## Modifikasi Desalinator Tenaga Surya Berfilter
Desyana Olenka Margaretta 1#
1 Tadris Fisika UIN Sayyid Ali Rahmatullah Tulungagung Jl. Mayor Sujadi Timur No 46 Tulungagung, Jawa Timur, Indonesia
# e-mail: desymargaretta@gmail.com

## Abstrak
Fakta bahwa Indonesia merupakan negara maritim dengan luas daratan 1.910.931,32 km 2 dan lautan 3.544.743,9 km 2 . Sebesar 64,97% dari total wilayah Indonesia adalah perairan, namun masih banyak daerah yang kekurangan air  bersih.  Masalah  pada  beberapa  wilayah  saat  musim  kemarau  juga  terjadi  di  wilayah  pesisir  selatan Tulungagung.  Potensi  air  laut  perlu  dimanfaatkan  untuk  upaya  mengatasi  kekurangan  air  di  wilayah  pesisir. Penelitian awal ini dilakukan untuk memurnikan air laut sehingga bisa menjadi tawar dan layak minum. Sebua h model prototype dari peneliti terdahulu dimodifikasi dan ditambahkan sejumlah bahan alam sebagai filter. Bahan alam ini memanfaatkan sumber daya lokal Tulungagung salah satunya limbah industri marmer. Hasil penelitian menunjukkan  bahwa prototype yang  dibuat  menurunkan  salinitas  air  laut  dari  23‰  menjadi  0,167‰  atau mencapai 97%.

## Kata kunci: desalinator, filter alam

## Abstract
The fact that Indonesia is a maritime country with a land area of 1,910,931.32 km2 and ocean 3,544,743.9 km2. 64.97% of Indonesia's total area is water, but there are still many areas that lack clean water.  Problems in some areas  during  the  summer  season  also  occur  in  the  southern  littoral  region  of  Tulungagung.  Potential  seawater should be used for efforts to overcome water scarcity in local areas. We conducted preliminary research to purify seawater so it could become fresh and drinkable. A prototype model from previous researchers was modified and added a number of natural materials as filters. This natural material utilizes local Tulungagung resources, one of which is marble industry waste. The results showed that the prototype reduced the salinity of sea water from 23 ‰ to 0.167 ‰ or reached 97%.

## Keywords: desalinator, nature filter

## 1. Pendahuluan
Air  merupakan  kebutuhan  utama  bagi  aktivitas makhluk hidup. Karena hampir semua aktivitas yang dilakukan memerlukan air. Indonesia negara maritim 64,97%  dari  wilayah  Indonesia  adalah  perairan. Namun,  faktanya  banyak  daerah  di  Indonesia  masih kekurangan  air  bersih  yang  berdampak  pada kurangnya kesejahteraan masyarakat [1].
Menurut PBB dan Bank Dunia yang dikutip dari CNN  Indonesia  menyatakan  bahwa  dunia  akan menghadapi  bahaya  krisis  air  global,  dimana  40  % populasi  dunia  akan  mengalami  krisis  air  parah. Bahkan  sebagian  negara-negara  dunia  sudah  terjadi kekeringan.  Indonesia  merupakan  salah  satu  negara terkaya dalam sumber daya air karena menyimpan 6% potensi  air  dunia.  Tahun  2040  diprediksi  jawa  akan kehabisan  sumber  air  disebabkan  oleh  perubahan iklim, pertambahan jumlah penduduk yang
e -ISSN: 2548-9828
mengakibatkan alih fungsi lahan menjadi pemukiman[2].
Potensi  air  laut  perlu  dimanfaatkan  untuk mengatasi  masalah  kekurangan  air  dikarenakan  air laut sebagai bahan baku dengan jumlah melimpah di Indonesia. Desalinasi adalah salah satu metode yang dapat mengatasi hal tersebut[3].
