Opsi Destilator [PDF]

Citation preview

PROPOSAL PENELITIAN KOPSI DESTILATOR PROTOTIPE ULTRAVIOLET SEBAGAI SALAH SATU UPAYA PEMANFAATAN SUMBER DAYA AIR LAUT KHAIRUL AMALIA DAN DARA ISMADANA Email: [email protected] Bidang Lomba Penelitian: Matematika Sains dan Teknologi (MST)



SMA NEGERI 3 PUTRA BANGSA JL. BANDA ACEH - MEDAN KM. 300 LHOKSUKON KABUPATEN ACEH UTARA PROVINSI ACEH TAHUN 2020



ABSTRAK Indonesia merupakan negara kepulauan dengan wilayah lautan yang cukup luas. Wilayah daratannya terdiri dari beribu-ribu pulau. Indonesia merupakan negara kepulauan terluas di dunia, dengan ribuan pulau yang tersebar di khatulistiwa terletak pada posisi silang yang sangat strategis, yang berada di Benua Asia dan Australia serta Samudra Hindia dan Pasifik. Indonesia sangat kaya akan hasil alam, terutama wilayah perairan. lebih dari 65% wilayah Indonesia terdiri atas perairan dan sumberdaya yang sangat melimpah di perairan tersebut adalah air laut. Air laut adalah air dari laut atau samudera. Air laut memiliki kadar garam rata-rata 3,5%. Artinya dalam 1 liter (1000 mL) air laut terdapat 35 gram garam (terutama, namun tidak seluruhnya, garam dapur/NaCl). Air laut yang memiliki kandungan garam tinggi ini akan mengintrusi ke bawah permukaan sehingga air di daerah pesisir menjadi air payau. Warga pesisir sering menggunakan air payau untuk kebutuhan sehari – hari mereka. Air Payau mempunyai kadar garam yang tidak sehat bagi tubuh kita jika dikonsumsi karena kadar garamnya yang melewati standar kesehatan manusia tetapi karena kurangnya kesadaran, pendidikan, dan teknologi sebagian besar penduduk masih menggunakan air payau tersebut untuk kebutuhan aktivitas sehari-hari mereka. Karya tulis ini bertujuan untuk merancang alat prototipe destilator tenaga surya yang dapat mengubah air laut menjadi air tawar sehingga airnya dapat dimanfaatkan oleh warga untuk keperluan sehari – hari . Alat ini dibuat dengan ukuran 100 cm x 60 cm x 100 cm dan pada bagian atap dibuat dengan menggunakan kaca yang memiliki kemiringan dengan bidang horizontalnya adalah 350. Pada alat ini, penampang untuk tempat air laut dibuat dengan menggunakan seng yang memiliki bidang permukaan berliku-liku serta terbuat dari besi, karena dengan pembentukan seperti itu maka intensitas cahaya yang diserap akan semakin meningkat dan akan menyebabkan bertambahnya laju penguapan. Hasil dari prototipe ini selain dari air bersih adalah garam. Pengendapan garam yang disebabkan karena adanya pemanasan pada air laut dapat dimanfaatkan oleh warga sekitar sebagai salah satu objek untuk meningkatkan perekonomian warga di daerah tersebut. Kata Kunci : Air Tawar, Destilasi Air Laut, Evaporasi, Ultraviolet.



DAFTAR ISI ABSTRAK..................................................................................................................... DAFTAR ISI..................................................................................................................



i ii



BAB I



PENDAHULUAN....................................................................................... A. Latar Belakang....................................................................................... B. Rumusan Masalah.................................................................................. C. Tujuan.................................................................................................... D. Manfaat.................................................................................................. E. Kebaruan................................................................................................



1 1 1 2 2 2



BAB II TINJAUAN PUSTAKA.............................................................................



3



A. Air......................................................................................................... ............................................................................................................... B. Kebutuhan Air....................................................................................... C. Standar Kualitas Air.............................................................................. D. Salinitas Air.......................................................................................... E. Desalinasi Air........................................................................................



3



BAB III METODOLOGI.........................................................................................



6



A. B. C. D. E. F.



3 4 4 4



Disain Pengujian.................................................................................... Kerangka Berfikir.................................................................................. Alat dan Bahan ...................................................................................... Perancangan dan Pembuatan Alat ......................................................... Pengumpulan Data................................................................................. Proses Pengolahan Data.........................................................................



6 6 7 7 7 8



DAFTAR PUSTAKA....................................................................................................



