Jurnal Fisika dan Terapannya (2020) Vol. 7 (2): 175-184 DOI: 10.24252/jft.v7i2.18501 JURNAL FISIKA DAN TERAPANNYA p-ISSN: 2302-1497, e-ISSN: 2715-2774 http://journal.uin-alauddin.ac.id/index.php/jft
DESAIN DAN KONSTRUKSI PENYULING AIR ASIN MENJADI AIR TAWAR ( SOLAR  STILL )  YANG    MUDAH,  MURAH  DAN  MEMILIKI  EFISIENSI TINGGI
Iswadi I. Patunrengi 1 , Aisyah 2 , M Said L 1 , Nurul FA 1
1 Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar.
2 Jurusan Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar.
Email: wadi.phys.dept@uin-alauddin.ac.id

## INFO ARTIKEL
Status artikel: Diterima: 28 Desember 2020 Disetujui: 20 Januari 2021 Tersedia online: 25 Januari 2021
Keywords: Solar  still,  pyramid model,  Prism  model,  efficiency, evaporation.

## ABSTRACT
Solar still design and construction have been carried out with two models, namely the pyramid model and the prism model. The prism model is proposed as a new model that is  easier  and  cheaper  in  the  construction  process  as  a potential replacement for the previous model that is more complicated. While the pyramid model is a control model. The size of the container or raw water bath used is 75 cm x 75 cm x 10 cm. the results showed that the volume of water  evaporated  pyramid  model  more  than  the  control model,  efficiency  also  gave  a  better  value  of  27.55% compared to 24.10% for the control model.

## 1. PENDAHULUAN
Sistem  pengolahan  air  laut  menjadi  air  bersih  merupakan  salah  satu  metode  yang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan air bersih layak konsumsi di berbagai negara. Metode yang digunakan mulai dari yang paling sederhana hingga yang paling modern seperti model filternano bertekanan tinggi ( desalination ). Salah satu metode yang paling popular adalah model evaporasi, dimana air dalam wadah tertutup dipanaskan secara alami  oleh sinar matahari (Said & Iswadi, 2016). Metode ini memiliki banyak nama sesuai dengan jenisnya namun  secara  umum  deikenal  sebagai  metode  tenaga  matahari  ( solar  still  method ) (Arunkumar et al., 2012). Penelitian tentang pengolahan air laut menjadi air minum dengan memanfaatkan tenaga matahari telah banyak dilakukan diantaranya dengan mengembangkan model piramida air (Iswadi & Aisyah, 2013). Pengembangan dan penelitian lanjut dengan
Iswadi I, dkk. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2020) Vol. 7 (2): 175 - 184
metode  solar  still  juga  telah  dilakukan  oleh  beberapa  periset  seperti  pengembangan  slope ganda  dengan  material  tertentu  (Kalidasa  Murugavel  &  Srithar,  2011),  menggunakan reflector (Tanaka, 2011), dan material penyerap energi panas (Tabrizi et al., 2010).
Solar still juga dapat diimplementasikan dengan system filternano bertekanan tinggi (desalination) dengan model hibrid (Aburideh et al., 2012). Secara detail analisa system kerja metode beberapa solar still juga telah diteliti dengan baik, seperti efek aliran air dalam solar still (Farshchi Tabrizi et al., 2010), penambahan condenser nanofluid (Kabeel et al., 2013), dan penegembangan model hemispherical (Ismail, 2009).
Meskipun telah banyak penelitian mengenai solar still namun secara umum model yang  ditawarkan  terlalu  sederhana  atau  terlalu  rumit  dalam  proses  konstruksinya  (Aybar, 2007). Selain itu solar still yang ada juga hanya dapat digunakan untuk mengolah air asin menjadi air tawar, tidak dapat digunakan untuk menampung air hujan. Adapun yang telah dilakukan sebelumnya telah mencakup tiga fungsi yang signifikan yaitu mengolah air asin menjadi tawar, menampung air hujan dan sebagai penghasil garam Kristal (Iswadi & Aisyah, 2013). Tujuan utama dalam riset ini adalah untuk mendesain dan mengkontruksi model solar still yang sederhana, murah dan memiliki efisiensi tinggi tanpa meninggalkan 3 fungsi yang telah dikembangkan sebelumnya.

