RANCANG BANGUN DAN UJI KINERJA ALAT DESTILATOR AIR LAUT MENGGUNAKAN ENERGI LISTRIK
JURNAL
Diajukan untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik
Oleh: ANDI GORA PRASETYA 105060407111007
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PERGURUAN TINGGI UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK PENGAIRAN MALANG 2016
RANCANG BANGUN DAN UJI KINERJA ALAT DESTILATOR AIR LAUT MENGGUNAKAN ENERGI LISTRIK 1
Andi Gora Prasetya1, Riyanto Haribowo2, Emma yuliani2 Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya 2 Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya e-mail:
[email protected]
ABSTRAK Destilasi merupakan salah satu cara yang digunakan untuk mengolah air laut menjadi air tawar. Pada alat destilasi terdapat proses pemanasan, penguapan dan kondesasi. Salah satu metode yang digunakan dalam proses kondensasi adalah dengan memakai Water Heater Element untuk menciptakan energi panas guna proses pemanasan air laut. Tujuan penelitian ini adalah merancang dan membuat alat destilator air laut yang dapat digunakan untuk penjernihan atau pemurnian air dengan memanfaatkan energi listrik dan melakukan uji kinerja alat yang dirancang, serta untuk mengetahui pengaruh variasi jumlah Water Heater Element dan ketinggian air pada unit evaporator terhadap perolehan volume air penyulingan dan kualitas air yang dihasilkan. Perancangan alat terdiri dari tiga bagian yaitu unit penampung, pengatur ketinggian dan evaporator. Proses destilasi dilakukan pada ketinggian air pada unit evaporator sebesar 8 cm dan 4 cm dengan jumlah Water Heater Element yang divariasikan yaitu, 1 sampai 6 buah dengan 8 variasi elemen yang menyala. Air laut yang digunakan pada penelitian ini diambil dari Pantai Balekambang, Kabupaten Malang dengan kadar salinitas 28,50-29,80 ppt. Hasil penelitian destilasi dengan variasi ketinggian air pada unit evaporator dan jumlah Water Heater Element menunjukkan semakin rendah ketinggian air pada unit evaporator, maka akan berakibat semakin besar jumlah produksi air penyulingan. Debit produksi air penyulingan yang paling besar diperoleh pada percobaan ke II dengan ketinggian air pada unit evaporator sebesar 4 cm dengan variasi Water Heater Element sejumlah 6 buah yaitu 3,94 liter dan berhasil menurunkan kadar garam pada semua percobaan menjadi 0 ppt. Kata kunci : Air Laut, Destilator, Ketinggian Air, Heater Element, Salinitas. ABSTRACT Distillation is one way that is used to cultivate of sea water to freshwater. On a distillation there are the process heating, evaporation and condensation. One of method that is used in the condensation process by using Water Heater Element in order to produce heat energy which is needed to the sea water heating process. The purpose of this research is to design and make the sea water destilator that can be used for rarefaction or water purification by using electrical energy and do a performance test instrument designed and used to know the influence of variations of water heater element’s quantity and the water level of the evaporator unit against the water volume distillation and a quality of water that produced. The design instrument consists of three parts, namely the container unit, the height and the evaporator Design instrument consists of three parts those are container unit, the height and the evaporator. This research uses a sea water destilator by using electrical energy. The distillation process is performed on the water level in the evaporator unit by 8 cm and 4 cm with a number of varied water heater element is 1 to 6 pieces with 8 variations of elements that are on. The sea water that is used in this research is taken from the Balekambang Beach which is located in Malang Regency with salinity levels 28,50 - 29,80 ppt. Results of research distillation with water level variations in evaporator unit and the amount of water heater element indicates the lower of the water level in the evaporator unit, then would be greater production quantities of purified water. The greatest discharge of purified water production at the second experiment with the water level in the evaporator unit by 4 cm with 6 pieces water heater element variations obtained 3.94 liters and succeeded in reducing the levels of salt in all experiments be 0 ppt. Keywords : Sea Water, Destilator, Water Level, Heater Element, Salinity.
