka feynman membayangkan bahwa
ensiklopedia britanika (Encyclopedia Britannica) dapat ditulis secara
keseluruhan dengan hanya memerlukan ruang dengan luas sebesar
ujung penjepit. Selain itu, ia juga memperkirakan adanya peningkatan
kemampuan untuk menguji dan mengendalikan materi pada skala
nanometer. Pendapat feynman ini memperoleh tanggapan luas. Namun
karena keterbatasan alat untuk memferisikasi sifat dan
mengkarakterisasi hasil sintesis material berukuran annometer, maka
bidang penelitian ini belum begitu berkembang, hingga ditemukan STM
(Scanning Tunneling Microscope) oleh Binnig dan Rohrer pada tahun
1981. Penemuan ini menjadi pemacu peneliti untuk mengkaji fenomena
material di wilayah nanometer, karena alat STM mempunyai
kemampuan/untuk memferisikasi sifat, bentuk, ukuran dan morfologi
partikel pada material berukuran nano.
Iptek nano sekarang ini berlanjut pada suatu titik di mana peneliti
berkerja pada tataran manipulasi dan pengendalian atom-atom dan
molekul secara individu, baik molekul organik, molekul anorganik
maupun gabungan antara keduanya. Hal inilah yang kemudian menjadi
ciri khas yang membedakan iptek nano dengan bidang kajian riset yang
lain semacam bioteknologi maupun bidang lain yang lebih dahulu
mapan. Meskipun terkait dengan manipulasi molekul dan gugus
fungsional yang khas, rekayasa bioteknologi hanya terkait dengan
manipulasi molekul dan material yang berasal dari makhluk hidup,
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-2-
sedangkan iptek nano terkait dengan kajian interaksi antara atom dan
molekul, baik yang berasal dari makhluk hidup maupun benda mati
seperti karbon nanotube, nanokristal, quantum dots, dan nanowire,
yang semuanya merupakan material anorganik berukuran nano. Pada
skala ini, sifat-sifat material tidak lagi dikendalikan sepenuhnya oleh
sifat listrik dan magnetik sebagaimana digambarkan oleh fisika klasik,
namun sifat material dikendalikan oleh interaksi anta individu atom
dan molekul yang mengambil peranan penting. Hukum fisika klasik
newton tidak mampu memberikan deskripsi memuaskan untuk sifat
material pada skala ini, dan hanya fisika quantum yang mampu
menjelaskan munculnya keunggulan sifat material berukuran nano.
Pemanfaatan keunggulan material berukuran nano menjanjikan
peluang eksplorasi untuk menciptakan teknologi baru dengan
pencapaian melampaui apa yang telah diciptakan oleh bidang
komputer dan bioteknologi di beberapa dekade ini. Penerapannya
diharapkan mampu membawa perubahan infrastruktur yang dramatis,
semisal pembuatan komputer yang sangat cepat, membuat pesawat
yang lebih ringan, dan menampakkan sel-sel kanker yang sulit diamati
oleh mata manusia. Keperluan energi umat manusia juga diharapkan
dapat terpenuhi memalui konversi energi matahari menjadi energi
listrik menggunakan sel surya yang sangat efisien dan menyimpannya
dalam baterai-baterai berkinerja tinggi dari material nano, yang tahan
lama dengan waktu isi ulang yang cepat. Permukaan energi melalui
konversi energi matahari menggunakan sel surya berkinerja tinggi
merupakan solusi yang tepat untuk masalah energi, karena bersih,
tidak menimbulkan polusi dan energi matahari tidak akan habis dalam
kurun waktu beberapa milyar tahun ke depan. Jika dibandingkan
dengan cadangan minyak bumi di Indonesia yang diperkirakan hanya
beberapa puluh tahun ke depan sudah habis dan batubara yang
disekitar ratusan tahun, maka kemampuan energi matahari untuk
memenuhi kebutuhan energi jauh lebih lama.
Masalah di bidang energi, saat ini telah menjadi masalah yang sangat
mendasar, menggeser posisi masalah di bidang pertanian. Tanpa
energi, mesin-mesin produksi tidak dapat berjalan, transportasi
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-3-
lumpuh, semua makanan tersaji mentah, rumah sakit tidak dapat
beroperasi dan keperluan mendasar seperti air pun sekarang ini sulit
terpenuhi tanpa menggunaan energi. Air menjadi semakin mahal
karena biaya pengolahannya yang tinggi. Meskipun sebagian besar
permukaan bumi diselimuti oleh air, namun air yang berlimpah
tersebut tidak dapat dikonsumsi secara langsung. Air yang ada di mana-
mana tersebut sebagian sudah tercemar, ataupun memang secara
alamiah tidak dapat digunakan secara langusng semisal air laut.
Pengolahan air dan pompanya dari sumber ke pengguna memerlukan
energi. Energi yang mudah, menjamin ketersediaan keperluan dasar
seperti air, pengolahan pangan, dan keperluan yang lain.
Pengkonversian energi matahari maupun energi terbarukan menjadi
energi yang murah dan bersih merupakan terobosan untuk mengatasi
permasalahan mendasar. Hal ini merupakan peluang yang dapat
dimanfaatkan oleh bangsa Indonesia, mengingat matahari yang
bersinar sepanjang tahun di kepulauan nusantara.
Iptek nano juga memberikan peluang untuk meningkatkan nilai tambah
sumber daya mineral maupun hayati khas Indonesia. mineral-mineral
semacam TiO2, montmorilonit, perovskite, silica, dan zeolit merupakan
beberapa contoh mineral yang dapat dimanfaatkan dengan teknologi
nano. Pengolahan mineral tersebut hingga menjadi produk nano perlu
usaha sungguh-sungguh. Teknologi katalis untuk perengkahan minyak
bumi, adsorben dengan luasan area yang besar, fotokatalis merupakan
beberapa produk nano berkinerja tinggi yang dapat dihasilkan dari
pengolahan mineral tersebut. Teknolgi katalis berperan dalam
meningkatkan efesiensi energi, produk yang selektif, mengurangi
jumlah limbah dan mengurangi hasil samping. Penggunaan adsorben
berkinerja tinggi mampu diandalkan untuk zat beracun dan berbahaya
kemudian mengisolasinya sehingga tidak menyebar ke area yang lebih
luas. Fotokatalis semacam TiO2 dapat digunakan untuk mengkonversi
kontaminan berupa senyawa organik yang berbahaya menjadi senyawa
lain yang aman, selain itu dapat juga digunakan untuk membunuh
bakteri patogen. Hal ini merupakan terobosan baru karena penggunaan
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-4-
fotokatalis untuk memusnahkan bakteri tidak menggunakan bahan
kimia, sehingga prosesnya aman, murah dan tanpa pencemaran.
Para pakar memprediksi bahwa revolusi nanoteknologi akan
bedampak sangat besar sebanding dengan empat revolusi industri yang
pernah ada (revolusi mesin uap, kereta api, kendaraan bermotor dan
komputer) yang memerlukan waktu selama dua abad. Dampak yang
sama dari keempat revolusi industri ini akan dicapai hanya dalam
waktu beberapa tahun saja seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.1
Gambar 1.1 Perbandingan dampak masyarakat dari beberapa revolusi industri
dan nanoteknologi
Menurut hasil kajian para pakar dari Eropa, potensi pengembangan
nanoteknologi akan mengakselerasi produk-produk industri. Gambar
1.2 menunjukkan bahwa sampai tahun 2005, peluang nanoteknologi
dalam pasar industri tidak terlalu memberikan dampak yang signifikan.
Ini mengindikasikan bahwa riset dan pengembangan nanoteknologi
memang masih berusia relatif baru. Namun seiring dengan berjalannya
waktu, dalam periode 2010 sampai 2020, akan terjadi percepatan yang
luar biasa dalam penerapan nanoteknologi di dunia industri.
Selanjutnya pada tahun-tahun berikutnya peluang nanoteknologi akan
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-5-
jenuh, dimana pada saat itu, produk-produk nanoteknologi di pasar
sudah sangat massive jumlahnya. Oleh karena itu, pengembangan
nanoteknologi harus dilakukan segera pada masa sekarang ini. Jika
tidak, maka peluang pengembangan nanoteknologi akan terliwatkan,
dan sebagai konsekuensinya Indonesia akan menjadi negara yang
tertinggal dan kalah karena tidak akan mampu bersaing dengan
negara-negara lain di dunia ini.
Gambar 1.2 Peluang nanoteknologi dalam dunia industri.
Saat ini berbagai macam aplikasi nanoteknologi telah berkembang
mulai dari bidang elektronik, kedokteran, farmasi, konsruksi, industri
makanan, tekstil, keramik dan lain-lain. Sebagai contoh, perkembangan
nanoteknologi dalam dunia komputer telah mengubah tidak hanya
ukuran komputer semakin ringkas, namun juga peningkatan
kemampuan dan kapasitas yang luar biasa, sehingga memungkinkan
penyelesaian program-program raksasa dalam waktu yang singkat.
Seperti halnya komputer, produk hand phone telah disempurnakan
sedemikian rupa dengan nanoteknologi sehingga berharga lebih murah
dengan kemampuan dan kapasitas yang jauh lebih baik. Produk-produk
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-6-
seperti nanotekstil, nano keramik, nanocoating, nanofilm, nanofarmasik
dan lain sebagainya juga telah mulai merambah dan menyatu ke dalam
kehidupan manusia melewati batas-batas status sosialnya. Oleh karena
itu, nanoteknologi merupakan tenaga penggerak bagi bisnis-bisnis baru
dan Indonesia harus segera mengambil bagian dalam pengembangan
dan penerapan nanoteknologi untuk penguatan industri nasional.
Kekayaan sumber daya hayati Indonesia menyimpan potensi yang
besar untuk dimanfaatkan, namun saat ini belum optimal tersentuh
teknologi nano. Biodiversitas sumber daya alam hayati Indonesia
sangatlah kaya. Kekhasan alam tropis dan sebaran gunung berapi di
seluruh Indonesia, secara alamiah merupakan penyedia iklim dan
mineral penyubur tanah yang ideal utuk tumbuhnya berbagai
tumbuhan pangan, kayu keras maupun tanaman obat. Melalui rekayasa
nanoteknologi, bahan alam berkhasiat obat dapat dimanfaatkan sebagai
obat yang dapat berprilaku sperti bom cerdas. Obat yang dirancang
dengan ukuran nano diharapkan mampu terbawa dalam aliran darah,
tanpa kehilangan materaial aktif selama proses penghantaran, dan
hanya meledak menyerang sel sakit yang akan diobati. Hal ini akan
mengatasi permasalahan hilangnya bahan aktif dan terserangnya sel
sehat yang menimbulkan efek buruk selama pengobatan berlangusng.
Disain obat cerdas yang dapat mengontrol jumlah keluarnya obat
dalam tubuh pasien sehingga pasien tidak terlalu sering mengkonsumsi
obat . obat hanya sekali diminum dan bahan aktif dakan menyesuaikan
dengan tingkat keperluan bahan obat, keluar secara periodik ke pusat
sakit hingga pasien sembuh. Secara singkat, iptek nano dalam
pengobatan diharapkan mampu meniadakan efek samping dan
meningkatkan efesiensi dosis obat. Selain pengobatan terhadap
penyakit yang muncul, penggunaan iptek nano diharapkan juga mampu
digunakan dalam deteksi dini penyakit, sehingga menjamin ketepatan
dan efektifitas pengobatan.