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1 Desain Alat
Desain alat yang diajukan dalam penelitian ini pada prinsipnya sama dengan alat yang telah dibuat sebelumnya (Iswadi and Aisyah 2013; Said et al. 2016). Tiga fungsi utama tetap dipertahankan sebagaimana alat yang terdahulu yakni penyuling air laut menjadi air bersih, penghasil garam dan penampung air hujan. Perbedaaan mendasar terletak pada lantai wadah dan model piramida menjadi model prisma atau model rumah adat Sulawesi.
Lantai  solar  still  dibuat  miring  dan  bergelombang,  hal  ini  dimaksudkan  agar  sinar matahari yang masuk dalam ruang solar still tidak langsung dipantulkan keluar system namun akan  mengalami  pemantulan  beruang  karena  sudut  yang  berubah.  Dengan  demikian  suhu rungan akan mengalami peningkatan yang lebih cepat.
Sedangkan model atap yang dipilih mengikuti model atap rumah adat Sulawesi, hal ini  dimaksudkan  agar  proses  desain  dan  konstruksi  alat  menjadi  lebih  sederhana  namun dengan  kemanpuan  yang  tidak  berubah.  Kemudian  model  ini  juga  akan  menggunakan material  kaca  atau  fiberglass  yang  lebih  sedikit  karena  hanya  berfokus  pada  dua  sisi sebagaimana atap rumah sedangkan untuk model piramida keempat sisi memerlukan luasan yang  sama.  Terakhir,  model  prisma  lebih  familiar  bagi  masyarakat  karena  telah  terbiasa dengan  model  atap  rumah  sehingga  biaya  jasa  konstruksinya  lebih  murah.  Keunggulan- keunggulan  yang  ditawarkan  dalam  desain  ini  menjadikannya  lebih  murah  (ekonomis) dibandingkan dengan model piramida, baik dari segi material maupun jasa konstruksinya.

## 2.2 Konstruksi dan Kalibrasi
Konstruksi dilakukan untuk 2 solar still masing-masing untuk model piramida dan model prisma. Ukuran yang digunakan adalah 75 cm x 75 cm dengan tinggi kaca sekitar 35 cm. model piramida digunakan sebagi control atau pembanding dengan menggunakan lantai datar  sedangkan  model  prisma  menggunakan  lantai  bergelombang.  Penambahan  kipas  di dalam ruang solar still juga dilakukan untuk melihat potensi penggunaannya dan efek yang ditimbulkannya terhadap kuantitas hasil penyulingan.
Kalibrasi  dilakukan  beberapa  kali  untuk  memastikan  bahwa  solar  still  tidak mengalami  kebocoran  baik  lantai  atau  wadah  air  sampel  maupun  ruang  solar  still  secara keseluruhan. Kebocoran akan menyebabkan pertukaran udara antara ruang solar still dengan lingkungan sehingga proses evaporasi menjadi terhambat karena suhu termal dalam ruang tidak  meningkat  signifikan.  Dengan  demikian  air  hasil  penyulingan  juga  akan  berkurang sehingga efisiensi atau keefektifan alat menjadi sangat rendah.

