Skripsi- Pengolahan Air laut menjadi air tawar dengan teknologi destilasi sederhana

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1         Latar belakang

Air merupakan kebutuhan yang sangat penting bagi kelangsungan hidup manusia. Hal ini dikarenakan manusia tidak hanya membutuhkan air untuk kebutuhan tubuh, tetapi berbagai kebutuhan lainnya seperti mencuci, memasak, dan lainnya. Akan tetapi tidak semua daerah mempunyai sumberdaya air yang baik. Manusia sering dihadapkan pada permasalahan yang sulit ketika sumber air tawar yang terbatas dan di lain pihak terjadi peningkatan kebutuhan. Wilayah pesisir pantai dan pulau-pulau ditengah lautan lepas merupakan daerah yang sangat miskin akan sumber air bersih. Sumber daya air yang terdapat di daerah ini umumnya berkualitas buruk misalnya air tanahnya yang payau atau asin. Sekitar 16,42 juta jiwa penduduk Indonesia merupakan masyarakat yang hidup di kawasan pesisir. Pilihan untuk hidup di kawasan pesisir tentu sangat relevan mengingat banyaknya potensi sumber daya alam hayati maupun non-hayati, sumber daya buatan serta jasa lingkungan yang sangat penting bagi kehidupan masyarakat. Namun hal ini tidak menjadikan sepenuhnya masyarakat pesisir sejahtera. Masih rendahnya produktivitas mereka menyebabkan mereka sulit untuk keluar dari ketidaksejahteraan.

Dengan kenyataan seperti ini sebenarnya sudah banyak upaya manusia untuk mengolah air asin/payau menjadi air tawar dengan menggunakan berbagai teknologi. Seperti yang kita ketahui bahwa sumber air asin itu begitu melimpah, walaupun kualitasnya sangat buruk karena banyak air laut menjadi air tawar tersebut dikenal mengandung kadar garam sangat tinggi. Sering terdengar ketika musim kemarau mulai datang maka masyarakat yang tinggal di daerah pantai mulai kekurangan air. Air hujan yang merupakan sumber air yang telah disiapkan di bak penampung air hujan (PAH) sering tidak dapat mencukupi kebutuhan pada musim kemarau.

 Pada era industrialisasi dengan kemajuan yang sangat pesat seperti sekarang ini juga mengakibatkan kenaikan tingkat sosial ekonomi masyarakat. Keadaan tersebut ditambah dengan terus meningkatnya jumlah penduduk akan semakin memacu peningkatan jumlah kebutuhan dasar manusia, khususnya air bersih. Dengan meningkatnya permintaan akan air bersih dan semakin terbatasnya sumberdaya air di alam, maka peningkatan efisiensi proses pengolahan air juga merupakan syarat utama.

 Untuk mengatasi permasalahan diatas, salah satu alternatif untuk memenuhi kebutuhan akan air tawar adalah dengan pengolahan air laut menjadi air tawar dengan menggunakan teknologi distilasi,mengingat sumber air laut yang sangat melimpah.

1.2         Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian di atas, maka masaalah yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini  adalah sebagai berikut :

1.      Berapa volume air tawar yang dihasilkan dari proses destilasi?

2.      Bagaimana grafik hubungan antara suhu kaca, lingkungan dengan volume air hasil destilasi?

3.      Apakah alat yang digunakan dalam penelitian ini dapat digunakan untuk membantu memenuhi kebutuhan masyarakat akan air?

1.3         Batasan Masalah

Dalam hal ini, untuk mempersingkat dan memperjelas suatu penelitian agar dapat dibahas dengan baik dan tidak meluas, maka perlu direncanakan batasan masalah yang terdiri dari :

1.      Air yang diolah dan dibuat menjadi air tawar adalah air laut,

2.      Proses pembuatan air tawar adalah proses destilasi,

3.      Waktu pelaksanaan tiap hari tidak berubah.

1.4         Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini terdiri dari :

1.      Untuk mengetahui besarnya volume air tawar yang dihasilkan dari proses destilasi.

2.      Untuk memperoleh grafik hubungan antara suhu kaca, lingkungan dengan volume air hasil destilasi.

3.      Untuk membantu masyarakat dalam memenuhi kebutuhan akan air agar mudah diperoleh.

1.5         Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini antara lain :

1.      Diharapkan melalui pengolahan air laut menjadi air tawar dengan proses destilasi memberikan alternatif kepada masyarakat dalam mengatasi permasalahan meningkatnya biaya pembelian bahan baku air untuk pemenuhan kebutuhan air bersih.

2.      Sebagai sumber referensi bagi pembaca dan peneliti selanjutnya tentang pengolahan air laut dengan proses destilasi.

1.6         Sistematika Penulisan

Dalam penelitian ini, sistematika penulisan akan dibagi menjadi lima (5) bab yang saling berhubungan  antara bab yang satu dengan bab yang lainnya sehingga merupakan satu kesatuan yang utuh. Adapun sistematika penulisan dapat diuraikan sebagai berikut :

Bab I Pendahuluan

Pada bab ini membahas tentang apa yang menjadi latar belakang penelitian, batas dan perumusan masalah, tujuan dari penelitian ini, manfaat, dan sistematika penulisan.

Bab II Landasan Teori

Dalam bab ini menguraikan tentang konsep umum air laut, pengertian air bersih, manfaat pengelolaan air laut menjadi air tawar, dan definisi pengolahan air laut menjadi air tawar dengan proses destilasi.

Bab III Metodologi Penelitian

Dalam bab ini membahas tentang metode penelitian yang diantaranya adalah ide piker penelitian, lokasi dan waktu penelitian, alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian, pembuatan alat, proses pengambilan data, variabel penelitian, analisa hasil

Bab IV Hasil dan Pembahasan

Dalam bab ini menguraikan tentang pengolahan data hasil penelitian diantaranya, hasil penamatan di lapangan, laju penguapan, grafik hubungan antara volume air per luas penampang dengan waktu.

Bab V Kesimpulan dan Saran

Dalam bab ini menguraikan tentang kesimpulan dari hasil penelitian yang dilaksanakan dan memberikan saran-saran yang dianggap perlu untuk keperluan penelitian selanjutnya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1    Pengertian Air

Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang diketahui sampai saat ini di bumi. Air dapat berubah wujud dapat berupa zat cair atau sebutannya “air”, dapat berupa benda padat yang disebut “es”, dan dapat pula berupa gas yang dikenal dengan nama “uap air”. Perubahan fisik bentuk air ini tergantung dari lokasi dan kondisi alam. Ketika dipanaskan sampai 100oC maka air berubah menjadi uap dan pada suhu tertentu uap air berubah kembali menjadi air. Pada suhu yang dingin di bawah 0oC air berubah menjadi benda padat yang disebut es atau salju.

Air dapat juga berupa air tawar (fresh water) dan dapat pula berupa air asin (air laut) yang merupakan bagian terbesar di bumi ini. Di dalam lingkungan alam proses, perubahan wujud, gerakan aliran air (di permukaaan tanah, di dalam tanah, dan di udara) dan jenis air mengukuti suatu siklus keseimbangan dan dikenal dengan istilah siklus hidrologi (Kodoatie dan Sjarief, 2010).

