Ilmuwan Ungkap Rahasia Bangunan Kuno Romawi, China dan Maya Kokoh Ribuan Tahun

NEW YORK, KOMPAS.TV - Dalam usaha membangun masa depan yang lebih baik, beberapa orang mencari jawaban dari masa lalu yang sangat jauh.

Para pembangun kuno di berbagai belahan dunia menciptakan bangunan yang masih berdiri tegak hingga hari ini, meskipun sudah ribuan tahun berlalu. Mereka ini termasuk insinyur Romawi yang membuat tanggul laut dengan beton tebal, tukang batu Maya menciptakan patung gipsum untuk dewa mereka, hingga arsitek hingga kuli bangunan China kuno yang membangun tembok pertahanan atau tembok China.

Sementara itu, banyak bangunan modern yang lebih baru sudah mulai mengalami kerusakan dan akan usang dalam beberapa puluh tahun ke depan. Beton yang menjadi bagian penting dari dunia modern kita hanya bisa bertahan 50 hingga 100 tahun.

Sejumlah ilmuwan kini tengah mempelajari bahan-bahan yang digunakan dalam bangunan kuno. Mereka memotong bagian-bagian dari bangunan, menyelidiki teks-teks sejarah, dan mencoba meracik resep yang mirip, dengan harapan untuk mengungkap rahasia bagaimana bangunan-bangunan ini tetap kokoh selama ribuan tahun, seperti yang dilaporkan oleh Associated Press, Selasa (3/10/2023).

Penelitian ini menghasilkan daftar bahan-bahan tak terduga yang dicampurkan ke dalam bangunan kuno, seperti kulit pohon, abu vulkanik, beras, bir, dan bahkan urin. Bahan-bahan tambahan yang tak terduga ini tampaknya punya peran penting dalam memberikan sifat-sifat istimewa, seperti kemampuan untuk menjadi lebih kuat seiring waktu dan "memperbaiki diri" ketika ada keretakan.

Menemukan cara meniru sifat-sifat tersebut dapat memberikan dampak nyata pada konstruksi modern. Meskipun beton modern kita memiliki kekuatan untuk mendukung pencakar langit dan infrastruktur berat, namun beton ini tak bisa bersaing dalam hal ketahanan dengan bahan-bahan kuno ini.

Dengan ancaman perubahan iklim yang semakin meningkat, semakin banyak yang mendesak untuk membuat konstruksi lebih ramah lingkungan. Laporan PBB terbaru bahkan memperkirakan lebih dari sepertiga emisi CO2 global berasal dari sektor bangunan, dan produksi semen sendiri menyumbang lebih dari 7% dari emisi tersebut.

"Jika kita bisa memperbaiki sifat-sifat bahan dengan menggunakan resep tradisional seperti yang digunakan oleh orang Maya atau orang China kuno, kita bisa menghasilkan material yang bisa digunakan dalam konstruksi modern dengan cara yang lebih berkelanjutan," kata Carlos Rodriguez-Navarro, seorang peneliti warisan budaya di Universitas Granada Spanyol.

Baca Juga: Mosaik Kristen Kuno Berusia 1.800 Tahun di Lembah Armageddon Mau Diboyong ke AS, Picu Kontroversi

Apakah beton Romawi kuno lebih baik daripada yang digunakan saat ini?

Itu menjadi pertanyaan banyak peneliti. Mulai sekitar tahun 200 SM, arsitek Kekaisaran Romawi membangun struktur beton yang luar biasa dan tetap berdiri tegak hingga hari ini, termasuk kubah megah Pantheon dan jalur air yang kokoh dan mampu mengalirkan air hingga detik ini.

Bahkan di pelabuhan, tempat air laut telah menghantam bangunan selama berabad-abad, Anda akan menemukan beton yang "hampir sama dengan kondisinya saat pertama kali dicor 2.000 tahun lalu," kata John Oleson, seorang arkeolog di Universitas Victoria di Kanada.

