Desember 6th, 2021
Kivu bukanlah danau biasa, dengan kedalaman padat yang dipenuhi dengan metana dan gas karbon dioksida. Fitur-fiturnya menyimpan teka-teki air, bahaya ledakan, dan kapasitas untuk menyediakan energi yang berharga.
Oleh John Wenzo
produser digital di Majalah Dapat Dikenal
Danau Kivu adalah salah satu perairan paling aneh di Afrika. Serangkaian properti yang tidak biasa menjadikannya subjek yang menarik bagi para ilmuwan, serta sumber potensi bahaya dan kemakmuran bagi jutaan orang yang tinggal di dekatnya.
Kivu tidak berperilaku seperti kebanyakan danau dalam. Biasanya, ketika air di permukaan danau didinginkan — oleh suhu udara musim dingin atau sungai yang membawa pencairan salju musim semi, misalnya — air yang dingin dan padat itu tenggelam, dan air yang lebih hangat dan kurang padat naik dari danau yang lebih dalam. Proses ini, yang dikenal sebagai konveksi, umumnya membuat permukaan danau yang dalam lebih hangat daripada kedalamannya.
Tapi di Danau Kivu, keadaan telah berkonspirasi untuk menghalangi pencampuran ini, memberikan danau kualitas yang tak terduga — dan konsekuensi yang mengejutkan.
Mengangkangi perbatasan antara Rwanda dan Republik Demokratik Kongo, Kivu adalah salah satu dari serangkaian danau yang melapisi Lembah Rift Afrika Timur di mana benua Afrika perlahan-lahan ditarik terpisah oleh kekuatan tektonik. Tekanan yang dihasilkan menipiskan kerak bumi dan memicu aktivitas vulkanik, menciptakan mata air panas di bawah Kivu yang memberi makan air panas, karbon dioksida, dan metana ke lapisan dasar danau. Mikroorganisme menggunakan beberapa karbon dioksida, serta bahan organik yang tenggelam dari atas, untuk menciptakan energi, menghasilkan metana tambahan sebagai produk sampingan. Kedalaman Kivu yang luar biasa — lebih dari 1,500 kaki pada titik terdalamnya — menciptakan begitu banyak tekanan sehingga gas-gas ini tetap terlarut.
Campuran air dan gas terlarut ini lebih padat daripada air saja, yang mencegahnya naik. Air yang lebih dalam juga lebih asin karena sedimen yang turun dari lapisan atas danau dan dari mineral di mata air panas, yang selanjutnya meningkatkan kepadatan. Hasilnya, kata limnolog Sergei Katsev dari University of Minnesota Duluth, adalah sebuah danau dengan beberapa lapisan air yang berbeda dengan kepadatan yang sangat berbeda, dengan hanya lapisan transisi tipis di antaranya.
Lapisan-lapisan tersebut dapat dipisahkan secara kasar menjadi dua wilayah: satu dari air permukaan yang kurang padat di atas kedalaman sekitar 200 kaki dan, di bawahnya, wilayah air asin padat yang lebih bertingkat, kata Alfred Wüest, fisikawan akuatik di Institut Teknologi Federal Swiss di Lausanne. Ada pencampuran dalam setiap lapisan, tetapi mereka tidak berinteraksi satu sama lain. “Bayangkan saja seluruh massa air duduk di sana selama ribuan tahun dan tidak melakukan apa-apa,” kata Wüest, penulis artikel tahun 2019 di Tinjauan Tahunan Mekanika Fluida mensurvei konveksi di berbagai danau di dunia, termasuk outlier aneh seperti Danau Kivu.
Tapi Danau Kivu lebih dari sekedar keingintahuan ilmiah. Stratifikasinya yang tidak biasa dan karbon dioksida dan metana yang terperangkap di lapisan yang lebih dalam membuat para peneliti khawatir bahwa itu bisa menjadi bencana yang menunggu untuk terjadi.