9



ii



DESTILATOR PROTOTIPE ULTRAVIOLET SEBAGAI SALAH SATU UPAYA PEMANFAATAN SUMBER DAYA AIR LAUT Khairul Amalia dan Dara Ismadana SMA Negeri 3 Putra Bangsa, : Jl. Banda Aceh - Medan km. 300, Desa Tutong No. Hp: 085261736233, e-mail: [email protected] BAB I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Air merupakan sumber daya yang vital bagi kehidupan. Pada dasarnya air digunakan untuk kegiatan sehari - hari seperti minum, mandi, memasak, maupun mencuci. Dari seluruh total air yang ada dibumi hanya 1 % saja yang bisa dimanfaatkan untuk keperluan manusia. Kelangkaan air merupakan hal yang dialami banyak Negara di dunia tak terkecuali Indonesia sebagai salah satu Negara kepulauan terbesar di dunia yang luas lautannya yakni 2/3 dari total luasnya. Kebanyakan kelangkaan air bersih terjadi di area yang mempunyai kepadatan penduduk yang tinggi. Hal ini diakibatkan kurangnya sumber air dan tingginya tingkat kebutuhan dari penduduk. Akibatnya terdapat daerah yang tidak mendapat air bersih sehingga harus mencari air sendiri dengan berbagai cara. Cara yang paling praktis dan yang paling sering digunakan adalah pemboran air tanah. Namun tidak semua air tanah sehat untuk di konsumsi, seperti misalnya air tanah disekitar area pantai yang terasa payau akibat intrusi air laut. Air payau mempunyai kadar garam yang tidak sehat bagi tubuh kita jika di konsumsi karena kadar garamnya yang melewati standar kesehatan manusia. Tetapi karena kurangnya kesadaran, pendidikan, dan teknologi sebagian besar penduduk masih menggunakan air payau tersebut untuk kebutuhan aktivitas sehari-hari mereka. Berbagai macam solusi yang dapat memecahkan masalah tersebut, salah satu alternatif penyelesaian masalah yang sederhana yakni dengan mengubah air asin menjadi air tawar. Teknologi tersebut bernama prototipe destilator tenaga surya. Alat sederhana ini mendestilasi air laut dengan memanfaatkan panas tenaga surya yang sangat berlimpah di negara sekitar garis ekuator termasuk Indonesia. Inovasi yang dapat digunakan untuk mengurangi krisis air bersih yang berada di daerah pesisir yang air nya memiliki tingkat salinitas yang tinggi, maka kami membuat suatu inovasi untuk menggunakan alat sederhana prototipe destilator tenaga surya yang mendestilasi air dengan menggunakan tenaga surya. B. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana perancangan dalam pembuatan alat sederhana prototipe destilator tenaga surya sehingga dapat mengubah air tawar dari air laut untuk dimanfaatkan oleh warga yang kekurangan akan air tawar.



1



C. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah dapat merancang alat prototipe destilator tenaga surya yang dapat mengubah air laut menjadi air tawar sehingga airnya dapat dimanfaatkan oleh warga untuk kebutuhan sehari – hari. D. Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat dirasakan dari penelitian ini adalah penulis dapat mengetahui proses pembuatan alat sederhana prototipe destilator tenaga surya serta dapat menerapkan penggunaannya ke masyarakat pesisir yang kekurangan air bersih. E. Kebaruan Seperti yang telah dilakukan oleh para peneliti sebelumnya terhadap penyulingan air bersih. Berdasarkan hal tersebut kami ingin meneliti manfaat energi matahari dalam merubah air laut menjadi air bersih layak minum.



