Corresponding author: Departemen Teknik Kimia
Diterima: 8 Agustus 2017 Universitas Internasional Semen Indonesia Disetujui: 17 Oktober 2017
Kompleks PT. Semen Indonesia Jl. Veteran, Gresik 61122
© 2017 Politeknik Negeri Malang
E-mail: okky.prastuti@uisi.ac.id

## Pengaruh Komposisi Air Laut dan Pasir Laut Sebagai Sumber Energi Listrik
Okky Putri Prastuti *)
Departemen Teknik Kimia, Universitas Internasional Semen Indonesia, Kompleks PT. Semen Indonesia Jl. Veteran, Gresik 61122
*E-mail: okky.prastuti@uisi.ac.id

## ABSTRAK
Energi  listrik adalah energi  yang berasal dari  muatan  listrik  yang  menimbulkan  medan  listrik  statis  atau bergeraknya elektron pada konduktor (pengantar listrik) atau ion (positif atau negatif) pada zat cair atau gas. Energi  listrik  dibutuhkan  oleh  masyarakat  untuk  menghidupkan  lampu  penerangan,  memanaskan, mendinginkan  ataupun  untuk  menggerakkan  kembali  suatu  peralatan  mekanik  untuk  menghasilkan bentuk  energi  yang  lain.  Untuk  memenuhi  kebutuhan  tersebut  dilakukan  berbagai  upaya  pembaharuan energi salah satunya memanfaatkan campuran pasir laut dan air laut. Pemanfaatan air laut sudah diketahui bahwa memang bisa menghasilkan arus listrik. Penelitian ini merupakan studi awal untuk mengkombinasi air  laut  dan  pasir  laut  sebagai  bahan  baku.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  menganalisis  komposisi optimal  antara  air  laut  dan  pasir  laut  dalam  menghasilkan  energi  listrik.  Sumber  air  laut  dan  pasir  laut berasal  dari  Pantai  Kenjeran  Surabaya  Indonesia.  Metode  penelitian  berupa  pencampuran  air  laut  dan pasir  laut  dengan  komposisi  perbandingan  persen  berat  pasir  laut  di  dalam  campuran  sebesar  0%, 25%, 50%, 75%, dan 100%. Energi listrik yang dihasilkan ditunjukkan dengan mengamati aliran arus dan daya yang terlihat pada multimeter. Berdasarkan hasil pengukuran arus dan tegangan didapatkan berturut-turut sebesar 2,4 V; 2,3 V; 2,3 V; 1,8 V; dan 0,9 V. Sehingga  hasil analisis dari kandungan air  laut dan pasir laut berpotensial untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik, meskipun pasir laut berperan sebagai hambatan.
Kata kunci : air laut, energi listrik, energi terbaharukan, pantai kenjeran, pasir laut

## ABSTRACT
Electrical energy  is energy derived  from electric charge that  causes static electric field or the movement of electrons in a conductor (conductor of electricity) or ions (positive or negative) in a liquid or gas. The electrical  energy  needed  by  society  to  lighting,  heating,  cooling,  or  to  move  back  in  mechanical equipment to produce other forms of energy. Utilization of a mixture of sand and sea water is one of the methods  of  renewable  energy.  In  other  hand,  utilization  of  sea  water  is  known  that  it  can  generate electricity.  This  study  is  a  preliminary  study  to  combine  sea  water  and  sea  sand  as  raw  materials.  The purpose  of  this  study  was  to  analyze  the  optimal  composition  of  sea  water  and  sea  sand  in  generating electrical  energy.  Source  of  sea  water  and  sea  sand  comes  from  Kenjeran  Beach  Surabaya  Indonesia. Research  methods  such  as  mixing  sea  water  and  sea  sand  with  a  weight  percent  ratio  sea  sand  in  the mixture  of 0%, 25%, 50%,  75%, and  100%. The electrical energy generated is determined by observing the  current  flow  and  power  are  seen  on  the  multi  meter.  Based  on  the  results  of  current  and  voltage measurements obtained respectively 2,4 V; 2,3 V; 2,3 V; 1,8 V; and 0,9 V. So the results of the analysis of the  composition  of  sea  water  and  sea  sand  can  potentially  be  used  as  a  source  of  electrical  energy, although sea sand as agent of resistant.