Keuntungan dan peluang yang ditawarkan iptek nano memberikan
hasrat baru bagi negara-negara maju dan berkembang termasuk
Indonesia untuk berlomba-lomba mengembangkanya. Potensi
penerapan yang luas diharapkan mampu memompa dan
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-7-
menghidupkan sendi-sendi perekonomian yang berujung pada
meningkatnya kesejahteraan. Bagaimana dengan bangsa Indonesia?
peluang pengembangan nanoteknologi terbuka lebar dan kepemilikan
sumber daya mineral hayati yang khas memberikan keunggulan
tersendiri jika dapat mengolahnya dengan memanfaatkan
nanoteknologi. Meskipun demikian, kerja penelitian hingga
menghasilkan produk merupakan jalan panjang dan perlu dukungan
dari semua pihak terkait. Secara ilmiah, pengembangan nanoteknologi
merupakan kerja bersama antar peneliti ilmu kimia, biologi, sains
material, fisika, dan sains komputer. Tidak hanya peneliti, pihak-pihak
di lingkungan pemerintahan, pengusaha, dan pengamat sosial pun
perlu mengetahui terkait nanoteknologi. Masing-masing memiliki
peranan penting dengan berbagai bakat dan cara pandang dalam
membangun Indonesia dengan nanoteknologi.
Apabila tidak ada kerjasama antar sesama pengembang iptek nano,
kejadian yang mirip dengan cerita kontroversi di antara orang buta
tentang gajah akan terjadi. Masing-masing punya cara dan bahasa yang
unik untuk menyampaikan penemuannya. Oleh kerena itu komunikasi
interdisiplin ilmu terkait pengembangan iptek nano merupakan hal
penting untuk dipenuhi. Hal ini memerlukan fasilitator untuk
menjembatani dan memberikan arahan kerja di masa depan untuk
kepentingan bangsa. Kerja semakin berat manakalah tuntutan untuk
menghasilkan produk nanoteknologi siap digunakan oleh masyarakat.
Pemerintah tidak hanya dapat berperan sebagai fasilitator, namun juga
regulator yang diharapkan mampu meningkatkan komunikasi antara
para ahli peneliti dengan industriawan termasuk pengaturan hak atas
kekayaan intelektual dan paket kebijakan terkait penerapan
nanoteknologi.
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-8-
I believe in intuition and inspiration. Imagination is more important than knowledge. For knowledge is limited, whereas imagination embraces the entire world, stimulating progress, giving birth to evolution. It is, strictly speaking, a real factor
in scientific research (Albert Einstein)
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-9-
BAB II
ILMU PENGETAHUAN DAN TEKNOLOGI (IPTEK) NANO
II.1. Sejarah
Munculnya kesadaran terhadap iptek nano diinspirasi dan didorong
oleh pemikiran futuristik dan juga penemuan peralatan pengujian dan
bahan-bahan. Pada tanggal 29 Desember 1959 dalam pertemuan
tahunan Masyarakat Fisika Amerika (American Physical Society) di
Caltech, Richard Phillips Feynman (Pemenang Hadiah Nobel Fisika
tahun 1965) dalam suatu perbincangan berjudul Theres plenty of
room at the bottom, memunculkan suatu isu yaitu permasalahan
memanipulasi dan mengontrol atom (ukuran 0,001 nm) dan molekul
(ukuran 0,1 nm) pada dimensi kecil (nanometer) . Di tahun 1981,
Scanning Tunneling Microscopy (STM) diciptakan oleh Heinrich Rohrer
dan Gerd Binnig (Pemenang Hadiah Nobel Fisika tahun 1986).
Beberapa tahun kemudian (1986), Gerg Binnig, Calfin F Quate, dan
Christoph Gerber menemukan Atomic Force Microscope (AFM). Melalui
peralatan STM dan AFM, para ilmuwan dapat melihat, memanipulasi,
dan mengontrol atom-atom secara individu di dimensi nano. Penemuan
bahan buckyball/fullerene dan carbon nanotube semakin mendorong
para ilmuwan untuk meneliti ilmu dan teknologi nano. Robert Curl,
Harold Kroto, dan Richard Smalley (Pemenang Hadiah Nobel Kimia
tahun 1996) menemukan buckyball/fullerene di tahun 1985.
Buckyball/fullerene tersusun oleh molekul-molekul karbon dalam
bentuk bola tak pejal dengan ukuran diameter bola 0,7 nm.
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-10-
Sumio Iijima menemukan carbon nanotube pada tahun 1991 saat ia
bekerja di perusahaan NEC di Jepang. Carbon nanotube adalah molekul-
molekul carbon berbentuk silinder tak pejal dengan satu atau lebih
dinding silinder. Diameter silinder bervariasi dari 1 nm hingga 100 nm.
Panjang silinder dapat mencapai ukuran dalam rentang micrometer (1
m = 10-6 m) hingga centimeter (1 cm = 10-2 m). Perbandingan antara
ukuran panjang dan diameter carbon nanotube dapat melebihi
1.000.000. Kedua ujung-ujung silinder ditutup oleh fullerene berbentuk
setengah bola tak pejal.
Pengenalan dan pemahaman akan ilmu dan teknologi nano sangat
terkait dengan definisi nano, bahan berstruktur nano, ilmu nano dan
teknologi nano. Nano adalah satuan panjang sebesar sepertriliun meter
(1 nm = 10-9 m). Ukuran tersebut 1000 x lebih kecil dari diameter
rambut manusia (80 m). Diameter sel darah merah dan virus hanya
sebesar masing-masing 7 m dan 150 nm. Bahan berstruktur nano
merupakan bahan yang memiliki paling tidak salah satu dimensinya
(panjang, lebar, atau tinggi) berukuran 1-100 nm. Bahan nano
merupakan jembatan antara atom/molekul dan bahan berukuran
mikrometer (transistor pada chip computer).
Gen atau DNA merupakan bahan nano alami dengan lebar pita gen
sebesar 2 nm. Fullerene dan carbon nanotube termasuk bahan nano
sintetis karena ukuran diameternya berukuran nano. Partikel-partikel
pasir silika dan baja dapat dibuat juga menjadi bahan nano silika dan
nano baja. Studi segala fenomena fisika, kimia, dan biologi pada dimensi
1-100 nm disebut ilmu nano (nanoscience).
Sedangkan teknologi nano mencakup dua hal. Pertama, seluruh
produk-produk dengan ukuran geometri terkontrol (ketelitian satuan
pengukuran) yang tersusun oleh paling tidak satu komponen produk
dengan satu atau lebih dimensi komponen produk dibawah 100 nm
yang menghasilkan efek fisika, kimia, atau biologi berbeda dengan
komponen produk konvensional berukuran di atas 100 nm tanpa
kehilangan daya guna produk nano tersebut. Kedua, peralatan-
peralatan untuk tujuan pengujian atau manipulasi yang menyediakan
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-11-
kemampuan untuk fabrikasi dan pergerakan terkontrol atau ketelitian
pengukuran dibawah 100 nm. Contoh peralatan tersebut yaitu STM dan
AFM. Salah satu produk nano yang diperkirakan segera hadir adalah
mobil yang dirakit dengan cat mengandung serbuk nano, kerangka
mobil terbuat dari komposit carbon nanotube, atau polimer
nanokomposit sebagai bahan pengganti lembaran baja.
II.2. Kajian Teori
Arti Iptek Nano
Nanosains adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari fenomena atau
sifat-sifat suatu objek atau material dalam skala nanometer (1 nm =
1/1.000 m = 1/1.000.000 mm = 1/ 1.000.000.000 m). Bisa dipahami
bahwa 1 per 1.000.000.000 meter adalah sebuah ukuran yang sangat
kecil sekali. Untuk melongok dunia berskala nano, sebagai contoh
marilah kita melihat bagian tubuh manusia seperti ditunjukkan pada
Gambar 2.1.
Mula-mula, tubuh kita berada di dunia berskala meter (m). Kemudian,
bagian tubuh manusia yang berskala 1 per 1000 atau milimeter (mm)
adalah tahi lalat. Selanjutnya, yang berskala 1 per 1000 dari itu atau
mikrometer (m) adalah diameter rambut, sel tubuh atau sel darah
merah. Sampai disini mungkin bisa mudah dipahami karena terlihat
oleh panca indra. Nanometer (nm) adalah besaran 1 per 1000 dari itu,
seperti lebar DNA yang berskala berkisar 2 nm. Bila nanometer dibagi
lagi menjadi 1 persepuluhnya, maka akan sampai pada besaran atom
(0.1 nm=1 (Angstrom)).
Perbandingan antara 1 meter dengan 1 nanometer adalah seperti
halnya perbandingan antara bola bumi dengan bola pingpong. Seperti
itulah perbedaaannya. Kita hidup di dunia berskala meter, sehingga jika
kita menggunakan benda berskala nanometer, ibaratnya seperti halnya
manusia yang berukuran bumi menggunakan bola pingpong. Dari
kenyataan ini, dapat dikatakan manusia secara perlahan-lahan tengah
mendapatkan teknologi yang sulit dibayangkan.
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-12-
Gambar 2.1 Ukuran dari bagian tubuh manusia.
Sementara itu, definisi nanoteknologi yang umum digunakan pada
buku-buku pelajaran adalah Ilmu pengetahuan dan teknologi yang
mengatur struktur dan fungsi zat, material, devais dan sistem-proses
pada tingkat atom, molekul dan skala nanometer. Definisi yang lebih
detil lagi menurut pemerintah Amerika Serikat adalah Teknologi yang
mengatur struktur dan fungsi zat pada skala panjang, lebar atau tinggi
sebesar 100 nanometer atau kurang.
Jadi bisa dikatakan nanoteknologi adalah ilmu pengetahuan dan
teknologi yang mengontrol zat, material dan sistem pada skala
nanometer, sehingga menghasilkan fungsi baru yang belum pernah ada.
Yang menurut Prof. T. Kawai sebagai ilmu pengetahuan dan teknologi
untuk menyusun satu persatu atom atau molekul, sehingga tercipta
dunia baru.
Sebagai contoh, perkembangan nanoteknologi dalam dunia komputer
telah mengubah tidak hanya ukuran komputer semakin ringkas
(Gambar 2.2), namun juga peningkatan kemampuan dan kapasitas yang
luar biasa, sehingga memungkinkan penyelesaian program-program
raksasa dalam waktu yang singkat. Seperti halnya komputer, produk
hand phone telah di-upgrade sedemikian rupa dengan nanoteknologi
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-13-
sehingga berharga lebih murah dengan kemampuan dan kapasitas yang
jauh lebih baik.
Gambar 2.2 Perubahan bentuk komputer yang semakin ringkas dan
berkapasitas tinggi.
Gambar 2.3 Nanoteknologi mengubah dunia.
Produk-produk ini telah merambah dan menyatu ke dalam kehidupan
manusia melewati batas-batas status sosial umat manusia (lihat
Gambar 2.3). Oleh karena itu, nanoteknologi merupakan driving force
bisnis-bisnis baru. Berbagai macam aplikasi nanoteknologi pada
produk-produk dewasa ini dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Super Slim notebook
Komputer generasi ke-4
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-14-
Gambar 2.4 Berbagai macam aplikasi nanoteknologi.
Metode Pembuatan Nanomaterial
Metode untuk membuat nanomaterial, secara garis besar
dikelompokkan menjadi dua kategori : top-down dan bottem-up.