Proses  mendapatkan  air  tawar  dari  air  laut dikenal  dengan  nama  desalinasi.  Proses  desalinasi dapat  dilakukan  dengan  beragam  cara,  baik menguapkan  lalu  mengembunkan,  biasa  disebut distilasi.  Pada  proses  distilasi  yang  diambil  adalah air  kondesatnya.  Air  yang  dihasilkan  dari  proses desalinasi  bebas  dari  kuman  dan  bakteri  sebab sudah  mati  pada  proses  pemanasan,  sedangkan kotoran  akan  mengendap  didasar  basin  [4].  Proses desalinasi  dapat  dilakukan  dengan  distilasi  atau reserve  osmosis.  Reserve  osmosis memisahkan  air tawar dengan menggunakan perbedaan tekanan dan semi  permeable membran.  Pemilihan  proses teknologi  desalinasi  didasarkan  beberapa  faktor, antara  lain  salinitas,  kualitas  air  bersih  yang diinginkan,  sumber  energi  yang  digunakan,  dan faktor  ekonomi  [5].  Ada  juga  yang  mendesalinasi air  laut  dengan  proses  penyulingan.  Melalui  proses ini  terdapat  proses  perpindahan  panas,  penguapan, dan pengembunan. Jika air terus-menerus mengalami  proses  pemanasan  maka  akan  terjadi penguapan  pada  air  laut.  Pada  proses  penguapan, mineral-mineral  yang  terkandung  dalam  air  seperti garam  dan  partikel  lainnya  akan  tertinggal. Sedangkan uap air kemudian di dinginkan sehingga memperoleh embun-embun air yang tawar.
Semakin  tinggi  radiasi  surya  yang  dapat  diserap oleh  air  laut  menyebabkan  suhu  air  laut  semakin tinggi,  maka  pergerakan  molekul  didalamnya semakin  cepat  dan  terjadi  tumbukan  antar  molekul sehingga  mempercepat  proses  penguapan  energi yang  bersumber  dari  sinar  matahari.  Energi  surya terdapat  di  seluruh  wilayah  Indonesia  yang menyinari hampir sepanjang tahun.
Tenaga  surya  merupakan  sumber  energi  yang sangat  potensial  dikarenakan  melimpahnya  sinar matahari  sehingga  tidak  perlu  khawatir  kehabisan
energi,  sekaligus  dapat  menjadi  energi  alternatif jika krisis  energi  mulai  melanda  Indonesia.  Tenaga surya (solar  energy) adalah  energi  yang  bersumber dari sinar matahari. Energi surya terdapat di seluruh wilayah Indonesia yang menyinari hampir sepanjang  tahun.  Tenaga  surya  merupakan  sumber energi yang sangat potensial dikarenakan melimpahnya  sinar  matahari  sehingga  tidak  perlu khawatir kehabisan energi, sekaligus dapat menjadi energi  alternatif  jika  krisis  energi  mulai  melanda Indonesia  [6].  Penelitian  terdahulu  yang  dilakukan oleh  Erfan  (2017)[6],  membuat  sebuah  rancang bangun prototype destilator  yang  memanfaatkan sinar  matahari  berbentuk  limas  segi  empat  dan limas  segi  delapan.  Hasil  dari  perbandingan  dua bentuk  tersebut  memperlihatkan  bahwa prototype destilator dengan segi delapan memiliki kemampuan desalinasi air laut yang lebih baik.
Proses  filtrasi  yakni  proses  pemisahan  antara padatan  yang  tersuspensi  dengan  cairan  maupun dari  proses  sebelumnya  seperti  koagulasi.  Filtrasi memerlukan  media  filter  yang  berfungsi  menyaring air.  Media  filter  paling  sederhana  adalah  pasir. Catatan  tertulis  oleh  Baker  [7],  merupakan  catatan awal  pengolahan  air  pada  tahun  4000  SM menyebutkan  filtrasi  air  menggunakan  pasir  dan kerikil. Disebutkan pula dalam penelitian Tjokrokusumo [8], air baku dapat langsung disaring dengan  saringan  dari  pasir  kasar  untuk  pengolahan air  baku  yang  tidak  memerlukan  koagulasi. Saringan  kasar  dapat  menahan  suspensi  material dengan penetrasi partikel cukup dalam, sehingga air dapat terpisah dari pengotor.