Keywords : electrical energy, kenjeran beach, renewable energy, sea sand, sea water

## 1.  PENDAHULUAN
Sumber  energi  utama  pada  bumi  ini  berasal  dari  minyak  bumi  dan  fosil.  Pada  masa depan, ketersediaan bahan tersebut akan semakin berkurang sedangkan jumlah populasi makhluk  hidup akan  semakin  bertambah.  Salah  satu  energi  yang  sangat  penting  untuk keberlangsungan hidup adalah sumber energi listrik. Dalam era modern sekarang telah banyak  dikembangkan  cara  mengenai  menciptakan  energi  alternatif  untuk  bisa mensubsitusi  kegunaan  minyak  bumi  dan  fosil.  Beberapa  sumber  energi  yang  sedang dikembangkan  antara  lain  berasal  dari  tenaga  angin,  tenaga  surya,  ombak  laut,  hidro power,  dan  panas  bumi.  Salah  satu  sumber  energi  yang  sedang  dikembangkan  yaitu sumber  energi  yang  keberadaannya  melimpah  di  bumi  ini  yaitu  air  untuk  bisa menghasilkan energi listrik setelah melewati suatu proses kimia.
Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H 2 O, satu molekul air tersusun atas dua atom  hidrogen  yang  terikat  secara  kovalen  pada  satu  atom  oksigen.  Air  bersifat  tidak berwarna,  tidak  berasa  dan  tidak  berbau  pada  kondisi  standar,  yaitu  pada  tekanan  100 kPa  (1  bar)  dan  temperatur  273,15  K  (0°C)  [1].  Molekul  air  dapat  diuraikan  menjadi unsur-unsur asalnya dengan mengalirinya arus listrik. Proses ini disebut elektrolisis air. Pada  katoda,  dua  molekul  air  bereaksi  dengan  menangkap  dua  elektron,  tereduksi menjadi  gas  H 2 dan  ion  hidroksida  (OH - ).  Sementara  itu  pada  anoda,  dua  molekul  air lain terurai menjadi gas  oksigen (O 2 ), melepaskan 4 ion H + serta mengalirkan elektron ke katoda. Ion H + dan OH - mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul  air.  Gas  hidrogen  dan  oksigen  yang  dihasilkan  dari  reaksi  ini  membentuk gelembung pada elektroda dan dapat dikumpulkan [2].
Air  laut  merupakan campuran  dari  96,5%  air  murni  dan  3,5% material  lainnya  seperti garam-garam,  gas-gas  terlarut,  bahan-bahan  organik  dan  partikel-partikel  tak  terlarut. Air laut memang berasa asin karena memiliki kadar garam rata-rata 3,5%. Kandungan garam di setiap laut berbeda kandungannya. Air laut memiliki kadar garam karena bumi dipenuhi  dengan  garam  mineral  yang  terdapat  di  dalam  batu-batuan  dan  tanah. Contohnya  natrium,  kalium,  kalsium,  dan  lain-lain.  Apabila  air  sungai  mengalir  ke lautan,  air  tersebut  membawa  garam.  Ombak  laut  yang  memukul  pantai  juga  dapat menghasilkan  garam  yang  terdapat  pada batu-batuan.  Lama-kelamaan air laut menjadi asin karena banyak mengandung garam [3]. Dalam penelitian sebelumnya, air laut telah digunakan  sebagai  elektrolit  di  dalam  sel  baterai  untuk  pembangkit  tenaga  listrik. Metode  yang  digunakan  adalah  sel  elektrolisis  dengan  mengaplikasikan  seng  dan tembaga sebagai katoda dan anoda,  untuk diapliksikan dalam baterai air laut. Menurut Susanto,  Dkk.  [4],  hasil  penggunaan  perpaduan  elektroda  seng-tembaga  menghasilkan nilai  tegangan  lebih  tinggi  dengan  selisih  839  mV  dibandingkan  perpaduan  elektroda aluminium-tembaga dari segi luas permukaan yang sama.