Air tawar adalah air dengan kadar garam dibawah 0,5 ppt (Nanawi, 2001). Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001 Tentang Pengendalian Kualitas Air dan Pengendalian Kualitas Pencemaran, Bab I Ketentuan Umum pasal 1, menyatakan bahwa : “Air tawar adalah semua air yang terdapat di atas dan di bawah permukaan tanah, kecuali air laut dan air fosil.”, sedangkan menurut Undang-Udang RI No. 7 Tahun 2004 tentang Sumber Daya Air (Bab I, Pasal 1), butir 2 disebutkan bahwa “Air adalah semua air yang terdapat pada, di atas, ataupun di bawah permukaan tanah, termasuk dalam pengertian ini air permukaan, air tanah, air hujan, dan air laut yang berada di darat.”. Butir 3 menyebutkan “Air tanah adalah air yang terdapat dalam lapisan atau batuan di bawah permukaan tanah.”. Karakteristik kandungan dan sifat fisis air tawar sangat bergantung pada tempat sumber mata air itu berasal dan juga teknik pengolahan air tersebut.

2.2     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. Irianto (2004) mengemukakan bahwa 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. Pengeluaran air dari tubuh sebagai bentuk sisa metabolisme atau karena penyakit tertentu. Penderita penyakit muntah berak (Cholera) akan mengeluarkan banyak cairan dari dalam tubuh. Kekurangan cairan dari dalam tubuh dapat menyebabkan dehidrasi yang dapat mengakibatkan kematian. Air di dalam tubuh memiliki fungsi antara lain yaitu :

 (a) membantu proses pencernaan yang memungkinkan terjadinya reaksi biokimia dalam tubuh,

(b) menjaga kerja alat tubuh tidak terganggu,

 (c) membuang zat sisa dari dalam tubuh serta menjaga suhu tubuh agar tetap normal.

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 mengamil 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). Menurut Irianto (2004) setiap hari selama 24 jam manusia membutuhkan asupan air sekitar 2,5 liter.

2.3     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 yang 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   bias 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 Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 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.

2.4    Pengertian Air Laut

Laut adalah kumpulan air asin dalam jumlah yang banyak dan luas yang menggenangi dan membagi daratan atas benua atau pulau. Jadi laut adalah merupakan air yang menutupi permukaan tanah yang sangat luas dan umumnya mengandung garam dan berasa asin. Biasanya air mengalir yang ada di darat akan bermuara ke laut.

Aur laut merupakan air yang berasal dari laut, memiliki rasa asin, dan memiliki salinitas sebesar 35, hal ini berarti untuk setiap satu liter air laut terdaapat 35 gram garam yang terlarut di dalamnya. Kandungan garam-garaman utama yang terdapat dalam air laut antara lainklorida (55%),natrium (31%), sulfat (8%), magnesium (4%), kalsium (1 %), potaseium (1%), dan sisanya (kurang dari 1%) terdiri dari bikarbonat, bromide, asam borak, strontium, dan florida. Keberadaan garam-garaman ini mempengaruhi sifat-sifat fisis air laut seperti densitas, kompresibilitas, dan titik beku (homig, 1978). Air dengan salinitas tersebut tentuny tidak dapat dikonsumsi.

2.5    Perbeaan Air Laut Dengan Air Tawar

Perbedaan air laut dengan air tawar antara lain yaitu :

a.       Air laut mempunyai rasa asin, sedangkan air tawar tidak. Hal ini karena air laut mengandung kadar garam sebanyak 3,5 %, sedangkan air tawar  tidak mengandung garam.  

b.      Kuantitas air laut di bumi jauh lebih besar dari pada jumlah air tawar. 97% air di bumi adalah air laut, dan hanya 3% berupa air tawar.

c.       Air laut lebih padat dari pada air tawar, karena kadar garam yang terkandung dalam air laut menambah massa namun tidak mempengaruhi volume dari air laut tersebut.

d.      Air laut mengandung ion terlarut lebih besar dari pada air tawar. Ion-ion yang keberadaannya melimpah di dalam air laut adalah natrium, klorida, magnesium, sulfat, dan kalsium.

e.       Kandungan unsur kimia dalam air laut: Clorida (Cl), Natrium (Na), Magnesium (Mg), Sulfur (S), calium (Ca), Kalsium (K), Brom (Br), Carbon (C), Cr, B. Sedangkan kandungan unsur kimia dalam air tawar: zat kapur, besi, timah, magnesium, tembaga, sodium, chloride, dan chlorine.

2.6    Manfaat Pengelolaan Air Laut

Manfaat yang dapat diperoleh dari pengelolaan air laut antara lain adalah :

1.      Memberikan solusi terhadap krisis air bersih. Dengan adanya pengelolaan air laut menjadi air tawar yang dapat dikonsumsi masyarakat dapat mengatasi adanya krisis air bersih.

2.      Pengelolaan air laut menjadi air tawar yang layak konsumsi bisa mengurangi penggunaan air bawah tanah yang diyakini sebagai penyebab utama penurunan tanah di beberapa tempat di Indonesia.

3.      Dalam penggelolaan air laut yang mengandung garam menjadi air tawar ini bisa menghasilkan garam dapur yang juga dapat dikonsumsi.

4.      Pengelolaan air laut menjadi air tawar  ini juga bisa menjadi sebuah kesempatan bisnis yang menguntungkan bagi perusahaan air minum nasional maupun internasional untuk mampu menyediakan air minum sehat bagi pelanggannya.

2.7    Pengolahan Air

Tidak semua air yang terdapat di alam layak untuk dikonsumsi. Agar dapat layak dikonsumsi, diperlukan upaya pengolahan air. Upaya pengolahan air pada hakikatnya adalah untuk memenuhi kebutuhan dengan mengacu pada syarat kuantitas, kualitas, kontinuitas, dan ekonomis. Air laut memiliki kadar garam sekitar 33.000 mg/lt, sedangkan kadar garam pada air payau berkisar 1000 – 3000 mg/lt. Air minum tidak boleh mengandung garam lebih dari 400 mg/lt. Agar air laut atau air payau bias dikonsumsi sebagai air minum maka perlu proses pengolahan terlebih dahulu. Pengolahan air laut menjadi air minum pada dasarnya adalah menurunkan kadar  garam sampai dengan konsentrasi kurang dari 400 mg/lt.

2.8    Desalinasi

Desalinasi  merupakan suatu teknologi pengolahan air. Desalinasi merupakan proses untuk mendapatkan air dengan kemurnian tinggi atau untuk memperoleh air bersih dari air yang memiliki kadar garam tinggi, seperti air laut. Ada beberapa penjelasan tentang desalinasi ini, salah satunya yaitu mengartikan bahwa Desalinasi berarti hanya suatu proses pemisahan air tawar dari air asin. Ada juga yang mengartikan bahwa desalinasi merupakan proses untuk menghilangkan kandungan garam di air yang terdiri dari cation (ion positif) dan anion (ion negative). Menurut Retno, 2001 Proses desalinasi biasanya digunakan untuk mengolah air laut menjadi air bebas mineral yang dapat dikonsumsi oleh manusia.