PENDAHULUAN Air merupakan sumber daya alam yang sangat penting bagi kehidupan di bumi. Sumber air tersebut ada yang diperoleh dari air tanah, mata air, air sungai, danau dan air laut. Sumber air di bumi tersebut berasal dari suatu siklus air atau siklus hidrologi, dimana air laut menguap karena adanya radiasi matahari, dan awan yang terjadi oleh uap air, bergerak di atas daratan berhubung didesak oleh angin. Presipitasi karena adanya tabrakan antara butir-butir uap air akibat desakan angin, dapat berbentuk hujan atau salju yang jatuh ke tanah yang membentuk limpasan (runoff) yang mengalir kembali ke laut. Beberapa diantaranya masuk ke dalam tanah (infiltrasi) dan bergerak terus kebawah (perkolasi) ke dalam daerah jenuh (saturated zone) yang terdapat di bawah permukaan air tanah. Air dalam daerah ini bergerak perlahan-lahan melewati akuifer masuk ke sungai atau langsung ke laut (CD Soemarto, 1987). Manusia dalam kehidupan sehari-hari selalu membutuhkan air namun ketersediaan air yang memenuhi syarat bagi keperluan manusia relatif sedikit karena dibatasi oleh berbagai faktor. Hampir 97% air di muka bumi ini merupakan air laut dan tidak dapat digunakan oleh manusia secara langsung. Dari 3% yang tersisa, 2% diantaranya tersimpan sebagai gunung es (gletser) di kutub yang juga tidak dapat dimanfaatkan secara langsung. Hanya 1% air yang terdapat di danau, sungai dan air tanah yang benar-benar tersedia bagi keperluan manusia. Jika ditinjau dari segi kualitas air yang memadai bagi konsumsi manusia hanya sekitar 0,03% (Effendy, 2003). Sulitnya masyarakat di beberapa daerah di Indonesia, khususnya di daerah pesisir pantai, pulau kecil seperti kepulauan seribu dan pulau-pulau kecil lainnya. Sering terdengar ketika musim kemarau datang, masyarakat yang tinggal di daerah pantai atau pulau-pulau kecil mulai kekurangan air. Air hujan yang
merupakan sumber air yang telah disiapkan di bak penampung air hujan sering tidak dapat mencukupi kebutuhan pada musim kemarau. Untuk pemenuhan keperluan air tawar/air minum pada daerah sulit air, saat ini telah banyak ditawarkan produk air minum dalam kemasan berupa air mineral atau air murni. Juga telah hadir teknologi reverse osmose yang mampu memproduksi air minum dari air kotor atau dari air laut. Namun demikian, masih dirasa terlalu mahal bagi sebagian orang untuk dapat memiliki ataupun memanfaatkannya. Oleh karena itu perlu dicari sebuah teknologi yang murah dan sederhana. Teknologi penyulingan air atau destilasi untuk mendapatkan air tawar dari air laut telah lama dikenal. Konsepnya sederhana dan serupa dengan siklus hidrologi, yaitu dengan menguapkan air laut dengan cara dipanaskan, yang kemudian uap air tersebut diembunkan dan dikumpulkan ke dalam suatu wadah penampung sehingga didapatkan air tawar. Sumber panas yang dipergunakan berasal dari energi yang beragam: minyak, gas, listrik, tenaga matahari dan lainnya. Pada umumnya, beberapa penelitian di Indonesia mengenai teknologi penyulingan air laut menggunakan energi sinar matahari. Namun terkadang hal tersebut menyebabkan jumlah air tawar yang dihasilkan menjadi tidak menentu, tergantung dari keadaan iklim dan cuaca pada saat pengoperasian alat. Maka dari itu, muncullah ketertarikan peneliti untuk menggunkan tenaga panas buatan yang dihasilkan dari energi listrik dengan melakukan penyesuaian atau modifikasi pada model destilator. Dimana diharapkan dengan digunakan tenaga panas buatan yang dihasilkan oleh energi listrik bisa meningkatkan produktivitas destilator dalam memproduksi air laut.
METODOLOGI PERENCANAAN Alat Peralatan utama yang diperlukan untuk penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Unit penampung air laut berbahan kaca dengan ketebalan 0,5 cm dengan dimensi 50 cm x 30 cm x 50 cm. 2. Unit pengontrol muka air berbahan kaca dengan ketebalan 0,5 cm dengan dimensi 50 cm x 30 cm x 50 cm. 3. Unit evaporator, yang terdiri dari wadah air berbahan stainless Steel dengan ketebalan 0,1 cm dan penutup berbahan kaca dengan ketebalan 0,5 cm dengan dimensi 110 cm x 70 cm x 0,73 cm. Peralatan pelengkap adalah aksesori yang diperlukan dalam unit destilator. Peralatan pelengkap yang diperlukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
Bahan Bahan yang perlu dipersiapkan untuk unit filter dan analisis laboratorium adalah sampel air laut berasal dari Pantai Balekambang, Kabupaten Malang sebanyak 200 liter. Tahapan Penelitian Tahap-tahap pelaksanaan dalam penelitian ini akan dijabarkan sebagai berikut: 1. Tahap persiapan a. Pelatihan tenaga pembantu pelaksana / teknisi. b. Penyiapan tempat, peralatan dan bahan penelitian. 2. Tahap pembuatan unit destilator a. Pengerjaan alat, disusun ke dalam beberapa tahap yang mencakup perencanaan dan pola pelaksanaan kerja meliputi persiapan, perumusan masalah, perancangan model, pembuatan perangkat, penyatuan perangkat, dan pengujian model.