2



BAB II. TINJAUAN PUSTAKA A. Air Air merupakan kebutuhan pokok setiap makhluk hidup di bumi. Manusia tergantung pada air bukan hanya memenuhi kebutuhan domestik rumah tangga melainkan juga untuk kebutuhan – kebutuhan seperti kebutuhan produksi, kebutuhan industri dan kebutuhan lainnya. Seiring berjalannya waktu, meningkatnya jumlah populasi berbanding lurus pada meningkatnya kebutuhan akan air, padahal menurut siklus hidrologi, jumlah air adalah tetap. Hal ini tentu saja akan menimbulkan masalah di kemudian hari, yakni krisis air (Amalia dan Agung, 2014). Air merupakan sumber daya alam yang paling unik jika dibandingkan dengan sumber daya lain karena sifatnya yang terbarukan dan dinamis. Artinya sumber utama air yang berupa hujan akan selalu datang pada musimnya sesuai dengan waktu. Namun, pada kondisi tertentu air bisa bersifat tak terbarukan, misal pada kondisi geologi tertentu dimana proses perjalanan air tanah memerlukan waktu ribuan tahun, sehingga bila pengambilan air tanah dilakukan secara berlebihan, air akan habis (Kodoatie dan Roestam, 2010). Air merupakan sumber daya yang vital bagi kehidupan. Pada dasarnya air digunakan untuk kegiatan sehari - hari seperti minum, mandi, memasak, maupun mencuci. Oleh karena itu, ketersediaan air yang mencukupi sangat diprioritaskan baik di Perkotaan dan Pedesaan. Ketersediaan air yang kurang mencukupi jika dibandingkan dengan kebutuhan air bersih akan menimbulkan krisis dan kelangkaan air yang tentu saja menyulitkan masyarakat dalam memenuhi kebutuhan dasarnya sehari –hari (Hidayat, 2011). B. Kebutuhan Air Air merupakan salah satu kebutuhan pokok mahluk hidup termasuk manusia. Dalam kehidupan sehari-hari keberadaan air sangatlah penting. Karena keberadaannya yang sangat penting, maka keberadaan dan penggunaanya perlu dijaga dengan baik. Kebutuhan air yang dimasukan dalam tubuh tergantung dari jumlah air yang dikeluarkan tubuh. Air yang dimasukan dalam tubuh dapat berupa air minum, makanan, dan buah-buahan. Menurut dokter dan ahli kesehatan manusia wajib minum air putih delapan gelas per hari. Tumbuhan dan binatang juga mutlak membutuhkan air. Semua organisme yang hidup tersusun dari sel-sel yang berisi air sedikitnya 60% dan aktivitas metaboliknya mengambil tempat di larutan air (Enger dan Smith, 2009). Tanpa air keduanya akan mati. Sehingga dapat dikatakan air merupakan salah satu sumber kehidupan. Dengan kata lain air merupakan zat yang paling esensial dibutuhkan oleh mkhluk hidup. Dapat disimpulkan bahwa untuk kepentingan manusia dan kepentingan komersial lainnya, ketersediaan air dari segi kualitas maupun kuantitas mutlak diperlukan. Di Amerika Serikat ditentukan 600 liter per kapita per hari (Linsley dan Franzini, 1985). Di Indonesia diperlukan air berkisar 100 – 150 liter/orang/hari. Kebutuhan air minimal untuk daerah pedesaan menurut standar WHO adalah sebesar 60 liter/orang/hari (Sanropie, 1984). 3



C. Standar Kualitas Air Bersih Standar kualitas air adalah ketentuan-ketentuan yang biasa dituangkan dalam bentuk pernyataan atau angka yang menunjukkan persyaratan yang harus dipenuhi agar air tersebut tidak menimbulkan gangguan kesehatan, penyakit, gangguan teknis dan gangguan dalam segi estetika (Sanropie, 1984). Secara kimia standar kualiatas air bersih dibagi ke dalam lima bagian, yaitu : a. Di dalam air minum tidak boleh terdapat zat-zat beracun. b. Tidak ada zat yang menimbulkan gangguan kesehatan. c. Tidak mengandung zat-zat kimia yang melebihi batas tertentu sehingga bisa menimbulkan gangguan teknis. d. Tidak boleh mengandung zat-zat kimia yang melebihi batas tertentu sehingga bisa menimbulkan gangguan ekonomi. Dengan mengacu pada persyaratan di atas, maka keberadaan zat-zat kimia masih diperbolehkan dalam air minum asalkan jumlahnya tidak melebihi batas yang telah ditentukan oleh Baku Mutu Air Minum. Secara biologis, air minum tidak boleh mengandung kuman parasit, kuman patogen, dan bakteri coli. Persyaratan bakteriologis air bersih berdasarkan kandungan jumlah total bakteri Coliform dalam air bersih setiap 100 ml air contoh menurut Permenkes RI No. 416/MENKES/PER/IX/1990 adalah ; a. air bersih yang berasal dari selain perpipaan, kadar maksimum yang diperbolehkan untuk jumlah total bakteri Coliform setiap 100 ml air contoh jumlahnya tidak boleh melebihi 50. b. Air bersih yang berasal dari perpipaan, kadar maksimum total bakteri Coliform tidak diperbolehkan melebihi 10 per 100 ml air contoh, sedangkan secara fisik, air bersih haruslah jernih, tidak berbau, dan tidak berwarna. D. Salinitas Air Salinitas adalah kadar garam terlarut dalam air. Satuan salinitas adalah per mil (‰), yaitu jumlah berat total (gr) material padat seperti NaCl yang terkandung dalam 1000 gram air laut (Wibisono, 2004). Salinitas merupakan bagian dari sifat fisik kimia suatu perairan, selain suhu, pH, substrat dan lain-lain. Salinitas dipengaruhi oleh pasang surut, curah hujan, penguapan, presipitasi dan topografi suatu perairan. Akibatnya, salinitas suatu perairan dapat sama atau berbeda dengan perairan lainnya, misalnya perairan darat, laut dan payau. Kisaran salinitas air laut adalah 30-35‰, estuari 5-35‰ dan air tawar 0,5-5‰ (Nybakken, 1992). E. Desalinasi Air Laut Desalinasi yaitu menghilangkan partikulat garam dan lainnya dari air laut, air payau, dan penjernihan air limbah, sehingga menjadi air minum. Kegiatan desalinasi dapat mencegah kekeringan, peningkatan populasi, dan perubahan dalam infrastruktur pemurnian air minum, metode desalinasi sangat perlu dilakukan. Desalinasi dilakukan Melalui 4