Ada beberapa teknologi dalam proses desalinasi, yakni proses distilasi atau penguapan, teknologi proses dengan menggunakan membrane atau filtrasi, dan proses pertukaran ion. Proses desalinasi dengan cara distilasi adalah metode pemisahan dengan cara memanaskan air laut untuk menghasilkan uap air, yang selanjutnya dikondensasi untuk menghasilkan air bersih.. Sedangkan pada proses dengan cara membrane adalah pemisahan air laut dengan air tawar dengan cara pemberian tekanan dan menggunakan membran reserve osmosis atau dengan cara elektrodialisa.

Pada sistem desalinasi dengan menggunakan membrane RO, air pada larutan garam dipisahkan dari garam terlarutnya dengan mengalirkannya melalui membran water-permeable. Permeate dapat mengalir melalui membran akibat adanya perbedaan tekanan yang diciptakan antara umpan bertekanan dan produk, yang memiliki tekanan dekat dengan tekanan atmosfer. Sisa umpan selanjutnya akan terus mengalir melalui sisi reaktor bertekanan sebagai brine. Proses ini tidak melalui tahap pemanasan ataupun perubahan fasa.

2.8.1   Desalinasi Air Laut Dengan Sistem Osmosis Balik

Pada sistem desalinasi dengan menggunakan membrane RO, air pada larutan garam dipisahkan dari garam terlarutnya dengan mengalirkannya melalui membran water-permeable. Permeate dapat mengalir melalui membran akibat adanya perbedaan tekanan yang diciptakan antara umpan bertekanan dan produk, yang memiliki tekanan dekat dengan tekanan atmosfer. Sisa umpan selanjutnya akan terus mengalir melalui sisi reaktor bertekanan sebagai brine. Proses ini tidak melalui tahap pemanasan ataupun perubahan fasa.

Reverse osmosis (Osmosis terbalik) adalah sebuah istilah teknologi yang berasal dari osmosis. Osmosis adalah sebuah fenomena alam dalam sel hidup di mana molekul "solvent" (biasanya air) akan mengalir dari daerah berkonsentrasi rendah ke daerah Berkonsentrasi tinggi melalui sebuah membran semipermeabel. Membran semipermeabel ini menunjuk ke membran sel atau membran apa pun yang memiliki struktur yang mirip atau bagian dari membran sel. Gerakan dari "solvent" berlanjut sampai sebuah konsentrasi yang seimbang tercapai di kedua sisi membran.

Reverse osmosis adalah sebuah proses pemaksaan sebuah solvent dari sebuah daerah konsentrasi "solute" tinggi melalui sebuah membran ke sebuah daerah "solute" rendah dengan menggunakan sebuah tekanan melebihi tekanan osmotik. Dalam istilah lebih mudah, reverse osmosis adalah mendorong sebuah solusi melalui filter yang menangkap "solute" dari satu sisi dan membiarkan pendapatan "solvent" murni dari sisi satunya.

Reverse osmosis merupakan suatu metode pembersihan melalui membran semi permeable. Pada proses membran, pemisahan air dari pengotornya didasarkan pada proses penyaringan dengan skala molekul, dimana suatu tekanan tinggi diberikan melampaui tarikan osmosis sehingga akan memaksa air melalui proses osmosis terbalik dari bagian yang memiliki kepekatan tinggi ke bagian yang mempunyai kepekatan rendah. Selama proses tersebut terjadi, kotoran dan bahan yang berbahaya akan dibuang sebagai air tercemar (limbah). Molekul air dan bahan mikro yang berukuran lebih kecil dari Reverse Osmosis akan tersaring melalui membran. Di dalam membran Reverse Osmosis tersebut terjadi proses penyaringan dengan ukuran molekul, yakni partikel yang molekulnya lebih besar daripada molekul air misalnya molekul garam, besi dan lainnya, akan terpisah dan dalam membran osmosis balik harus mempunyai persyaratan tertentu, misalnya kekeruhan harus nol, kadar besi harus <0,1>.

Untuk  merakit  suatu  unit  RO  diperlukan  beberapa  alat  pendukung seperti : Mesin Las, Bor listrik, Alat potong/gergaji, Obeng, Palu, Lem, Kunci, Gurinda dan alat pertukangan.

 

                                                            Pompa Semi Jet              

Pompa Jet Pump                                                                      Pompa Celu                                         Gambar 1. Pompa Air Baku dan Pompa Celup

 

Tangki Reaktor                        Tangki Kimia dan Pompa Dosing

Gambar 2. Tangki Reaktor, Tangki Kimia dan Pompa Dosing

 

Gambar 3. Filter Pasir, Mangan dan Carbon  Gambar 4. Cartridge Filter

 

Gambar 4.  Membran Tabung                                     Gambar 5. Unit RO

 

                                                                         

Gambar 6. Generator Listrik 10 KVA 380 V dan Panel Listrik

2.8.2   Proses Desalinasi Air Laut Dengan Membran Reverse Osmosis atau Filtrasi

Reverse osmosis (Osmosis balik) adalah sebuah istilah teknologi yang berasal dari osmosis. Osmosis adalah sebuah fenomena alam dalam sel hidup di mana molekul "solvent" (biasanya air) akan mengalir dari daerah berkonsentrasi rendah ke daerah Berkonsentrasi tinggi melalui sebuah membran semipermeabel.

Dalam penyaringan terdiri dari dua unit, yaitu unit pengolahan awal dan unit osmosa balik. Unit pengolahan awal terdiri dari pompa air baku, tangki reaktor (kontaktor), saringan pasir, filter mangan zeolit, filter untuk penghilangan warna (color removal), dan filter cartridge ukuran 0,5 µm. Sedangkan unit osmosa balik terdiri dari pompa tekanan tinggi, membran Osmosa Balik, pompa dosing klorine, dan sterilisator ultra violet (UV).

Berikut ini adalah gambaran susunan dari unit reverse osmosis.

Gambar 8. Proses Desalinasi Air laut dengan Reverse Osmosis

Gambar 7. Susunan unit reverse osmosis

Air baku (air laut) dipompa ke tangki reaktor (kontaktor), sambil diinjeksi dengan larutan klorin atau Kalium Permanganat agar zat Besi atau Mangan yang larut dalam air baku dapat dioksidasi menjadi bentuk senyawa oksida Besi atau Mangan yang tak larut dalam air serta untuk membunuh mikroorganisme yang dapat menyebabkan biofouling (penyumbatan oleh bakteri) di dalam membran Osmosa Balik.

Dari tangki reaktor, air dialirkan ke saringan pasir cepat agar senyawa Besi atau Mangan yang telah teroksidasi dan juga padatan tersuspensi (SS) yang berupa partikel halus, plankton dan lainnya dapat disaring. Air yang keluar dari saringan pasir selanjutnya dialirkan ke filter Mangan Zeolit. Dengan adanya filter Mangan Zeolit ini, zat Besi atau Mangan yang belum teroksidasi di dalam tangki reaktor dapat dihilangkan sampai konsentrasi < 0,1 mg/l. Zat Besi dan Mangan ini harus dihilangkan terlebih dahulu karena dapat menimbulkan kerak (scale) di dalam membran Osmosa Balik. Air dialirkan ke filter penghilangan warna. Filter ini mempunyai fungsi untuk menghilangkan senyawa warna dalam air baku yang dapat mempercepat penyumbatan membran Osmosa Balik. Setelah melalui filter penghilangan warna, air dialirkan ke filter cartridge yang dapat menyaring partikel dengan ukuran 0,5 µm.