Metode top-down adalah metode pembuatan material nano dengan
cara memotong-motong atau menghancurkan material berukuran
besar menjadi berkuruan nanometer. Termasuk dalam kategori ini
adalah metode litografi beserta dengan metode modifikasinya secara
luas dipergunakan dalam produksi chip komputer dan berbagai
peralatan mikroelektronik. Pengembanagn terkini dari teknik ini
adalah metode din pen lithography yang dapat diguanakan untuk
menata selapis molekul beserta kombinasi molekul lain pada
permukaan material yang dikehendaki.
Metode kedua memproduksi material nano adalah metode bottem-up
merupakan teknik yang digunakan untuk menata dan mengendalikan
atom-atom dan molekul menjadi material berkuuran nano. Salah satu
metode ini misalnya adalah metode penataan posisi (positional
assembly) yang menggunakan alat bantu untuk menata atom-atom
sesuai dengan posisi yang dikehendaki. Keberhasilan manata atom-
atom xenon membentuk kata IBM telah membuktikan kehandalan
metode ini dalam menata dan memanipulasi atom. Namun demikian,
metode ini belum dapat diguanakan untuk kepentingan industri. Hal ini
dikarenakan memerlukan waktu lama dan membutuhkan beberapa
NanoTextile NanoArmor NanoCoat For
Automotive NanoMedicine
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-15-
tahapan proses. Satu tahapan lanjut dapat dikerjakan apabila langkah
sebelumnya telah selesai dan berhasil secara sempurna.
Metode bottem-up lain adalah metode self assembly. Atom-atom,
molekul, partikel nano yang berbeda dicampurkan bersama dengan
material berpori dengan ukuran geometri dan struktur pori tertentu.
Karena geometri dan strktur elektronik yang unik, secara spontan
atom-atom mengorganisasi diri membentuk strktur tertentu yang
stabil dalam pori. Mengingat metode self assembly didsarkan pada
reaksi kimia, metode ini adalah sederhana dan tidak mahal. Namun
demikian, karena pengendalian sepenuhnya tergantung dari kondisi
reaksi maka metode ini tidak menawarkan presisi untuk menghasilkan
bentuk, ukuran, dan keseragaman tinggi sebagaimana ayng ditawarkan
oleh metode top-down semacam metode litografi. Untuk menghaislkan
keseragaman strktur dan ukuran, bahan-bahan kimia tertentu dapat
berfungsu sebagai cetakan maupun pengendalian ukuran sering
ditambahkan dalam metode bottem-up.
II.3. Penerapan iptek nano
Penerapan iptek nano begitu luas cakupannya dan merupakan kajian
menarik karena munculnya keunggulan sifat pada skala nanometer.
Berikut ini adalah contoh-contoh aplikasi untuk memberikan gambaran
tentang penerapan yang sudah dilakukan maupun yang masih dalam
kajian intensif.
Tabir Surya (Sunscreen) dan Kosmetika
Titanium dioksida (TiO2) dan seng oksida (ZnO) berukuran nano
merupakan komponen aktif yang banyak digunakan dalam tabir surya.
Hal ini dikarenakan kemampuan mereka unutk mengabsorb dan
memantulkan sinar ultra violet, dan bersifat transparan untuk sinar
tampak sehingga manarik konsumen. Oksida logam berukuran nano
digunakan sebagai pewarna pada gincu (lipstick) adalah besi oksida,
dan untuk aplikasi oksida logam lain memerlukan kajian mendalam
mengenai efek terhadap kesehatan manusia.
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-16-
Komposit
Komposit merupakan kombinasi dari satu atau lebih komponen
terpisah yang dirancanang untuk menunjukkan seluruh sifat-sifat
terbaik dari setiap komponennya. Nanomaterial semacam carbon
nanotube, serat karbon berukuran nano dan clay (lempung)
merupakan material yang banyak digunakan unutk penyususnan
komposit. Hasil yang diharapkan bukan hanya sifat-sifat mekanis,
namun meluas hingga sifat optik dan magnetik. Sekrang ini, serat
karbon berukuran nano telah diterapkan sebagai filter untuk
menguatkan ban kendaraan. Sedangkan clay terlah diterapkan secara
luas untuk pentingan menguatkan sifat polimer, misalnya : nilon, poli
etilen, poli akrilamida, polistiren, dan lain-lain. Komposit antara clay
dengan polimer-polimer tersebut umumnya disebut sebagai
nanokomposit yang diterapkan untuk pembuatan belt cover,
dashboard, cover handphone, bumper, flame retardant, dan lain-lain.
Material Sangat Keras dan Liat Untuk Pemotong
Alat pemotong yang terbuat dari material-material nanokristalin
semacam tungsten karbida, tantalum karbida dan titanium karbida
memiliki sifat yang lebih licin, tahan terhadap pengikisan dan lebih
tahan lama jika dibandingkan dengan alat sejenis dengan kristalin yang
lebih besar.
Pelapisan Permukaan
Pelapisan dengan ketebalan yang terkontrol pada tingkat atom atau
skala nano merupakan kegiatan yang umumnya dilakukan untuk
kepentingan pembuatan divais optoelektronik, katalis maupun aktivasi
permukaan dengan gugus funngsional tertentu. Penerapan pelapisan
oksida titanium dioksida teraktivasi pada kaca untuk mendapatkan
sifat permukaan yang mampu membersihkan diri sendiri (self-
cleaning), anti bakteri dan mampu mendegradasi senyawa organik
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-17-
yang menempel dipermukaannya merupakan satu contoh
perkembanagn terakhir penerapan pelapisan.
Pembuatan Cat
Performa cat dapat ditingkatkan melalui penambahan nanopartikel
yang akan membuat perubahan sifat cat, yaitu cat menjadi lebih ringan
karena lapisan tipis, memerlukan lebih sedikit pelarut dan juga
perubahan sifat yang lain. Pemakaian cat jenis ini umumnya digunakan
untuk kepentingan pengecatan pesawat, sehingga hasil akhir bobot
pesawat menjadi lebih ringan. Pengembangan cat dengan ketahanan
tinggi terhadap fouling dari air laut dan bebas dari timbal tributil (TBT)
dengan menggunakan nanopartikel merupakan peluang pembuatan cat
ramah lingkungan. Selain itu, permukaan untuk keperluan pelapisan
pipa industri dan keperluan rumah tangga serta pelapisan reaktor
proses di industri yang berujuan untuk menghemat energi, misal untuk
reaktor dengan pertukaran panas tinggi. Tantangan ke depan pada
pembuatan cat dengan penambahan nanopartikel adalah pembuatan
cat yang akan berubah warna karena perubahan temperatur atau
lingkungan kimia, atau cat yang dapat menurunkan absorpsi infra
merah sehingga menurunkan jumlah panas yang hilang.
Remediasi
Potensi penggunaan nanopartikel untuk bereaksi dengan polutan di
tanah dan air laut mengubahnya menjadi senyawa yang tidak
berbahaya merupakan satu bentuk pemanfaatan sifat nanopartikel
berupa kepemilikan luas area yang besar dan aktifitas adsorpsi. Oksida
logam nanopartikel semacam besi oksida dapat dimanfaatkan untuk
menyerap hidrokarbon terklorinasi menjadi spesies yang tidak terlalu
berbahaya. Penggunaan oksida logam ini diharapkan juga mampu
mengimobilisasi logam berat terlarut seperti timbal dan merkuri dari
larutan di lingkungan
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-18-
Fuel Cell
Rekayasa permukaan merupakan hal yang sangat mendasar dalam fuel
cell, dimana karakteristik permukaan luar dan struktur pori
mempengaruhi unjuk kerjanya. Hidrogen yang digunakan dapat
diproduksi melalui proses katalitik dari hidrokarbon yang pada
umumnya merupakan bagian yang terhubung langsung dengan fuel
cell. Potensi rekayasa nanoteknologi pada membran untuk
mengintensifikasi proses dapat meningkatkan untuk kerja dengan skala
fuel cell lebih kecil.
Layar (Display)
Besarnya permintaan pasar untuk layar lebar, jernih, datar
sebagaimana digunakan untuk layar televisi dan monitor komputer
sepenuhnya dihasilkan dari pengembangan beberapa nanomaterial.
Beberapa nanokristalin semacam seng selenida, seng sulfida, kadmiun,
sulfida dan timbal terlluida yang disintesis dengan metode sol-gel
memiliki peluang sebagai generasi baru untuk ligh emetting phosphors.
Material semacam carbon nanotube juga telah dikembangkan sebagai
kandidat layar dengan kinerja tinggi hemat energi.
Additif Bahan Bakar
Kajian penambahan cerium oksida nanopartikel pada bahan bakar
diesel untuk meningkatkan nilai ekonomi bahan bakar melalui
penurunan tingkat konsumsi bahan bakar merupakan salah satu
penerapan nanoteknologi.
Baterai
Pengembangan peralatan elektronik fungsional yang semakin kecil
semacam laptop, handphone, GPS dan sensor memerlukan baterai
ringan dan berenergi tinggi. Material nanokristalin yang dikembangkan
dengan metode sol-gel berupa membran merupakan kandidat yang
kuat sebagai pelat pembagi di dalam baterai karena karakterisasinya
yang mirip dengan busa yang diharapkan mampu menghasilkan lebih
banyak energi dibandingkan dengan konvensional. Logam nikel hidrida
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-19-
yang terbuat dari nikel nanokristalin dan logam hidrida diharapkan
mampu menjadi baterai dengan waktu recharging yang lebih pendek
dengan usia pakai lebih panjang.
Katalis
Secara umum, nanopartikel memiliki luasan permukaan besar,
sehingga dapat menunjukkan aktivitas katalitik yang lebih besar dari
pada katalis konvensional. Rekayasa nanopartikel dapat dilakukan
dengan cara mengendalikan ukuran nanopartikel melalui kerangka
struktur support materialnya yang dapat berupa membran atau
nanoporos. Penggunaan surfaktan pada sintesis nanopartikel dalam
larutan mampu menghasilkan nanopartikel yang terdispersi tunggal
dengan keseragaman struktur lapisan tipis tinggi. Selain aktivitas
katalitik lebih besar, keseragaman ini menjamin selektifitas produk
untuk menghindarkan dan meminimalisir produk samping yang
dihasilkan selama reaksi.
Pelumas
Material anorganik berbentuk bola yang berukuran nano dapat
digunakan sebagai pelumas, dengan dasar perlakukan sebagai batalan
peluru, bentuk yang terkendali pada ukuran nano diduga sebagai akibat
kemampuan kerja yang lebih lama dari pelumas konvensional maupun
pelumas dengan penambahan additif. Namun demikian pertimbangan
biaya dan umur pakai masih memberikan hambatan untuk melakukan
produksi masal pelumas nano ini. Kemudian baru akan memiliki nilai
ekonomi bila pelumas berbentuk nanopartikel mampu didispersikan
pada pelumas cair.
Material Magnetik
Nanokristalin yttrium-samarium-cobalt telah menunjukkan sifat
magnetik yang tidak biasa jika dibandingkan pada kondisi bulknya.
Sifat ini sangat potensial utnuk diterapkan pada alat magnetik
resonance imaging (MRI) yang digunakan secara luas di rumah sakit
dan sensor mikro.