penyulingan dan reverse osmosis, instalasi pengolahan air dapat menghilangkan sebagian besar garam dan kotoran dari air garam, menyediakan pasokan bersih dan ingestible. Para ahli sepakat bahwa air tawar cepat habis jika dipakai untuk minum, mencuci, dan irigasi. Karena ada banyak air asin di lautan, maka para peneliti telah mengembangkan proses yang dapat menghilangkan garam dan kotoran untuk membuat air tawar. (cammack, 2006) Saat ini biaya desalinasi masih lebih tinggi daripada biaya pengangkutan air tawar dari sumber lain, kecuali di daerah gurun seperti Asia Barat. Distilasi merupakan salah satu metode desalinasi. Distilasi menggunakan penguapan untuk kotoran yang terpisah, seperti garam, dari air murni. Air harus dipanaskan sampai menguap, sehingga kenaikan air murni menjadi uap dan partikel tetap tinggal di dalam air garam. Uap mengembun dalam wadah lain dan terkumpul sementara air garam dikeluarkan. Distilasi memiliki keuntungan dari penggunaan energi panas, seperti sinar matahari, sehingga menghemat biaya listrik. Namun, menciptakan air kurang segar sebagai persentase dari air murni dan segi tingkat penjernihan, dibanding reverse osmosis. (Hidayat, 2011). Destilasi merupakan istilah lain dari penyulingan, yakni proses pemanasan suatu bahan pada berbagai temperatur, tanpa kontak dengan udara luar untuk memperolah hasil tertentu. Penyulingan adalah perubahan bahan dari bentuk cair ke bentuk gas melalui proses pemanasan cairan tersebut, dan kemudian mendinginkan gas hasil pemanasan, untuk selanjutnya mengumpulkan tetesan cairan yang mengembun (Cammack, 2006). Destilasi sangat berguna untuk konversi air laut menjadi air tawar. Konversi air laut menjadi air tawar dapat dilakukan dengan teknik destilasi panas buatan, destilasi tenaga surya, elektrodialisis, osmosis, gas hydration, freezing, dan lain-lain. pembuatan instalasi destilator yang terpenting adalah harus tidak korosif, murah, praktis dan awet (Cammack, 2006).



5



BAB III. METODOLOGI A. Disain Pengujian Metode yang digunakan pada pengerjaan karya tulis ini adalah gabungan antara perancangan dan eksperimental. Pengujian ini akan dilaksanakan apabila perencanaan akan pembuatan alat sederhana sebagai pelaku utama dalam penyulingan air telah terselesaikan. B. Kerangka Berfikir Air Laut Energi Panas Matahari Evaporasi