Sabut  kelapa  merupakan  salah  satu  alternatif filter  yang  merupakan  bahan  murah  dan  mudah  di dapat  di  Tulungagung,  karena  wilayahnya  banyak ditemukan  kebun  kelapa.  Sabut  kelapa  pernah diteliti sebagai biosorben dan bioakumulator logam berat,  dikarenakan  memiliki  material  dinding  sel sebagai  sumber  pengikatan  logam  yang  tinggi  dan juga biomassa [10].
Filter  dengan  media  butiran  batu  marmer (CaCO3,CaO)  adalah  teknologi  pengolahan  air memiliki  fungsi  sebagai  penghilangan  besi  dan
mangan.  Penggunaan  batu  marmer(CaCO3.CaO) sebagai  media  filter  ini  didasarkan  pada  penelitian yang  ada  bahwa  batu  marmer  dapat  menurunkan kadar Fe dan Mn dalam air melalui proses pertukaran ion  yang  terjadi  pada  permukaan  media  marmer sehingga  Fe  dan  Mn  terlarut  yang  bereaksi  dengan permukaan  batu  marmer  akan  berubah  menjadi bentuk endapan [11]
Tawas  atau Aluminium  Sulfat merupakan penjernih  air  yang  banyak  dijual  di  toko  kimia. Ketika  dalam  air,  tawas  akan  terurai  menjadi  Al 3+ dan  akan  mengikat  koloid  yang  bermuatan  negatif sehingga  koloid  akan  terendapkan.  Menurut Tamzil Aziz,  dkk  [13],  menyatakan  bahwa  penambahan tawas hingga 100 ppm, kadar deterjen turun menjadi 0,58  mg/l.  Karena  tawas  dapat  mengadsorbsi  zat-zat warna  atau  zat-zat  pencemar  seperti  deterjen  dan peptisid.
Dilatarbelakangi dari berbagai penelitian terdahulu  ini,  kami  mencobakan  memodifikasi desalinator  yang  memanfaatkan  sinar  matahari langsung  dengan  menambahkan  susunan  filter material  alam  yag  banyak  ditemukan  disekitar wilayah  pesisir  selatan  Tulungagung.  Oleh  karena itu  dalam  penelitian  kami  selanjutnya  ini,  kami mengadaptasi model destilator segi delapan, dengan penambahan filter.
Pemilihan prototype segi  delapan  dengan mempertimbangkan  sisi  yang  banyak,  cahaya matahari  diserap  prototype  juga  semakin  besar. Kondisi  ini  meningkatkan  laju  evaporasi  menjadi lebih  cepat  dan  efisiensi  waktu.  Modifikasi destilator pada penelitian awal ini dilakukan dengan menambahkan  filter  sebelum  air  laut  dialirkan masuk ke destilator.

## 2. Metode Penelitian

## 2.1 Pembuatan Prototype
Pembuatan desalinator diawali dengan pemilihan bahan.  Digunakan  bahan  kaca  dengan  tebal  3  mm untuk  bagian  sisi  limas,  kaca  dengan  ukuran  3  mm diketahui  memiliki  penyerapan  yang  baik  terhadap
cahaya,  dan  bahan  alumunium  untuk  bahan  alas dikarenakan  ringan  namun  dapat  menyerap  panas dengan  baik.  Selang  dari  plastik  untuk  penghubung antara bak filter dan desalinator. Prototype tahap awal penelitian  ini  memiliki  ukuran  diameter  48  cm  dan tinggi  98  cm  dengan  volume  air  pada  bak  tamping dalam  maksimal  500  ml,  diilustrasikan  sebagai berikut, dengan masing-masing tahapan alirnya.
Gambar 1: Ilustrasi proses desalinasi Tahap 1 air baku yakni air laut dialirkan kedalam bak tampung  yang berisi kotak filter, susunan bahan alam dalam filter ditunjukkan pada gambar 2. Di filter ini diharapkan air laut dapat berkurang kekeruhannya, polutan  fisiknya  dan  juga  sedikit  nilai  salinitasnya. Kemudian  tahap  2  setelah  difilter  air  dialirkan  ke dalam bak desalinator melalui kran dan selang untuk mengatur  volume  air  yang  bisa  ditampung  dalam desalinator. Di tahap 3 sinar matahari menembus dan menciptakan  seperti  efek  rumah  kaca  memanaskan bagian  ruang  dalam  limas.  Di  tahap  4  air  laut mendapat  panas  dan  mengalami  proses  evaporasi, kemudian  titik  uap  air  menempel  pada  ruang  limas terperangkap  disisi  dan  mengalami  kondensasi.  Di tahap  5  air  yang  telah  terkondensasi  menetes  dan ditampung di bak dimana air ini telah berkurang nilai salinitasnya.