Sebagian besar beton modern dimulai dengan bahan dasar semen Portland, yaitu serbuk yang terbuat dari pemanasan batu kapur dan tanah liat pada suhu super tinggi, lalu digiling. Semen ini dicampur dengan air untuk membentuk pasta yang bereaksi kimia. Kemudian, potongan-potongan material seperti batu dan kerikil ditambahkan, dan pasta semen mengikatnya menjadi massa beton.

Menurut catatan dari arsitek kuno seperti Vitruvius, proses Romawi juga mirip. Mereka mencampurkan bahan seperti batu kapur bakar dan pasir vulkanik dengan air dan kerikil, menciptakan reaksi kimia yang mengikat semua bahan bersama-sama.

Sekarang, para ilmuwan berpikir mereka menemukan alasan utama mengapa beberapa beton Romawi dapat bertahan selama ribuan tahun: Bahan kuno ini punya kemampuan unik untuk memperbaiki diri. Bagaimana caranya belum begitu jelas, tetapi para ilmuwan mulai menemukan petunjuk-petunjuk.

Dalam penelitian yang diterbitkan awal tahun ini, Admir Masic, seorang insinyur sipil dan lingkungan di Institut Teknologi Massachusetts, mengusulkan bahwa kemampuan ini berasal dari potongan-potongan kapur yang tersebar di seluruh material Romawi, bukan dicampurkan merata. Sebelumnya, para peneliti mengira potongan-potongan ini adalah tanda bahwa Romawi tidak mencampur bahan mereka dengan baik.

Namun, setelah menganalisis sampel beton dari Privernum, sebuah kota kuno di luar Roma, para ilmuwan menemukan potongan-potongan tersebut bisa menjadi bagian dari kemampuan "memperbaiki diri" dari bahan tersebut. Ketika ada keretakan, air dapat meresap ke dalam beton, jelas Masic. Air ini mengaktifkan sisa-sisa kapur yang tersisa, memicu reaksi kimia baru yang dapat mengisi bagian yang rusak.

Baca Juga: Peneliti: Manusia Punya Sepupu Kuno dengan Makhluk Otak Mungil yang Menguburkan Jenazah Kerabat

Marie Jackson, seorang ahli geologi di Universitas Utah, punya pandangan yang berbeda. Penelitiannya menemukan bahwa kunci mungkin terletak pada bahan vulkanik tertentu yang digunakan oleh Romawi.

Pembangun akan mengumpulkan batu-batu vulkanik yang tersisa setelah letusan gunung berapi untuk dicampurkan ke dalam beton mereka. Bahan alami yang bereaksi ini berubah seiring waktu saat berinteraksi dengan unsur-unsur alam, kata Jackson, sehingga memungkinkan untuk menutupi keretakan yang muncul.

Kemampuan untuk terus beradaptasi seiring waktu "benar-benar merupakan kejeniusan dari material ini," kata Jackson. "Beton tersebut begitu baik dirancang sehingga dapat bertahan sendiri."

Menggunakan getah pohon untuk membuat patung sekuat cangkang kerang Di Copan, sebuah situs Maya di Honduras, patung-patung gipsum yang rumit dan kuil-kuil masih tetap utuh bahkan setelah lebih dari 1.000 tahun terpapar di lingkungan yang panas dan lembab. Menurut sebuah penelitian yang diterbitkan awal tahun ini, rahasia ketahanan struktur-struktur ini mungkin terletak pada pohon-pohon yang tumbuh di antara mereka.

Peneliti di sini memiliki hubungan hidup dengan para pembangun struktur tersebut: Mereka bertemu dengan tukang-tukang batu lokal di Honduras yang melacak garis keturunan mereka sampai ke pembangun-pembangun Maya, menjelaskan Rodriguez-Navarro, yang bekerja pada penelitian ini.

Para tukang batu menyarankan untuk menggunakan ekstrak dari pohon chukum dan jiote yang tumbuh di lokasi tersebut dalam campuran kapur. Ketika para peneliti mencoba resep tersebut, mengumpulkan kulit kayu, merendam potongan-potongan itu dalam air, dan menambahkan "getah" pohon yang dihasilkan ke dalam material, mereka menemukan plester yang dihasilkan sangat tahan terhadap kerusakan fisik dan kimia.

