## PROTOTYPE PENETRALISIR ASAP ROKOK PADA RUANGAN MENGGUNAKAN METODE CORONA DISCHARGE
Marzuarman 1 , M. Nur Faizi 2
1,2 Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bengkalis Jl. BathinAlam, Sungai Alam, Bengkalis, Riau. Email:marzuarman@polbeng.ac.id 1 , faizi@polbeng.ac.id 2

## Abstrak
Asap rokok yang dihirup oleh perokok pasif dan mencemari lingkungan dalam ruang maupun luar ruang sering disebut sebagai Environmental Tobacco Smoke (ETS). Dampak  paling  buruk  yang  dialami  adalah  terganggunya  sistem  pernapasan,  karena  didalam  asap  terkandung  berbagai  jenis  gas  yang berbahaya dan beracun. Untuk itu dikembangkan suatu alat yang mampu menetralisir asap tersebut dengan menggunakan generator ozon yang dihasilkan oleh proses corona discharge. Ozon akan mengionisasi gas-gas beracun tersebut menjadi oksigen dan membersihkan udara dari proses tersebut, sehingga metode ini dapat dikatakan efektif untuk sterilisasi udara. Ada beberapa tahapan dalam penelitian ini, pertama perancangan sistem, kedua pembuatan box, ketiga pembuatan power supply, keempat pembuatan generator ozon dan yang terakhir pengujian. Hasil dari pengujian ini menunjukkan alat yang dibuat mampu menetralisir asap dengan rata-rata waktu 3 menit 19 detik pada pengujian ruang dengan dimensi 40cm x 30cm x 30cm serta aman untuk digunakan.
Kata Kunci: Asap, Generator Ozon, Power Supply, Corona Discharge, Ionisasi.

## Abstract
Cigarette smoke is inhaled by passive smokers and contaminates the indoor and outdoor environment is often referred to as Environmental Tobacco Smoke (ETS). he  worst  impact  is  experienced  is  the  disruption  of the  respiratory  system,  because  in the  smoke contained  various  types  of  hazardous and toxic gases. To develop a device capable of neutralizing the smoke by using an ozone generator produced by the corona discharge process. Ozone will ionize these toxic gases into oxygen and clean the air from the process, so this method can be said to be effective for air sterilization. There are several stages in this research, first system design, second box making, third manufacture power supply, fourth manufacture of ozone generator and last test. The results of this test indicate that the tool is able to neutralize the smoke with an average time of 3 minutes 19 seconds on space testing with dimensions of 40cm x 30cm x 30cm and safe to use.
Keywords: Smoke, Ozone Generator, Power Supply, Corona Discharge, Ionization.

## 1. PENDAHULUAN
Asap dalah  suspensi  pertikel  kecil  diudara (aerosol)  yang  berasal  dari  pembakaran  tak sempurna dari  suatu  bahan  bakar.  Asap umumnya  merupakan  produk  sampingan  dari api  yang  tidak  dinginkan.  Salah  satu  contoh asap adalah asap rokok. Asap rokok adalah asap yang timbul dari kegiatan merokok. Asap rokok memberikan  dampak  buruk  bagi  kesehatan tubuh,  tidak  hanya  bagi  tubuh  perokok  ( perokok  aktif  )  tapi  juga  bagi  penghirup  selain perokok  (  perokok  pasif  ).  Asap  rokok mengandung lebih dari empat ribu bahan kimia berbahaya. Diantaranya karbonmonoksida,
nikotin, dan juga tar. Dari berbagai bahan kimia tersebut  dapat  menimbulkan  berbagai  penyakit berbahaya yang dapat berdampak kematian. [1] Bahaya  rokok  saat  ini  memang  sedang  gencar dikampanyekan oleh seluruh elemen masyarakat yang peduli akan kesehatan. Fasilitas pelayanan kesehatan,  tempat  proses  belajar  mengajar, tempat  anak  bermain,  tempat ibadah,  angkutan umum,  tempat  kerja  dan  tempat  umum merupakan  kawasan  yang  ditetapkan  oleh  PP Nomor 109 Tahun 2012 sebagai kawasan bebas rokok. Di kota besar seperti Jakarta, Yogyakarta,  Surabaya  dan  lain-lain.  Populasi perokok  sangatlah  banyak.  Kebanyakan dari mereka  tinggal  di  kontrakan  ataupun  kost  yang
memiliki  ruangan  tidak  begitu  besar.  Mereka bisanya  merokok  dalam  rungan  tersebut.  Jika ruangan  tersebut  memiliki  sirkulasi  udara  yang baik itu tidak menjadi masalah yang serius, tapi jika  ruangan  yang  digunakan  tidak  memiliki sirkulasi  udara  yang  baik  itu  akan  berdampak serius.  Dalam  ruangan  yang  digunakan  untuk merokok  tidak  memiliki  sirkulasi  udara  yang baik akan menyebabkan  asap rokok tidak dapat keluar dengan cepat, masalah ini  yang nantinya akan  mengganggu  kesehatan,  karna  asap  akan terus terhirup oleh perokok. Dalam hal ini perlu alat yang dapat menetralisir asap rokok didalam ruangan.
Corona  discharge dibangkitkan  menggunakan pasangan  elektroda  tidak  simetris  yang  akan membangkitkan lucutan di dalam daerah dengan medan  listrik  tinggi  disekitar  elektroda  yang memiliki bentuk geometri lebih runcing dibanding elektroda  lainnya.[2]. Untuk  dapat membangkitkan corona  discharge diperlukan suatu  alat  yang  disebut ozone  generator (pembangkit  ozon).  Prinsip  kerja  dari  alat penetralisir  asap  menggunakan  metode corona discharge ini dengan menarik udara kotor akibat asap,  kemudian  mengionisasi  polutan  yang  ada didalam  udara  sehingga  menghasilkan  udara yang bersih dalam sekejab.
Perancangan  alat  penetralisir  asap  ini diharapkan  mampu  mengurangi  dampak  dari asap  rokok  dan  menetralisir  udara  didalam ruangan yang terkontaminasi oleh asap rokok.