Air dialirkan ke unit Osmosa Balik dengan menggunakan pompa tekanan tinggi sambil diinjeksi dengan zat anti kerak (antiskalant) dan zat anti biofouling. Air yang keluar dari modul membran Osmosa Balik yakni air tawar dan air buangan garam yang telah dipekatkan. Selanjutnya air tawarnya dipompa ke tangki penampung sambil dibubuhi dengan klorine dengan konsentarsi tertentu agar tidak terkontaminasi kembali oleh mikroba, sedangkan air garamnya dibuang lagi ke laut.

Sistem desalinasi ini mempunyai keunggulan dan kelemahan. Beberapa keunggulan yang didapat berdasarkan kajian ekonomi dan hasil yang dicapai, untuk proses pengolahan air dengan metode reverse osmosis adalah sebagai berikut :

a.       Mengurangi kebutuhan laboratorium,

b.      Dapat mencapai pada tekanan tinggi,

c.       Dapat mengurangi kandungan garam, karbonat, total hardness, sulfat, dannitrat dari air umpan. Zat-zat yang tidak terlarut dalam air juga dipisahkan seperti koloid dan bakteri.

d.      Untuk umpan padatan total terlarut di bawah 400 ppm, osmosis balik merupakan perlakuan yang murah.

e.       Untuk umpan padatan total terlarut di atas 400 ppm, dengan penurunan padatan total terlarut 10% semula, osmosis balik sangat menguntungkandibanding dengan deionisasi.

f.       Untuk umpan berapapun konsentrasi padatan total terlarut, disertai kandungan organic lebih daripada 15 g/liter, osmosis balik sangat baik untuk praperlakuan deionisasi.

g.      Osmosis balik sedikit berhubungan dengan bahan kimia, sehingga lebih praktis.

Sedangkan Kelemahan yang sering didapat pada pengolahan air menggunakan metode reverse osmosis adalah sering terjadinya penyumbatan (fouling/clogging) karena bahan – bahan tertentu pada permukaan membran seperti membran berkerak karena pengendapan garam terlarut dalam air karena konsentrasi air cukup pekat dan batas kelarutan terlampaui. Kerak dapat berupa kalsium karbonat atau sulfat,silika, dan kalsium klorida, dan perawatannya lebih mahal dibandingkan dengan pengolahan secara konvensional. Selain itu air umpan harus diolah terlebih dahulu untuk menghilangkan partikulat-partikulat, Operasi RO membutuhkan material dan alat dengan kualitas standar yang tinggi, serta terdapat kemungkinan terjadi pertumbuhan bakteri pada membran itu sendiri.

2.8.3   Desalinasi Air Laut Dengan Metode Destilasi

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).

Salvato (1972) mengemukakan bahwa 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. Homig (1978) menyatakan bahwa untuk pembuatan instalasi destilator yang terpenting adalah harus tidak korosif, murah, praktis dan awet.

Pusat Penelitian dan Pengembangan Permukiman telah mengembangkan destilator tenaga surya atap kaca sebagai teknologi terapan untuk penyulingan air laut. Alat ini cocok untuk daerah pantai dan daerah sulit air. Data teknis dan spesifikasi alat yang dikembangkan adalah terdiri pengumpul kalor, kaca penutup kanal kondensat, kotak kayu dan sistem isolasi. Kimpraswil (2004), mengklaim bahwa dengan destilator tenaga surya bisa dihasilkan air tawar 6-8 liter/hari, sedangkan Marsum (2004) menemukan bahwa destilator tenaga surya dengan dimensi ruang pemanas 94 cm x 48 cm, mampu mengahasilakn air tawar sebanyak 1,34 – 2,95 l/hari atau rata-rata 1,88 l/hari.

 

Gambar 8. Prototipe destilator tenaga surya (Kimpraswil, 2004)

Meinawati (2010) menyatakan bahwa suatu alat desalinator air laut tipe evaporasi dengan ukuran panjang 100 cm, lebar 60 cm, dan tinggi 100 cm mampu menghasilkan 93 ml air tawar per hari. Hasil tersebut diperoleh ketika radiasi yang dipancarkan matahari mencapai 398 cal/cm2/hari. Radiasi surya yang menimpa desalinator mempengaruhi total volume destilat yang dihasilkan. Semakin tinggi radiasi surya yang dapat diserap oleh air laut menyebabkan suhu air laut semakin tinggi. Jika suhu air laut semakin tinggi maka pergerakan molekul di dalamnya semakin cepat dan terjadi tumbukan antar molekul, sehingga akan semakin mempercepat proses perpindahan massa dari cairan ke gas (penguapan).

2.8.4   Multistage Flash Distillation System (Destilasi Bertingkat)

Sistem ini merupakan pengembangan dari sistem distilasi biasa, yaitu air laut dipanaskan untuk menguapkan air laut dan kemudian uap air yang dihasilkan dikondensasi untuk memperoleh air tawar yang ditampung di tempat terpisah sebagai hasil dari proses distilasi dan dikenal sebagai air distilasi, seperti gambar berikut.

 

Gambar 9. Destilasi Sederhana

Pada sistem distilasi bertingkat (Multistage Flash Distillation System), air laut dipanaskan berulang-ulang pada setiap tingkat distilasi dimana tekanan pada tingkat sebelumnya dibuat lebih rendah dari tingkat berikutnya. Berikut contoh gambar sistem MSF yang disederhanakan yang aktualnya dibangun sampai lebih dari sepuluh tingkat.

 

                                                Gambar 10.  Destilasi Bertingkat

Gambar di atas memperlihatkan empat tahap evaporator. Setiap tahap selanjutnya dibagi menjadi flash chamber yang merupakan ruangan yang terletak dibawah pemisah kabut dan bagian kondensor yang terletak diatas pemisah kabut. Air laut dialirkan dengan pompa ke dalam bagian kondensor melalui tabung penukar panas dan hal ini menyebabkan terjadi pemanasan air laut oleh uap air yang terjadi dalam setiap flash chamber. Kemudian air laut selanjutnya dipanaskan dalam pemanas garam dan kemudian dialirkan ke dalam flash chamber tahap pertama.

Setiap tahap dipertahankan dengan kondisi vakum tertentu dengan sistem vent ejector, dan beda tekanan antara tahap-tahap dipertahankan dengan sistem vent orifices yang terdapat pada vent penyambung pipa yang disambung di antara tahap-tahap. Air laut yang telah panas mengalir dari tahap bertemperatur tinggi ke tahap bertemperatur rendah melalui suatu bukaan kecil antara setiap tahap yang disebut brine orifice, sementara itu penguapan tiba-tiba (flash evaporates) terjadi dalam setiap chamber. Dan air laut pekat (berkadar garam tinggi) keluar dari tahap terakhir dengan menggunakan pompa garam (brine pump). Uap air yang terjadi dalam flash chamber pada setiap tahap mengalir melalui pemisah kabut, dan mengeluarkan panas laten ke dalam tabung penukar panas sementara air laut mengalir melalui bagian dalam dan kemudian uap berkondensasi. Air yang terkondensasi dikumpulkan dalam penampung dan kemudian dipompa keluar sebagai air tawar.