## 2.3 Pengukuran Variabel
Terdapat  beberapa  variable  yang  diukur  selama  proses  kalibrasi  maupun  proses penggunaan alat dalam penelitian. Variable utama yang diukur adalah suhu dalam derajat celcius, diukur menggunakan termokopel yang terpasang pada alat solar still. Suhu terukur adalah suhu ruang dan suhu lingkungan setiap saat hingga proses pengambilan data selesai. Volume air hasil evaporasi (penyulingan) dalam satuan volum diukur dengan menggunakan gelas atau tabung ukur. Volume air mencakup air hasil penyulingan dan air baku (air laut). Selain  itu  salinitas  air  baku  juga  diukur  menggunakan  saltmeter.  Variable  terakhir  yang diukur adalah waktu, yang diukur dengan jam atau alat ukur yang reliabel seperti smartphone. Efisiensi atau keefektifan alat ditentukan dengan menggunakan persamaan,
𝑛 = !"#$ !%& × 100%
(1)
Variable n,  V out ,  dan V in pada  persamaan  (1)  merepresentasikan  masing-masing  untuk efisiensi, volume hasil evaporasi dan volume input air baku.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Desain, Konstruksi dan Kalibrasi
Desain dan konstruksi alat solar still telah dilakukan untuk dua alat masing-masing mewakili  model  piramida  dan  model  prisma.  Kedua  desain  tersebut  diperlihatkan  pada gambar 1 berikut;
Gambar 1 Model desain Solar still
Gambar 1 menunjukkan desain solar still yang akan di konstruksi dengan ukuran yang telah  ditenukan.  Model  piramida  memiliki  puncak  kubah  yang  lebih  tinggi  dibandingkan dengan  model  prisma  sebagaimana  yang  ditunjukkan  oleh  gambar  1c  dan  1d,  namun demikian luasan kaca yang digunakan adalah sama sehingga ruang dalam kedua solar still juga memiliki volume yang sama. Setelah desain selesai, proses kontruksi dilakukan dengan menggunakan  material  yang  sama  dengan  piramida  yang  telah  dibuat  dan  diaplikasikan kepada masyarakat (Said & Iswadi, 2016). Material yang digunakan diantaranya glass fiber 0,3  mm,  rangka  kayu,  alas  bak/wadah  plat  stainless  steel  dan  pipa  dengan  ukuran  yang disesuaikan. Hasil konstruksi diperlihatkan pada gambar 2 berikut;
Iswadi I, dkk. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2020) Vol. 7 (2): 175 - 184
Gambar 2 Solar still hasil konstruksi dan proses kalibrasi a) Model Piramida, b)  Model Prisma
Gambar  2  menunjukkan  proses  ujicoba  dan  kalibrasi  alat  yang  telah  dikonstruksi sesuai dengan ukuran yang telah didesain sebelumnya. Hasil uji coba menjadi acuan dalam kalibrasi sehingga alat solarstill bekerja sesuai dengan fungsi dan peruntukannya.