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-20-
Implant Medis
Implant medis terkini seperti implant orthopedi dan katup jantung
adalah berupa alloy dari titanium dan baja stainless, disebabkan karena
sifat biokompatibelnya. Namun demikian, pada beberapa kasus
beberapa alloy logam mengalami keausan seiring dengan waktu
pakainya. Zirkon oksida nanokristalin merupakan material yang keras,
tahan aus, tahan korosi, dan biokompatibel sehingga merupakan
kandidat yang berpeluang unutk keperluan ini.
Pemurnian Air
Rekayasa nano membran dapat diterapkan untuk proses pemurnian air
dengan energi yang efisien, khususnya proses desalinasi dengan
menggunakan osmosis balik. Penerapannya memerlukan teknologi
tambahan, dimana nanopartikel yang digunakan adalah yang
terimobilisasi secara tetap dan bukan dalam bentuk nanopartikel
bebas.
Baju Seragam Militer
Pengembangan baju seragam militer merupakan pengembangan
penerapan nanoteknologi yang sedang dikerjakan di soldier
nanotechnolgies at massachusetts institute of technology, USA, pada
tahun 2004. Pengembangan dalam jangka pendek baju yang mampu
untuk mengabsorp energi semacam gelombang ledakan, dan dalam
jangka panjang adalah baju yang memiliki sensor-sensor penjejak
keberadaan senjata kimia dan biologi. Spekulasi yang lebih jauh adalah
mengembangkan baju yang mampu mengukur fisiologi tentara di
medan perang dan baju yang memiliki kemampuan untuk mengobati
tentara dalam pertempuran, misal patah tulang.
Chip Komputer
Miniaturisasi chip komputer merupakan usaha yang berdampak luas
bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi serta kehidupan
manusia. Pada tahun 1971, Intel menggunakan teknologi chip 10.000
nm dan kini adalah teknologi 130 nm. Perubahan kinerja proses adalah
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-21-
luar biasa dari beberapa ribuchip menjadi giga flop dengan ukuran
proses yang ribuan kali lebih kecil.
Penyimpanan Informasi
Hardisk yang pertama kali dibuat oleh IBM pada tahun 1956
memerlukan lima puluh disk yang berukuran 24 inch dan hanya
mampu menyimpan data sebanyak 5 MB (Mega Byte), dan kini hardisk
yang berada di PC memiliki kapasitas dari 80 GB (giga byte) atau
berkemampuan lebih dari 14.000 kali dengan ukuran kurang dari
seperseribu hardisk yang dibuat pada tahun 1956. Hal ini
dimungkinkan dengan adanya teknologi DRAM dan adanya material
magnetik berkinerja tinggi. Penerapan iptek nano juga dijumpai pada
teknologi penyimpanan dengan menggunakan DVD ataupun CD.
Optoelektronik
Unsur penting dalam revolusi teknologi informasi adalah
optoelektronik, yakni divais yang mampu mengkonversi sinyal listrik
menjadi bentuk cahaya untuk transmisi data, untuk display pada sensor
berbasis optik dan diharapkan di masa depan mampu dimanfaatkan
untuk komputasional berbasis optik. Meskipun beberapa divais
optoelektronik tidak memerlukan miniaturisasi sebagaimana di chip
komputer, namun kecenderunagn miniaturisasi juga terjadi misalnya
pada quantum well laser dan display kristal cair (liquid crystal display)
Komputasi Quantum
Komputasi quantum dan kriptografi quantum sangat diuntungkan
dengan pengembangan optoelektronik. Kedua teknologi tersebut
sangat bergantung dengan fakta bahwa energi diskrit di tingkat
kuantum meningkat secara dominan sebagai energi elektromagnetik
seiring dengan pengecilan ukuran partikel. Jika teknologi membuat
strktur nano dari material yang kompleks telah berhasil dikuasi maka
disain tingkat atomik untuk menghasilkan kuantum kriptografi yang
berfungsi utnuk menggantikan metode enskripsi kriptogradi akan
menjadi suatu kenyataan. Sementara itu, komputasi quantum mampu
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-22-
tercipta dan mampu menyelesaikan perhitunagn kompleks yang saai ni
belum dapat dilakukan.
Sensor
Nanoteknologi memegang beberapa peranan penting dalam
pengembangan sensor. Pertama dalam mengecilkan bentuk ukuran
seminimal mungkin sehingga konsumsi energi menjadi semakin
rencah. Yang kedua meningkatkan akurasi pengukuran dan
kemampuannya semakin spesifik. Untuk menghasilkan sensor
berukuran 1 mm2 diperlukan teknik fabrikasi nano yang sama dengan
di industri teknologi informasi.
Penghantar Obat (Drug Delivery)
Nanoteknologi memiliki potensi penerapan yang sangat besar untuk
penghantaran gen dan obat. Wahana yang digunakan dapat berupa
nanopartikel yang memiliki gugus fungsional spesifik yang melingkupi
obat dan kemudian dipelaskan secara spesifik dan mengontrol
pelapsan obat ke sel penyakit yang menjadi target. Penggunaan drug
delivery dapat meningkatkan efektifitas pengobatan dan menurunkan
efek samping.
Array Teknologi
Penataan (array) molekul DNA pada carrier inert merupakan
pendekatan yang dilakukan untuk membuat chip DNA. Sekarang ini
metode ini merupakan metode secara rutin digunakan untuk analisis
gen dan protein. Resolusi tinggi dan volume sampel yang lebih sedikit
menajdikan metode ini sebagai metode ampuh untuk menganalisis
sampel dari makhluk hidup dalam jumlah bersar pada skala nanometer
den\gan sensitivitas dan akurasi tinggi. Hal ini merupakan penerapan
nanoteknologi yang disebut sebagai lab on chip nanotechnologies.
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-23-
The first essential in chemistry, is that you should perform practical work and conduct experiments, for he who performs not practical work nor makes experiments will never attain the least degree of mastery
(Jabir Ibnu Hayyan)
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-24-
BAB III
IPTEK NANO DI DUNIA
Pada bagian ini akan dipaparkan arah pengembangan nanoteknologi
dunia terutama sektor publik berikut strategi dan kegiatan inisiatif,
pendanaan, infrastruktur, peta perusahaan di USA, Eropa dan Asia
Pasifik dan juga fokus pasar dari pelaku bisnis di Eropa dan Asia-
Pasifik. Diharapkan dari pemahaman akan peta kekuatan
nanoteknologi di dunia akan dapat membantu bagaimana sikap yang
harus diambil oleh Generasi muda Indonesia dari berbagai kalangan.
Menurut laporan Technology Transfer Centre-UK (2007), dari segi
pendanaan negara Jepang mengungguli USA dan Uni Eropa bahkan
China untuk investasi di bidang Nanoteknologi pada periode tahun
2006 - 2010. Khusus untuk kawasan Uni Eropa, pemerintah Jerman
terlihat mengungguli semua pendanaan negara-negara Eropa lainnya,
dengan total dana sekitar 330 juta Euro per tahunnya. Namun demikian
secara keseluruhan Uni Eropa memiliki skema dana hampir 600 juta
Euro sampai tahun 2013 melalui program FP7. Hal ini membuat Eropa
unggul dibanding pemerintah USA maupun Jepang. Jerman di satu sisi
tampaknya sangat serius dalam aktivitas NanoTeknologi. Kondisi
lengkap dari status pendanaan di bidang Nanoteknologi dunia dapat
dilihat pada Gambar 3.1.
Demikian juga negara-negara di Asia Pasifik terlihat mengalokasikan
dana yang sangat signifikan untuk kegiatan nanosains dan
nanoteknologi. Secara umum kegiatan nanoteknologi di kawasan ini
dirancang dalam bentuk sebuah pusat Sains & Teknologi untuk
teknologi kunci beberapa bidang seperti; iptek bahan, obat, lingkungan
dan ICT.
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-25-
Gambar 3.1 Pendanaan nanoteknologi di dunia 2006-2010, dalam juta Euro Sumber: Technology Transfer Centre, 2007
III.1. Iptek Nano di United State of America (USA)
a. Kebijakan dan Strategi pelaksanaan
Pemerintah Amerika Serikat dalam menjalankan kebijakan
Nanoteknologinya membentuk The National Nanotechnology Initiative
(NNI) pada tahun 2001. Sampai saat ini NNI telah merangkul 25
lembaga Federal, dimana 13 diantaranya memiliki anggaran khusus
dibidang Nanoteknologi. Anggaran untuk tahun 2009 akan dialokasikan
sekitar 1,5 milyar USD sehingga berarti total anggaran sejak tahun
2001 menjadi 10 milyar USD.
Tujuan utama NNI adalah: (1) memperluas cakupan sains dan teknik
skala nano melalui dukungan litbang; (2) menciptakan infrastruktur
yang seimbang dan fleksibel, termasuk juga tenaga kerja terampil; (3)
mengkaji implikasi sosial nanoteknologi; dan (4) memberdayakan
koalisi besar kalangan akademi, industri dan pemerintah untuk
menggali potensi dari teknologi baru.
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-26-
Sasaran kegiatan litbang yang diprogramkan NNI sampai dengan tahun
2015 adalah sebagai berikut :
1. Separuh dari advanced material baru yang didisain dan proses
manufaktur dibangun berdasarkan kontrol pada skala nano.
2. Penderitaan akibat penyakit kronis dapat dikurangi secara
signifikan.
3. Sains dan teknik nanobiosistem menjadi penting bagi
kesehatan manusia dan bioteknologi.
4. Konvergensi sains dan teknik pada skala nano akan
menciptakan pola utama untuk penerapan dan integrasi
nanoteknologi dengan biologi, elektronik, medis, pembelajaran
dan bidang lainnya.
5. Ketahanan life-cycle dan biocompatibility akan dilakukan pada
pengembangan produk baru.
6. Pengembangan dan edukasi pengetahuan akan berasal dari
skala nano dan bukan skala mikro.
7. Bisnis dan organisasi nanoteknologi akan disusun menuju
integrasi dengan teknologi, distribusi produksi, edukasi terus
menerus, dan pembentukan konsorsium aktifitas tambahan.
Secara operasional kegiatan NNI dijalankan oleh Natoinal Science and
Technology Council (NSTC) pada komite Teknologi dan sub-komite
Nanoscale Science, Engineering, and technology (NSET). Selanjutnya
NSET dibagi menjadi empat Working Grup yang menangani secara
khusus hal-hal :
1. Global Issues in Nanotechnology (GIN), bertugas membantu
pemerintah Amerika Serikat dalam forum internasional terkait
nanoteknologi
2. Nanotechnology Environment and Health Implication (NEHI),
mengkoordinasikan aspek Environment, Health, and Safety
(EHS) antar lembaga
3. Nanomanufacturing, Industry Liaison, and Innovation (NILI),
mengkoordinasi kolaborasi industri, suport komersialisasi,
manufaktur dan alih teknologi
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-27-
4. Nanotechnology Public Engagement and Communications
(NPEC), mengkoordinasikan aspek-aspek yang terkait etik dan
isu sosial dari nanoteknologi
b. Pertumbuhan Investasi bidang nanoteknologi
Pertumbuhan investasi pemerintah Amerika Serikat (AS) di bidang
nanoteknologi terus meningkat. Pendanaan pemerintah federal di
bidang R&D meningkat dari USD 982 juta untuk tahun fiskal 2005
menjadi USD 1,53 Milyar untuk permintaan tahun 2009, atau tumbuh
hampir 50 %, bahkan 300 % jika dibanding dengan tahun 2001.
Gambar 3.2 menunjukkan pola pertumbuhan tersebut di atas.