Kaca, 5 mm
Gambar 1. Unit Destilator Air Laut Sumber: Dokumentasi Penelitian 1. Termometer untuk mengukur suhu air laut. 2. Gelas ukur untuk mengukur volume air hasil penyulingan. 3. Selang untuk menghubungkan tiaptiap unit dan sebagai saluran output. 4. Botol plastik jenis PET untuk menampung air sampel yang akan dianalisis. 5. Kran manual untuk mengatur buka tutup inlet dan outlet. 6. Kran pelampung otomatis untuk menjaga ketinggian air pada unit pengontrol muka air. 7. Elemen pemanas listrik untuk membuat energi panas. 8. Terminal listrik sebagai penghubung dan pemutus aliran listrik..
Kran Saluran Outlet
Besi Krom
Stainless Steel
Gambar 2. Rencana Destilator Air Laut Sumber: Dokumentasi Penelitian b. Perancangan model, meliputi pembuatan desain dan pemilihan bahan yang akan digunakan. Pemilihan bahan yang tepat sangat mempengaruhi kinerja dan daya tahan alat. Yang perlu diperhatikan dalam pemilihan bahan untuk pembuatan destilator adalah sifat korosifnya. Untuk itu gunakanlah bahan – bahan yang tidak korosif. c. Pembuatan perangkat mencakup pembuatan unit penampung air laut, unit pengontrol muka air, pembuatan ruang evaporasi, serta
pembuatan saluran input dan output. d. Penyatuan perangkat, yaitu dengan mengintegrasikan bagian – bagian perangkat yang telah dibuat menjadi alat destilator. e. Uji coba operasional model dengan cara: siapakan model sesuai dengan yang direncanakan dan pastikan semua kran berjalan dengan baik; isi destilator dengan air untuk mengetahui kemungkinan terjadinya kebocoran dan pastikan tidak terjadi kebocoran yang terjadi; aturlah ketinggian ruang evaporasi agar muka air pada ruang evaporasi sejajar dengan bak pengontrol muka air. 3. Tahap pelaksanaan penelitian a. Pengambilan air sampel dari laut Pantai Balekambang, Kabupaten Malang menggunakan jerigen plastik volume 25 liter sebanyak 8 buah. b. Pengujian kualitas air menggunakan Horiba – Water Quality Monitor. c. Pengukuran suhu air laut menggunakan termometer raksa dengan skala 100 derajat Celcius d. Mempersiapkan model untuk siap dioperasikan; saring sampel air laut sebelum dimasukkan ke dalam bak penampung air laut; saat air memasuki ruang evaporasi, tunggu sampai ketinggian air sesuai dengan yang direncanakan kemudian nyalakan alat pemanas; menyiapkan wadah penampung air dari destilator; mengukur kuantitas dan kualitas air penyulingan yang tertampung; mencatat perubahan suhu yang terjadi selama penelitian. 4. Analisis hasil Sampel air diuji sebelum dan sesudah mengalami proses penyulingan. Pengujian sampel air dilakukan setiap hari selama 16 hari. Jumlah data
kualitas sampel air yang didapat adalah 2 data kualitas air sebelum pengolahan dan 16 data kualitas air setelah pengolahan. a. Mencatat volume air bersih yang dapat dihasilkan serta membandingkan data kualitas air sebelum dan sesudah pengolahan pada pengujian ke-1 selama 6 jam dengan kondisi ketinggian air pada ruang evaporasi sebesar 8 cm. b. Lakukan langkah yang sama untuk data hasil pengujian ke-2 sampai ke-8. c. Tampilkan data persentase efektivitas destilator pada pengujian ke-1 sampai ke-6 dalam bentuk grafik. d. Langkah (a) sampai (c) dilakukan pada tiap – tiap variasi temperatur sehingga didapatkan 8 grafik efektivitas destilator. e. Lakukan langkah (a) sampai (d) pada kondisi ketinggian air pada ruang evaporasi sebesar 4 cm. f. Catat waktu yang dibutuhkan tiaptiap variasi dalam menghasilkan air bersih dengan interval waktu setiap 30 menit. Dari grafik – grafik tersebut dapat diketahui variasi temperatur destilator yang efektif dalam memproduksi air tawar. g. Pengujian parameter suhu, kekeruhan, kadar garam, pH, konduktivitas / Daya Hantar Listrik, dan TDS (Total Dissolved Solids) menggunakan Horiba – Water Quality Monitor. h. Data hasil penelitian diolah dan disajikan dalam bentuk tabel. 5. Kesimpulan dan Saran HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian Destilator Air tawar yang dihasilkan disini merupakan uap dari air laut yang ditahan oleh kaca untuk kemudian dialirkan melalui talang kaca menuju bak penampung air tawar.