Bahaya mengintai
Sekitar 1,400 mil barat laut Kivu, sebuah danau kawah di Kamerun yang dikenal sebagai Danau Nyos juga terakumulasi dan menjebak sejumlah besar gas terlarut — dalam hal ini, karbon dioksida — dari lubang vulkanik di dasar danau. Pada tanggal 21 Agustus 1986, potensi mematikan dari reservoir gas tersebut didemonstrasikan secara spektakuler. Mungkin karena tanah longsor, sejumlah besar air tiba-tiba berpindah, menyebabkan karbon dioksida terlarut dengan cepat bercampur dengan lapisan atas danau dan terlepas ke udara. Awan gas yang besar dan mematikan membuat sesak napas sekitar 1,800 orang di desa-desa terdekat.
Peristiwa seperti ini disebut letusan limnic, dan para ilmuwan khawatir bahwa Kivu mungkin siap untuk peristiwa serupa, bahkan lebih mematikan. Nyos adalah danau yang relatif kecil, berukuran sedikit lebih dari satu mil panjangnya, hanya di bawah satu mil lebarnya, dan dalamnya kurang dari 700 kaki. Kivu memiliki panjang 55 mil, lebar 30 mil pada titik terlebarnya, dan lebih dari dua kali kedalaman Nyos. Karena ukurannya, Katsev mengatakan, Kivu “memiliki potensi letusan limnik besar dan bencana di mana banyak mil kubik gas akan dilepaskan.”
Sekitar 14,000 orang tinggal di dekat Nyos pada saat letusan; lebih dari 2 juta tinggal di sekitar Danau Kivu hari ini, termasuk sekitar 1 juta penduduk kota Bukavu, di Republik Demokratik Kongo. Jika Kivu mengalami letusan limnik, kata ahli limnologi Sally MacIntyre dari University of California, Santa Barbara, “itu akan menjadi bencana besar.”
Ini bukan hanya masalah teoretis. Para ilmuwan telah menemukan apa yang mungkin menjadi bukti dari setidaknya satu letusan limnic sebelumnya di Kivu yang mungkin terjadi antara 3,500 dan 5,000 tahun yang lalu, dan mungkin beberapa yang lebih baru. Inti sedimen yang diambil dari dasar danau memiliki mengungkapkan fitur yang dikenal sebagai lapisan coklat berbeda dengan sedimen di sekitarnya. Pita sedimen ini "sangat tidak biasa, lapisan kaya organik," kata Katsev, yang mungkin merupakan hasil dari letusan.
Letusan limnik dapat terjadi karena dua alasan. Jika air menjadi benar-benar jenuh dengan gas terlarut, karbon dioksida atau metana tambahan yang disuntikkan ke danau akan dipaksa keluar dari larutan, naik, dan dilepaskan ke udara. Letusan juga dapat disebabkan ketika sesuatu memaksa air dalam dengan gas terlarutnya untuk bercampur dengan lapisan di atas, mengurangi tekanan pada gas dan memungkinkan mereka untuk keluar dengan cepat dari larutan dan melarikan diri, mirip dengan efek mengocok sekaleng soda. dan kemudian membukanya.
Sementara tanah longsor dengan skala yang diduga pada letusan Nyos mungkin tidak cukup menyebabkan pencampuran di Kivu, karena ukuran dan kedalaman danau, ada beberapa kemungkinan pemicu lainnya. Kivu berada di daerah yang aktif secara seismik, sehingga gempa bumi dapat menghasilkan gelombang di danau yang akan mencampur lapisan cukup untuk melepaskan gas yang terperangkap. Iklim juga merupakan penyebab potensial. Setidaknya satu letusan terakhir yang ditemukan dalam catatan sedimen tampaknya disebabkan oleh kekeringan yang menguapkan cukup air dari atas danau untuk mengurangi tekanan di tingkat yang lebih rendah dan melepaskan gas terlarut. Tingkat air yang lebih rendah selama periode kering juga dapat membuat Kivu lebih rentan terhadap gangguan, terutama saat hujan lebat. Mereka bisa menyiram cukup banyak sedimen dari lusinan aliran yang masuk ke danau sehingga menyebabkan lapisan bercampur, kata MacIntyre.
Kemungkinan urutan peristiwa seperti itu dapat meningkat saat planet ini menghangat, kata MacIntyre. Perubahan iklim akan membawa lebih banyak hujan ke Afrika Timur, dan “akan datang dalam bentuk peristiwa hujan yang lebih ekstrem dengan interval kekeringan yang lebih besar di antaranya.”