(Sumber: Kelompok Teknologi Pengelolaan Air Bersih dan Limbah Cair, Pusat Pengkajian dan Penerapan Teknologi Lingkungan, BPPT).

2.8.5         Desalinasi Dengan Metode Elektrodialisis

Proses elektrodialisis prinsipnya adalah dihamburkannya ion-ion oleh tenaga potensi listrik melalui membrane selektif yang dapat ditembus oleh ion tertentu. Pada metode ini, aliran listrik dialirkan melalui air oleh dua electrode (Gambar 2). Kedua elektrode tersebut dipisahkan satu sama lain oleh membran. Ion-ion di dalam larutan akan tertarik oleh elektrode menembus membran, sehingga air yang tertinggal menjadi bersih dari garam-garam anorganik. Air yang telah dibersihkan dengan cari ini dapat digunakan kembali atau diolah lebih lanjut.

Elektrodialisis adalah gabungan antara elektrokimia dan penukaran ion. Elektrodialisis yang disingkat ED merupakan proses pemisahan elektrokimia dengan ion-ion berpisah melintas membran selektif anion dan kation dari larutan encer kelarutan membran lebih pekat akibat aliran arus searah atau DC sedangkan ED-Balikan atau ED-Reversal atau (EDR) adalah proses ED namun kutub/polaritas elektroda-elektrodanya dibalik dengan daur waktu tertentu, sehingga membalik pula arah gerak ion dalam jajaran membrannya. Sistem ini digunakan untuk mengubah air payau menjadi air minum atau untuk memekatkan buangan atau limbah agar dapat dipakai ulang atau juga sebagai pralakuan atas umpan air padatan total terlarut (PTT) tinggi sebelum masuk kesistem penukaran ion.

 

Gambar 11. Sel elektrodialisis (Wagner, 1971)

Penggunaan metode elektrodialisis mempunyai dua masalah utama dalam penanganan air limbah. Masalah pertama dikarenakan molekul organik yang tidak dapat dihilangkan dengan cara ini cenderung untuk terkumpul pada membrane sehingga mengurangi efektifitas sel elektrodialisis. Masalah kedua adalah tempat untuk membuang larutan garam yang diproduksi. Karena masalah tersebut, proses ini mempunyai keterbatasan hanya dapat dilakukan di daerah dekat dengan badan air laut yang besar dimana pembuangan mungkin dilakukan (Fardiaz, 1992). Pengolahan air dengan cara ini tidak cocok digunakan karena mahalnya biaya operasional yaitu sekitar USD 325 per 1000m3.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1.      Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret sampai pada bualan April 2014, sedangkan untuk lokasi penelitian dibagi menjadi dua tahap yaitu proses perancangan, pembuatan dan proses pengamatan serta pengambilan data akan dilaksanakan pada Desa Kulati, Kecamatan Tomia Timur, Kabupaten Wakatobi.

3.1.1        Profil Kabupten Wakatobi

Kabupaten Wakatobi terletak di Kepulauan Jazirah Tenggara Pulau Sulawesi. Kabupaten Wakatobi bila ditinjau dari peta Propinsi Sulawesi Tenggara secara geografis terletak di bagian selatan garis khatualistiwa, memanjang dari utara ke selatan diantara 5.00° - 6.25° Lintang Selatan (sepanjang ± 160 km) dan membentang dari Barat ke Timur diantara 123.34° - 124.64° Bujur Timur (sepanjang ± 120 km). Kabupaten Wakatobi memiliki luas wilayah daratan ± 823 km² atau hanya sekitar 4.5 % dari total wilayah Kabupaten Wakatobi secara keseluruhan. Sisanya merupakan wilayah perairan laut yang luasnya mencapai ± 18.377 km². Kabupaten Wakatobi terdiri dari delapan wilayah kecamatan yang semuanya berada di wilayah kepulauan yaitu:

a. Kecamatan Wangi-wangi.

b. Kecamatan Wangi-wangi Selatan.

c. Kecamatan Kaledupa.

d. Kecamatan Kaledupa Selatan.

e. Kecamatan Tomia.

f. Kecamatan Tomia Timur.

g. Kecamatan Binongko.

h. Kecamatan Togo Binongko.

Kabupaten Wakatobi secara geografis berbatasan dengan beberapa wilayah, diantaranya:

a. Sebelah Utara berbatasan dengan Kabupaten Buton dan Muna

b. Sebelah Timur berbatasan dengan Laut Banda

c. Sebelah Selatan berbatasan dengan Laut Flores dan

d. Sebelah Barat berbatasan dengan Kabupaten Buton

Kabupaten Wakatobi memiliki keunggulan daya tarik wisata baik dari keindahan laut maupun budaya marine antropologis. Pulau Wakatobi berada di kawasan timur Indonesia dan ujung sebelah tenggara Propinsi Sulawesi Tenggara sangat strategis untuk dikembangkan menjadi daerah transit travell dari daerah Bali, Makassar dan Maluku. Pengelolaan yang baik dan terarah akan memberikan dampak positif serta peluang wisata bagi perkembangan wisata di Kabupaten Wakatobi.

Hasil Sensus Penduduk 2010, Penduduk Kabupaten Wakatobi berjumlah 92.922 Jiwa, terdiri dari 44.638 laki-laki dan 48.284 perempuan. Penyebaran Penduduk Kabupaten Wakatobi terbanyak di Kecamatan Wangi-Wangi Selatan yakni sebesar 26,32 persen, diikuti Kecamatan Wangi-Wangi sebesar 25,14 persen dan Kecamatan Kaledupa sebesar 10,75 persen. Sedangkan Kecamatan lainnya di bawah 10,00 persen. Togo Binongko, Kaledupa Selatan dan Tomia adalah tiga Kecamatan yang memiliki jumlah Penduduk paling sedikit masing-masing 4.753 Jiwa, 6.634 Jiwa dan 6.907 Jiwa. Kecamatan Wangi-Wangi Selatan merupakan daerah yang paling banyak Penduduknya yakni sebesar 24.455 Jiwa.

Luas wilayah Kabupaten Wakatobi sekitar 425,97 kilo meter persegi yang didiami oleh 92.922 Jiwa, rata-rata tingkat kepadatan penduduknya adalah sebesar 218,14 Jiwa per kilo meter persegi. Kecamatan yang paling tinggi tingkat kepadatan penduduknya adalah Kecamatan Wangi-Wangi Selatan sebesar 545,26 Jiwa per kilo meter persegi sedangkan yang paling rendah adalah Kecamatan Togo Binongko sebesar 99,31 Jiwa per kilo meter persegi.