Gambar 3.2 Pendanaan bersama (dalam juta dollar) dilaporkan sejak
terbentuknya NNI (tahun 2008 merupakan estimasi; tahun 2009 merupakan
permintaan)
Secara rinci distribusi pendanaan NNI untuk tahun fiskal 2009 dapat
dilihat pada Gambar 3.3.
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-28-
Gambar 3.3 Distribusi pendanaan NNI (dalam juta dollar)
Selanjutnya pada Tabel 3.1 dapat dilihat distribusi pendanaan pada
tahun 2009 berdasarkan komponen kegiatan.
Tabel 3.1 Distribusi pendanaan tahun fiskal 2009 berdasarkan
komponen Kegiatan
c. Status Publikasi Ilmiah Nanoteknologi
Sebagai salah satu parameter untuk mengukur tingkat kemajuan
kegiatan R&D di bidang nanoteknologi, pemerintah Amerika Serikat
menggunakan status publikasi dan jumlah paten yang telah diterbitkan.
Pada tahun 1990 sampai 2006 (Gambar 3.4), posisi Amerika Serikat
untuk publikasi ilmiah menurut Science Citation Index (SCI) menduduki
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-29-
peringkat kedua setelah Uni Eropa, diikuti China (termasuk Taiwan) di
peringkat ketiga dan Jepang diperingkat keempat.
Gambar 3.4 Publikasi nanoteknologi pada Science Citation Index (SCI)
(Shelton, 2007)
Untuk kasus Amerika Serikat, dari 12.000 publikasi ilmiah yang terbit
di jurnal bergengsi seperti Science, Nature dan Proceeding of the
National Academies of Science kontribusi publikasi nanoteknologi
mencapai 70% pada tahun 2006, diikuti Jerman , Perancis dan Jepang
seperti pada Gambar 3.5 (Chen and Roco 2008).
Gambar 3.5 Kontribusi publikasi nanoteknologi (%)
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-30-
Selanjutnya pada Gambar 3.6 dapat dilihat bahwa berdasarkan jumlah
publikasi per Negara, maka AS menempati urutan pertama dengan
kontribusi 35% , diikuti Uni Eropa sekitar 25-27%, lalu China
(termasuk Taiwan) dengan 10% , Jepang dan Jerman sekiar 9-10%.
Gambar 3.6. Kontribusi tiap negara untuk publikasi nanoteknologi
d. Status Paten Nanoteknologi
Dari tahun 1976 hingga 2006 terlihat jumlah paten publikasi USA terus
meningkat tajam mencapai 1400 paten di tahun 2006; sementara di
Jepang (JPO) dan Eropa (EPO) hanya mencapai 200 paten di tahun
2006 (Gambar 3.7).
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-31-
Gambar 3.7 Jumlah paten nanoteknologi di tiga negara
Gambar 3.8 Paten terkait nanoteknologi berdasarkan negara
Hal yang menarik terlihat adanya upaya proteksi paten yang sama
secara global ketika terlihat adanya peluang penerapan paten secara
mendunia. Gambar 3.8 memperlihatkan upaya agresif dari USA untuk
melindungi patennya secara internasional diikuti Jepang, Jerman dan
Korea dengan pangsa masing-masing 37,2%, 23,7%, 9,3% dan 7,3%.
Dalam hal ini China hanya mempunyai pangsa sekitar 1,3% saja dalam
upaya melindungi patennya di beberapa Negara.
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-32-
III.2 Iptek Nano di Uni Eropa
a. Inisiatif pengembangan nanosains dan nanoteknologi di Eropa
Berbagai pengamatan (survey) memperlihatkan bahawa eropa paling
banyak menghasilkan publikasi ilmiah dalam bidang nanosains dan
nanoteknologi (Noyan et a., 2003; Tomellini, 2005). Hal ini tentu saja
menunjukkan bahwa eropa merupakan wilayah paling subur dalam
menghasilkan pengetahuan tentang nanosains dan nanoteknologi
(Hullmann, 2004). Akan tetapi, dalam aspek lain terutama yang terkait
dnegan penerpaan dan realisasi pengetahuan itu menjadi produk-
produk yang dapat dinikmati oleh masyaraka (publik ) serta
komersilaisainya, ternyata eropa cukup jauh tertinggal dibanding
jepang maupun USA. Hl ini misalnya terbesit dari kenyataan bahwa
eropa secara berkesinambungan telah mengalami defist komersial
utnuk produk-produk berteknolohi tinggi sekitar 23 milyar euro tiap
tahunnya.
Gambar 3.9 Publikasi Ilmiah Nanoteknologi Eropa diantara negara-negara di
dunia. (Tomellini, 2005)
Di samping itu, ternyata pendanaan yang berasal dari kalangan industri
untuk riset dan pengembangan bidang nanosains dan nanoteknologi di
Eropa juga terlihat cukup rendah dibandingkan dengan pendanaan
yang disediakan oleh kalangan industri di Jepang dan USA untuk kolega
mereka di lembaga riset. Hal ini menunjukkan pula adanya kesenjangan
34%
28%
25%
8% 5% Europe Union-15 dan EFTA
USA dan Canada
Asia
Rusia
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-33-
di Eropa antara riset dan pengembangan dalam nanosains dan
nanoteknologi dengan dunia industri. Dominasi publikasi ilmiah Eropa
dalam nanosains dan nanoteknologi ternyata juga tidak mencerminkan
paten dalam nanoteknologi di Eropa. Ini terlihat sepreti disajikan pada
gambar 3.10
Gambar 3.10 Paten dalam nanoteknologi Eropa di antara negara-negara di
Dunia. (Tomellini, 2005)
Masalah ini dalam pengembangan nanoteknologi yang dihadapi oleh
Eropa adalah kekurangan tenaga peneliti dibandingkan dengan yang
dimiliki oleh USA dan Jepang. Sebagai catatan, secara statistik di Eropa
hanya ada 5,1 peneliti tiap seribu orang. Bilangan ini tentu saja cukup
kecil bila dibandingkan dengan yang dicatat di USA (7,4 peneliti tiap
seribu orang) dan Jepang (8,9 peneliti tiap seribu orang). Kesenjangan
ini akan semakin terasa manakala jumlah peneliti di industri ikut
dilibatkan : di Eropa tercatat 2,5 peneliti tiap 1000 pekerja. Sementara
di USA dan di Jepang berturut-turut tercatat 7 peneliti dan 6,3 peneliti
tiap seribu pekerja (saxl, 2005). Jumlah peneliti di bidang nanosains
dan nanoteknologi tentu saja tidak jauh dari situasi tersebut. Untuk
mengatasi malsah ini, telah banyak dibuka program-program studi
yang terkait dengan nanosains dan nanoteknologi di berbagai
universitas. Di samping itu berbagai summer scholl terkait nanosains
dan nanoteknologi terlah diselenggarakan.
45%
39%
13% 3% USA dan Canada
Europe Union-15 dan EFTA
Asia
Other
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-34-
b. Kebijakan Dasar
Kebijakan dasar tentang Nanosains dan Nanoteknologi Negara Uni Eropa tertuang dalam beberapa Dokumen Kunci sebagai berikut :
Komisi Komunikasi Nanosains dan Nanoteknologi
Strategy, COM(2004)338
Action Plan 2005-2009, COM(2005)243
1st Impelementation Report 2005-2007, COM(2007)505
Kesimpulan Konsil pada,
Strategy, 2605th Council Meeting, 24 September 2004
1st Impelementation Report, 2832nd Council Meeting, 23
November 2007
Resolusi Parlemen Eropa pada,
Action Plan 2005-2009, 28 September 2006
P6_TA(2006)0392
Pandangan Komite Sosial dan Ekonomi Eropa pada,
Strategy, OJ C 157, 28.6.2005, p.22
Action Plan 2005-2009, INT/277-CESE 582/2006
c. Strategi Penerapan
Uni Eropa dalam penerapan Nanoteknologi mempunyai pendekatan
seperti terlihat dalam Gambar 2.9.
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-35-
Gambar 3.11 Pendekatan penerapan nanoteknologi di Uni Eropa
Penelitian dan Pengembangan (R&D)
Butir-butir penting dalam strategi mengutamakan R&D yang tercantum
di dalam rencana aksi antara lain :
a. Pemerintahan Uni Eropa memiliki komitmen menginvestasikan
dana untuk R&D dengan jumlah tiga kali lipat sampai tahun 2010
b. Fokus pada trasformasi pengetahuan dalam upaya menghasilkan
produk dan proses yang lebih mensejahterakan
c. Mendorong agar program FP7 sukses dengan meningkatkan nilai
tambah melalui critical mass, kolaborasi antar negara dam
kompetisi yang sehat
d. Koordinasi yang efektif melalui platform OMC dan ERA (European
Research Area)
e. Proaktif mengajak publik dan sektor swasta berpartisipasi untuk
memperkuat roadmap serta program ke depan
Membangun Infrastruktur
Ide dasar dalam membangun infrastruktur bersama antar
pemerintahan di Uni Eropa memiliki lima kriteria sebagai berikut :
a. Eropa harus memiliki sistem infrastruktur R&D nanoteknologi yang
koheren
b. Infrastruktur yang ada dan akan dibangun harus mampu
memaksimalkan nilai tambah pada infrastruktur yang telah ada
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-36-
dalam rangka membantu program SME (Small and edium
Enterprise)
c. Infrastruktur yang ada harus mampu dipetakan untuk
mengidentifikasi kebutuhan yang sangat mendesak
d. Jika dibutuhkan maka infrastruktur nanoteknologi Skala Eropa
harus dibangun untuk memenuhi critical mass
e. Mekanisme pendanaan dapat dilakukan dengan memanfaatkan
Bank Investasi Eropa
Investasi Sumber Daya Manusia (SDM)
Lima langkah strategis untuk investasi SDM nanoteknologi Eropa
adalah sebagai berikut :
a. Mengidentifikasi pendidikan yang diperlukan di bidang
nanoteknologi
b. Mendorong terciptanya kurikulum baru sesuai kebutuhan
pengembangan nanoteknologi
c. Mengintegrasikan keahlian ke dalam satu pelatihan riset seperti
pola kewirausahaan
d. Mengeksplorasi peneliti berdedikasi dengan cara seperti Marie
Curie proposal
e. Menggairahkan peneliti muda dengan memberikan European
Nanotechnology Awards
Inovasi Industri
Strategi inovasi industri nanoteknologi Eropa mengcakup enam butir :
a. Mempromosikan kondisi ideal agar pihak industri ber investasi di
bidang nanoteknologi
b. Menjajagi prospek dan kondisi yang dapat mengoptimalkan peran
industri di bidang nanoteknologi
c. Mengundang European Invesment Bank dan institusi lain untuk
memperkuat basis finansial R&D nanoteknologi
d. Mendorong tersciptanya sistem paten yang lebih efisien
e. Mengundang negara anggota untuk menilai dan memperbaiki
regulasi yang ada dengan fokus pada isu nanoteknologi
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-37-
f. Mendorong aksi koordinasi dalam hal metrologi, standar dan norma
di bidang nanoteknologi
Integrasi Dimensi Sosial
Hal yang penting dalam penerapan nanoteknologi adalah bagaimana
melakukan tahapan integrasi nanoteknologi ke dalam masyarakat luas.