Pada percobaan I dengan ketinggian air pada unit evaporator sebesar 8 cm, jumlah produksi air tawar hasil destilasinya yang terendah terdapat pada percobaan pertama yaitu sebesar 410 ml. Hal ini dikarenakan pada percobaan tersebut heater element yang digunakan hanya 1 buah saja sehingga penguapan yang terjadi tidak optimal. Jumlah produksi air tawar maksimal terdapat pada percobaan kedelapan yaitu sebesar 3.440 ml. Pada percobaan tersebut heater element yang digunakan sebanyak 6 buah sehingga kenaikkan suhu pada ruang evaporator menjadi lebih maksimal.
Volume (ml)
4000 3000 2000 1000 0 I
II
III
IV V VI Pengujian Ke-
VII
VIII
Gambar 3. Hasil Pencatatan Volume Pada Percobaan I Sumber: Penelitian Pada percobaan II dengan ketinggian air pada unit evaporator sebesar 4 cm secara keseluruhan menunjukkan bahwa jumlah produksi air tawar menjadi meningkat dengan hasil terendah yaitu sebesar 470 ml dan yang tertinggi sebesar 3.940 ml. Hal ini membuktikan bahwa semakin rendah ketinggian air pada unit evaporator menyebabkan peningkatan volume hasil air tawar.
Volume (ml)
4000 3000 2000 1000 0 I
II
III
IV V VI Pengujian Ke-
VII
VIII
Gambar 4. Hasil Pencatatan Volume Pada Percobaan II Sumber: Penelitian
Hasil Pengujian Laboratorium Kadar Maksimum Percobaan Pengujian Satuan yang Keh = 8 cm h = 4 cm diperbolehkan I NTU 0,0 0,0 5,0 II NTU 0,0 0,0 III NTU 0,0 0,0 IV NTU 0,0 0,0 V NTU 0,0 0,0 VI NTU 0,0 0,0 VII NTU 0,0 0,0 VIII NTU 0,0 0,0
Gambar 5. Pengujian Parameter Kekeruhan Sumber: Penelitian Kadar Maksimum Percobaan Pengujian Satuan yang Keh = 8 cm h = 4 cm diperbolehkan I 6,44 6,51 6,5 - 8,5 II 6,61 6,54 III 6,53 6,57 IV 6,79 6,75 V 6,96 6,86 VI 6,90 6,80 VII 6,98 6,98 VIII 7,14 7,02
Gambar 6. Pengujian Parameter pH Sumber: Penelitian Kadar Maksimum Percobaan Pengujian Satuan yang keh = 8 cm h = 4 cm diperbolehkan I mS/cm 0,0131 0,0121 250 II mS/cm 0,0180 0,0160 III mS/cm 0,0620 0,0750 IV mS/cm 0,0160 0,0150 V mS/cm 0,0170 0,0158 VI mS/cm 0,0410 0,0470 VII mS/cm 0,0230 0,0210 VIII mS/cm 0,0120 0,0110
Gambar 7. Pengujian Parameter DHL Sumber: Penelitian Kadar Percobaan Pengujian Satuan Maksimum yang Keh = 8 cm h = 4 cm diperbolehkan I mg/L 45 47 500 II mg/L 24 20 III mg/L 40 33 IV mg/L 10 12 V mg/L 11 13 VI mg/L 28 30 VII mg/L 19 15 VIII mg/L 10 10
Gambar 8. Pengujian Parameter TDS Sumber: Penelitian
Kadar Percobaan Pengujian Satuan Maksimum yang Keh = 8 cm h = 4 cm diperbolehkan I ppt 0,0 0,0 0,5 II ppt 0,0 0,0 III ppt 0,0 0,0 IV ppt 0,0 0,0 V ppt 0,0 0,0 VI ppt 0,0 0,0 VII ppt 0,0 0,0 VIII ppt 0,0 0,0
Gambar 9. Pengujian Parameter Kadar Garam Sumber: Penelitian
Volume (ml)
Analisa dan Pembahasan 1. Volume Hasil Volume Hasil Penyulingan yang dihasilkan oleh unit Destilator dipengaruhi oleh jumlah heater element yang digunakan dan ketinggian air pada unit evaporator. 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
h = 8 cm h = 4 cm
I
II
III
IV V VI Pengujian Ke-
VII
VIII