## 2. METODE
1.1 Corona Discharge (Lucutan Korona)
Corona  Discharge adalah sebuah  plasma nonthermal yang terkarakterisasikan  dengan suhu  gas yang  rendah  dan  suhu tinggi, elektron teknik  plasma nonthermal menawarkan sebuah pendekatan inovatif terhadap solusi yang efektif dan  murah  untuk menghilangkan  gas-gas polutan lucutan  korona  dimulai  ketika  medan listrik  disekitar  elektroda  dengan bentuk
geometri  sangat  lengkung  (elektroda aktif) memiliki kemampuan untuk mengionisasi spesies  gas.  Secara umum  rapat  arus  dapat terbentuk  pada pembangkit  plasma  korona apabila divergensi  dari  medan  listrik  yang dihasilkan  tidak  berharga  nol. Korona  diawali dengan  adanya  ionisasi  dalam  udara  yaitu adanya  kehilangan  elektron  dari  molekul  udara. Jika  tegangan  tinggi  dikenakan  pada  sepasang elektroda  yang  salah  satunya  berbentuk  kawat, jarum  atau  bentuk  lain  dengan  radius  kecil, medan  listrik  di  sekitar  permukaannya  akan menjadi tinggi. Elektron bebas di sekitar medan tinggi  ini  akan  dipercepat  sampai  kecepatan yang  mencukupi  untuk membebaskan  elektron dari  kulit  terluar  sebuah  molekul  gas  melalui tumbukan yang menghasilkan sebuah ion positif dan  elektron  bebas  lainnya.  Elektron  bebas tambahan  ini  mengalami  proses  yang  sama untuk menyebabkan ionisasi tumbukan berikutnya.  Proses  ini  dinamakan avalance, yang  terjadi  berulang  kali  sehingga  timbul elektron  dan  ion  positif  dalam  jumlah  besar  di sekitar  daerah  korona. Proses corona  discharge dapat diperlihatkan pada Gambar 1.