Gambar 2: susunan filter Dalam susunan filter ini digunakan spons sebagai layer  akhir  dikarenakan  ingin  digunakan  sebagai penyaring  akhir  untuk  limbah  polutan  yang  ukuran besar  maupun  sisa  renik  yang  masih  luruh  setelah penyaringan  layer  diatasnya.  Pasir  yang  digunakan adalah  pasir  dari  pantai  popoh  dan  pasir  terdiri  dari pasir  halus  dan  kasar.  Batu  kricak  merupakan  hasil limbah di tempat pemotongan marmer yang  dibuang dan  belum  banyak  dimanfaatkan.  Sabut  kelapa diambil  dari  penjual  kelapa  pasar  yang  belum dimanfaatkan.

## 2.2 Pengambilan air laut dan data uji desalinasi
Pengambilan  air  baku  dari  air  laut  pantai Popoh  Tulungagung  (tepatnya  jarak  10  m  dari  bibir pantai popoh untuk mengurangi polutan dari sampah pantai).  Pengambilan  data  uji  dilakukan  di  balkon lantai 6 gedung Arief Mustaqim  UIN SATU. Proses pengamatan  dimulai  pada  pukul  09.00  WIB  sampai dengan pukul 15.00 WIB.
Gambar 3: Proses ujicoba mengalirkan air Pada  perlakuan  awal  ini  air  dari  pantai  popoh diuji dulu salinitasnya sebelum dialirkan, kemudian dilewatkan filter material  alam  dan  diatur volumenya  untuk  ditambung  dalam  bak  di  dalam limas untuk dievaporasi dan kemudian tetes air yang mengalami  kondensasi  ditampung  dalam  wadah dibawah  prototype  dan  diukur  kadar  salinitasnya dengan refraktometer.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Penelitian  desalinasi  air  laut  pantai  Popoh Tulungagung dilakukan selama 6 hari menunjukkan perbedaan  salinitas  terkandung  pada  air  filtrasi maupun  air  hasil  evaporasi.  Berikut  adalah  hasil perubahan kadar garam dalam air.
Tabel 1. Hasil uji salinitas sebelum dan sesudah masuk prototype desalinator
Hari ke- Salinitas (‰) Volume awal (ml) Volume yang dihasilkan (ml) Suhu Lingkungan Air laut Air Filtrasi Air Evaporasi 1 25  30 0 500 40 Berawan (33°C) 2 25  30 0 500 30 Berawan (32°C) 3 22  27 1 500 20 Berawan (28°C) 4 25  30 0 500 30 Berawan (30°C)
5 20  21 0 500 45 Berawan (33°C) 6 22  25 0 500 30 Berawan (29°C)
Penampakan  dari  air  baku  hingga  air  filtrasi dan air hasil evaporasi (air tawar) diperlihatkan pada gambar 4 dibawah ini,
Gambar 4 penampakan air baku (air laut), air hasil filtrasi dan air evaporasi
Dari
hasil pengujian menggunakan refraktometer diketahui hasil sesuai dengan tabel  1. Rata  –  rata  suhu  harian  di  Tulungagung  berkisar pada  28-32°C  selama  pengambilan  sampel,  dalam kondisi berawan. Dari pengujian salinitas diketahui bahwa kadar salinitas malah naik ketika dilewatkan filter. Prediksi kami ini terjadi karena pengaruh pasir pantai, dari hasil pengujian kadar salinitas air setelah melewati  pasir  pantai  yang  masih  mengandung sedikit  garam  makin  membuat  air  menjadi  naik kadar salinitasnya.