Gambar 10. Volume Hasil Penyulingan Sumber: Penelitian Pada pengujian I, jumlah volume air yang mampu dihasilkan adalah 410 ml dan merupakan volume hasil terendah dari delapan pengujian. Hal tersebut terjadi karena laju pemanasan air terjadi dengan sangat lambat, disebabkan pada pengujian I hanya menggunakan 1 buah elemen pemanas. Pada pengujian II hingga pengujian IV, jumlah volume air yang dihasilkan meningkat yaitu: untuk pengujian II sebesar 860 ml, pengujian III sebesar 880 ml, dan pengujian IV sebesar 800 ml. Hal tersebut disebabkan oleh jumlah elemen pemanas yang digunakan sebanyak 2 buah, sehingga laju pemanasan air lebih cepat daripada pengujian I. Akan tetapi, walaupun pada pengujian II hingga pengujian IV sama-sama menggunakan 2
buah elemen pemanas, namun hasilnya memiliki perbedaan jumlah volume yang dihasilkan. Hal tersebut disebabkan oleh letak posisi elemen pemanas yang sedang beroperasi, dimana pada pengujian II hingga pengujian IV, jumlah volume air tertinggi dihasilkan pada pengujian III. Hal ini dikarenakan letak posisi elemen pemanas berada ditengah-tengah unit evaporator, sehingga mempengaruhi proses pemanasan disisi lainnya. Untuk pengujian II dan IV yang mana hasilnya lebih sedikit dari pengujian III, dikarenakan posisi letak elemen pemanas berada di sisi pinggir unit evaporator. Posisi letak elemen pemanas pada pengujian II lebih diuntungkan daripada posisi letak elemen pemanas pada pengujian IV, yang mana pada pengujian II jarak muka air ke atap kaca lebih pendek dibandingkan dengan jarak muka air ke atap kaca pada pengujian IV yang jauh lebih tinggi. Pada pengujian V hingga pengujian VII, jumlah volume air yang dihasilkan kembali meningkat dari pengujian sebelumnya yaitu: untuk pengujian V sebesar 2.240 ml, pengujian VI sebesar 2.280 ml, dan pengujian VII sebesar 2.300 ml. Hal ini disebabkan oleh jumlah elemen pemanas yang digunakan sebanyak 4 buah, sehingga laju pemanasan air lebih cepat lebih cepat lagi daripada pengujian sebelumnya. Hal serupa juga terjadi, yaitu walaupun pada pengujian V hingga pengujian VII sama-sama menggunakan 4 buah elemen pemanas, namun volume air yang dihasilkan tetap memiliki sedikit perbedaan. Hal tersebut juga disebabkan oleh letak posisi elemen pemanas yang sedang beroperasi, dimana pada pengujian V hingga pengujian VII, jumlah volume air tertinggi dihasilkan pada pengujian VI. Hal ini dikarenakan letak posisi elemen pemanas berada terpusat disisi pinggir unit evaporator dengan jarak muka air ke atap merupakan yang terendah dibandingkan dengan pengujian VII. Untuk pengujian V, dimana hasilnya lebih sedikit dari pengujian VI dan pengujian VII,
serta air tersebut berbau dan berasa. Namun dalam kaitannya dengan sampel air dari hasil pengolahan unit destilator tidak menunjukkan adanya kaitan antara parameter fisik kekeruhan dengan bau, warna serta rasa dalam sampel air. Karena berdasarkan pemeriksaan dengan menggunakan alat Horiba (Water Quality Monitor), hasil pemeriksaan kekeruhan sampel aair sesuai dengan kadar maksimum yang diperbolehkan yaitu < 5 NTU, sementara berdasarkan parameter fisik bau, warna dan rasa dalam sampel air diakibatkan karena adanya kandungan senyawa-senyawa organik, tumbuhtumbuhan dalam air tersebut. 3. pH (Potential of Hydrogen) 25,00 20,00
Efektivitas (%)