Pemicu lain yang mungkin adalah aktivitas vulkanik di bawah danau atau dari gunung berapi di sekitarnya, tetapi para ilmuwan berpikir risikonya rendah. A Letusan 2002 di dekat Gunung Nyiragongo tidak membawa masuk bahan yang cukup untuk mengganggu lapisan bawah Kivu. Dan studi pemodelan telah menunjukkan bahwa vulkanisme di bawah danau tidak akan menyebabkan gangguan yang cukup besar juga, kata MacIntyre.
Apa pun penyebabnya, efeknya akan sama: Akumulasi gas dilepaskan dari keadaan terlarutnya, menciptakan awan padat karbon dioksida dan metana yang, seperti yang terjadi dengan karbon dioksida di Nyos, dapat menggantikan oksigen dan membuat orang dan hewan sesak napas. Dan jika cukup banyak metana dilepaskan ke udara di Kivu, ada risiko tambahan yang bisa menyala.
Katsev mengatakan bahwa danau itu dipantau secara teratur untuk tanda-tanda peningkatan konsentrasi gas, jadi upwelling yang tiba-tiba “tidak akan mengejutkan kita.” Lebih dari selusin stasiun seismik mengukur aktivitas di dekat danau secara real-time juga. Dan pada tahun 2001, upaya mulai mengurangi risiko bencana lain di Nyos dengan menyedot air dari dasar danau melalui pipa ke permukaan, di mana karbon dioksida dilepaskan ke udara pada tingkat yang aman. Upaya serupa sedang dilakukan di Kivu.
Menambang kedalaman
Saat konsentrasi gas meningkat di kedalaman Kivu, begitu pula risikonya. Wüest dan rekan ditemukan bahwa dari tahun 1974 hingga 2004 konsentrasi karbon dioksida meningkat sebesar 10 persen, tetapi kekhawatiran yang lebih besar di Kivu adalah konsentrasi metana, yang meningkat 15 hingga 20 persen selama periode yang sama.
Namun, mungkin ada cara untuk mengubah risiko Kivu menjadi hadiah. Gas yang sama yang dapat memicu bencana alam yang mematikan memiliki potensi sebagai sumber energi terbarukan untuk wilayah tersebut. Pada tahun 2008, Rwanda meluncurkan program percontohan mengambil metana dari danau untuk dibakar sebagai gas alam dan tahun lalu menandatangani kontrak untuk ekspor metana botol. Program yang jauh lebih besar, disebut KivuWatt, online pada tahun 2015.
Proyek memompa air dari lapisan dalam danau, dan saat tekanan pada air berkurang, gas dilepaskan. Metana diekstraksi untuk digunakan sebagai bahan bakar, dan karbon dioksida dipompa kembali ke dasar danau. “Mereka mengambil gas ini, mengirimkannya melalui pipa di darat dan membakarnya seperti Anda membakar bahan bakar fosil untuk menghasilkan listrik,” kata Katsev.
Pemanenan ini dapat membantu mengurangi risiko akumulasi gas di danau, meskipun tidak akan menghilangkannya. Namun, untuk danau dengan banyak bahaya yang mengintai di bawah, apa pun bisa membantu. Dan untuk wilayah sekitar danau, bisa menjadi sumber energi yang penting. Setelah KivuWatt sepenuhnya online, 100 megawatt daya yang dihasilkan oleh proyek itu saja akan membuat perbedaan yang signifikan bagi Rwanda, negara berkembang yang bertujuan untuk akses listrik universal.
Artikel ini awalnya diterbitkan oleh majalah knowable, pada 13 Januari 2021, dan telah diterbitkan ulang sesuai dengan Lisensi Publik Internasional Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0. Anda bisa membaca artikel aslinya disini. Pandangan yang diungkapkan dalam artikel ini adalah dari penulis sendiri dan bukan dari WorldRef.
Jelajahi layanan WorldRef untuk mempelajari bagaimana kami membuat ekspansi global Anda lebih mudah dan ekonomis!
Tenaga Panas dan Kogenerasi | Pertambangan dan Mineral | Pengendalian Polusi Udara | Sistem Penanganan Material | Pengolahan Air dan Air Limbah |Peralatan Industri Bekas | Suku Cadang, Alat dan Barang Habis Pakai | Pengadaan Industri