Strategi yang dilakukan tercakup dalam lima butir sebagai berikut :
a. Pentingnya melibatkan aspek sosial ke dalam aktivitas R&D
nanoteknologi
b. Pemerintah Eropa harus lebih terbuka dan proaktif terkait R&D
nanoteknologi
c. Dialog dengan masyarakat luas dan konsumen produk nano
d. Komisi Eropa harus menekankan aspek etik dalam penerapan
nanoteknolog
e. Pengembangan nanoteknologi yang lebih terbuka terhadap publik
Kerjasama Internasional
Hal-hal penting terkait isu kerjasama internasional di bidang
nanoteknologi yang akan ditempuh Uni Eropa adalah :
a. Mendorong terciptanya dialog tentang isu kesehatan masyarakat,
keamanan, lingkungan, perlindungan konsumen , kajian risiko,
metrologi dan norma
b. Menjamin akses negara berkembang sehingga tidak terjadi politik
diskriminasi pengetahuan
c. Kerjasama informasi terkait aspek sains, ekonomi dan sosial dari
nanoteknologi
d. Mendefinisikan suatu code of good conduct terkait tanggung jawab
pengembangan nanoteknologi
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-38-
Gambar 3.12 Empat generasi aplikasi nanoteknologi
III 3. Iptek Nano di Asia Pasifik
III.3.1. Nanosains dan Nanoteknologi di Jepang
Dalam bagian ini akan dibahas pengembangan nanosains dan
nanoteknologi di Jepang. Sebagaimana sebelumnya, kita akan
menengok masalah-masalah terkait dengan oendanaan, arah atau trend
riset dan pengembangan, jaringan kerja (networking) serta kebiajkan-
kebijakan risetnya.
Meskipun dalam situasi resesi yang cukup parah sekitar tahun 1990-an,
pendanaan riset dalam bidang nanosains dan nanoteknologi di Jepang
tetap berlangusng. Ada dua alasan pokok yang mendasari pendanaan
tersebut. Pertama, jepang memiliki kemampuan yang telah lama mapan
dan dapat diandalkan dalam hal fabrikasi piranti-piranti. Kedua, Jepang
dinilai cukup berhasil dalam mengeksploitasi hasil-hasil riset secara
komersial (Johnstone, 1994). Fitur Jepang semacam ini, tentu saja
bukan hal asing lagi mengingat produk-produk jepang telah lama
membanjiri pasar di berbagai belahan dunia.
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-39-
Di Eropa, sebagaimana dijelaskan sebelumnya, nanosains dan
nanoteknologi masih berkutat dalam skala laboratorium dan Eropa
unggul dalam hal publikasi ilmiah. Yang terjadi di Jepang adalah
sebaliknya, walaupun tidak begitu kuat dalam publikasi ilmiah, mereka
kuat dalam realisasi hasil-hasil riset menjadi produk-produk nyata
yang dpat dikomersialisasikan. Jepang ternyata lebih dekat ke dunia
nyata. Ketika di Eropa teknik penumbuhan lapisan tipis seperti
epiteksi moleular dan teknik deposisi masih merupakan prosedur-
prosedur elitis laboratorium, maka di Jepang perusahaan-perusahaan
seperti Fujitsu dan Sony telah bergerak jauh dalam tataran produksi.
Misalnya, mereka telah memproduksi laser semikonduktor untuk CD
player dan transistor yang memiliki mobilitas elektron tinggi.
Arah Riset dan Pengembangan
Suatu lembaga tersendiri bernama nanomaterials Working Group telah
dibentuk dan menjadi subbagian dari STA. Lembaga ini telah
merumuskan topik-topik riset dalam bdiang nanosains dan
nanoteknologi pada tahun 2000. Tema-tema riset direkomendasikan
adalah sebagai berikut :
1. Piranti-piranti nano dan nanomaterial untuk sistem
komunikasi generasi mendatang.
2. Material untuk penghematan tenaga dan lingkungan.
3. Nanobiologi untuk teknologi kedokteran dan biomaterial
4. Teknologi generik seperti fabrikasi, analisis, dan simulasi
5. Material-material yang memiliki fungsi-fungsi inovatif.
Pada tahun 2000 anggaran total untuk riset dalam nanosains dan
nanoteknologi di Jepang berkisar 82,5 milyar Yen dan meningkat
menjadi sekitar 90,4 milyar Yen pada tahun 2003 dan akan terus
meningkat di tahun berikutnya hingga sekarang. Ini berarti bahwa
anggaran untuk riset nani di Jepang pda tahun itu mendekati anggaran
nasional untuk riset nani di USA. Pada tahun 2002 kementrian
Pendidikan, kebudayaan, Olehraga, Sains dan Teknologi (MEXT)
meluncurkan proyek yang dikenal sebagai Nano Virtual Laboratory
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-40-
untuk mendorong riset-riset inovatif menuju komersialisasi dan
industrialisasi nanoteknologi.
Pada tahun yang sama MEXT juga memulai proyek jaringan peneliti
nanoteknologi guna menyediakan dukungan lintas sektoral dan
menyeluruh bagi riset-riset dalam bidang nanoteknologi di universitas-
universitas dan pihak-pihak swasta. Proyek ini misalnya menyediakan
fasilitas-fasilitas riset berupa peralatan-peralatan berskala besar dan
dapat dimanfaatkan bersama oleh organisasi organisasi riset dan
universiats-universitas seperti : mikroskop elektron bertegangan
tinggi, synchroton spring-8 dan fasilitas-fasilitas fabrikasi nano.
Pada awal tahun 2003, dalam rangka mengimbangi proyek-proyek
telah diluncurkan oleh MEXT, kementrian Ekonomi, perdagangan, dan
Industri (METI) meluncurkan proyek Focus 21 yang mendukung riset-
riset nanoteknologi dan material, fusi antara nanoteknologi dan
teknologi informasi, dan fusi antara bioteknologi dengan
nanoteknologi.
III.3.2. Nanosains dan Nanoteknologi di RRC
Sekarang kita tengok seberapa jauh Republik Rakyat Cina (RRC) telah
melangkah dalam riset dan pengembangan nanosains dan
nanoteknologi. Kita akan mengintip cara ditempuh oleh RRC dalam
mengatasi permasalahan-permasalahan terkait dengan pendanaan,
arah serta trend riset dan pengembangan, seberapa kuat dan mapan
ajringan kerja telah terbangun dan seberapa jauh kebijakan-kebiajakan
pemerintah negeri ini mempengaruhi perkembangan nanosains dan
nanoteknologi.
Inisiatif dan kebijakan Pengembangan
Nanosains dan nanotekologi telah mendapat di kalangan ilmuwan cina
sejak konsep itu pertama kali diperkenalkan pada tahun 1980-an.
Ketertarikan awal terutama dirangsang oleh perkembanggan piranti-
piranti dan teknik-teknik pengamatan objek-objek berukuran
nanometer, khususnya piranti SPM (Scanning Probe Microscope).
Pemakaian STM (Scanning Tunneling Microscope) dan beberapa jenis
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-41-
SPM lain oleh para ilmuwan Cina untuk eksplorasi telah mampu
membangkitkan gairah akan nanosains dan nanoteknologi (Bai, 2005).
Segera setelah konsep pengembangan nanosains dan nanoteknologi
telah mapan pada tataran ilmiah, tiga lembaga, yakni Akademi Sains
Cina (CAS), lembaga Ilmu pengetahuan Cina (NCFC) dan komisi sains
dan teknologi negara (SSTC), mulai memberikan pendanaan bagi riset-
riset dan aktivitas-aktivitas terkiat dengan riset dan pengembangan
nanosains dan nanoteknologi. Di antara beberapa bidang khusus
pertama-tama mendapatkan kurusan dana adalah pengembangan STM,
kemudian teknik-teknik untuk melihat landscape permukaan material
pada skala atom dan molekular dan riset-riset dalam nanomaterial.
Untuk mengemabnagkan nanosains dan nanoteknologi diperlukan
kemampuan dan pengetahuan dari berbagai bidang. Sejumlah pusat-
pusat riset multidisiplin telah dibangun untuk mempromosikan dan
memfasilitasi kerjasama di antara berbagai lembaga di suatu wilayah
dengan jalan melakukan sharing berbagai sumber daya. Berdasarkan
data statistik, lebih dari 50 universitas, 20 lembaga di bawah
kementrian pendidikan dan lebih dari 300 perusahaan telah
berpartisipasi dalam riset dan pengembangan nanoteknologi yang
melibatkan lebih dari 3.000 ilmuwan dari berbagai lembaga,
universitas, dan perusahaan di seluruh RRC. Untuk itu telah dibentuk
juga suatu badan yang diberi nama Pusat Nanosains dan Nanoteknologi
Nasional Beijng dan Pusat Teknik Nano di Shanghai.
Dari hasil konsultasi dengan the national development and program
commite, kementrian pendidikan dan the national natural science
foundation commite (NNSFC) pada bulan juli tahun 2001, kementrian
sains dan teknologi Cina mengeluarkan rencana kebijakan untuk
strategi pengembanagn nanoteknologi nasional untuk selang waktu
2001 sampai 2010. Draft kebijakan ini menegaskan strategi umum dan
tujuan pengembangan nanosains dan nanoteknologi di Cina. Menurut
strategi umum ini, pemerintah Cina bertanggung jawab secara
berkesinambungan untuk (a) meningkatkan kemampuan inovatif, (b)
mengembangkan teknologi lanjut dan pada akhirnya (c) terwujudnya
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-42-
penerapan industri yang sesuai (relevan) dengan keadaan Cina saat ini
dengan fokus pada pengembanagn nasional jangka panjang (Gu dan
Schulte, 2005). Dalam riset dasar dan pengembangan teknologi lanjut,
eksplorasi dan inovasi sangat ditekankan. Dalam penerapan,
pengembangan nanomaterial merupakan tujuan uatama jangka
pendek. Pengembangan bionanoteknologi dan nanoteknologi untuk
kesehatan (terutama nanomedical tchnology) merupakan tujuan utama
jangka menengah. Sedangkan pengembangan nanoelektronika dan
nanochip merupakan tujuan jangka panjang.
Rencana lima-tahunan yang kesepuluh ini lebih menitikberatkan pada
1. Peningkatan riset dasar dan riset terapan dalam nanoteknologi
2. Eksplorasi kemungkinan penerapan teknologi yang tergantung
pada permintaan pasar dan sejalan dengan tujuan
pengembangan nasional.
3. Promosi bagi industrialisasi nanoteknologi yang berfokuskan
pada produksi massal, pendidikan dan latihan serta riset dan
pengembangan.
4. Pembentukan pusat nanoteknologi dan pembangunan secara
progresif suatu sistem nanoteknologi nasional yang inovatif.
Sementara itu, riset menurut rencana lima-tahunan ke sepuluh ini
dititikberatkan pada prinsip-prinsip dasar sifat-sifat fisis dan kimiawi
pada skala nano dengan tujuan untuk menemukan teori-teori dan
konsep-konsep baru. Sebagai contoh adalah pengembangan
nanoprosesor inovatif, konfigurasi-konfigurasi kuantum dan gejala-
gejala domino kuantum baru. Sasaran berikutnya adalah karakterisasi
sifat-sifat fisis, kimiawi dan biologis bahan-bahan pada skala nano dan
karakterisasi molekul-molekul tunggal dan interaksi mereka.
