Choose your language to read side by side with English.

The Lincoln Memorial Reflecting Pool is treated with ‘nanobubbles’. What are they and how do they work?
,

Kolam Refleksi Lincoln Memorial diperlakukan dengan ‘nanobubble’. Apa itu dan bagaimana cara kerjanya?

The Lincoln Memorial Reflecting Pool is treated with ‘nanobubbles’. What are they and how do they work?

Vince Craig, Professor, Materials Physics, Australian National University Noura Alzaidan, PhD Candidate, Materials Physics, Australian National University
Show
Hide
EN – ID
ID – EN

Nanobubbles are invisible, mysteriously stable, a thousand times thinner than a human hair, and surprisingly versatile.

Nanobubble adalah sesuatu yang tidak terlihat, stabil secara misterius, seribu kali lebih tipis dari sehelai rambut manusia, dan sangat serbaguna.

As the United States approaches 250th birthday celebrations on July 4, Washington DC’s monuments, statues and fountains are being prepared to put on a show.

Saat Amerika Serikat mendekati perayaan ulang tahun ke-250 pada 4 Juli, monumen, patung, dan air mancur Washington DC sedang dipersiapkan untuk sebuah pertunjukan.

However, renovations of the Lincoln Memorial Reflecting Pool haven’t gone to plan.

Namun, renovasi Kolam Pantulan Lincoln Memorial tidak berjalan sesuai rencana.

Soon after the renovations were complete, an algal bloom turned the pool’s water a slimy green. Officials are in a hurry to address the issue and, among other treatments, deployed ozone nanobubble technology to clean the water.

Tak lama setelah renovasi selesai, ledakan alga mengubah air kolam menjadi hijau berlendir. Para pejabat bergegas mengatasi masalah tersebut dan, di antara perawatan lainnya, menerapkan teknologi nanobubbel ozon untuk membersihkan air.

But what are nanobubbles and why would they be used to address an algal bloom?

Tapi apa itu nanobubbel dan mengapa teknologi ini akan digunakan untuk mengatasi ledakan alga?

What are nanobubbles?

Apa itu nanobubble?

Nanobubbles, also known as ultrafine bubbles, are gas-filled bubbles with diameters typically around 100 nanometres. That makes each nanobubble about one thousandth of the thickness of a human hair.

Nanobubbles, juga dikenal sebagai gelembung ultrahalus, adalah gelembung berisi gas dengan diameter yang biasanya sekitar 100 nanometer. Itu membuat setiap nanobubble kira-kira seperseribu ketebalan rambut manusia.

When deployed with specialised equipment that injects gases like air, ozone or oxygen into water, nanobubbles occur in enormous numbers – typically around 10 billion nanobubbles for each teaspoon of water. Despite their huge numbers, solutions of nanobubbles look and feel just like water.

Ketika digunakan dengan peralatan khusus yang menyuntikkan gas seperti udara, ozon, atau oksigen ke dalam air, nanobubbles terjadi dalam jumlah yang sangat besar – biasanya sekitar 10 miliar nanobubble untuk setiap sendok teh air. Meskipun jumlahnya banyak, larutan nanobubbles terlihat dan terasa persis seperti air biasa.

Looking at a glass of water with nanobubbles, you would not know they’re there. Yet they have remarkable properties that are used in a number of technologies, including water treatment.

Melihat segelas air dengan nanobubbles, Anda tidak akan tahu bahwa mereka ada di sana. Namun, mereka memiliki sifat-sifat luar biasa yang digunakan dalam berbagai teknologi, termasuk pengolahan air.

Nanobubbles are surprisingly stable

Nanobubble sangat stabil secara mengejutkan

A fundamental rule is that the pressure inside a bubble – any bubble – is always greater than its surroundings. And the smaller the bubble, the greater the pressure within the bubble.

Aturan dasarnya adalah bahwa tekanan di dalam gelembung – gelembung apa pun – selalu lebih besar daripada lingkungan sekitarnya. Dan semakin kecil gelembungnya, semakin besar tekanan di dalamnya.

A typical nanobubble can have an internal pressure as high as 15 atmospheres. That’s the same pressure a diver experiences during a deep dive to a depth of 150 metres.