## 3.2. Data Hasil Pengukuran
3.2.1. Suhu dan volume air evaporasi
Pengukuran suhu dilakukan dengan menggunakan termokopel yang terpasang pada solar  still.  Data  yang  diperoleh  berupa  data  suhu  lingkungan  dan  suhu  ruangan  masing- masing  untuk  model  piramida  dan  model  prisma.  Distribusi  suhu  yang  diperoleh  selama penggunaan alat dalam penelitian diperlihatkan pada gambar 3 berikut;
Gambar 3 Distribusi suhu solar still
Iswadi I, dkk. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2020) Vol. 7 (2): 175 - 184
Gambar  3  menunjukkan  bahwa  distribusi  suhu    membentuk  kurva  normal  dengan puncak berada pada pukul 12 siang untuk kedua jenis solar still. Pada awal hari, pukul 8 – 9 wita,  model  prisma  memberikan  peningkatan  suhu  yang  signifikan  dibandingkan  dengan model piramida, namun setelah siang hari suhu dalam ruang piramida lebih tinggi. Secara keseluruhan  grafik  tersebut  menunjukkan  bahwa  kedua  model  memberikan  hasil  yang sebanding.  Mengingat  konstruksi  solar  still  model  prisma  jauh  lebih  mudah  dan menggunakan material yang lebih sedikit maka secara ekonomis model ini lebih baik untuk diterapkan  dalam  masyarakat.  Pengaruh  suhu  ruang  terhadap  volume  air  hasil  evaporasi ditunjukkan pada gambar 4 berikut;
Gambar 4 Pengaruh suhu terhadapa volume air hasil evaporasi pada solar still Atas: Model Piramida, Bawah: Model Prisma
Hasil  yang  ditunjukkan  oleh  gambar  4  sangat  menarik  karena  volume  air  hasil evaporasi yang dihasilkan oleh prisma jauh lebih banyak dibandingkan model piramida. Pada jam  12  wita  dengan  suhu  ruangan  60 o C  model  prisma  menghasilkan  160  ml  sedangkan model prisma dengan suhu 62 o C hanya menghasilkan air evaporasi sebanyak 130 ml. Hasil ini memberikan harapan besar bahwa solar still dengan model prisma menjadi solusi yang lebih baik untuk diterapkan dimasyarakat dibandingkan dengan model prisma.
Selain  data-data  di  atas  (suhu  dan  volume  air  penyulingan),  dilakukan  juga pengukuran rata-rata harian total air evaporasi. Namun data-data pada bagian ini sudah tidak signifikan akibat proses pengambilan data telah memasuki musim penghujan, sehingga suhu ruangan solar still tidak maksimal. Jumlah rata-rata volume air evaporasi harian ditunjukkan oleg gambar 5 berikut;
Gambar 5 Hasil evaporasi harian solar Still, Atas: Model piramida, Bawah: Model prisma
Iswadi I, dkk. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2020) Vol. 7 (2): 175 - 184
Hasil  yang  ditunjukkan  pada  gambar  5  konsisten  dengan  hasil-hasil  sebelumnya, yakni  volume  air  evaporasi  yang  dihasilkan  oleh  solar  still  model  prisma  lebih  baik  dari model piramida. Nilai volume tertinggi  terjadi pada hari kedua dengan 270 ml dari model prisma dan 250 ml dari model piramida untuk waktu yang sama. Nilai ini jauh lebih kecil dari nilai yang diberikan pada data pada gambar 4, hal ini karena pada saat pengambilan data harian bersamaan dengan datangnya musim penghujan. Sehingga solar still tidak lagi dapat bekerja secara optimal.
3.2.2. Efisiensi Alat dan Uji laboratorium air hasil evaporasi
Efisiensi  alat  diberikan  dengan  menggunakan  persamaan  1,  hasil  yang  diperoleh menunjukkan  bahwa  efisiensi  rata-rata  model  piramida  sebesar  7,31%  dan  model  prisma sebesar 7,69 %. Data tersebut menunjukkan nilai yang relatif kecil dengan patokan 100% sehingga tampak kurang efektif. Hal ini disebabkan karena volume input yang digunakan adalah volume  total air baku. Jika menggunakan data air evaporasi total maka efisiensinya menjadi 24,10% dan 27,55 % masing-masing untuk model piramida dan model prisma. Uji laboratorium air  hasil evaporasi ditunjukkan oleh tabel 1 berikut;
Tabel 1 Hasil evaporasi uji laboratorium air No Parameter Hasil Uji Standar Baku (Maksimum) 1 Rasa Tidak berasa Tidak berasa 2 Bau Tidak berbau Tidak berbau 3 Konduktivitas 65, 9 µS/cm, suhu 28,6 0 C - 4 Salinitas 0,0 - 5 Turbiditas 2,83 NTU 25 NTU 6 Ph 6,50 6,5 – 8,5 7 Suhu 2 0 C ± 3℃
Hasil  uji  laboratorium  pada  tabel  1  menunjukkan  bahwa  air  yang  dihasilkan  pada penelitian ini terbukti memenuhi standar baku mutu (kadar maksimum) air untuk keperluan higiene  sanitasi  yang  ditetapkan  pada  Peraturan  Menteri  Kesehatan  Republik  Indonesia Nomor 32 Tahun 2017.
Iswadi I, dkk. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2020) Vol. 7 (2): 175 - 184

## 4. SIMPULAN
Telah dilakukan desain dan konstruksi system penyuling air laut menjadi air bersih (solar  still)  dengan  mengajukan  model  yang  lebih  sederhana.  Hasil  menunjukkan  bahwa model prisma memberikan nilai yang lebih baik dibandingkan dengan model piramida untuk semua variabel yang diukur. Terutama pada volume air hasil evaporasi yakni sebesar 160 ml berbanding 130 ml untuk suhu dan waktu yang sama. Demikian juga dengan efisiensi alat, model prisma memberikan efisiensi 27,55%  sedangkan model piramida hanya 24,10%. Serta biaya  total  yang  dibutuhkan  model  prisma  jauh  lebih  sedikit  dibandingkan  dengan  model piramida. Nilai-nilai ini mengindikasikan bahwa model prisma lebih baik untuk diterapkan ke masyarakat.