dikarenakan posisi letak elemen pemanas berada di kedua sisi pinggir unit evaporator. Hal tersebut menyebabkan panas menjadi menyebar dan tidak terpusat pada satu sisi. Pada pengujian terakhir yaitu pengujian VIII, volume air yang dihasilkan kembali meningkat dari pengujian sebelumnya yaitu sebesar 3.440 ml. Hal ini disebabkan oleh jumlah elemen pemanas yang digunakan adalah seluruhnya yaitu sebanyak 6 buah, sehingga laju pemanasan air menjadi maksimum. Hal tersebut menyebabkan panas terjadi hampir diseluruh permukaan air dan tidak ada sisi yang tidak dipengaruhi oleh elemen pemanas. Namun, hasil yang berbeda terjadi pada saat ketinggian air laut pada ruang evaporasi dikurangi menjadi 4 cm, walaupun posisi letak elemen pemanas tetap sama pada masing-masing pengujian. Volume air tawar yang mampu dihasilkan destilator pada pengujian I meningkat menjadi 470 ml, pengujian II mencapai 980 ml, pengujian III mencapai 1.010 ml, pengujian IV mencapai 950 ml, pengujian V mencapai 2.570 ml, pengujian VI mencapai 2.620 ml, pengujian VII mencapai 2.645, dan pengujian VIII mencapai hingga 3.940 ml. Hal ini membuktikan bahwa semakin sedikit volume air tawar pada ruang evaporator dalam suatu waktu dan luasan yang sama, maka semakin meningkat pula kuantitas volume air tawar yang mampu dihasilkan oleh destilator. 2. Kekeruhan Kekeruhan dalam air berhubungan erat dengan warna, karena warna dan kekeruhan dalam air sama-sama dapat diakibatkan oleh bahan-bahan yang tersuspensi, bahan buangan industri, senyawa-senyawa organik serta tumbuhtumbuhan. Sementara kaitan antara kekeruhan dengan bau serta rasa dalam air sama-sama dapat disebabkan karena adanya kandungan senyawa-senyawa organik tertentu dalam air yang dapat menyebabkan tingginya nilai kekeruhan
15,00 10,00 5,00 0,00 I
II
III IV V VI Pengujian Keh = 8 cm h = 4 cm
VII
VIII
Gambar 11. Efektivitas pH Sumber: Penelitian Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata pH pada masing-masing sampel air antara 6,44 sampai 7,14. Nilai pH terjauh dari pH netral untuk sampel air penyulingan didapatkan pada pengujian I dalam kondisi ketinggian air 8 cm dengan nilai pH sebesar 6,44. Selain dari pengujian I, nilai pH output masingmasing unit destilator berada pada kisaran nilai 6,51 – 7,14, yang mana masih memenuhi syarat kualitas air minum berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No. 492 Tahun 2010. Dengan nilai pH tersebut, air penyulingan hasil pengolahan unit destilator masih memberikan kondisi yang layak untuk dikonsumsi. Efektivitas tertinggi rata-rata dicapai pada percobaan dengan ketinggian air adalah 8 cm, yaitu antara 13,35 – 21,84%. Hal ini dikarenakan sampel air laut yang
100,00
Efektivitas (%)
99,80 99,60 99,40 99,20 99,00 I
II
III
IV V VI VII Pengujian Keh = 8 cm h = 4 cm
VIII
Gambar 12. Efektivitas DHL Sumber: Penelitian Dari seluruh pengujian dan kedua kondisi ketinggian air pada unit evaporator, dapat diketahui bahwa alat destilator air laut ini sangat efektif dalam menurunkan kadar kandungan DHL yang rata-rata mencapai nilai 99,94% tanpa dipengaruhi oleh treatment jumlah penggunaan heater element. 5. TDS Dari seluruh pengujian dan kedua kondisi ketinggian air pada unit evaporator, dapat diketahui bahwa alat destilator air laut ini sangat efektif dalam menurunkan nilai total dissolved solids (TDS) yang rata-rata mencapai nilai 99,91% tanpa dipengaruhi oleh treatment jumlah penggunaan heater element.