Selain air laut, pasir juga bisa sebagai alternatif energi di masa datang.  Pasir, memiliki butiran halus dan bulat, masih dimanfaatkan sebagai penguat komponen beton. Namun pasir laut yang memiliki kandungan garam dirasa tidak menguntungkan sebagai bahan komponen  beton.  Karena  keberadaan  garam  bisa  menyebabkan  korosi,  mengurangi daya  lekat  serta  kekuatan  dari  beton  [5]. Kandungan  garam  yang  terdapat  dalam  pasir laut bisa dilakukan penelitian awal untuk menguji apakah pasir laut bisa menghasilkan arus  listrik  atau  tidak.  Untuk  waktu  sekarang,  pasir  laut  masih  belum  banyak
dikembangkan  dalam  pemanfaatan  sumber  energi  listrik.  Sedangkan  keberadaan  dari pasir laut selalu berdampingan dengan air laut.
Secara  umum  pasir  laut  dapat  dibedakan  atas  dua  kondisi  yaitu  pasir  laut  yang dipengaruhi pasang surut dan pasir laut yang terendam atau dipengaruhi oleh kondisi air laut (air pasang surut). Yang dimaksud dengan pasir laut yang tidak dipengaruhi oleh air pasang surut adalah pasir laut yang terdampar + 50 meter dari air pasang dan tidak akan tergenang  kembali.  Pasir  laut  yang  tidak  dipengaruhi  air  pasang  ini  mempunyai kandungan kadar garam yang lebih kurang dari pasir laut yang dipengaruhi air pasang. Akan tetapi, bahan-bahan kimia dan limbah-limbah yang ada pada pasir laut yang tidak dipengaruhi pasang surut lebih banyak dibandingkan pasir laut yang dipengaruhi pasang surut.  Kandungan  garam  yang  terdapat  dalam  pasir  laut  tersebut  digunakan  dalam proses elektrolisis. Karena konsep dasar elektrokimia adalah adanya pertukaran ion-ion positif  dan  negatif.  Sedangkan  garam  mengandung  ion  positif  dan  negatif,  semakin banyak kadar garam maka akan menghasilkan energi listrik yang besar [6].
Campuran  antara air  laut  dan  pasir  laut  akan  meningkatkan  kadar  garam  dalam  proses elektrokimia.  Keberadaan  pasir  laut  dan  air  laut  yang  jumlahnya  cukup  banyak  di Indonesia  bisa  sebagai  alternatif  untuk  menghasilkan  energi.  Oleh  karena  itu,  penulis memberikan alternatif solusi dengan memanfaatkan air laut dicampur dengan pasir laut menggunakan konsep elektrokimia. Energi listrik yang berasal hanya dari air laut sudah banyak diteliti dan dikembangkan menjadi bola lampu instan yang diberi nama dengan Age-Petromat  [7]. Namun dengan adanya campuran pasir laut, penelitian ini bertujuan untuk  memberi  keterbaruan  dan  menguji  perpaduan  antara  air  laut  dan  pasir  laut  juga bisa menghasilkan arus listrik.  Energi listrik  yang dihasilkan akan dimanfaatkan  untuk menghidupkan  lampu  penerangan,  memanaskan,  mendinginkan  ataupun  untuk menggerakkan  kembali  suatu  peralatan  mekanik  untuk  menghasilkan  bentuk  energi yang lain.