## 5. UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih penulis berikan kepada tim “pyramid” atas segala bantuan dan kerjasamnya selam proses penelitian.

## 6. DAFTAR PUSTAKA
Aburideh, Hanane, Adel Deliou, Brahim Abbad, Fatma Alaoui, Djilali Tassalit, and Zahia Tigrine. 2012. “An Experimental Study of a Solar Still: Application on the Sea Water Desalination  of  Fouka.”  In Procedia  Engineering ,  33:475–84.  Elsevier. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.01.1227.
Arunkumar, T., K. Vinothkumar, Amimul Ahsan, R. Jayaprakash, and Sanjay Kumar. 2012. “Experimental Study on Various Solar Still Designs.” ISRN Renewable Energy 2012: 1–10. https://doi.org/10.5402/2012/569381.
Aybar,  Hikmet  S.  2007.  “A  Review  of  Desalination  by  Solar  Still.”  In NATO  Security through Science Series C: Environmental Security , 207–14.
https://doi.org/10.1007/978-1-4020-5508-9_15.
Farshchi  Tabrizi,  Farshad,  Mohammad  Dashtban,  Hamid  Moghaddam,  and  Kiyanoosh Razzaghi. 2010. “Effect of Water Flow Rate on Internal Heat and Mass Transfer and Daily Productivity of a Weir-Type Cascade Solar Still.” Desalination 260 (1–3): 239– 47. https://doi.org/10.1016/j.desal.2010.03.037.
Ismail, Basel I. 2009. “Design and Performance of a Transportable Hemispherical Solar Still.
” Renewable Energy 34(1): 145–50. https://doi.org/10.1016/j.renene.2008.03.013.
Iswadi, and Aisyah. 2013. “Sistem Pengolahan Air Laut Menjadi Air Minum.” 2013 , 66–77. http://journal.uin-alauddin.ac.id/index.php/al-kimia/article/download/1632/1587.
Kabeel, A E, Z M Omara, and F A Essa. 2013. “ENHANCEMENT OF MODIFIED SOLAR STILL INTEGRATED WITH EXTERNAL CONDENSER USING NANOFLUIDS: AN EXPERIMENTAL APPROACH.”
Kalidasa Murugavel, K., and K. Srithar. 2011. “Performance Study on Basin Type Double
Iswadi I, dkk. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2020) Vol. 7 (2): 175 - 184
Slope  Solar  Still  with  Different  Wick  Materials  and  Minimum  Mass  of  Water.” Renewable Energy 36 (2): 612–20. https://doi.org/10.1016/j.renene.2010.08.009.
Said,  Muh,  and  Iswadi.  2016.  “RANCANG  BANGUN  ALAT  PEMURNI  AIR  LAUT MENJADI AIR MINUM MENGGUNAKAN SISTEM PIRAMIDA AIR (GREEN HOUSE  EFFECT)  BAGI  MASYARAKAT  PULAU  DAN  PESISIR  DI  KOTA MAKASSAR.” Jurnal Sains Dan Pendidikan Fisika . Vol. 12.
https://doi.org/10.35580/JSPF.V12I3.3057.
Tabrizi,  Farshad  Farshchi,  Mohammad  Dashtban,  and  Hamid  Moghaddam.  2010. “Experimental Investigation of a Weir-Type Cascade Solar Still with Built-in Latent Heat  Thermal  Energy  Storage  System.” Desalination 260  (1–3):  248–53. https://doi.org/10.1016/j.desal.2010.03.033.
Tanaka,  Hiroshi.  2011.  “Tilted  Wick  Solar  Still  with  Flat  Plate  Bottom  Reflector.” Desalination 273 (2–3): 405–13. https://doi.org/10.1016/j.desal.2011.01.073.