Secara  umum  kondisi  hidrologi  di  pulau-pulau  yang  ada  di Kepulauan  Wakatobi  adalah bersumber  dari  air  tanah,  yang berbentuk  semacam  goa  (masyarakat  Wakatobi  menyebutnya Topa) yang dipengaruhi pasang surut air laut, sehingga rasanya tidak  terlalu  tawar.   Semakin dekat sumber air  tersebut ke  laut semakin payau  rasa air  tersebut.   Di  seluruh pulau-pulau yang ada  di  kawasan  TNW  semuanya  tidak  mempunyai  sungai, sehingga air hujan yang jatuh langsung diserap oleh tumbuhan dan  sebagian  lagi mengalami aliran permukaan. Air hujan oleh kebanyakan  masyarakat  Wakatobi  ditampung  dalam  bak penampungan  sebagai  cadangan  air  dalam  musim  kemarau yang digunakan untuk kebutuhan rumah tangga dan air minum.

3.1.2      Gambaran Umum Lokasi Penelitian

Desa Kulati merupakan desa yang berada pada wilayah Kecamatan Tomia Timur Kabupaten Wakatobi, dimana secara geografis dan geologi Desa Kulati ini merupakan desa paling timur dan merupakan salah satu desa yang sampai detik ini masyarakat desa Kulati belum mendapatkan pelayanan air bersih untuk memenuhi kebutuhan hidupnya. Secara umum Desa Kulati berbatasan dengan :

a. Sebelah Utara berbatasan dengan Laut Banda

b. Sebelah Timur berbatasan dengan Laut Banda

c. Sebelah Selatan berbatasan dengan Desa Dete

d. Sebelah Barat berbatasan dengan Desa Wawotimu

Berdasarkan data pada kantor desa setempat, penduduk Desa Kulati pada tahun 2012 berjumlah 784 jiwa, dimana terdiri dari 388 laki-laki dan 396 perempuan, dengan tingkat pertambahan penduduk rata-rata per tahun sebesar 1,12 %. Selama berpuluh-puluh tahun masyarakat desa Kulati memperoleh kebutuhan air bersihnya dengan mengambil air dari mata air yang terdapat pada Te’e Timu, dimana pada kawasan ini terdapat beberapa sumber mata air yang rencananya akan di jadikan sebagai bahan baku air bersih. Jarak yang ditempuh masyarakat desa Kulati untuk memperoleh air bersih dari desa Kulati ke tempat sumber mata air bersih  yaitu berjarak ± 960 km dengan medan jalan yang  cukup sulit karena harus naik turun bukit. Dengan jarak dan medan jalan tersebut sudah bisa disimpulkan bahwa selama ini masyarakat desa Kulati cukup lelah dan sengsara untuk memperoleh air bersih. Di Desa Kulati sendiri terdapat beberapa penampungan air bersih yang bersumber dari air hujan yang dikelola secara mandiri dirumah masing-masing oleh warga namun tidak mencukupi kebutuhan akan air bersih selama musim kemarau berlangsung. Sumber air bersih yang terdapat pada kawasan Te’e Timu seperti pada Gambar  yang terlampir merupakan sumber air bersih yang selama ini digunakan oleh masyarakat desa Kulati untuk memenuhi kebutuhan akan air bersihnya dan terdapat beberapa alternatif  (Te’e Famakuni dan Te’e To’oha).

Kebutuhan air bersih masyarakat desa Kulati selama ini sebagian dipenuhi oleh bak penampungan air hujan yang terdapat dirumah masing-masing warga, namun tidak dapat memenuhi kebutuhan akan air bersih selama musim kemarau berlangsung. Usaha penjernihan air pada penampungan air hujan yang dilakukan selama ini diproduksi dengan menggunakan teknologi yang sangat sederhana yaitu dengan jalan mengandalkan proses penampungan saja. Proses yang dilakukan adalah sebagai berikut : air hujan yang turun melalui atap rumah dialirkan kedalam bak penampungan. Walaupun air hujan tidak layak untuk dikonsumsi karena mengandung banyak zat berbahaya untuk kesehatan seperti toksin, zeng dan bakteri ecoli yang tercampur dalam penampungan, namun masyarakat desa Kulati seakan tidak perduli akan hal tersebut karena bagi mereka yang terpenting adalah kebutuhan akan air bersihnya terpenuhi. Sebenarnya apabila pengolahan air bersih ini dapat terleasasikan warga desa Kulati tidak perlu menerapkan teknologi pengolahan secara lengkap karena sumber mata airnya tidak tercemar oleh bahan pencemar, namun untuk menjaga kesehatan warga dan hal-hal yang tidak di inginkan di kemudian hari maka pengolahan air bersih akan tetap diterapkan walaupun secara sederhana.

Penelitian ini diharapkan bisa dikembangkan yang kemudian sangat bisa  membantu warga masyarakat dalam memenuhi kebutuhan hidupnya akan air, mengingat sulitnya untuk mendapatkan air bersih di daerah ini.

3.2.      Alat dan Bahan Penelitian

Alat-alat yang digunakan dalam proses pembuatan meliputi gergaji kayu, palu, bor listrik, mesin gerinda, obeng, roll meter, amplas, kikir, kuas, penggaris siku, dan pemotong kaca. Alat-alat yang digunakan untuk uji coba alat meliputi, termometer raksa, botol plastik, botol kaca, tali rafia, gelas ukur, lembar data, pulpen, stopwatch, lakban, dan ember.

Bahan-bahan yang digunakan dalam proses pembuatan meliputi kayu ukuran 4x7, paku, triplek, lem kayu, paralon,  lakban, serat fiber, cat hitam, alumunium foil, alumunium ukuran 4x6 cm, bingkai alumunium, kaca transparan 5 mm, engsel pintu, baut, lem silikon, keran, drum plastik, sedangkan bahan yang butuhkan dalam uji coba berupa sampel air laut sebanyak 20 liter.

3.3.      Pembuatan Alat

Pengerjaan alat disusun ke dalam beberapa tahap yang mencangkup perencanaan dan pola pelaksanaan kerja. Desain cara kerja alat diatur sesuai algoritma pada Gambar 3 meliputi: persiapan, perumusan masalah, perancangan model, pengujian model, perancangan perangkat, penyatuan perangkat, dan pengujian sistem. Perancangan model meliputi pembuatan desain dan pemilihan bahan yang akan digunakan. Pemilihan bahan yang tepat sangat mempengaruhi kinerja dan daya tahan alat. Yang perlu diperhatikan dalam pemilihan bahan untuk pembuatan alat destilasi adalah sifat korosifnya. Untuk itu bahan-bahan yang digunakan adalah bahan-bahan yang tidak korosif.

Pembuatan alat mencangkup pembuatan bak, pembuatan atap ruang evaporasi, dan pembuatan saluran keluaran dari air tawar. Bagian-bagian yang telah dibuat pada tahap sebelumnya didisebut menjadi alat destilator. Selanjutnya dilakukan ujicoba, ujicoba mencangkup pengukuran parameter yang mempengaruhi kinerja alat destilasi.

