Polusi udara merupakan masalah lingkungan paling serius terutama di negara-negara berpenduduk padat seperti Indonesia. Cepatnya pertumbuhan populasi penduduk juga diikuti dengan meningkatnya penggunaan kendaraan bermotor. Hal tersebut akan berdampak pada tingkat polusi udara yang dihasilkan terutama di daerah kota besar seperti Jakarta. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik Jakarta mengatakan bahwa jumlah kendaraan bermotor di Jakarta tercatat lebih dari 20 juta unit dimana motor mendominasi hingga 80 persen dari jumlah total kendaraan. Hasil emisi dari kendaraan bermotor mengandung gas berbahaya yang dapat mempengaruhi struktur lapisan ozon dan berkontribusi terhadap efek rumah kaca (greenhouse effect). Dalam jangka panjang, masalah ini dapat menyebabkan pemanasan global, perubahan iklim, dan mengancam kelangsungan kehidupan makhluk hidup di bumi.

Kandungan gas emisi dari kendaaraan bermotor diantaranya karbon dioksida (CO₂), karbon monoksida (CO), hidrokarbon (HC), nitrogen oksida (NOx), partikel (particulate matter), senyawa organik yang mudah menguap (Volatile Organic Compounds), dan benzene. Besarnya kandungan dari masing-masing emisi ini tergantung pada campuran bahan bakar, berat kendaraan, kondisi cuaca, dan pola mengemudi. Meningkatnya kadar emisi secara terus-menerus akan dapat mempengaruhi kualitas udara yang dihasilkan. Kualitas udara yang buruk cenderung bersifat toxic jika terpapar pada makhluk hidup, atau seringkali disebut sebagai “polusi udara”.

Dalam beberapa tahun ke depan, selain berdampak pada lingkungan tingginya kadar polusi udara hasil dari gas emisi akan memberikan dampak negatif pada kesehatan manusia. Penyakit kronis pada paru-paru, lahirnya bayi premature, kardiovaskuler, dan kematian dini merupakan beberapa efek bahaya yang ditimbulkan dari polusi udara. Para lansia lebih rentan terhadap kematian dini akibat polusi udara, sedangkan anak-anak sangat rentan terhadap asma dan gangguan perkembangan fungsi paru-paru. Dampak buruk dari polusi udara bahkan dapat mengurangi angka harapan hidup rata-rata di seluruh dunia yaitu hampir 3 tahun. Sedangkan jika emisi dari bahan bakar fosil benar-benar dihilangkan maka angka harapan hidup rata-rata global akan meningkat sebesar 1,1 tahun.

Saat ini, terutama di Indonesia belum terdapat teknologi canggih untuk mengontrol kualitas udara serta mendeteksi gas emisi agar tidak melebihi ambang batas. Selain untuk mengurangi resiko penyakit, teknologi tersebut juga dibutuhkan untuk menekan emisi gas rumah kaca sebagai upaya untuk mengurangi dampak pemanasan global. Perangkat cerdas smart emission monitoring system yang dikembangkan oleh para peneliti (Chetan Shetty, dkk) merupakan tools yang inovatif, user friendly, hemat waktu, dan efisien.

Perangkat ini hadir sebagai salah satu alat untuk mengukur level emisi dan mengontrol jumlah polutan dari kendaraan bermotor. Teknologi ini akan sangat membantu masyarakat untuk mengatasi polusi udara yaitu dengan mengurangi level gas berbahaya yang dihasilkan dari kendaraan bermotor. Perangkat ini menggunakan Arduino, tiga jenis sensor gas, modul GSM, dan katup solenoid. Sistem IoT (Internet of Things) yaitu Arduino digunakan untuk mengontrol tingkat emisi yang dihasilkan dari kendaraan. Gambar 1. merupakan desain dan mekanisme kerja alat:

Sensor digunakan untuk mendeteksi emisi gas yang dilepaskan dari knalpot kendaraan. Gambar 2. menggambarkan desain perangkat (hardware), dimana semua jenis sensor terhubung ke Arduino. Arduino akan aktif menerima nilai polutan dari sensor. Semua lampu LED dan GSM juga terhubung ke Arduino. Kartu SIM seluler ditempatkan di dalam GSM yang difungsikan untuk mengirimkan pesan peringatan kepada pengguna kendaraan.

                                 Gambar 2. Desain perangkat menggunakan sistem IoT (Arduino)

Terdapat tiga jenis sensor yaitu MQ-2, MQ-7, dan MQ-135 untuk menangkap jenis emisi yang berbeda-beda. MQ-7 peka terhadap gas karbon monoksida (pada rentang konsentrasi 0-2000 ppm), MQ-135 digunakan untuk mendeteksi  NH₃, NOx, alkohol, benzena, asap rokok, dan CO₂. Sedangkan MQ-2 digunakan untuk mendeteksi H₂, LPG, NH₄. Nilai yang telah terekam oleh sensor kemudian ditransfer ke Arduino. Arduino bertindak sebagai microprocessor yang telah terprogram sedemikian rupa sehingga dapat mengumpulkan data dari berbagai sensor kemudian membandingkannya dengan nilai standard. Selain itu, terdapat lampu LED berwarna hijau dan merah yang digunakan untuk menggambarkan status terkini dari berbagai polutan yang telah terdeteksi. Jika nilai polutan yang diterima oleh sensor melebihi ambang batas maka lampu LED berwarna merah akan menyala, sedangkan lampu LED berwarna hijau akan menyala jika nilai yang direkam oleh sensor di bawah ambang batas.

               Gambar 3. Pesan peringatan yang dikirimkan kepada pengguna kendaraan

          Gambar 4. Tanda peringatan bahwa kendaraan akan berhenti dalam waktu beberapa detik ke depan (saat nilai polutan melebihi ambang batas)

Jika polutan yang terekam oleh sensor melebihi nilai standard maka Arduino akan mengirimkan sinyal ke GSM untuk mengirimkan pesan peringatan kepada pengguna kendaraan. Pesan peringatan memberikan informasi bahwa pengguna telah melebihi batas emisi standard dan mengatakan bahwa jika pengguna tidak memberhentikan kendaraannya, maka kendaraan akan dihentikan otomatis dalam waktu beberapa detik ke depan. Bahkan, jika kendaraannya masih mengeluarkan emisi ekstra maka penggunaan bahan bakar akan diberhentikan secara otomatis oleh katup solenoid sehingga kendaraan tidak bisa dioperasikan lagi.

Kandungan gas beracun hasil emisi kendaraan bermotor tentu akan menjadi masalah bagi lingkungan yang akan berdampak pada penipisan lapisan ozon dan berkontribusi terhadap efek rumah kaca. Oleh sebab itu, perangkat smart emission monitoring system perlu dikembangkan lebih lanjut sebagai teknologi canggih yang dapat membantu dalam mengendalikan masalah polusi udara khususnya di Indonesia. Dengan harapan di masa depan, teknologi ini dapat berkontribusi dalam menciptakan lingkungan yang lebih sehat dan bebas polusi (net zero emission) untuk mendukung Indonesia emas di tahun 2045.

Untuk lebih detail, artikel bisa diakses di link: https://doi.org/10.1016/bs.adcom.2019.10.006