Efektivitas (%)
100,00 99,80 99,60 99,40 99,20 99,00 I
II
III
IV V VI VII Pengujian Keh = 8 cm h = 4 cm
VIII
Gambar 13. Efektivitas TDS Sumber: Penelitian 6. Kadar Garam Proses penguapan air akan terjadi perubahan bentuk air dari bentuk cair menjadi bentuk gas, secara otomatis akan terjadi perubahan berat jenis dari air tersebut. Ketika terjadi penguapan air maka unsur-unsur penyusun air alam dan berbagai impurities (berupa unsur logam, garam, bahan padat, dan lain-lain) yang memiliki berat jenis lebih besar dari berat jenis uap akan tertinggal sebagai residu, dan uap yang lebih ringan akan naik dan mengembun menjadi air yang bersih setara aquades dengan kadar garam 0% (0 ppt). 100,00 80,00
Efektivitas
masuk pada percobaan dengan ketinggian air 8 cm lebih tinggi dibandingkan dengan sampel air laut yang masuk pada percobaan dengan ketinggian air sebesar 4 cm. 4. DHL Konduktivitas/Daya Hantar Listrik merupakan parameter yang dipengaruhi oleh nilai salinitas, karena DHL akan menunjukkan kemampuan suatu larutan untuk menghantarkan arus listrik sehingga, semakin banyak garam-garam mineral terlarut yang dapat terionisasi, maka semakin tinggi pula nilai konduktivitasnya.
60,00 40,00 20,00 0,00 I
II
III
IV V VI Pengujian Keh = 8 cm h = 4 cm
VII
VIII
Gambar 14. Efektivitas Kadar Garam Sumber: Penelitian Efektivitas destilator ditinjau dari parameter kadar garam pada semua kondisi ketinggian air nilai efektivitasnya adalah 100% seluruh pengujian dan kedua kondisi ketinggian air pada unit evaporator, sehingga dapat diketahui bahwa alat destilator air laut ini sangat efektif dalam menurunkan nilai kadar garam.
Pengujian Heater Daya Waktu Biaya Beban Biaya Ke(kWh) Element (watt) (jam) listrik Listrik listrik per I 1 190 6 Rp 455 1,14 Rp 519 II 2 380 6 Rp455 2,28 Rp 1.037 III 2 380 6 Rp455 2,28 Rp 1.037 IV 2 380 6 Rp455 2,28 Rp 1.037 V 4 760 6 Rp455 4,56 Rp 2.075 VI 4 760 6 Rp455 4,56 Rp 2.075 VII 4 760 6 Rp455 4,56 Rp 2.075 VIII 6 1140 6 Rp455 6,84 Rp 3.112
Gambar 15. Perhitungan Biaya Listrik Tiap Pengujian Sumber: Perhitungan Pengujian KeI II III IV V VI VII VIII
Biaya listrik Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp
519 1.037 1.037 1.037 2.075 2.075 2.075 3.112
Volume Air Hasil (ml) 410,0 860,0 880,0 800,0 2240,0 2280,0 2300,0 3440,0
Harga Air per liter Rp 1.265 Rp 1.206 Rp 1.179 Rp 1.297 Rp 926 Rp 910 Rp 902 Rp 905
Gambar 16. Harga Air Hasil Unit Destilator (h = 8 cm) Sumber: Perhitungan Pengujian KeI II III IV V VI VII VIII
Biaya listrik Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp
519 1.037 1.037 1.037 2.075 2.075 2.075 3.112
Volume Air Hasil (ml) 470,0 980,0 1010,0 950,0 2570,0 2620,0 2645,0 3940,0
Harga Air per liter Rp 1.104 Rp 1.059 Rp 1.027 Rp 1.092 Rp 807 Rp 792 Rp 784 Rp 790
Gambar 17. Harga Air Hasil Unit Destilator (h = 4 cm) Sumber: Perhitungan
Rp1.400 Rp1.200
Harga Air per Liter
Analisa Biaya Listrik Salah satu faktor yang sangat menentukan dalam membuat rencana operasi sistem tenaga listrik adalah peramalan atau prakiraan beban yang akan dialami oleh sistem tenaga listrik bersangkutan. Beban yang diperhitungkan dalam penentuan biaya listrik disesuaikan dengan pemakaian heater element dan lama penggunaan alat. Biaya listrik dihitung dengan terlebih dahulu mengetahui daya listrik yang dikeluarkan untuk mengoperasikan satu unit heater element, dimana besar dayanya yaitu sebesar 190 watt dan beroperasi selama 6 jam.