## 2.  METODE PENELITIAN

## 2.1.  Material
Material  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  air  laut  dan  pasir  laut.  Sampel diambil dari Pantai Kenjeran Surabaya, Jawa Timur, Indonesia. Suhu dari air laut yang diambil  sekitar  28-33  C,  berwarna  keruh  karena  sedikit  mengandung  lumpur/pasir. Sedangkan  untuk  menguji  adanya  arus  listrik  dalam  penelitian  ini  digunakan  dua elektroda yaitu tembaga (C101 Copper Rod 500mm x 10mm) sebagai katoda sedangkan seng  (ZR10  Zinc  Rod  500mm  x  10mm)  sebagai  anoda,  wadah,  kabel,  multi  meter sebagai pembacaan tegangan, dan penjepit buaya.

## 2.2.  Peralatan Eksperimen
Gambar 1. Skema Alat Penelitian

## 2.3.  Prosedur Percobaan
Penelitian  ini  menggunakan  dua  bahan  baku  yaitu  air  laut  dan  pasir  laut  yang  diambil dari  Pantai  Kenjeran.  Campuran  dari  kedua  bahan  baku  tersebut  diletakkan  dalam wadah  kosong  berdasarkan  rasio  persen  berat  pasir  laut  terhadap  campuran  tersebut yaitu  0%,  25%,  50%,  75%,  dan  100%.  Elektroda  yang  telah  dipersiapkan  sebelumnya dimasukkan  ke  dalam  wadah  yang  telah  berisi  campuran  pasir  laut  dan  air  laut.  Hasil pembacaan tegangan dan arus listrik dideteksi menggunakan multimeter.

## 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Energi laut merupakan alternatif energi terbaharukan termasuk sumberdaya non-hayati yang memiliki potensi besar untuk dikembangkan. Selain menjadi sumber pangan, laut juga mengandung beraneka sumber daya energi yang keberadaannya semakin signifikan manakala energi yang bersumber dari bahan bakar fosil semakin menipis. Diperkirakan potensi  laut  mampu  memenuhi  empat  kali  kebutuhan  listrik  dunia  sehingga  tidak mengherankan  berbagai  negara  maju  telah  berlomba  memanfaatkan  energi  ini.  Selain itu,  ada  energi  lain  yang  dapat  dimanfaatkan  yaitu  pasir  laut.  Pasir  laut  juga  memiliki kandungan  garam  yang  jumlahnya  relatif  masih  kecil.  Dalam  studi  awal  penelitian  ini bertujuan  untuk  menganalisa  komposisi  air  laut  dan  pasir  laut  dalam  menghasilkan sumber energi listrik.
Elektrolit  adalah  suatu  zat  yang  larut  atau  terurai  ke  dalam  bentuk  ion-ion  dan selanjutnya larutan menjadi konduktor elektrolit. Elektrolit bisa berupa air, asam, basa atau berupa senyawa kimia lainnya. Elektrolit mempunyai sifat asam, basa atau garam. Seperti contohnya ikatan ion NaCl yang salah satu jenis garam yaitu garam dapur. NaCl dapat  menjadi  elektrolit  dalam  bentuk  larutan  dan  lelehan  atau  bentuk  liquid  dan aqueous  [8].  Di  dalam  air  laut  dan  pasir  laut  terdapat  kandungan  senyawa  NaCl  yang bisa menjadi sebuah larutan konduktor elektrolit.
Dari  hasil  penelitian,  campuran  komposisi  antara  air  laut  dan  pasir  laut  dapat menghasilkan  arus  listrik  yang  mana  bisa  menjadi  energi  terbaharukan.  Hasil  dari perbandingan  komposisi  disajikan  dalam  Tabel  1.  Hasil  yang  disajikan  merupakan percobaan menggunakan 1 sel rangkaian.
