Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
KAJI EKSPERIMENTAL ALAT PENGOLAHAN AIR LAUT MENGGUNAKAN ENERGI SURYA UNTUK MEMPRODUKSI GARAM DAN AIR TAWAR Mulyanef *, Rio Ade Saputra, Kaidir dan Duskiardi Jurusan Teknik Mesin Universitas Bung Hatta Jl. Gajah Mada No.19 Padang, Indonesia (25123)
[email protected] dan
[email protected]
Abstrak Garam dan air tawar merupakan kebutuhan yang sangat penting bagi tubuh manusia. Beberapa daerah di Indonesia kebutuhan akan garam dan air tawar masih belum dapat terpenuhi oleh pemerintah. Khusus untuk memenuhi kebutuhan garam dalam negeri saja Indonesia masih harus mengimpor garam. Hal ini sangatlah tidak wajar bagi negara maritim yang memiliki laut dan pantai terpanjang nomor dua di dunia. Salah satu upaya untuk penyediaan garam dan air tawar adalah dengan memanfaatan energi surya. Melimpahnya tenaga surya yang merata dan dapat ditangkap sepanjang tahun di seluruh kepulauan Indonesia, sebenarnya energi surya merupakan sumber energi yang sangat potensial, murah dan gratis. Kota Padang mempunyai laut yang terbentang di perairan Samudra Hindia sangat potensial sekali untuk memproduksi garam dan air tawar dari bahan baku air laut. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menguji prototype alat pengolahan air laut hemat energi menggunakan kolektor plat datar dengan tipe penutup dua kemiringan dalam menghasilkan garam dan air tawar. Prinsip kerja alat, garam dan air tawar yang terdapat dalam air laut dipisahkan dengan cara memanaskan air laut di dalam kolektor surya hingga menguapkan air yang bersifat tawar dan mengendapkan kristal garam. Hasil pengujian menunjukkan bahwa dari 28 liter air laut yang diproses di dalam kolektor plat datar seluas (1,20 x 2,00) m2 dapat menghasilkan garam sebanyak 2.600 gram dan air tawar sebanyak 2.012 mili liter per hari. Kata Kunci : Energi surya, kolektor, air laut, garam dan air tawar 1. Pendahuluan
Beberapa daerah di Indonesia, khususnya dikawasan pesisir pantai dalam memenuhi kebutuhan air bersih saat ini masih menjadi permasalahan yang belum terpecahkan. Sudah ada upaya yang dilakukan untuk penyediaan air bersih yaitu dengan memanfaatkan air laut yang ada. Untuk dapat dimanfaatkan, air laut harus diolah terlebih dahulu. Salah satu cara pengolahan yang praktis dan ramah lingkungan adalah dengan destilasi atau penyulingan dengan menggunakan energi surya atau energi matahari. Pemanfaatan energi surya untuk destilasi air laut menjadi air tawar dan garam juga merupakan bentuk pemanfaatan energi alternatif.
Destilasi surya merupakan salah satu cara untuk mengolah air laut menjadi air tawar. Air laut dipanaskan sehingga terjadi penguapan, kemudian uap didinginkan dan menghasilkan air tawar. Proses destilasi dianggap sebagai salah satu cara yang paling sederhana karena sudah dikenal sejak dulu. Selama ini alat destilasi tenaga surya lebih banyak dimanfaatkan untuk mengolah air laut menjadi air bersih, antara lain dilakukan oleh; Sumarsono M (2006) meneliti tentang analisis kinerja destilator tenaga surya tipe atap berdasar sudut kemiringan; Mulyanef dkk (2012) meneliti tentang kaji eksperimental untuk meningkatkan performasi destilasi surya basin tiga tingkat menggunakan beberapa KE-48
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
bahan penyimpan panas, dihasilkan kondensat 1.407 ml pada intensitas rata-rta 425 W/m2. Sedangkan untuk menghasilkan garam dan air tawar dengan destilasi surya sudah mulai dilakukan oleh; Hidayat R.R (2011) melakukan rancang bangun alat pemisah garam dan air tawar dengan menggunakan energi matahari, dengan luas kolektor (220x120x5) cm2, tipe kaca penutup kolektor dua miring dengan sudut 400, sampel air laut 20 liter, dihasilkan garam sebanyak 621 gram per enam hari; Mulyanef dkk (2014) juga melakukan eksperimen alat pengolah air laut menjadi air tawar dan garam menggunakan destilasi tenaga surya tipe kaca penutup satu kemiringan. Dari 10 liter air laut diperoleh 1.360 ml/hari air
tawar dan garam sebanyak 642 gram per lima hari dengan intensitas rata-rata 542 W/m2. Pada penelitian ini penulis mencoba untuk menghasilkan garam dan air tawar pada alat destilasi tenaga surya dengan tipe kaca penutup dua kemiringan dengan sudut 300. 2. Metodologi Penelitian 2.1. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilaksanakan di samping Laboratorium Prestasi Mesin, Jurusan Teknik Mesin Universitas Bung Hatta pada bulan Juni sampai Juli 2015.