## Gambar 1 Proses Terjadinya Corona Discharge
Suatu  korona  akan  bersifat  positif  atau  negatif bergantung kepada pemberian polaritas tegangan  elektroda  aktif.  Korona  positif  terjadi ketika  elektroda  aktif  (elektroda  dimana  proses
ionisasi  terjadi)  dihubungkan  dengan  terminal positif  sumber  tegangan.  Sedangkan  korona negatif terjadi ketika elektroda aktif dihubungkan  dengan  terminal  negatif  sumber tegangan. Pada konfigurasi elektroda geometri hyperboloid plane (pendekatan  untuk konfigurasi multi titik bidang), arus saturasi unipolar korona diberikan oleh
persamaan:
(1)
1.2 Ionisasi
Ionisasi adalah proses fisik mengubah atom atau molekul menjadi ion dengan menambahkan atau mengurangi  partikel  bermuatan  seperti  elektron atau  lainnya.  Proses  ionisasi  ke  muatan  positif atau  negatif  sedikit  berbeda.  Ion  bermuatan positif didapat ketika elektron yang terikat pada atom atau molekul menyerap energi cukup  agar dapat lepas dari potensial listrik yang mengikatnya.  Energi  yang  dibutuhkan  tersebut disebut potensial ionisasi. Ion bermuatan negatif didapat  ketika  elektron  bebas  bertabrakan dengan atom dan terperangkap dalam kulit atom dengan  potensial  listrik  tertentu.  Proses  ionisasi dapat dijelaskan pada Gambar 2 berikut ini.
Gambar 2 Proses Ionisasi
Energi  ionisasi  adalah  energi  minimum  yang diperlukan atom untuk melepaskan satu elektron yang  terikat  paling  lemah  dari  suatu  atom  atau ion  dalam  wujud  gas.  Harga  energi  ionisasi dipengaruhi  oleh  besarnya  nomor  atom  dan ukuran jari-jari atom. Makin besar jari-jari atom, maka  gaya  tarik  inti  terhadap  elektron  terluar makin  lemah.  Hal  itu  berarti  elektron  terluar akan  lebih  mudah  lepas,  sehingga  energi  yang diperlukan  untuk  melepaskan  elektron terluar makin kecil.
1.3 Ozon (O 3 )
Ozon merupakan bentuk senyawa triatomik dari unsur  oksigen.  Ozon  terbentuk  melalui  ionisasi gas  oksigen  diatomik  (O 2 )  menjadi  triatomik (O 3 ).  Energi  pembentukan  ozon  adalah  sekitar 142,7  kJ/mol.  Gas  ozon  dengan  densitas  besar menempati  ruang  statosfer.  Pada  lapisan tersebut,  reaksi  natural  ozon  dihasilkan  melalui proses radiasi sinar-UV dengan panjang gelombang sebesar 220-290 nm. Seiring dengan perkembangan  teknologi  berbasis  tegangan tinggi  (high  voltage),  ozon  dapat  diproduksi pada  tekanan  udara  atmosfer  melalui  proses lucutan elektron (electron discharge)
menggunakan instrumentasi ozon. 1.4 Generator Ozon Ozon dihasilkan dari dua proses yaitu menggunakan  paparan  sinar  ultra  violet  dan menggunakan radiasi listrik tegangan tinggi atau disebut corona  discharge.  Pada  penelitian  ini generator ozon dibuat dengan menggunakan dua elektroda  positif  dan  negatif  yang  diletakkan diantara  lapisan  kaca  sebagai  pelindung  untuk menghindari  kontak  langsung  yang  akan mengakibatkan arus pendek, kemudian elektroda akan  diberikan  tegangan  tinggi  sehingga menghasilkan  loncatan  listrik  dan  udara  akibat loncatan  listrik  akan  terurai  menghasilkan oksigen  ikatan  3  atom  atau  sering  disebut  ozon
(O 3 ). Gambar 3 merupkan desain dari generator ozon.
.

## Gambar 3 Generator Ozon
Proses  terjadinya  ozon  berawal  ketika  terjadi lucutan  elektron  ketika  diberi  tegangan  tinggi, sehingga  oksigen  menambah  energinya  dan menghasilkan ozon.
1.5 Perancangan Sistem
Pada  dasarnya  perancangan  sistem  dalam pembuatan Prototype pada  Penelitian  ini terdapat beberapa tahap yang dilakukan, dimulai dari studi literatur, perancangan sistem, perancangan dan pembuatan box alat penetralisir asap, perancangan dan pembuatan power supply ozon  generator,  pembuatan  ozon  generator seperti  yang  dijelaskan oleh  blok  diagram pada Gambar 4.
Gambar 4 Blok Diagram Sistem
Dari  ilustrasi  sistem  dan  Gambar  blok  diagram diatas dapat  diketahui  bahwa  terdapat  3  blok utama pada penelitian ini yaitu:
1. Blok Perancangan dan Pembuatan Box Alat Penetralisir Asap. Pada blok ini dibuat sebuah box terbuat dari bahan akrilik yang dilengkapi dengan kipas penghisap dan kipas pembuang asap. 2. Perancangan  dan Pembuatan Power  Supply Generator Ozon .
Pada  blok  ini  terdapat  beberapa  komponen pendukung  antara  lain  seperti current transformator dan  rangkaian elektronika yang  dibuat  pada Project  Circuit  Board (PCB).
3. Pembuatan Generator Ozon Pada blok ini terdapat Generator Ozon yang dibuat  dengan  menggunakan  dua  elektroda positif dan negatif.