Ketika ilmuwan memperbesar, mereka melihat bahwa potongan-potongan bahan organik dari getah pohon tergabung dalam struktur molekul plester tersebut. Dengan cara ini, plester Maya dapat meniru struktur alami yang kuat seperti cangkang kerang dan duri landak laut, dan meminjam sebagian dari ketangguhannya, kata Rodriguez-Navarro.

Penelitian menemukan berbagai jenis bahan alami yang dicampurkan ke dalam struktur-struktur dari zaman kuno: ekstrak buah, susu, keju, bir, bahkan kotoran dan urin. Mortar yang menyatukan beberapa struktur terkenal China, termasuk Tembok Besar dan Kota Terlarang, mengandung jejak-jejak pati dari beras ketan.

Baca Juga: Mesir Ungkap Temuan Bengkel Pembuatan Mumi dan Makam Mumi Mesir Kuno

Keberuntungan atau keterampilan?

Beberapa pembangun kuno mungkin saja hanya beruntung, kata Cecilia Pesce, seorang ilmuwan material di Universitas Sheffield di Inggris. Mereka akan melemparkan hampir segala sesuatu ke dalam campuran mereka, selama itu murah dan tersedia - dan yang tidak berhasil telah lama runtuh.

"Mereka akan memasukkan segala macam bahan dalam konstruksi," kata Pesce. "Dan sekarang, kita hanya memiliki bangunan-bangunan yang bertahan. Jadi itu seperti proses seleksi alam."

Tetapi beberapa bahan tampaknya menunjukkan lebih banyak niat - seperti di India, di mana para pembangun menciptakan campuran bahan lokal untuk menghasilkan sifat yang berbeda, kata Thirumalini Selvaraj, seorang insinyur sipil dan profesor di Institut Teknologi Vellore India.

Menurut penelitian Selvaraj, di daerah yang lembap di India, para pembangun menggunakan herba lokal yang membantu struktur mengatasi kelembaban. Di sepanjang pantai, mereka menambahkan gula merah, sejenis gula kasar, yang dapat membantu melindungi dari kerusakan garam. Dan di daerah dengan risiko gempa bumi yang lebih tinggi, mereka menggunakan "batu bata mengapung" super ringan yang terbuat dari sekam padi.

"Mereka mengetahui wilayah, mengerti kondisi tanah, mengerti iklim," kata Selvaraj. "Jadi mereka merancang material sesuai dengan ini."

Baca Juga: Patung Buddha Ditemukan di Pelabuhan Kuno Mesir, Memberi Indikasi Keterkaitan Mesir dan India Kuno

Beton Romawi kuno ... untuk pencakar langit modern?

Pembangun modern tidak dapat sekadar menyalin resep-resep kuno. Meskipun beton Romawi bertahan lama, namun tidak bisa menahan beban berat. "Anda tidak dapat membangun pencakar langit modern dengan beton Romawi," kata Oleson. "Itu akan runtuh ketika Anda sampai pada lantai ketiga."

Sebaliknya, para peneliti mencoba mengambil beberapa keunggulan material kuno tersebut dan menggabungkannya ke dalam campuran modern. Masic adalah bagian dari sebuah start-up yang mencoba membangun proyek-proyek baru menggunakan beton yang terinspirasi dari Romawi, yang memiliki kemampuan "memperbaiki diri."

Jackson sedang bekerja dengan Korps Insinyur Angkatan Darat untuk merancang struktur beton yang dapat bertahan di air laut, seperti yang ada di pelabuhan Romawi, untuk membantu melindungi garis pantai dari kenaikan permukaan laut.

Kita tidak perlu membuat sesuatu bertahan selama Romawi untuk memiliki dampak, kata Masic. Jika kita menambah 50 atau 100 tahun pada umur beton, "kita akan memerlukan lebih sedikit pembongkaran, perawatan yang lebih sedikit, dan material yang lebih sedikit dalam jangka panjang."