Pengetahuan yang didapat dari riset-riset dasar ini pada gilirannya
akan menyokong pengembangan teori tingkat lanjut yang memainkan
peran penting dalam perancangan dan manufakturing struktur-
struktur nano, bahan-bahan nano dan nanochip baru yang berbasiskan
teknologi atomik dan molekular. Bagian penting rencana lima0tahunan
berikutnya adalah penyusunan database nanoteknologi yang terkait,
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-43-
standarisasi nasional tentang skala nano dan proses industrialisasi
nanoteknologi.
Kebijakan utama dalam pengembangan nanosains dan nanoteknologi di
RRC dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Meningkatkan kepemimpinan dan koordinasi dalam riset dan
pengembanagn nanoteknologi
2. Menerapkan inisiatif nanoteknologi nasional
3. Mendorong semua pihak yang terlibat dan menciptakan
nanoteknologi ramah lingkungan.
4. Membidani lahirnya para spesialis dan teknolog nanoteknologi
Arah pengembangan
Diantara tema-tema besar dalam nanosains dan nanoteknologi yang
dikembangkan di RRC, tema yang berkaitan dengan bahan-bahan nano
(nanomaterial) paling banyak mendapat perhatian (Bai, 2001; Bai,
2005). Bahan-bahan nano (nanomaterial). Contohnya adalah
nanomaterial carbon nanotubes (CNTs). Tabung-tabung karbon ini
berdiameter beberapa nanometer sehingga setara ukurannya dengan
kolekul-molekul DNA. Group riset yang dikomando oelh Sishen Xie di
Institut Fisika di Beijing telah menukan metode penumbuhan
nanotubes yang memiliki fitur-fitur penting dapat digunakan untuk
menentukan sifat-sifat dan potensi-potensi teknologis material-
material tersebut.
Arah lain pengembangan nanosains dan nanoteknologi adalah
pengembangan nanotembaga. Suatu group di bawah arahan Ke Lu di
Isntitut Riset Logam pada tahun 2002 menemukan sifat superplastis
dari nanotembaga, yakni sifat bahwa bahan tersebut dapat direntang
sampai panjangnya lebih dari 50 kali panjang bahan semula tanpa
putus. Pada tahun 2004, group ini menemukan gejala lain yang dimiliki
oleh nanotembaga berkaiatn dengan kekuatan bahan tersebut terhadap
tekanan.
Dalam hal bahan-bahan anorganik, Dongyuan Zhao dan rekan-
rekannya di Universitas Fudan telah menemukan sintesis umum untuk
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-44-
mendapatkan material berkomponen banyak yang stabil, semisal
campuran fosfat logam, campuran oksida logam, dan lain-lain. Bahan-
bahan semacam itu pada gilirannya memungkinkan didapatkannya
jenis katalis-katalis baru, piranti-piranti filtrasi ramah lingkungan dan
teknologi-teknologi lain yang bersandarkan pada interaksi-interaksi
molekul dalam ruang-ruang berskala nano.
Gambar 3.14 Prespektif arah riset dan pengembangan nanosains dan
nanoteknologi RRC (Gu dan Schulte, 2005)
Prespektif arah riset dan pengembangan nanosains dan nanoteknologi
RRC dapat dipahami dengan melihat sebaran riset berdasrkan
subbidang kajian. Diagram Gambar 3.14 Memperlihatkan prespektif itu
(Gu dan Schulte, 2005)
Pencapaian tertinggi riset dan pengembanagn nanosains dan
nanoteknologi RRC adalah :
1. Keberhasilan sintesis terorientasi lajur nanotube
2. Keberhasilan sintesis galium ternitrogenkan secara nano
menggunakan pelarut benzen.
3. Lajur nanotube pada substrat silikon
4. Kawat dan kabel nano berdimensi satu
5. Bubuk nanoberlian menggunakan dekomposisi termal
6. Penemuan pertama suatu fase tembaga yang melimpah
7. Bahan-bahan nano organik yang dapat difungsikan
55%
10%
15%
20%
Nanomaterials
Nanoelectronic
Nanobiology and Medicine
Others
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-45-
" Negeri kita kaya, kaya, kaya-raya, Saudara-saudara. Berjiwa besarlah, berimagination. Gali ! Bekerja ! Gali ! Bekerja ! Kita
adalah satu tanah air yang paling cantik di Dunia " (Ir. Soekarno)
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-46-
BAB IV
IPTEK NANO DI INDONESIA
IV.1. Peluang dan Tantangan
A. Tinjauan Potensi Sumber Daya Alam
Dunia mencatat bahwa Indonesia adalah salah satu Negara yang
memiliki limpahan kekayaan alam luar biasa. Hal ini menjadi penting
untuk dikaji dalam kajian roadmap nanosains-nanoteknologi karena
sumber daya alam (SDA) Indonesia merupakan keunggulan komparatif
yang tak tertandingi dan berpotensi sebagai bahan baku utama industri
masa depan. SDA ini adalah sebuah peluang masa depan yang akan
menghantarkan Indonesia leading dalam industri nano. Dalam bagian
ini akan diuraikan mengenai SDA terbarukan dan tak terbarukan,
potensi dan beberapa sebarannya di Indonesia serta peluang
pengembangan dan pengelolaannya di masa mendatang.
Potensi sumber daya alam Indonesia meliputi potensi sumber daya
alam tak terbarukan dan sumber daya alam terbarukan. Sumber daya
alam tak terbarukan adalah sumber daya alam yang terbentuk oleh
porses alam dalam waktu ribuan tahun dan tidak mungkin dibuat oleh
manusia. Sedangkan sumber daya alam terbarukan adalah sumber daya
alam yang sifatnya selalu tersedia terus menerus.
B. Sumber Daya Alam Tak Terbarukan
Sumber daya alam tak terbarukan mempunyai sifat bahwa volume
fisiknya tersedia tetap tidak mungkin bertambah oleh intervensi
manusia. Pada bagian ini akan diuraikan mengenai sumber daya alam
tak terbarukan, meliputi sumber daya mineral, sumber energi minyak
bumi-Gas alam, Sumber energi panas bumi, dan batu bara.
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-47-
1. Sumber daya Mineral
Mineral tambang tersebar di hamparan bumi Indonesia yaitu batu bara,
bauksit, nikel, emas, perak, granit, biji besi, timah, tembaga, dll.
Keberagaman mineral tambang Indonesia dapat dilihat pada gambar
4.1.
Gambar 4.1 Peta Sebaran Barang Tambang Mineral (sumber : ESDM)
Secara kualitas, mineral tambang Indonesia amat beragam dan
memiliki kadar tinggi. Sehingga masih relatif mudah dalam
mengeksplorasi dengan teknologi pertambangan saat ini. Kuantitas
barang tambang mineral dari tahun 1996 2009 dapat dilihat pada
tabel 4.1.
Pada tabel tersebut menunjukkan produksi barang tambang yang
semakin meningkat pada batu bara dan fluktuatif pada barang tambang
lain. Ini mengindikasikan bahwa beberapa dekade ke depan sumber
barang mineral masih belum bisa diprediksi karena dimungkinkan
penemuan sumber tambang baru.
Dari semua produksi barang tambang yang ada, digunakan untuk
kebutuhan nasional dan kebutuhan eksport. Pada gambar 4.2
menunjukkan kuantitas produksi, konsumsi dan eksport mineral.
Indonesia banyak mengeksport barang tambang dari pada dikonsumsi
untuk kebutuhan nasional. Hal ini mengindikasikan bahwa lemahnya
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-48-
iptek Indonesia dalam mengolah mineral tambang ini menjadi produk
hilir yang bernilai lebih tinggi.
Komponen-komponen elektronik, kendaraan, peralatan, dan sejenisnya
adalah pengguna terbesar barang tambang mineral seperti silica, besi,
timah, tembaga, perak, dll. Sehingga tantangan Indonesia adalah
bagaimana cara memanfaatkan barang tambang mineral tersebut
menjadi komponen-komponen yang kemudian dirakit menjadi produk
andalan nasional.
Tabel 4.1 Produksi Barang Tambang Mineral, 1996-2009
Sumber : Biro Pusat Statistik (BPS)
Gambar 4.2 Grafik produksi, konsumsi dan eksport mineral (sumber : ESDM)
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-49-
2. Sumber Energi Minyak Bumi-Gas Alam
Gambar 4.3 memperlihatkan peta penyebaran dan potensi minyak
bumi Indonesia. Jumlah terbesar berada di Pulau Sumatera dengan
potensi hampir 5.000 MMSTB, kedua di pulau jawa dengan potensi
1.578,97 MMSTB, ketiga di kalimantan timur dengan potensi 670
MMSTB, dan lainnya tersebar di Indonesia bagian timur.
Gambar 4.3 Peta Penyebaran Potensi Minyak Bumi Indonesia (sumber : ESDM)
Pada gambar 4.4 memperlihatkan peta penyebaran dan potensi gas
alam Indonesia hingga tahun 2010. Potensi terbesar gas alam
terbanyak di Pulau Natuna dan selebihnya tersebar hampir merata di
barat ke timur Indonesia.
Gambar 4.4 Peta Penyebaran Potensi Gas Alam Indonesia (sumber : ESDM)
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-50-
Tabel 4.2 memberikan informasi tentang jumlah produksi minyak bumi
dan gas alam tahun 1996-2009 dalam satuan barel. Produksi minyak
bumi mengalami penuruanan setiap tahunnya. Hal ini dimungkinkan
karena kuantitas potensi minyak bumi yang semakin menipis dan
belum ditemukan potensi sumber minyak bumi baru. Sedangkan
produksi gas alam mengalami fluktuasi dan tidak dapat diprediksi. Hal
ini dimungkinkan karena masih ditemukannya sumber gas alam baru.
Tabel 4.2 Produksi Minyak Bumi dan Gas Alam , 1996-2009
Sumber : Biro Pusat Statistik, 2011
Secara umum produksi minyak bumi dan gas alam dari unit pengolahan
dikonsumsi oleh pengguna dalam negeri dan sisanya dieksport. Pada
gambar 4.5 menjelaskan tentang data produksi, konsumsi, eksport dan
import minyak bumi. Besarnya ketergantungan minyak bumi nasional
membuat Indonesia harus menjaga stabilitas penggunaan BBM dengan
mengimport. Walupun demikian angka eksport minyak bumi masih
relatif lebih tinggi hingga tahun 2010. Semakin menurunnya produksi
minyak bumi Indonesia seperti ditunjukkan oleh tabel 4.2 mendorong
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-51-
Pemerintah untuk mengusahakan sumber energi lain seperti panas
bumi, sel surya, biomassa dan sumber potensial lainnya.
Gambar 4.5 Grafik Produksi, Konsumsi, Eksport, dan Import Minyak Bumi
(sumber : ESDM)
Gambar 4.6 memperlihatkan data produksi dan konsumsi gas alam
yang relatif berimbang dari tahun 2001-2010. Hal ini menunjukkan
bahwa produksi gas alam dalam negeri mampu menyediakan
kebutuhan nasional.
Gambar 4.6 Grafik Produksi dan Konsumsi Gas Alam (sumber : ESDM)
Besarnya potensi minyak bumi dan gas alam Indonesia hingga saat ini,
merupakan peluang berupa waktu yang relatif panjang bagi generasi
iptek Indonesia untuk mempersiapkan sumber energi alternatif demi
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-52-
mendukung berbagai sektor pengguna energi seperti transportasi,
perumahan, perkantoran, fasilitas publik dan lain-lain.