		Berhasil

 

    Tidak

 

                                                                                                       

                                                                                             Ya

                                                                                                                vSelesai            

Gambar 12. Diagram Alir Pembuatan Alat

Alat ini merupakan alat destilasi dengan prinsip evaporasi yang terdiri dari dua bagian utama yaitu bak penjemuran (Gambar 2) dan ruang evaporasi (Gambar 3). Bak penjemuran (a) terbuat dari bahan fiber yang dicat warna hitam dengan ukuran 80 x 40 x 5 cm dan 100 x 50 x 5 cm. Penggunaan bak yang terbuat dari fiber ditujukan untuk menghindari korosi yang disebabkan oleh air laut, sedangkan pemilihan warna hitam bertujuan untuk meningkatkan kemampuan bak penjemuran menyerap kalor. Selain sebagai wadah penjemuran air, bak tersebut juga berperan sebagai kolektor pelat datar yang berfungsi untuk menyerap panas. Energi matahari akan memanasi permukaan pelat kolektor secara langsung sehingga panas yang terserap lebih besar. Untuk mengurangi kehilangan energi panas ke lingkungan maka di sisi luar bak penjemuran dilapisi insulator (b) berupa sterofoam dengan ketebalan 3 cm. Pada bagian luar, sebagai penahan atap ruang evaporasi dibuat cassing dari kayu dengan ketebalan 6 cm (c). Pada bagian bawah ini juga terdapat saluran air tawar hasil destilasi (d) yang terbuat dari pipa PVC.

 

                                                                                             

Keterangan:  (a)= Bak penjemuran

(b)= Insulator (sterofoam)

(c)= Kayu                           

(d)= Saluran output

(e)= Ruang evaporasi

Gambar 13. Bagian bawah alat pemisah garam dan air tawar

                                                     e         

Gambar 14. Alat Destilasi yang akan digunakan

Ruang evaporasi terbuat dari bahan alumunium untuk menghindari terjadinya korosi (e). Sedangkan dinding dari ruang evaporasi terbuat dari kaca transparan ketebalan 4 mm (f). Ruangan ini memiliki tinggi 60 cm dengan kemiringan penutup 40o. Kemiringan kaca penutup tidak boleh terlalu landai agar embun yang terbentuk pada kaca penutup tidak jatuh kembali ke bak penjemuran tetapi mengalir ke saluran air hasil destilasi. Penggunaan kaca dipilih sebagai penutup dikarenakan kaca mempunyai sifat kaku, tahan terhadap panas matahari, memiliki daya tembus yang baik. Selain itu kaca merupakan bahan yang baik untuk mengalirnya air.

3.4.      Proses Pengambilan Data

Proses pengambilan data dilakukan dengan cara menjemur 20 liter air laut hingga air laut tersebut menguap. Selama proses penjemuran tersebut dilakukan pengukuran suhu lingkungan, kaca, dan air laut serta volume air hasil destilasi

Pengambilan data suhu dan volume air hasil destilasi dilakukan mulai dari pukul 08.00 sampai dengan pukul 16.00, karena pada jam itu dianggap sebagai waktu yang maksimal untuk melakukan pengamatan dan alat dapat bekerja secara aptimal. Semua air destilasi yang di tampung diukur setiap 1 jam menggunakan gelas ukur agar hasil peneliian lebih akurat. Suhu diukur menggunakan termometer raksa dengan pencatatan setiap 1 jam pula.

3.5.      Analisa Hasil

Pengolahan data pada penelitian ini akan di analisa pada Microsoft Word  dan Microsoft Exel yang kemudian  disajikan dalam bentuk tabel, gambar dan grafik.

3.6.      Flow Chart Penelitian

 

Gambar 15. Bagan Alir Penelitian

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.   Hasil Uji Coba Lapangan

Paremeter suhu yang diukur pada penelitian ini meliputi suhu lingkungan, kaca, dan air. Suhu merupakan faktor eksternal yang akan mempengaruhi produktivitas suatu alat destilasi air laut. Suhu lingkungan yang diukur sangat dipengaruhi oleh kondisi cuaca, kelembaban relatif udara, dan wilayah atau kondisi geografis yang bersifat relatif dan tidak dapat dikendalikan.

Dari hasil pengamatan diperoleh nilai suhu yang berubah-ubah tiap harinya tergantung dari besarnya intensitas matahari yang diterima. Suhu lingkungan yang diperoleh dari hasil pengujian selama enam hari berkisar antara 22-34 ºC. Suhu minimum terjadi pada saat hujan, yaitu pada hari kedua dan hari kelima. Pada saat suhu lingkungan turun, maka suhu kaca juga ikut turun. Hal ini disebabkan karena suhu kaca dipengaruhi secara langsung oleh suhu lingkungan. Pada penelitian ini diperoleh suhu kaca pada kisaran 28-41 ºC. Suhu air kurang berpengaruh langsung terhadap suhu lingkungan, hal ini disebabkan karena air merupakan penyimpan panas yang baik. Suhu air tidak langsung turun apabila suhu lingkungan turun. Suhu air yang diperoleh di percobaan ini berkisar antara 30-58 ºC. Secara detail hasil pengukuran suhu lingkungan,kaca, dan air dapat dilihat pada grafik di bawah ini.

 

                   

 

                     

 

                   

Suhu dalam ruangan evaporasi lebih tinggi dari suhu lingkungan disebabkan karena suatu fenomena yang sering disebut sebagai green house effect (efek rumah kaca). Wisnubroro (2004) mengatakan bahwa sinar matahari memiliki panjang gelombang ( λ ) antara 0,15-4 μm, dan hanya panjang gelombang antara 0,32-2 μm yang mampu menembus kaca transparan dengan membawa energi panas. Ketika melewati kaca sinar matahari mengalami perubahan panjang gelombang dari 0,32-2 μm menjadi 3-80 μm. Akibatnya sinar matahari tidak dapat keluar dan terkurung di dalam ruangan evaporasi. Energi panas yang terbawa oleh sinar matahari tersebut akan terakumulasi sehingga suhu di dalam ruangan evaporasi akan meningkat.

4.2.   Laju Penguapan

Dari hasil percobaan yang dilakukan selama enam hari, diperoleh rata-rata air tawar dalam tiap harinya sebanyak 531,16 ml. Air tawar yang dihasilkan disini merupakan uap dari air laut yang ditahan oleh kaca untuk kemudian dialirkan melalui pipa menuju penampungan air tawar yang telah disediakan. Jumlah air tawar hasil destilasi terendah terdapat pada hari kedua yaitu sebesar 314 ml. Hal ini dikarenakan pada hari tersebut cuaca sedang mendung sehingga intensitas matahari yang diterima alat destilasi tidak optimal. Suhu lingkungan pada hari tersebut berkisar antara 21-28 °C, dengan rata-rata 22,78 °C. Selain itu pada hari tersebut terjadi hujan sehingga air laut dalam ruang evaporator belum mencapai suhu yang optimal. Jumlah air tawar maksimal terdapat pada hari keena. Pada hari tersebut intensitas matahari yang diterima maksimal sehingga dapat menaikkan suhu kaca dan air. Suhu lingkungan pada hari tersebut berkisar antara 25-36 °C, dengan rata-rata 30 °C. Secara detail rata-rata air tawar yang dihasilkan secara enam hari melalui proses destilasi ini dapat dilihat pada diagram di bawah ini.