Prototipe Penyulingan



Kondensasi



Pengumpulan Air Laut Energi Panas



Hujan Pemanasan Air Laut Garam Evaporasi



Pengendapan Uap Pada Kaca Prototipe



Pengaliran Uap Dari Kaca Ke Pipa Pemanfaatan Oleh Warga



Air Bersih



6



C. Alat dan Bahan Adapun Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut; 1. Kayu Kayu digunakan sebagai kaki dari prototipe destilator tenaga surya. 2. Papan Papan digunakan sebagai alas penampang untuk air laut pada prototipe destilator tenaga surya. 3. Plastik Plastik digunakan sebagai alas dari papan penampang agar air tidak jatuh atau meresap kedalam papan alas. 4. Seng Seng digunakan sebagai penampang utama dari air laut karena bentuknya yang tidak datar dan terbuat dari besi sehingga dapat menambah kapasitas suhu pada air laut yang disimpan dipenampang. 5. Pipa Pipa digunakan sebagai penampungan sementara dari uap yang terendapkan di atap kaca. 6. Kaca Kaca digunakan sebagai penutup dari prototipe destilator tenaga surya. 7. Botol Botol digunakan sebagai tempat penampungan akhir dari uap yang telah terendapkan di permukaan atap kaca. D. Perancangan dan Pembuatan Alat Tahapan pembuatan alat sebagai berikut; 1. Mempersiapkan alat dan bahan yang digunakan. 2. Memotong papan, plastik, dan seng dengan ukuran yang sama yaitu 100 m x 100 m. 3. Membuat atap dari kaca dengan tinggi penyangga vertikal disetiap sisinya adalah 60 cm serta kemiringan atap terhadap bidang horizontal adalah 350. 4. Menempelkan pipa disetiap sisi bawah bagian dalam atap sebagai tempat uap yang mengendap di kaca akan mengalir ke penampungan. 5. Menyatukan penampang yang telah dibuat dengan atap kaca. 6. Membuat kaki penyangga di keempat sisi penampang. 7. Menempatkan penampungan ke ujung dari pipa. E. Pengumpulan Data Proses pengumpulan data dilakukan dengan cara menjemur 25 liter air laut hingga semua air tersebut menguap. Selama proses penjemuran tersebut dilakukan pengukuran suhu lingkungan, kaca, dan air laut serta volume air hasil destilasi dan berat kering kristal garam yang terbentuk. Pengambilan data suhu dan volume dilakukan dari pukul 07.00 sampai dengan pukul 17.30. Uji coba dilakukan pada pukul tersebut karena diharapkan pada jam tersebut panas 7



dari energi matahari dalam keadan maksimal. Untuk mengetahui banyaknya air yang dihasilkan tiap satuan waktu maka setiap air yang dihasilkan dihitung kapasitas yang dihasilkan dengan selang waktu 1 jam. Selain pengukuran air yang dihasilkan, dalam selang waktu 1 jam juga di ukur suhu yang didapatkan baik itu pada jendela, air laut, dan suhu lingkungan. Pengukuran suhu ini menggunakan sebuah termometer. Hasil dari prototipe ini bukan hanya air tawar, namun terdapat juga pengendapan garam yang dimana garam yang dihasilkan bisa digunakan oleh warga untuk dikonsumsi maupun di jual. F. Proses Pengolahan Data Setelah alat tersebut dibuat dan data – data sudah dikumpulkan. Maka langkah selanjutnya adalah mengolah data yang telah didapatkan. Adapun data – data yang telah didapatkan yaitu banyaknya air yang dihasilkan selama selang waktu 1 jam, temperatur yang didapatkan baik itu temperatur untuk kaca, air laut, serta suhu lingkungan. Data yang telah didapatkan dengan selang waktu 1 jam tersebut dibuatkan sebuah tabel serta grafik untuk mengetahui kapan debit air yang dihasilkan oleh alat destilator bernilai maksimum dan kapan bernilai minimum. Dengan mengetahui hal tersebut kita dapat menyimpulkan bahwa alat prototipe destilator tenaga surya ini akan maksimum menghasilkan pada saat siang hari serta banyaknya air yang dihasilkan sekian liter untuk satu harinya.



Gambar 3.1 Ilustrasi pada prototipe destilator tenaga surya yang menghasilkan air bersih.



Gambar 3.2 Disain Prototipe destilator tenaga Surya untuk memproduksi air. 8



DAFTAR PUSTAKA Amalia, Bunga Irada dan Sugiri, Agung. 2014. Ketersediaan Air Bersih dan Perubahan Iklim: Studi Krisis Air di Kebungkarang Kabupaten demak. Volume 3, Nomor 2. Laman Web: http://ejournal-sl.undip.ac.id/index.php/pwk [ Diakses 3 mei 2015 ] Cammack, R. 2006. Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology. Oxford University Press. New York. Enger, E. D dan Bradley, S. 2009. Environmental Science: A Study of Interrelationships. McGraw-Hill. New York. Hidayat, Rizqi Rizaldi. 2011. Rancang Bangun Alat Pemisah Garam dan Air Tawar Dengan Menggunakan Energi Matahari. Skripsi Sarjana, Institut Pertanian Bogor. Kodoatie, Robert J dan Roestam, S. 2010. Tata Ruang Air. Yogyakarta: penerbit Andi. Linsley dan Franzini. 1995. Teknik Sumber Daya Air. Jakarta: Erlangga. Nybakken, J.W. 1988. Marine Biology And Ecology Approach. Jakarta: Gramedia Sanropie, D. 1984. Pedoman Bidang Studi Penyediaan Air Bersih. APK-TS Proyek Pengembangan Pendidikan Tenaga Dan Sanitasi Pusat. Pusat Pendidikan dan Latihan Pegawai Departemen Kesehatan Republik Indonesia.



9