## 1.6 Perancangan dan Pembuatan Alat
Perancangan dan pembuatan alat pada penelitian ini  meliputi  pembuatan  box,  pembuatan  power supply  generator  ozon  dan  pembuatan sistem mekanis generator ozon. Gambar 5
menunjukkan perancangan prototipe penetralisir asap yang digunakan dalam penelitian ini.
Box yang  dibuat  dalam  penelitian  ini menggunakan  bahan  PVC dengan  ketebalan  2 mm dan ukuran box 28 x 23 x 11 cm .

## 1.7 Perancangan dan Pembuatan Power Supply
Untuk  dapat  membangkitkan  gas  ozon sebesar 10 g/h dengan metode corona discharge ini  diperlukan  sebuah  suplai  tegangan  yang cukup  tinggi  yaitu  sekitar  8-20  kV,  adapun rangkaian power supply yang akan dibuat seperti terlihat pada Gambar 6 berikut ini.
220 V S T1 12 V + + 1N4001x4 R1 1 M C1 470 100 C2 0.01 C3 4 8 7 6 2 2 1 5 IC1 555 N D -1 2 0 A 4 5 1
Gambar 6. Rangkaian Power Supply Generator ozon
Rangkaian  power  supply  generator  ozon terdiri  dari  beberapa  komponen  yaitu  2  buah trafo  yang  masing-masing  mempunyai  fungsi yang berbeda, yakni trafo step down menurunkan  tegangan  dari  listrik  PLN  (220  V) menjadi  12  V  dan step  up menaikkan  tegangan dari 8 V menjadi 20 kV. Kemudian 4 buah dioda penyearah, 3 kapasitor, 1 resistor, dan 1 IC timer tipe 555.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 1.8 Hasil Perancangan Sistem
Hasil  dari  perancangan  pembauatan  generator ozone  menggunakan  metode corona  discharge, meliputi  hasil  pembuatan box, power  supply, generator  ozon  dan box pengujian.  Kemudian tiap-tiap  blok  komponen  digabungkan  dan menjadi  hasil  perangkat  secara  keseluruhan seperti terlihat pada Gambar 7 berikut ini.
Gambar 7 Hasil Perancangan Alat secara Keseluruhan
Berdasarkan  Gambar 7 dapat  dilihat terdapat beberapa blok komponen dari penelitian yang  masing-masing  mempunyai  fungsi  yang berbeda-beda,  diantaranya box sebagai  media tempat  komponen-komponen  alat  penetralisir asap diletakkan, kipas penghisap dan pembuang yang berfungsi  mengalirkan  aliran  udara  yang akan  di  netralisir  dan  mengeluarkan  udara  yang bersih. Power  supply sebagai  penyuplai  energi untuk  generator  ozon  dapat  bekerja  dan generator  ozon  berfungsi  sebagai  alat  penghasil gas ozon yang berguna sebagai zat yang mampu menentralkan gas-gas beracun.

## 1.9 Proses Pengujian dan Pengambilan Data
Proses  pengujian  dilakukan  dengan  membuat box pengujian  berukuran  40cm x 30cm x 30cm dengan  menggunakan  bahan  akrilik  transparan, ini  berguna  sebagai  tempat  atau  wadah memasukkan sampel asap yang akan dinetralisir. Pada  proses  pengambilan  data  digunakan  alat pengukur  konsentrasi  gas  untuk  menentukan besarnya  konsentrasi  gas  dalam box pengujian, ini  berfungsi  sebagai  alat  untuk  melihat  atau membaca  besarnya  penurunan  konsentrasi gas yang  dinetralisir  didalam  box  pengujian. Adapun  alat  pengukur  konsentasi  gas  yang digunakan pada penelitian ini adalah CO Meter,
CO 2 Meter dan NO 2 Meter. Pengujian dilakukan sebanyak dua kali dengan memberikan asap atau gas dengan konsentrasi yang berbeda. Gambar 8 merupakan proses  pengujian sebelum  alat penetralisir asap dinyalakan.

## Gambar 8 Pengujian Sebelum Alat dinyalakan
Pada  Gambar  8 terlihat  asap  didalam box pengujian namun setelah alat dinyalakan selama proses  netralisir  dan besarnya  konsentrasi  gas dihitung  hingga  udara  didalam box terlihat bersih seperti terlihat pada Gambar 9 berikut ini.

