Pengembangan Prototipe Komposter: Alternatif dalam Pengolahan Sampah Rumah Tangga menjadi Pupuk Kompos

Bagikan Artikel ini di:

Ditulis Oleh Irvan Pranatha Sijabat

Di Indonesia merupakan salah satu penghasil sampah terbesar adalah rumah tangga, dengan rata-rata setiap orang menghasilkan 800 gram sampah per hari. Jika tidak dikelola secara benar, sampah yang menumpuk pada akhirnya akan memperburuk polusi tanah dan lautan [1]. Sampah rumah tangga, berdasarkan UU No. 18 Tahun 2008 tentang Pengelolaan Sampah dan Perda Kota Tarakan No. 5 Tahun 2014 tentang Pengelolaan Sampah, merupakan sampah yang berasal dari kegiatan sehari-hari dalam rumah tangga yang tidak termasuk tinja dan sampah spesifik [2]. Perilaku penanganan sampah yang tidak tepat oleh masyarakat, dapat disebabkan oleh kurangnya kesadaran, serta kurangnya sarana dan fasilitas pendukung pengelolaan sampah yang baik dan efisien. Oleh sebab itu, untuk mengelola sampah rumah tangga yang begitu banyak, dibutuhkan pengembangan prototipe rancangan komposter (wadah pengomposan) berkapasitas besar (>10 kg) agar dapat menampung sampah rumah tangga setiap harinya dan bisa turut serta dalam mengelola sampah dengan menerapkan sistem pengolahan limbah domestik  (sampah rumah tangga) yang ramah lingkungan.

Sebelumnya, pengolahan sampah rumah tangga menggunakan komposter keranjang yang memiliki kapasitas bahan organik 2 kg, dimana dalam 1 hari bahan organik sudah menumpuk didalam keranjang dan membutuhkan komposter keranjang yang banyak serta dibutukan tempat yang begitu luas. Komposter keranjang kapasitas 2 kg yang dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Komposter keranjangan kapasitas bahan organik 2 kg

Dari Gambar 1., dapat dilihat bahwa kompos yang dihasilkan sedikit dikarenakan kapasitas dari komposter keranjang kurang efisien. Oleh karena itu, perlu rancangan komposter untuk scale up kapasitas komposter. Dapat dilihat rancangan komposter kapasitas 20 kg untuk pengolahan limbah domestic (sampah rumah tangga) yang ramah lingkungan dan lebih efisien pada Gambar 2 dibawah ini.

 

Gambar 2. Komposter Silnder kapasitas bahan organik 20 kg

Dapat dilihat dari Gambar 2, bahwa komposter memiliki kapasitas bahan organik 20 kg. Prinsip kerja komposter tidak susah yaitu masukkan sekam padi pada dasar komposter agar bakteri pengurai dapat hidup dengan stabil, lalu masukkan bahan organik rumah tangga, lalu tutup komposter. Pada Gambar 2, komposter disediakan engsel untuk memutar komposter setiap harinya agar komposter matang sempurna. Jadi, ibu-ibu rumah tangga lebih mudah dan tidak khawatir akan sampah rumah tangga yang menumpuk dikeranjang sampah. Biasanya, masyarakat khususnya ibu-ibu setelah masak akan membuang sampah bekas potongan bawang, wortel, kentang, dan sayur-sayur lainnya begitu saja. Namun, sampah itu dapat dijadikan bahan kompos yang nilainya sangat berguna bagi tanaman rumah tangga khsusunya tanaman hias. Dari rancangan komposter diatas dapat menghasilkan kualitas kompos yang sesuai dengan SNI 19-7030-2004 tentang spesifikasi kompos dari sampah organik domestic [3]. Kompos yang dihasilkan dari rancangan komposter kapasitas bahan organik 20 kg dapat lihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Hasil Pengomposan dari bahan organik Tandan Kosong Kelapa Sawit

Dari Gambar 3, dapat dilihat bahwa bahan organik Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) hancur,  dimana seperti yang kita ketahui TKKS memiliki 18-21% lignin, 40-45% selulosa dan 19-21% hemiselulosa, yang sangat sulit untuk terdegradasi [4]. Dapat disimpulkan bahwa pengomposan dengan rancangan komposter 20 kg lebih efisien dalam kebutuhan rumah tangga.

Referensi

[1] Jumarianta, Pengelolaan Sampah Rumah Tangga (Studi Penelitian di Desa Karang Intan Kecamatan Karang Intan Kabupaten Banjar), As Siyasah, Vol. 2, No. 2, November (2017).

[2] S. Usman, Strategi Pengelolaan Sampah Rumah Tangga di Kota Tarakan Kalimantan Uatara, Research Gate, Jurnal Ekonomi Pembangunan Vol. 5, No 3, November (2016).

[3] Standar Nasional Indonesia, Spesifikasi Kompos dari Sampah Organik Domestik SNI 19-7030-2004, Badan Standar Nasional (2004).

[4] P. O. Oviasogie, N. O. Aisueni, and G. E. Brown, Oil Palm Composted Biomass : A Review of The Preparation, Utilization, Handling and Storage, ISSN 1991-637X, African Journal of Agricultural Research : Vol. 5, No. 13, pp. 1553-1571 (2010).