Rp1.000 Rp800 Rp600 Rp400 Rp200 RpI
II
III
IV V VI VII VIII Pengujian Keh = 4 cm h = 8 cm
Gambar 17. Harga Air Hasil Unit Destilator (h = 4 cm) Sumber: Perhitungan Penentuan Efektivitas Unit Berdasarkan hasil pengujian kualitas air yang dilakukan di Laboratorium Tanah dan Air Tanah, Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya dapat diketahui bahwa seluruh sampel air hasil percobaan menggunakan destilator air laut sudah di bawah jumlah maksimum yang diperbolehkan sesuai dengan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 492/Menkes/Per/IV/2010 tentang persyaratan kualitas air minum, sehingga penentuan efektivitas hanya perlu ditinjau dari volume air minum yang dihasilkan dan seberapa besar biaya yang perlu dikeluarkan per liternya. Sehingga, jika ditinjau dari jumlah produksinya dan selisih harga yang sangat minim, maka pengujian yang paling optimal yaitu pengujian VIII dengan volume air minum yang dihasilkan sebesar 3.940 ml dengan harga air per liternya sebesar Rp.790. KESIMPULAN Dari hasil-hasil analisa di atas, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut. 1. Desain yang paling optimal dalam memproduksi air minum adalah desain pada pengujian VIII dengan variasi heater element sebanyak 6 buah. 2. Kuantitas volume air tawar yang mampu dihasilkan destilator air laut selama 6 jam beroperasi yang terendah sebesar 410 ml dan yang terbanyak sebesar 3.940 ml.
3. Kualitas air yang dihasilkan destilator air laut ditinjau dari parameter kekeruhan, pH, DHL, TDS, dan Kadar Garam adalah sebagai berikut: a. Nilai kekeruhan sebesar 0 NTU. b. Nilai Derajat Keasaman (pH) berkisar antara 6,44 – 7,14. c. Nilai DHL berkisar antara 0,0110 – 0,0750 mS/cm. d. Nilai TDS air hasil berkisar antara 10 – 47 mg/l. e. Kadar Garam sebesar 0 ppt. 4. Persentase efektivitas alat destilator air laut terhadap peningkatan kualitas air laut ditinjau dari parameter kekeruhan, pH, DHL, TDS, dan Kadar Garam adalah sebagai berikut: a. Efektivitas destilator terhadap peningkatan kualitas kekeruhan sebesar 0%. b. Efektivitas destilator terhadap peningkatan kualitas pH berkisar antara 9,88 – 21,84%. c. Efektivitas destilator terhadap peningkatan kualitas DHL berkisar antara 99,83 – 99,98%. d. Efektivitas destilator terhadap peningkatan kualitas TDS berkisar antara 99,82 – 99,96%. e. Efektivitas terhadap peningkatan kualitas Kadar Garam sebesar 100%. 5. Harga air berdasarkan volume air yang dihasilkan destilator air laut yang tertinggi sebesar Rp. 1.265 per liter dan yang terendah sebesar Rp. 784 per liter. Berdasarkan penelitian yang telah dilaksanakan ada beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain adalah:
1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan mengaplikasikan model Destilator di suatu daerah khususnya pulau terpencil atau pesisi pantai untuk mengetahui efektivitas riil dari alat Destilator. 2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan kondisi ketinggian air pada unit evaporator lebih rendah dari 4 cm. 3. Perlu dikembangkan penelitian sejenis dengan menggunakan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) sehingga diperoleh informasi mengenai hasil produksi saat beroperasi lebih lama yaitu pada siang dan malam hari. DAFTAR PUSTAKA Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan Perairan, Cetakan Kelima. Yogyakarta: Kanisius. Hidayat, R. R. 2011. Rancang Bangun Alat Pemisah Garam dan Air Tawar dengan Menggunakan Energi Matahari, Bogor: Institut Pertanian Bogor. Muannis. 2009. Pengujian Sistem Destilasi Air Laut Tenaga Surya Menggunakan Kolektor Plat Datar Dengan Tipe Kaca Penutup Miring, Medan: Universitas Sumatera Utara. Puslitbang Pemukiman. 2004. Tata Cara Perencanaan Destilator Surya Atap Kaca, Jakarta: Kementerian Pekerjaan Umum RI. Soemarto, CD. 1987. Hidrologi Teknik. Surabaya: Usaha Nasional.