Dalam penelitian ini, juga diperoleh data bahwa air hasil evaporasi mengalami penurunan salinitas air yang  sangat  drastis.  Dari  keenam  data  salinitas  air hasil evaporasi tersebut diambil rata-ratanya sebesar 0,167  ‰.  Suatu  air  dikategorikan  air  tawar apabila  memiliki  nilai  salinitas  rendah,  yaitu  kurang dari 3‰.  Dengan  membandingkan  nilai  rata-rata salinitas  air  dengan  syarat  air  tawar,  maka  air  hasil evaporasi termasuk dalam kategori air tawar[16]. Hasil  evaporasi  menunjukkan  volume  air  tawar  dari prototype ini ditunjukkan oleh gambar 6,
40 30 20 30 45 30 0 20 40 60 HARI 1 HARI 2 HARI 3 HARI 4 HARI 5 HARI 6 GRAFIK  VOLUME AIR  HASIL DESALINASI   YANG TERUKUR Volume air
Gambar 6: G rafik volume air hasil desalinasi  air per hari Selain  faktor  intesitas  cahaya  matahari,  faktor pemilihan  bahan  dan  desain  bentuk prototype juga berpengaruh  terhadap  daya  serap  matahari.  Pada penelitian  ini  dipakai  bahan  kaca  dengan  tingkat ketebalan sangat tipis, yakni 3 mm. Hal ini bertujuan, matahari  bisa  menembus  permukaan  kaca  dengan mudah.  Menurut  Wirawan  dkk,  ketebalan  kaca  akan mempengaruhi  proses  pembiasan  karena   perbedaan nilai indeks bias suatu bahan dan sudut datang cahaya, akan  menyebabkan  pergerseran  sinar.  Semakin  tipis ketebalan  kaca  yang  digunakan,  intensitas  cahaya matahari  yang terserap akan semakin cepat. Dengan pertimbangan  sisi  yang  banyak,  cahaya  matahari diserap prototype juga  semakin  besar.  Kondisi  ini meningkatkan laju evaporasi menjadi lebih cepat dan efisiensi  waktu.  Dengan  laju  evaporasi  yang  cepat, maka  berpengaruh  pada  kuantitas  volume  air evaporasi  yang  dihasilkan  menjadi  lebih  maksimal [17].  Hasil  penelitian  awal  ini  telah  memperlihatkan bahwa  Tulungagung  memiliki  potensi  Tenaga  surya yang  cukup  baik  untuk  dimanfaatkan  untuk  proses desalinasi dan hasil air tawar juga dari segi fisik telah jernih, tidak berbau dan berkurang salinitasnya.

## 4. Kesimpulan
Modifikasi prototype limas segi delapan tenaga matahari  berbatuan  filter  material  alam  efektif menghasilkan  air  tawar  lebih  jernih.  Panas  yang diperoleh  terperangkap  dalam  ruang  kaca.  Ketika intensitas  sinar  matahari  cukup  terik  menyebabkan suhu  dalam  kaca  meningkat,  mempercepat  proses penguapan.  Penerapan prototype berbentuk  limas segi delapan menjadi solusi untuk menghasilkan air tawar  karena  mampu  menurunkan  salinitas  air  laut dari  23‰  menjadi  0,167‰.  Modifikasi  prototipe
limas  segi-8  dapat  menurunkan  salinitas  air  laut sampai  97%.  dengan  volume  awal  500  ml  air  laut dihasilkan  rata-rata  32,5  ml  air  tawar  pada  suhu rata-rata  30°  C.  Volume  air  evaporasi  kurang maksimal karena faktor cuaca berpengaruh terhadap intensitas cahaya matahari.
Perlu  adanya  penelitian  lebih  lanjut  mengenai modifikasi alat desalinator model lain dan material-material alam yang digunakan sebagai media filter  agar  dapat  berfungsi  maksimal  dalam mengurangi  salinitas  air  laut.  Selain  itu,  perlu dilakukan  pengujian  kimia  dan  biologi  untuk memastikan kondisi air telah layak minum.

## References
[1] Astawa,  K,  Sucipta,  M,  &  Negara,  I  P  G  A .‘Analisa Performansi Destilasi Air Laut Tenaga Surya  Menggunakan  Penyerap  Radiasi  Surya Tipe  Bergelombang  Berbahan  Dasar  Beton’, Jurnal  Ilmiah  Teknik  Mesin,  Vol.05,  no.01,  hh. 7-13. 2011.
