Scientific Exploration: Api di Zaman Batu, Mengenal Bubuk Mesiu dari Anime Dr.Stone1

1. Dr.Stone dan Bubuk Mesiu

Bayangkan dunia tiba- tiba hancur dan semua orang menjadi batu selama ribuan tahun lamanya, hanya kami satu-satunya manusia yang bisa bangkit. Itulah dasar dari cerita anime Dr. Stone. Senki si jenius sains yang bangun dari kehancuran dunia, tidak ada listrik, internet atau bangunan. Ia berniat untuk membangun kembali peradaban manusia dari nol dengan menggunakan ilmu pengetahuan sains. Pada season 1 episode 4 Senku membuat senjata dari sains,yaitu bubuk mesiu (Inagaki,R., & Boichi, 2017).

Bubuk mesiu atau gunpowder adalah campuran bahan kimia yang jika terkena api akan bereaksi dengan cepat dan menghasilkan gas tekanan tinggi yang membuatnya meledak. Ada 3 bahan utama dari bubuk mesiu ini,  yaitu 75% kalium nitrat (KNO3), 15% arang (karbon), dan 10% belerang (sulfur).  Bubuk mesiu awalnya dikenal dengan nama black powder pada abad ke-19 di daerah barat, karena untuk membedakan smokeless powder yang baru ditemukan di era modern. Ketika muncul senjata meriam dan senapan, bubuk mesiu lebih dikenal sebagai “the power use in gun” dan mulai populer dengan sebutan gun powder (Helmenstine, 2019). Bubuk mesiu sempat dianggap sebagai inovasi terkutuk karena membuat perperangan menjadi lebih brutal, sebelumnya peperangan dilakukan dengan jarak yang dekat dan terbatas. Namun setelah adanya bubuk mesiu kematian meningkat tajam, bukan cuman korban fisik yang tak terhitung, mental juga terluka karena adanya suara ledakan yang keras dan dentuman senjata yang membuat tentara mengalami gangguan psikologis, seperti trauma ledakan, PTSD, hingga halusinasi (Coccia, 2019).

2. Peran Setiap Zat dalam Bubuk Mesiu

Setiap komponennya memiliki peran penting dalam kinerja bubuk mesiu. Kalium nitrat sebagai oksidator, ketika kalium nitrat dibakar ia akan mengurai menjadi oksigen. Oksigen inilah yang akan digunakan oleh karbon dan sulfur. Karbon bertugas sebagai bahan bakar utama, saat karbon terbakar ia akan menghasilkan panas yang tinggi dan gas. Gas ini yang bisa memicu ledakan jika disimpan di ruangan tertutup. Sulfur sebagai bahan bakar juga tetapi ia membuat api lebih cepat terbakar dan menyala, bahkan dengan percikan api. 2 KNO3 (s) + S (s) + 3 C (s) → K2S (s) + N2 (g) + 3 CO2 (g). Bubuk mesiu yang terbentuk perlu dicampur, dibasahi, dan digiling untuk membentuk bubuk  mesiu yang berkualitas. Penambahan air 1% akan memperpanjang waktu pembakaran (Brunning, 2014).

3. Mencari Bahan di Dunia Batu

Di dunia modern seperti sekarang mudah mencari bahan untuk bubuk mesiu, namun berbeda di dunia Dr. Stone, dimana dunia sudah berubah menjadi batu selama ribuan tahun. Bagaimana cara Senku mencari bahan-bahannya?

Untuk mencari kalium nitrat Senku pergi ke gua kelelawar dan menemukan guano (kotoran kelelawar) yang mengandung NO3−. Caranya rendam guano dalam air dan ia akan melepaskan ion nitrat, air yang mengandung ion nitrat ditambahkan abu kayu yang mengandung ion kalium. Terjadi pertukaran ion K+ + NO3− → KNO3. Kemudian untuk sulfur, senku pergi ke mata air panas vulkanik dan mendapatkan endapan sulfur yang bewarna kuning terang. Bahan yang terakhir yaitu arang, bahan ini yang paling mudah didapatkan hanya dengan membakar kayudengan api (Inagaki, R., & Boichi, 2017).