3. Sumber Energi Panas Bumi
Garis pengunungan yang terhampar di Pulau Sumatera dan Pulau Jawa
menciptakan besarnya potensi panas bumi Indonesia. Potensi panas
bumi merupakan alternatif energi bagi produksi listrik yang selama ini
menggunakan minyak bumi. Sehingga minyak bumi dapat dialihkan ke
kebutuhan penting lainnya.
Gambar 4.7 menunjukkan peta penyebaran potensi panas bumi di
Indonesia per januari 2008. Peta ini menjelaskan 3 point penting
tentang data tahap pengembangan, tahap produksi, dan tahap akan
ditenderkan. Tahap pengembangan dengan kuantitas 1.537,5 MW
tersebar di Pulau Sumatera, Jawa dan Nusa Tenggara. Tahap produksi
dengan nilai 1.052 MW tersebar di Ujung utara pulau sumatera, Pulau
Jawa, dan Pulau Sulawesi. dan tahap yang akan ditenderkan sebanyak
630 MW tersebar merata di Indonesia.
Gambar 4.7 Peta Penyebaran Potensi Panas Bumi (sumber : ESDM)
Gambar 4.8 memperlihatkan data keseimbangan antara produksi dan konsumsi
panas bumi Indonesia dari tahun 1998-2008. Meningkatnya penggunaan panas
bumi tahun 2008 disebabkan oleh melonjaknya harga minyak dunia yang
membuat pemerintah harus melirik panas bumi bagi penyedia listrik nasional.
Grafik tersebut juga menunjukan bahwa seluruh produksi listrik dari panas
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-53-
bumi dikonsumsi oleh pengguna dalam negeri. Hingga saat ini, panas bumi
menjadi penyedia listrik potensial bagi kebutuhan nasional.
Gambar 4.8 Grafik Produksi dan Konsumsi Panas Bumi (sumber : ESDM)
4. Sumber Energi Batu Bara
Gambar 4.9 menjelaskan tentang produksi, konsumsi dan eksport batu
bara di Indonesia pada tahun 2006-2010. Sebagian besar produksi batu
bara Indonesia dieksport sebagai sumber devisa untuk mengimport
kebutuhan lain.
Gambar 4.9 Grafik Produksi, Konsumsi, dan Eksport Batu Bara (sumber: ESDM)
Emisi CO2 hasil pembakaran batu bara menjadi salah satu penyebab
tidak digunakan batu bara sebagai sumber energi pembangkit listrik
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-54-
utama. Hal ini dikarenakan masih adanya potensi sumber energi lain
yang lebih ramah lingkungan seperti panas bumi. Namun demikian,
batu bara merupakan favorit Industri untuk penyedia listrik, steam
boiler, pemanas, dll.
Besarnya potensi sumber energi Indonesia mulai dari minyak bumi, gas
alam, panas bumi, dan batu bara adalah salah satu pendukung
bergeraknya roda aktivitas Industri untuk meningkatkan daya saing
ekonomi Indonesia dari negara lain. Mudahnya sumber energi
merupakan daya tarik investor untuk menanamkan modalnya di
Indoensia. Namun demikian, potensi sumber daya tak terbarukan ini
tentunya akan semakin menipis dan habis. Sehingga peluang dan
tantangan ini harus difikirkan terkait infrasturktur berkelanjutan
penyedia kebutuhan industri.
C. Sumber Daya Alam Terbarukan
Berbeda dengan sumber daya alam terbarukan, sumber daya alam
terbarukan volume fisiknya dapat bertambah oleh manusia. Pada
bagian ini diuraikan mengenai sumber daya alam terbarukan, meliputi
sumber energi bersifat lestari, kehutanan, perkebunan, peternakan, dan
perikanan.
1. Sumber Energi Biomassa
Melimpahnya potensi biomassa di Indonesia harus mulai dilirik oleh
peneliti, pengusaha, dan pemerintah sebagai sumber energi alternatif
terbarukan masa depan. Sumber energi biomassa lebih disukai karena
bersih dan tidak beremisi sehingga ramah lingkungan. Diharapkan
penelitian dan pengembangan potensi biomassa ini terus berlanjut
untuk mempersiapkan kondisi tak terduga di kemudian hari. Turunan
dari sumber energi biomassa ini adalah, crude plam oil (CPO),
bioetanol, biodiesel, dan variannya.
Gambar 4.10 menjelaskan keseimbangan produksi dan konsumsi
biomassa di Indonesia tahun 1998-2006. Hal ini menunjukan bahwa
Semua produksi biomassa dikonsumsi oleh pengguna dalam negeri.
Grafik tersebut juga memperlihatkan peningkatan produksi dan
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-55-
konsumsi nasional dari tahun ke tahun. Kuantitas produksi dan
konsumsi biomassa dapat dilihat pada tabel 4.3.
Gambar 4.10 Grafik Produksi dan Konsumsi Biomassa (Sumber : ESDM)
Tabel 4.3 Produksi dan Konsumsi Biomassa , 1999-2006
Sumber : Data ESDM
2. Sumber Energi Tenaga Air
Tidak teraturnya tofografi dan banyaknya pengunungan di Indonesia
menyebabkan aliran air dari daerah lebih tinggi ke daerah lebih rendah.
Aliran deras dengan diikuti volume besar air menyebabkan
terbentuknya kekuatan yang mampu menggerakkan turbin generator.
Selanjutnya turbin ini akan menghasilkan listrik bagi daerah-daerah
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-56-
pengunungan yang sulit dialiri listrik datau dibangun pembangkit
listrik baru. Oleh karena itu, pembangkit listrik tenaga air (PLTA)
merupakan sumber energi alternatif bagi mendukung perekonomian
masyarakat di daerah pegunungan dan sekitarnya.
Gambar 4.11 Grafik Produksi dan Konsumsi Tenaga air (Sumber : ESDM)
Gambar 4.11 menjelaskan fluktuasi produksi dan konsumsi tenaga air
dari tahun 1999-2008. Ketidakstabilan produksi dan konsumsi tenaga
air ini dimungkinkan karena perawatan alat yang kurang baik sehingga
mengamali kerusakan, aliran air yang tidak stabil, dan kendala-kendala
teknis lapangan. Hal ini dapat diatasi dengan meningkatkan kualitas
pengetahuan dan praktik bagi penduduk sekitar pembangkit tersebut.
Tabel 4.4 Produksi dan Konsumsi Tenaga Air , 1999-2008
Sumber : Data ESDM
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-57-
Pada tabel 4.4 menujukkan kuantitas produksi dan konsumsi tenaga air
tahn 1999-2008. Nilai terbesar terjadi pada tahun 2001 dan 2008. Pada
tahun 2001 sebesar 29.380.300 ton dan pada tahun 2008 sebesar
29.060.000 ton. Diharapkan penelitian dan pengembangan potensi
tenaga air ini terus berlanjut untuk menunjang perekonomian daerah
pegunungan dan sekiranya.
3. Potensi Kehutanan
Indonesia merupakan paru-paru dunia dengan potensi hutan yang
sangat luar biasa. Hasil hutannya beragam jenis dan berkualitas. Pada
tabel 4.4 adalah data produksi kayu bulat pada tahun 2004-2009. Rata-
rata produksi kayu bulat pertahun adalah 8 juta M3.
Tabel 4.4 Produksi Kayu Bulat oleh Perusahaan Hak Pengusahaan Hutan
Menurut Jenis Kayu, 2004 - 2009
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-58-
Sangat beragam dan besarnya jumlah produksi kayu bulat Indonesia
merupakan bahan baku potensial Industri perkayuan, perabotan dan
perumahan. Dengan sentuhan teknologi lanjut untuk mengolah bahan
baku ini akan memberikan nilai tambah barang dan peningkatan
jumlah tenaga kerja. Selanjutnya akan menggerakkan roda
perekonomian bangsa.
Pada tabel 4.4 Kelestarian hasil hutan juga perlu diperhatikan untuk
menjaga keberlangsungan produksi kayu. Potensi hasil hutan ini
diharapkan akan terus berlanjut ke generasi berikutnya. Jangan sampai
produksi berhenti seperti pada tabel 4.4 pada jenis kayu duabangga
yang menghilang pada tahun 2005.
4. Potensi Perkebunan
Subur dan luasnya lahan perkebunan Indonesia telah menjadi
penyebab semakin berkembangnya produksi hasil perkebunan. Tabel
4.5 adalah data produksi perkebunan besar menurut jenis tanaman
pada tahun 1995 2009 dalam satuan ton. Jenis tanaman perkebunan
yang banyak ditanam di wilayah Indonesia adalah sawit, karet, coklat,
kopi, teh, kina, gula dan tembakau.
Tabel 4.5 Produksi Perkebunan Besar Menurut Jenis Tanaman, 1995-2009*
(Ton)
Sumber : Biro Pusat Statistik
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-59-
Produksi sawit, karet, dan coklat mengalami peningkatan setiap tahun.
Tanaman sawit memiliki produksi hampir 13 juta ton. Nilai ini
didukung oleh semakin banyaknya permintaan terhadap CPO dunia.
Sehingga minyak sawit menjadi tanaman perkebunan primadona yang
banyak dijumpai di wilayah Sumatera dan Jawa. Tanaman karet juga
mengalami nasib yang sama. Karet mulai banyak diminati dan memiliki
permintaan yang banyak. Nilai produksi yang sanggup dihasilkan oleh
Indonesia tahun 2009* adalah 640.787 ton. Tanaman coklat memilki
nilai produksi 63.628 ton pada tahun 2009. Tanaman coklat adalah
bahan baku produksi coklat bernilai tinggi. Namun pengolahan ini
belum banyak di Indonesia.
Potensi hasil perkebunan yang melimpah ini perlu dijembatani dengan
teknologi pengolahan hingga menjadi produk hilir bernilai tinggi.
Walau saat ini, sudah mulai banyak berdiri pabrik makanan berbasis
bahan baku hasil perkebunan tersebut. Namun, masih perlu diteliti dan
dikembangkan kembali tentang teknologi pengolahan yang mampu
menghasilkan produk yang lebih berkualitas.
5. Potensi Peternakan
Tabel 4.6 memperlihatkan data populasi ternak pada tahun 2000-2010
dalam ton. Ternak yang banyak dikembangbiakkan adalah sapi potong,
sapi perah, kerbau, kuda, kambing, domba, babi, ayam buras, ayam ras
petelur, ayam pedaging dan itik. Peningkatan jumlah populasi setiap
tahun terjadi pada ternak sapi potong, sapi perah, kambing, domba
babi, dan itik. Sedangkan ternak ayam mengalami fluktuasi. Hal ini
dimungkinkan karena penyakit flu burung yang beberapa akhir tahun
ini mulai meyebar, sehingga banyak ternak ayam yang dimusnahkan.
Namun jumlah populasinya masih relatif stabil.
Potensi ternak ini sangat perlu diperhatikan karena menyangkut
kebutuhan pangan nasional. Diharapkan kedepan, potensi peternakan
indonesia mampu mandiri hingga menghasilkan produk-produk
turunan yang bernilai jual tinggi. Harapan ini sangat perlu
dikembangkan dengan meningkatkan pemahaman generasi muda
tentang peran iptek dalam mengolah hasil peternakan.
Membangun Generasi Iptek Nano Indonesia
-60-
Tabel 4.6 Populasi Ternak, 2000-2010 (Ton)
Sumber : Biro Pusat Statistik
6. Potensi Perikanan
Sebagian besar wilayah Indonesia adalah peraira
Top Related