## Gambar 9 Pengujian Setelah Alat dinyalakan
Berdasarkan  dari beberapa hasil pengujian yang  dilakukan,  waktu  yang  dibutuhkan  untuk menetralisir  asap hingga  benar-benar  bersih
berkisar  3  menit  19  detik  pada  pengujian  ruang dengan dimensi 40cm x 30cm x 30cm.
1.10Hasil Pengujian
Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan menggunakan tiga jenis gas beracun, memperlihatkan  bahwa  gas  tersebut  mengalami penurunan  konsentrasi  secara  signifikan  selang waktu  5  menit,  hal  ini  menjelaskan  bahwa penelitian  yang  dilakukan  berhasil  menetralisir asap  dan  bau  asap.  Gambar  10 memperlihatkan grafik hasil pengujian pada penelitian ini.

## Gambar 10 Grafik Pengujian Pertama
Gambar 10 memperlihatkan konsentrasi gas CO,  CO 2 dan  NO 2 terkandung  didalam  asap pengujian  yang  terdapat  dalam box pengujian perlahan tampak turun, untuk gas CO turun dari 577  ppm  menjadi  253  ppm  dalam  waktu  5 menit, untuk gas CO 2 turun dari 331 ppm hingga menjadi  207  ppm  dan  gas  NO 2 turun  dari  232 ppm  hingga  116  ppm. Pada  pengujian  kedua memperlihatkan  hasil  yang  sama.  Kandungan gas berbahaya didalam asap mengalami penurunan secara signifikan, hal ini terlihat pada Gambar 12.

## Gambar 11 Grafik Pengujian Kedua
Pada Gambar  12  memperlihatkan  gas  CO mengalami  penurunan dari  421  menjadi  275 ppm,  gas  CO 2 turun  dari  312  ppm  menjadi  222 ppm  dan  gas  NO 2 turun  dari  201  ppm  menjadi 114 ppm selang waktu 5 menit.

## 4. KESIMPULAN
Prototipe penetralisir  asap  menggunakan generator ozon dengan metode corona discharge ini sangat efektif untuk  menetralkan  asap rokok yang  terdapat  pada  ruangan  , proses  yang  cepat dan  mampu  menetralisir  asap  dengan  rata-rata waktu  3  menit  19  detik  pada  pengujian  ruang dengan  dimensi  40cm  x  30cm x  30cm  serta aman  untuk  digunakan  dalam  kondisi indoor maupun outdoor.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Dari  hati  yang  paling  dalam  penulis mengucapkan  terima  kasih  kepada  semua  pihak yang telah terlibat dalam penelitian ini. Semoga jurnal  ini  bermanfaat  bagi  akademisi  dan praktisi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Handoko,  A.B.,  Rohman,  Y.,  Satya,  T.
(2014),  “ Penetralisir  CO  pada  Ruangan Smoking Area Menggunakan Corona Discharge ”, Jurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. [2] Triadyaksa,  P.,  Setiawan,  A.  E.,  Sugiarto, A., Hanafi, U., Nur, M.(2005), “ Pembangkit Plasma Lucutan Pijar Korona menggunakan  Sumber  Tegangan  tinggi DC ”, Seminar Nasional teknik
Ketenagalistrikan  2005,  Teknik  Elektro,
Universitas Dipenogoro, Semarang.
[3] Goldman,  M.,  Goldman,  A.,  Sigmond, R. S.(1985), “The  corona  discharge,  its properties and specific uses ”, Pure & Appl. Chem, Vol. 57, No.9, Hal. 1353-1362.
[4] Chen,  J.,  dan  Davidson,  J.H., Model  of  the Negative DC Corona Plasma : Comparison to  the  Positive  DC  Corona  Plasma, Department  of  Mechanical  Engineering University  of  Minnesota,  Minneapolis. 2003.
[5] Agung,  Fajri  S.,  dan Farhan,  M. 2012. Sistem Deteksi Rokok Pada Ruangan Bebas Asap  Rokok  Dengan  Keluaran  Suara. Teknik Komputer AMIK GI MDP.
[6] Wardaya,  A.  Y.,  Nur,  M.(2010),  “ Analisis
Medan Listrik Pada Plasma Korona dengan Konfigurasi Cincin Bidang” , Berkala Fisika, Vol.13, No.4, hal. 139-144.
[7] Shiue,  A.,  Hu,  S.C.,  To,  M.L. (2011),
“ Particles  Removal  by  Negative  ionic  Air Purifier  in  Cleanroom”, Aerosol  and  Air Quality Research 11, hal. 179-186.