4. Mengapa Mesiu Hanya Meledak di Ruangan Tertutup dan Terbakar di Ruangan Terbuka

Kalau kamu perhatikan ketika senku membakar bubuk mesiu, bubuk tersebut meledak padahal sedang berada di ruangan terbuka. Hal ini sebenernya agak keliru, bubuk mesiu ketika dibakar diruangan terbuka ia tidak akan meledak karena gas gas yang di hasilkan akan terbang bebas di udara sehingga hanya akan menghasilkan pembakaran dan tidak ada ledakan. Namun, ketika bubuk mesiu dipanaskan menghasilkan gas N2 dan CO2, lalu gas yang dihasilkan tidak memiliki ruangan untuk terbang bebas, akan terjadi penumpukan tekanan yang ekstrem sehingga meledak secara eksplosif. Konsep ini mengilustrasikan hukum gas ideal dan prinsip tekanan dalam sistem tertutup (Siregar, Prasetyo, Wardhani, Lumingkewas, & Aulia, 2022). 

Sesuai Hukum Newton III, partikel gas yang menabrak dinding wadah akan memberikan dorongan balik. Jika wadah cukup kuat, ia menahan tekanan itu. Tapi kalau tekanan terlalu besar, dinding wadah bisa pecah, dan itulah ledakan. Jadi secara fisika, penyebab ledakan bukan apinya, melainkan tekanan dari tumbukan gas cepat yang terjebak di ruang tertutup (Munfaridah, N., Sutopo, S., Sulur, S., & Asim, A, 2017).

5. Pemanfaatan Bubuk Mesiu dalam Dr. Stone

Di dunia modern, bubuk mesiu digunakan untuk mendorong proyektil dalam peluru, menciptakan ledakan terkendali untuk pertambangan hingga kembang api untuk hiburan. Namun, di dunia Dr. Stone situasinya berbeda. Seluruh peradaban manusia membatu selama 3700 tahun hanya meninggalkan reruntuhan dan alam liar. Dalam kondisi minim sumber daya, Senku harus memilih teknologi yang paling strategis untuk mengembalikan peradaban dan pilihannya jatuh pada bubuk mesiu.

Tapi mengapa bubuk mesiu? Kenapa tidak yang lain? Jawabannya karena bubuk mesiu memiliki efek besar dengan bahan yang relatif sederhana dan mudah didapat. Di episode awal, Senku menggunakannya bukan untuk membunuh, tapi sebagai "senjata psikologis." Ledakan keras dari bubuk mesiu membuktikan pada musuh bahwa ia memiliki kekuatan, sekaligus membuka jalan damai tanpa harus benar-benar berperang. Inilah bentuk pemanfaatan awal teknologi kimia sebagai bentuk kekuasaan dan perlindungan (Inagaki, R., & Boichi, 2017).

Daftar Pustaka

Brunning, A. (2014). Gunpowder: Composition, history and uses. Compound Interest. https://www.compoundchem.com

Coccia, M. (2019). Killer technologies: The destructive creation in the technical change. Italy.

Goni, G. C. B. (2019). Perbuatan menyimpan senjata dan pemberdayaan bahan petasan yang mengakibatkan hancurnya rumah penduduk ditinjau dari Kitab Undang-Undang Hukum Pidana dan Undang-Undang Darurat RI No. 12 Tahun 1951.

Helmenstine, A. M. (2019). Gunpowder facts and history. ThoughtCo. https://www.thoughtco.com/gunpowder-facts-607614

Inagaki, R., & Boichi. (2017). Dr. Stone. Tokyo: Shueisha.

Munfarida, N., Sutopo, S., Sulur, S., & Asim, A. (2017). Analisis miskonsepsi gerak dan gaya menggunakan instrumen Force Concept Inventory (FCI) pada mahasiswa calon guru fisika. Jurnal Pendidikan Fisika Indonesia.

Siregar, F. I., Prasetyo, A. E., Wardhani, P. N., Lumingkewas, J., & Aulia, D. R. Y. (2022). Light pyrotechnics using gunpowder derived from fly ash bottom ash (FABA) waste and activated carbon. Indonesian Journal of Chemical Studies, 1(2), 28–34. https://doi.org/10.36418/jcs.v1i2.1787