Tabel 1. Hasil Daya Variasi Komposisi Air Laut dan Pasir Laut
Variasi Komposisi (%berat pasir laut) Massa Air Laut (Gram) Massa Pasir Laut (Gram) Tegangan (Volt) Arus (Ampere) Daya (Watt) 0 % 300 0 2,4 2,5 6 25 % 225 75 2,3 2,5 5,75 50 % 150 150 2,3 2,5 5,75 75 % 75 225 1,8 2,5 4,5 100 % 0 300 0,9 2,5 2,25
Arus  listrik  yang  dihasilkan  berasal  dari  reaksi  elektrokimia  air  laut.  Air  laut mengandung  garam  NaCl,  apabila  terionisasi  maka  menjadi  ion  Na + dan  Cl - .  Begitu pula  halnya  dengan  pasir  laut  juga  mengandung  sedikit  garam.  Saat  elektroda dicelupkan ke wadah campuran pasir laut dan air laut maka mengalami pertukaran ion positif dan negatif. Kutub positif elektroda yaitu tembaga akan menarik ion negatif Cl - , sedangan  kutub  negatif  elektroda  yaitu  seng  akan  menarik  ion  positif  Na + .  Perbedaan muatan dari aliran ion-ion positif dan negatif ini yang menciptakan adanya arus listrik. Berikut adalah reaksi yang terjadi pada elektroda.
Reaksi Reduksi : Cu 2+ + 2e -  Cu Reaksi Oksidasi : Zn  Zn 2+ + 2e -
Pada  Tabel  1  terlihat  bahwa  komposisi  campuran  air  laut  dan  pasir  laut  pada  variabel 25% dan 50% menghasilkan tegangan sebesar 2,3 volt. Hal ini dikarenakan komposisi air laut masih banyak sehingga kandungan garam NaCl masih cukup pekat. Karena pada percobaan pertama yang hanya berisi air laut saja tegangan yang dihasilkan sebesar 2,4 volt.  Berbeda  dengan  konsentrasi  variabel  75%  dan  100%  yang  hanya  menghasilkan tegangan sebesar 1,8 volt dan 0,9 volt. Kandungan garam sudah mulai berkurang karena kandungan  ion  Cl - di  pasir  laut  juga  sedikit,  menurut  literatur  hanya  sekitar  0,038% garam yang terkandung dalam pasir laut [9].
Dari hasil eksperimen terlihat bahwa komposisi 100% air laut dapat menghasilkan daya sebesar 6 watt untuk bisa dimanfaatkan dalam sumber energi listrik. Menurut Fariya dan Rejeki [10], air laut dapat menjadi solusi untuk menggantikan bahan bakar minyak atau bahan bakar diesel, karena adanya muatan partikel bebas dari garam NaCl yang terdapat dalam  air  laut.  Kandungan  garam  yang  terdapat  pada  air  laut  sebesar  3,5%  dari campuran air murni dan garam. Sedangkan pada  hasil eksperimen terlihat bahwa  daya yang dihasilkan pada 300 gram pasir laut atau variasi komposisi 100% pasir laut dalam campuran  terlihat  lebih  rendah  sebesar  2,25  watt  dibandingkan  dengan  100%  air  laut. Hal  ini  dikarenakan  kandungan  garam  di  dalam  pasir  laut  dibanding  dengan  air  laut ternyata lebih rendah. Namun masih dapat diidentifikasi bahwa  pasir laut juga terdapat kandungan  garam  dengan  menghasilkan  tegangan  sebesar  0,9  volt.  Selain  kandungan garam  yang  lebih  rendah,  pasir  laut  mengandung  senyawa  silika  dioksida  (SiO 2 ).  Saat terjadi  proses  elektrokimia,  ion  bermuatan  negatif  yang  terdapat  dalam  pasir  laut akan
berikatan dengan ion logam Cu yaitu katoda tembaga yang digunakan. Sehingga terjadi reaksi yang menyebabkan kadar ion logam tembaga menjadi berkurang [9]. Sedangkan keberadaan  ion  tembaga  ini  digunakan  sebagai  penukar  muatan  ion  Na + dan  Cl - yang ada di dalam sel untuk bisa menghasilkan arus listrik. Namun sebagai alternatif energi masa  depan  di  daerah  pesisir  pantai,  pasir  laut  bisa  dikembangkan  lebih  lanjut apabila dikombinasikan dengan air laut.