Gambar 2. Garam Hasil Pengujian
Gambar 1. Alat Uji Destilasi Surya
2.2. Bahan dan Alat Uji Bahan yang digunakan adalah air laut yang diambil dari pantai Padang sebanyak 28 liter. Alat ukur yang dipakai adalah solarimeter, termokopel, glass ukur, timbangan dan thermometer. Alat uji
destilasi surya, absorber atau plat penyerap terbuat dari aluminium yang dicat warna hitam, dengan ukuran luas (1,20x2,00)m2. Untuk me-ngurangi kehilangan energi panas ke lingkungan maka di bawah dan
KE-48
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
samping kolektor dilapisi insolasi berupa glass wool dengan ketebalan 3 cm.
temperatur antara di dalam basin dengan lingkungan terjadi kondensasi yang menempel pada kaca penutup akan berubah fase menjadi cair dan mengalir ke bawah mengikuti kemiringan kaca penutup. Hasil kondensasi ditampung dan menghasilkan air bersih. Untuk menghasilkan garam dilakukan pemanasan secara terus menerus dari pagi hingga sore setiap hari sampai air laut dalam basin menjadi kering dan terbentuk kristal garam.
2.3. Prinsip Kerja Destilasi Surya Prinsip kerja alat uji yaitu radiasi surya masuk ke dalam kolektor melalui kaca penutup transparan menuju plat penyerap, pada plat penyerap radiasi surya dirubah menjadi panas. Air laut pada basin akan menjadi panas, air menguap dan menempel pada kaca penutup bagian dalam. Akibat adanya perbedaan
Gambar 3. Hubungan Intensitas Surya Rata-Rata dengan Produktivitas Kondensat pada Pengujian Pertama ditunjukan pada Gambar 3, Gambar 4 dan Gambar 5. Gambar 3. Menampilkan hubungan antara intensitas surya dengan produktivitas air tawar yang dihasilkan selama empat hari. Grafik di atas menunjukkan bahwa produktivitas kondensat atau air tawar dihasilkan naik dengan meningkatnya intensitas matahari. Pada pengujian sampel kedua terlihat intensitas rata-rata surya tertinggi terjadi pada hari pertama 467 W/m2 dan menghasilkan produktivitas kondensat rata-rata 2.436 ml. Sedangkan intensitas surya terendah terjadi pada hari ke empat 445 W/m2 dan menghasilkan produktivitas kondensat 1.650 ml. Pada hari ke empat produktivitas kondensat menurun akan tetapi produktivitas kristal
3. Hasil dan Pembahasan Pada penelitian ini yang menjadi parameter adalah temperatur air laut, temperatur kaca, temperatur plat penyerap, temperatur penguapan, temperatur lingkungan dan produktivitas kondensat serta produktivitas garam. Temperatur merupakan faktor eksternal yang akan mempengaruhi produktivitas suatu alat destilasi surya. Dalam melakukan analisa, data-data hasil pengujian dan perhitungan digambarkan dalam bentuk grafik performansi destilasi air laut tenaga surya yang terdiri dari grafik hubungan antara intensitas surya dengan produktivitas air tawar, hubungan antara intensitas surya dengan produktivitas garam yang KE-48
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
pada hari tersebut berkisar 330C.