Nanobubble tipikal dapat memiliki tekanan internal setinggi 15 atmosfer. Itu adalah tekanan yang dialami penyelam saat melakukan penyelaman dalam hingga kedalaman 150 meter.

How much a gas can dissolve into a given liquid increases with pressure. Because of this, you’d expect that nanobubbles, once produced, should rapidly dissolve in much less than a second. However, research has shown that nanobubbles can last for hours, days and even weeks.

Jumlah gas yang dapat larut ke dalam cairan tertentu meningkat seiring dengan tekanan. Karena ini, Anda akan berharap bahwa nanobubble, setelah diproduksi, harus cepat larut dalam waktu kurang dari satu detik. Namun, penelitian telah menunjukkan bahwa nanobubble dapat bertahan selama berjam-jam, hari, dan bahkan minggu.

Why nanobubbles are so surprisingly stable remains a mystery and the subject of much research. But their strange longevity is also what makes them very useful, because nanobubbles can be produced, stored and used before they disappear.

Mengapa nanobubble sangat stabil secara mengejutkan masih menjadi misteri dan subjek dari banyak penelitian. Namun, daya tahan aneh mereka juga yang membuat mereka sangat berguna, karena nanobubble dapat diproduksi, disimpan, dan digunakan sebelum menghilang.

Nanobubbles last a long time

Nanobubble bertahan lama

The small size of nanobubbles provides other advantages too. Small bubbles have very little buoyancy, allowing them to remain in solution for a long time. In comparison, larger bubbles rise quickly to the surface and burst. You can see this at the beach when a wave breaks – the bubbles that form the whitewater typically disappear in less than ten seconds.

Ukuran kecil nanobubble juga memberikan keuntungan lain. Gelembung kecil memiliki daya apung yang sangat sedikit, memungkinkan mereka untuk tetap berada dalam larutan untuk waktu yang lama. Sebagai perbandingan, gelembung yang lebih besar naik dengan cepat ke permukaan dan pecah. Anda dapat melihat ini di pantai ketika ombak pecah – gelembung-gelembung yang membentuk air putih biasanya menghilang dalam waktu kurang dari sepuluh detik.

If you need to dissolve a lot of gas into solution, this long residence time is very important – it prevents the gas from being lost to the atmosphere, and as we already noted, the high internal pressure of the nanobubbles increases gas solubility.

Jika Anda perlu melarutkan banyak gas ke dalam larutan, waktu tinggal yang lama ini sangat penting – hal itu mencegah gas hilang ke atmosfer, dan seperti yang telah kami catat, tekanan internal nanobubble yang tinggi meningkatkan kelarutan gas.

Another advantage – because nanobubbles are so tiny, they have a very large surface area. In many industries, such as mineral processing or waste-water treatment, the surface area of larger bubbles is used to collect materials dispersed in a liquid. A process known as froth flotation is used to purify millions of tons of minerals in Australia each year.

Keuntungan lain – karena nanobubble sangat kecil, mereka memiliki area permukaan yang sangat besar. Dalam banyak industri, seperti pemrosesan mineral atau pengolahan air limbah, area permukaan gelembung yang lebih besar digunakan untuk mengumpulkan material yang tersebar dalam cairan. Proses yang dikenal sebagai flotasi buih digunakan untuk memurnikan jutaan ton mineral di Australia setiap tahun.

Similarly, the surfaces of nanobubbles can be used as highly effective, environmentally friendly cleaning agents, replacing the use of detergents such as soap.

Demikian pula, permukaan nanobubble dapat digunakan sebagai agen pembersih yang sangat efektif dan ramah lingkungan, menggantikan penggunaan deterjen seperti sabun.

As you can see, nanobubbles have a diverse range of applications. Oxygen nanobubbles even increase yields when nanobubble water is used on crops and in fish farms, possibly by concentrating nutrients.

Seperti yang Anda lihat, nanobubble memiliki beragam aplikasi. Nanobubble oksigen bahkan meningkatkan hasil ketika air nanobubble digunakan pada tanaman dan di peternakan ikan, mungkin dengan cara memekatkan nutrisi.