 

Pada diagram diatas terlihat bahwa kuntitas air hasil destilasi setiap hari berbeda-beda, hal ini disebabkan karena suhu lingkungan yanhg berbeda setiap hari juga. Volume air hasil destilasi minimum terjadi pada hari ke -2, hal ini disebabkan karena pada hari cuaca mendung dan kemudian terjadi hujan, sedangkan volume air hasil destilasi maksimum terjadi pada hari keenam karena pada hari itu cuaca cerah dan sangat panas sehingga penguapan sangat cepat dan maksimal.

Kuantitas air hasil destilasi ditentukan oleh proses penguapan dari air laut dalam ruangan evaporasi dan proses pengembunan yang terjadi di kaca penutup. Proses penguapan akan semakin baik apabila suhu air laut dalam ruangan evaporasi semakin tinggi. Semakin tinggi suhu suatu zat cair maka pergerakan molekul di dalamnya akan semakin cepat hingga terjadi tumbukan antar molekul yang akan menyebabkan semakin cepatnya proses perpindahan massa dari cairan ke gas (penguapan). Proses pengembunan dipengaruhi oleh suhu kaca penutup ruang evaporasi. Uap yang terbentuk akan diubah menjadi bentuk cair apabila mengenai benda yang suhunya lebih rendah (kaca penutup). Semakin rendah suhu kaca penutup maka proses pengembunan akan semakin cepat terjadi.

Kuantitas air hasil destilasi pada penelitian ini belum maksimal sehingga masih dapat ditingkatkan lagi bila uji coba dilakukan pada musim kemarau. Kondisi sinar matahari yang maksimal akan mengakibatkan penguapan (uap air) yang maksimal. Uap air yang banyak akan menghasilkan embun atau air tawar yang banyak pula. Menurut Lakitan (2002) laju evaporasi di Indonesia terjadi secara bervariasi tergantung ketinggian tempat dan waktu. Pada bulan Januari – April laju evaporasi masih rendah, puncaknya terjadi pada bulan Juni – September. Pelaksanaan penelitian dilakukan pada bulan Maret – April 2005. Ini berarti pada periode dimana terjadi kondisi laju penguapan rendah.

4.3.   Hubungan Antara Selisih Suhu Lingkungan,Kaca Dengan Volume Air Destilasi

Volume air hasil destilasi berhubungan positif dengan suhu lingkungan. Persamaan regresi hubungan antara suhu lingkungan dan volume air yang diperoleh  adalah y= 75.86x - 1425.2, dimana y adalah rata-rata volume air hasil destilasi dan x adalah suhu lingkungan. Setiap kenaikan suhu lingkungan sebesar 1°C, meningkatkan laju pertambahan volume air hasil destilasi sebanyak 75.86 ml, begitu juga dengan hubungan antara suhu kaca dengan volume air yang diperoleh yaitu y = 39.76x - 720.38, dimana setiap kenaikan suhu kaca sebesar 1°C, meningkatkan laju pertambahan volume air hasil destilasi sebanyak 39.76 ml. Secara detail hubungan antara suhu lingkungan,kaca dengan volume air hasil destilasi dapat dilihat pada grafik dibawah ini.

 

Grafik hubungan suhu lingkungan,kaca dengan volume air destilasi

Untuk hubungan antara selisih suhu lingkungan, kaca dengan volume air yang diperoleh dapat dilihat pada grafik di bawah ini.

 

Grafik hubungan selisih suhu lingkungan,kaca dengan volume air destilasi

Volume air hasil destilasi berhubungan positif dengan selisih suhu kaca dan lingkungan. Persamaan regresi hubungan antara selisih suhu lingkungan dan volume air yang diperoleh  adalah y= 76.935x + 94.231, dimana y adalah rata-rata volume air hasil destilasi dan x adalah beda suhu antara kaca dengan lingkungan. Setiap kenaikan beda suhu kaca dan lingkungan sebesar 1°C, meningkatkan laju pertambahan volume air hasil destilasi sebanyak 76. 94 ml.

4.4.  Nilai Ekonomis

Hasil penelitian menunjukan bahwa ternyata teknologi destilasi dengan menggunakan sinar matahari rata-rata menghasilkan air tawar dari air laut sebanyak 501.16 ml/hari. Alat ini masih dapat memproduksi air lebih banyak lagi apabila alat ini lebih dilengkapi dengan factor-faktor pendukung lainnya serta lama penyinaran matahari lebih banyak dan intensitas matahari lebih besar. Kondisi ini akan terjadi pada musim kemarau sekitar bulan Juni - September. Pada bulan – bulan ini sebagian besar wilayah Indonesia mengalami musim kemarau yang kering. Pada daerah tertentu atau pulau-pulau kecil ketersediaan air tawar menjadi sangat langka. Oleh karena itu pemanfaatan teknologi destilasi engan menggunakan sinar matahari ini  menjadi layak dipertimbangkan untuk digunakan di daerah sulit air.

Teknologi destilasi ini memiliki keunggulan dalam hal penggunaan energi matahari yang murah dan melimpah. Ketersediaan alamiah energi panas matahari yang ada telah lebih dari cukup jika dimanfaatkan secara maksimal (Purnomo dan Adi, 1994). Disamping itu, destilator tenaga surya memiliki desain dan konstruksi yang sederhana. Mudah dibuat dari bahan –bahan yang tersedia di desa oleh tenaga lokal. Hampir tidak diperlukan keahlian khusus untuk membuat dan mengoperasikan teknologi destilasi yang dimaksud.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1          KESIMPULAN

Adapun Kesimpulan yang bisa diambil dari penelitian ini adalah :

1.      Volume air tawar yang dihasilkan dari proses destilasi ini selama enam hari percobaan adalah sebanyak 3187 ml atau 3,187 liter dimana rata-rata air tawar yang dihasilkan adalah 531,17 ml/hari.

2.    a. Hubungan antara suhu lingkungan, kaca dengan volume air hasil destilasi dapat dilihat pada grafik dibawah ini,

 

         

b. Hubungan antara selisih suhu kaca-lingkungan dengan volume air hasil destilasi dapat dilihat pada grafik dibawah ini,

         

3.      Dengan melihat volume air yang dihasilkan melalui proses destilasi ini walaupun belum semaksimal yang diharapkan maka alat yang digunakan dalam penelitian ini dapat digunakan untuk membantu kebutuhan masyarakat akan air agar dapat memperoleh air dengan mudah mengingat nilai ekonomis alat yang digunakan dari  proses destilasi ini juga.

5.2.       SARAN

Adapun saran-saran yang diambil dari penelitian ini adalah :

1.      Diharapkan kepada peneliti selanjutnya agar lebih memperhatikan desain alat yang digunakan agar air tawar yang dihasilkan nanti lebih maksimal, serta sebelum melakukan penelitian ini dianjurkan alat,bahan, serta hal-hal lain yang mendukung keberhasilan penelitian agar disiapkan terlebih dahulu.

2.      Diharapkan kepada masyarakat setempat agar mencoba teknologi ini karena dapat membantu memenuhi kebutuhan akan air mengingat alat yang digunakan dapat dibuat dengan mudah dan sangat murah.