[2] PBB:  Dunia  dalam  Bahaya  Krisis  Air  Global-
CNN Indonesia 15 Maret 2018 https://www.cnnindonesia.com/internasional/201 80315122456-134-283227/pbb-dunia-dalam- bahaya-krisis-air-global  diakses  pada  tanggal  8 November 2019
[3] Tanusekar,  H,  Sutanhaji,  A  T,  ‘  Rancang
Bangun Dan Uji Kinerja Alat Desalinasi Sistem Penyulingan  Menggunakan  Panas  Matahari Dengan  Pengaturan  Tekanan  Udara’,    Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem, Vol. 2 No. 1, hh 1-8 2014.
[4] Nurhuda, M  .  Mendulang Energi Gratis  Dengan Teknologi Tepat Guna, UB press, Malang. 2018.
[5] Nugroho,  A  ‘Uraian  Umum  Tentang  Teknologi Desalinasi’,  Jurnal  pengembangan  energi  nuklir, Vol.2, no.3 &4, hh.65-75. 2004,
[6] Erfan,  M. Rancang  bangun  destilator  air  laut tenaga  Surya  menggunakan  penyerap  tipe bergelombang berbentuk Limas , Skripsi,
Universitas  Maulana  Malik  Ibrahim  Malang.
2017,
[7] Environmental Protection Agency. Water Treatment  Manuals (Filtration). Ardcavan. Wexford. Ireland,1995.
[8] Tjokrokusumo,  KRT.  Pengantar  Engineering Lingkungan, STTL “YLH”, Yogyakarta. 1998.
[9] Pinandari, A W, Fitriana, D W, Nugraha, A,  & Suhartono, E,’Uji Efektifitas dan Efisiensi  Filter Biomassa  Menggunakan  Sabut  Kelapa  (Cocos
Nucifera) Sebagai
Bioremoval Untuk
Menurunkan  Kadar  Logam  (Cd,  Fe,  Cu),  Total Padatan Tersuspensi dan Meningkatkan PH Pada Limbah  Air  Asam  Tambang  Batu  Bara’,
Prestasi, Vol. 1, no.1, hh.1-12. 2011
[10] Maharani,  N.  E.,  &  Wartini,  W.  Efektivitas Filter  Serpihan  Marmer  Terhadap  Penurunan Kadar  Besi,  Mangan  dan  Magnesium  pada  Air Sumur Gali. Jurnal Kesehatan , 10 (1), 1-8. 2017.
[11] B. Author  2  and  C. Author  3,  “Article  number two”, Proceedings  of  the  36 th IEEE  Conference on  Decision  and  Control ,  Tampa-Florida,  USA, pp.xx-xx, 1998.
[12] D. Author4,  et.  al., Book  number  one, Prentice Hall Inc., New York, USA, 2009.
[13] E.  Author5,  “InBook  number  one”,  in Book number  two ,  (Eds.:  F. Author6  and  G. Author7), Springer, Berlin, Germany, pp. xxxx-xxxx, 2009.
[14] H. Author8, “Thesis title one”, PhD Thesis , The Australian National University, Canberra, Australia, 2009.
[15] Aziz,T,  Pratiwi,  D  &  Rethiana,  L  2013, ‘Pengaruh  Penambahan  Tawas  dan  Kaporit Terhadap  Karakeristik  Fisik  dan  Kimia  Air Sungai Lambidaro, Jurnal Teknik Kimia, Vol.19, no.3, hh.55-65.
[16] Dharma  A,  ‘Pengukuran  Salinitas  Air  Laut  dan Peranannya  dalam  Ilmu  Kelautan’,  Jurnal Oseana, Vol.19, no.1, hh. 3-10. 1984
[17] Wirawan,  M,  Mirmanto,  M,  Pramudia,  F,  Adhi &  Sutanto,  R.  2018,  ‘Pengaruh  Tebal  Kaca Terhadap  Kinerja  Kolektor  Surya  Pelat  Datar dengan  Menggunakan  Absorber  Batu  Granit, Jurnal  Keilmuan  dan  Terapan  Teknik  Mesin, Vol.8, no. 2, 2018.