How do nanobubbles keep algae at bay?

Bagaimana nanobubbles menjaga alga tetap jauh?

Green algae, such as the type found in the Lincoln Memorial Reflecting Pool, thrive in still or slow-flowing water with abundant sunlight.

Alga hijau, seperti jenis yang ditemukan di Kolam Pantulan Lincoln Memorial, berkembang biak di air yang tenang atau mengalir lambat dengan sinar matahari yang melimpah.

In water treatment, nanobubbles are used primarily to oxygenate water. This promotes the growth of aerobic bacteria which consume organic nutrients, outcompeting the algae and promoting a healthy aquatic environment.

Dalam pengolahan air, nanobubbles digunakan terutama untuk mengoksigenasi air. Hal ini mendorong pertumbuhan bakteri aerobik yang mengonsumsi nutrisi organik, bersaing dengan alga dan mendukung lingkungan akuatik yang sehat.

Nanobubbles can also be used to deliver ozone gas, which is a highly reactive, toxic gas composed of three oxygen atoms. Ozone plays an essential role in the stratosphere in shielding Earth from ultraviolet rays, but it plays a very different role in water treatment.

Nanobubbles juga dapat digunakan untuk mengirimkan gas ozon, yang merupakan gas beracun dan sangat reaktif yang terdiri dari tiga atom oksigen. Ozon memainkan peran penting di stratosfer dalam melindungi Bumi dari sinar ultraviolet, tetapi perannya sangat berbeda dalam pengolahan air.

Ozone reacts with organic materials in water and will therefore break down and kill the algae and nutrients. However, ozone nanobubbles also attack and kill the favourable aerobic bacteria.

Ozon bereaksi dengan materi organik dalam air dan oleh karena itu akan memecah serta membunuh alga dan nutrisi. Namun, nanobubbles ozon juga menyerang dan membunuh bakteri aerobik yang menguntungkan.

The strong action of ozone nanobubble treatment is highly suitable for the treatment of heavily contaminated water – for example, if it contains animal waste.

Aksi kuat dari pengobatan nanobubbles ozon sangat cocok untuk pengolahan air yang sangat terkontaminasi – misalnya, jika mengandung kotoran hewan.

In the case of the Lincoln Memorial, ozone nanobubbles can quickly resolve an algal bloom, but that comes at the cost of removing aerobic bacteria which could naturally keep the algae in check.

Dalam kasus Lincoln Memorial, nanobubbles ozon dapat dengan cepat mengatasi ledakan alga, tetapi itu harus dibayar dengan hilangnya bakteri aerobik yang secara alami dapat mengendalikan alga.

This would then make the pool susceptible to later algal blooms if measures are not taken to prevent a reoccurrence, such as preventing the build-up of nutrients the algae depend on.

Hal ini kemudian akan membuat kolam rentan terhadap ledakan alga di kemudian hari jika tidak diambil langkah-langkah untuk mencegah terulangnya kejadian tersebut, seperti mencegah penumpukan nutrisi yang dibutuhkan oleh alga.

The Reflecting Pool at the heart of Washington, DC is now set to be drained again to remedy the rapidly peeling new coating and the algae bloom. It remains to be seen what colour the water will end up being in time for July 4, and whether authorities will switch to oxygen nanobubbles to promote a healthier ecosystem in the water.

Kolam Pantulan di jantung Washington, DC kini dijadwalkan untuk dikeringkan lagi guna memperbaiki lapisan baru yang cepat mengelupas dan ledakan alga. Masih harus dilihat warna air pada waktu Hari Kemerdekaan AS (4 Juli) , dan apakah pihak berwenang akan beralih ke nanobubbles oksigen untuk mendorong ekosistem air yang lebih sehat.

Vince Craig has previously received funding from the Australian Research Council.

Vince Craig sebelumnya pernah menerima pendanaan dari Dewan Riset Australia (Australian Research Council) .

Noura Alzaidan receives funding from The Public Authority for Applied Education and Training (PAAET) in Kuwait.

Noura Alzaidan menerima pendanaan dari Otoritas Publik untuk Pendidikan dan Pelatihan Terapan (PAAET) di Kuwait.

Read more