garam semakin banyak. Suhu lingkungan
Gambar 4. Hubungan Intensitas Surya Rata-Rata dengan Jumlah Kondensat Pada Gambar 4. terlihat hubungan antara intensitas surya rata-rata dengan jumlah kondensat yang dihasilkan selama tiga kali pengujian. Terlihat bahwa ada hubungan antara intensitas surya dengan jumlah kondensat yang dihasilkan. Pada pengujian sampel pertama terlihat jumlah kondensat pada pengujian pertama masih rendah, sedangkan pada pengujian kedua dan pengujian ketiga jumlah kondensat semakin tinggi. Dari tiga kali pengujian
diperoleh hasil kondensat atau air tawar tertinggi 2.205 ml pada intensitas surya rata-rata 451 W/m2 dan kondensat (air tawar) terendah 2.132 ml pada intensitas matahari rata-rata 380 W/m2. Produktivitas kondensat sangat dipengaruhi oleh intensitas matahari, semakin tinggi intensitas surya akan menghasilkan kondensat yang tinggi dan begitu juga sebaliknya.
Gambar 5. Hubungan Antara Intensitas Surya Dengan Produktivitas Garam Pada Gambar 5. menampilkan hubungan antara intensitas surya dengan produktivitas garam yang dihasilkan selama tiga kali pengujian. Grafik di atas menunjukkan bahwa produktivitas garam
yang dihasilkan meningkat dengan naik intensitas surya. Produktivitas garam maksimum diperoleh sebanyak 2.600 gram dengan intensitas surya rata-rata 451 W/m2. Sedangkan produktivitas garam KE-48
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
terendah diperoleh sebanyak 2.550 gram dengan intensitas matahari rata-rata 382 W/m2. Dari tiga kali pengujian dibutuhkan waktu empat hari untuk menghasilkan garam. Produktivitas garam ditentukan oleh proses penguapan dari air laut dalam ruangan kolektor surya dan proses pengembunan yang terjadi di kaca penutup. Proses penguapan akan semakin baik apabila suhu air laut dalam ruangan kolektor surya semakin tinggi. Semakin rendah suhu kaca penutup maka proses pengembunan akan semakin cepat terjadi. Ini menyebabkan produktivitas kondensat semakin tinggi dan akan mempercepat produksi garam dalam kolektor surya.
[2] G.N Tiwari, Md. Emran Khan, R.K. Goyal, Experimental Study of Evaporation in Distillation. Journal Desalination 115(1998). p121-128. [3] Hidayat R.R, Rancang bangun alat pemisah garam dan air tawar menggunakan energy matahari. Skripsi Departemen Ilmu dan Teknologi-IPB (2011). [4] Mulyanef, Dianviviyanthi, Oktavianus, Sistem desalinasi tenaga surya untuk menghasilkan air bersih bagi masyarakat pesisir pantai Padang. Proseding Seminar Nasional SNMI 2006 Universitas Tarumanagara. Jakarta (2006). [5] Mulyanef, Dianviviyanthi dan Masfan, Studi Eksperimental Destilasi Surya Tripel Basin Menggunakan Kolektor Plat Datar. Proseding Seminar Nasional RESATEK I, FTI Universitas Bung Hatta (2010). [6] Mulyanef, Melda Sari, Mario W, dan N Henry, Kaji Eksperimental untuk meningkatkan performasi destilasi surya basin tiga tingkat menggunakan beberapa bahan penyimpan panas. Jurnal Teknik Mesin ITP (2012) P 712. [7] Mulyanef, Burmawi dan Muslimin, Pengolahan Air Laut Menjadi Air Tawar dan Garam Menggunakan Destilasi Surya. Jurnal Teknik Mesin ITP (2014) P 25-29. [8] Sumarsono M, Analisis kinerja destilator tenaga surya tipe atap berdasar sudut kemiringan. Proseding Seminar Nasional SNMI 2006 Universitas Tarumanagara. Jakarta (2006).
4. Kesimpulan a. Volume air laut dalam basin kolektor plat datar 28 liter, luas kolektor 1,20 m x 2,20 m dan intensitas surya rata-rata 451 W/m2 dapat menghasilkan kondensat atau air tawar sebanyak 2.012 ml per hari dan garam 2.600 gram selama 4 (empat) hari pengujian. b. Produktivitas garam yang dihasilkan dapat meningkat bila luas kolektor diperbesar dan menaikkan temperatur pemanasan dalam kolektor serta memilih air laut yang kadar garam tinggi. Daftar Pustaka [1] Duffie, J.A., Beckman, W.A, Solar Engineering of Thermal Processes, Jon Willey & Sons, Canada (1991).
KE-48