## 4.  KESIMPULAN
Dalam tahap  studi  awal  penelitan  ini  dapat  disimpulkan  bahwa  kombinasi air  laut  dan pasir laut bisa menghasilkan energi listrik karena adanya kandungan garam yang dapat menghasilkan  beda  potensial  dengan  mengabdopsi  metode  sel  elektokimia.  Secara komersial  telah  dijual  lampu  garam  air  petromat  yang  hanya  menggunakan  air  garam dengan  nyala  lampu  hingga  8  jam  menggunakan  1  watt  Luxion  LED.  Untuk kedepannya,  kombinasi  air  laut  dan  pasir  laut  bisa  dikemas  seperti  baterai  dengan pemasangan lebih dari 1 sel untuk mendapatkan daya yang lebih besar. Sedangkan pasir laut bertindak sebagai agen resistan dalam pembangkit listrik tenaga air laut. Walaupun sebagai  agen  resistan,  kandungan  pasir  laut  masih  memiliki  daya  hantar  listrik  yang cukup baik dengan ditunjukkan power yang dihasilkan sebesar 2,25 watt.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Hibah  LPPM  (Lembaga  Penelitian  dan Pengabdian  Masyarakat)  Universitas  Internasional  Semen  Indonesia  yang  telah memberi dukungan finansial terhadap penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] S. H. Maron, J. B. Lando, Fundamentals of Physical Chemistry, New York: Mac Millan Publishing Co. Inc, 1998.
[2] S. Sunde, Water Electrolysis Technology Concepts and Performance, Newcastle upon Tyne: University of Newcastle, 2012.
[3] A. Yuningsih,  A. Masduki, Potensi Energi  Arus  Laut  untuk Pembangkit Tenaga Listrik  di  Kawasan  Pesisir  Flores  Timur, Jurnal  Ilmu  dan  Teknologi  Kelautan Tropis , vol. 3,  hal. 13-25, 2011.
[4] A.  Susanto,  M.  S.  Baskoro,  S.  H.  Wisudo,  M.  Riyanto,  F.  Purwangka, Performance  of  Zn-Cu  and  Al-Cu  Electrodes  in  Seawater  Battery  at  Different Distance  and  Surface  Area, International  Journal  of  Renewable  Energy Research , vol. 7, no. 1, hal. 298-303, 2017
[5] D.  R.  Mangerongkonda,  Pengaruh  Penggunaan  Pasir  Laut  Bangka  Terhadap Karakteristik Kualitas Beton, Skripsi, Universitas Gunadarma, Indonesia, 2007.
[6] R.  Ramlan,  N.  Pradhani,  Studi  Pemanfaatan  Pasir  Laut  Sebagai  Agregat  Halus pada Campuran Beton Aspal, Majalah Ilmiah Mektek. , vol. 10, no. 1, hal. 10-21, 2008.
[7] S.  Retno,  Media  Indonesia,  Lampu  Berenergi  Air  Garam,  Edisi  Sabtu,  27 February 2016, Pk. 06.50 WIB.
[8] A. L. Underwood, Analisa Kuantitatif Mikro dan Semi Mikro, Jakarta: Erlangga, 1999.
[9] D.  S.  Pambudi,  Pemanfaatan  Pasir  Laut  Teraktivasi  H 2 SO 4 dan  Tersalut  Fe 2 O 3 Sebagai Adsorben Ion Logam Cu (II) dalam Larutan, Skripsi, Universitas Negeri Semarang, Indonesia, 2013.
[10]  S.  Fariya,  S.  Rejeki,  Seacell  (Sea  Water  Electrochemical  Cell)  Pemanfaatan Elektrolit  Air  Laut  Menjadi  Cadangan  Sumber  Energi  Listrik  Terbaharukan Sebagai  Penerangan  pada  Sampan, Jurnal  Sain  dan  Teknologi. ,  vol.  10,  no.  1, hal. 44-58, 2015.