Nilai Artikel Ini
Bagikan Artikel ini di:

SINTING: Mengubah Kebisingan Menjadi Energi Listrik

Bagikan Artikel ini di:

Ditulis Oleh Jeffry Kurniawan

Bunyi merupakan sesuatu yang susah kita hindari dalam ber-aktivitas pasalnya semua aktivitas menghasilkan bunyi sekalipun tidur. Dalam ilmu fisika bunyi merupakan salah satu bentuk energi seperi energi panas, energi gerak dan sebagainya. Bunyi dihasilkan dari getaran yang berjalan kearah telinga kita ketika kita mendengarnya. Getaran yang merambat ini membawa energi yang dinamakan gelombang. Bunyi sendiri merupakan gelombang mekanik yaitu gelombang yang membutuhkan media untuk merambat seperti udara, air dan yang lain. Jadi bunyi tidak bisa merambat pada udara hampa atau vacum. Terkadang bunyi disukai oleh manusia seperti bunyi musik, bunyi ketika berbicara dan yang lainnya. Namun bunyi yang terlalu keras atau kebisingan dapat mengganggu aktivitas kita, biasanya bunyi yang bising dihasilkan oleh mesin. Berdasarkan Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 48 Tahun 1996 menyatakan bahwa kebisingan adalah bunyi yang tidak diinginkan dari suatu usaha atau kegiatan dalam tingkat dan waktu tertentu yang dapat menimbulkan gangguan kesehatan manusia dan kenyamanan lingkungan[1]. Dalam keteknik-an ukuran kebisingan bunyi dinyatakan dalam satuan desibel seperti massa yang dinyatakan dalam gram. Dalam ilmu fisika semakin tinggi kebisingan maka energi yang dibawanya semakin besar. Dalam aktivitas sehari-hari kita sering mendengar kebisingan seperti saat di jalan raya suara mesin motor, saat di bandara suara pesawat dan ditempat lainnya namun hanya terlewat begitu saja. Padahal bunyi tersebut membawa energi yang sejatinya dapat dikonversi kedalam bentuk energi lain. Bunyi yang memiliki sumber yang melimpah, sering kita jumpai dalam aktivitas-aktivitas kita dapat dijadikan sebagai sumber energi listrik yang tidak ada habisnya, namun pemanfaatannya masih jarang digunakan.

Gambar Tim Riset PKM Pencentus SINTING [3].

Program Kreativitas Mahasiswa yang merupakan event tahunan Menristekdikti telah berhasil membuat mahasiswa indonesia melirik fenomena tersebut. 3 mahasiswa Universitas Diponegoro Ragil Adi Nugroho, Yudha Cindy Pratama dan Rifki Rokhanudin yang tergabung dalam suatu Tim PKM Karsa Cipta membuat terobosan alat yang fungsinya mengubah kebisingan atau energi bunyi menjadi energi listrik. Alat ini diberi nama “Sinting” yang merupakan kepanjangan dari Sound Energy Harvesting[2].

Gambar SINTING (Sound Energy Harvesting)[3].

Menurut tim ini, latar belakang dibuatnya alat ini karena selama ini kebisingan di bandara belum dimanfaatkan dan dibiarkan terbuang percuma. Selain itu juga untuk menghilangkan kebisingan di bandara karena intensitasnya tinggi dan cenderung mengganggu[3]. Dengan berbekal keilmuannya di teknik elektro dan bimbingan dosennya Catur Edi Widodo tim ini melakukan riset sejak Maret hingga Juli 2019[4]. Prinsip kerja alat ini menggunakan induksi elektromagnetik dan terbagi menjadi dua tahap. Pertama ketika bunyi datang, suara dikumpulkan menggunakan reflektor parabola sehingga bisa difokuskan ke sistem tranduser. Sistem transduser ialah sebuah komponen yang mengubah bentuk energi. Ketika bunyi datang melewati transduser, bunyi yang merupakan gelombang (membawa energi) menggetarkan bagian-bagian dalam transuder sehingga terjadi perubahan energi bunyi menjadi energi gerak (getaran). Kedua ialah dihasilkannya energi listrik yang prinsip kerjanya berbasis induksi elektromagnetik. Jadi terdapat 2 magnet yang kutubnya berlawanan dan kedudukannya tetap, diantara magnet tersebut terdapat loop yang dapat berputar. Getaran yang dihasilkan oleh transduser tadi akan membuat loop berputar diantara magnet. Perputaran loop yang dilalui medan magnet ini dinamakan induksi elektromagnetik yang menghasilkan gaya gerak listrik (tegangan) yang nantinya bisa disimpan ke baterai[5]. Analoginya seperti PLTA yang energi listriknya diperoleh dari gerakan kincir atau turbin yang digerakkan oleh air, namun pada alat SINTING ini energi listriknya diperoleh dari gerakan loop dalam medan magnet yang digerakkan oleh bunyi (getaran). Alat ini menghasilkan listrik dengan capaian tegangan 11,14 volt pada tingkat kebisingan 108,4 dBA[2]. Nilai tingkat kebisingan tersebut dihasilkan oleh pesawat terbang serta mesin transportasi besar lainnya. Tentu saja jika riset dikembangkan dan dilakukan berkelanjutan, tegangan yang dihasilkan akan meningkat serta bisa diterapkan pada bunyi dengan tingkat kebisingan rendah dan sedang. Dan jika riset tersebut berhasil diproduksi dan memenuhi spesifikasi standar, alat ini dapat digunakan sebagai sumber listrik pada bandara atau kawasan-kawasan yang ramai. Selain itu juga dapat diterapkan dalam alat-alat keseharian seperti power-bank bertenaga suara, kipas mini-bertenaga suara karena sejatinya kita terus menerus mendengar suara di sekitar kita seperti saat dalam perjalanan menggunakan motor, powerbank akan otomotis terisi dayanya karena kebisingan disekitar. Hal tersebut akan berdampak mengurangi ketergantungan energi listrik yang bersumber terhadap batu-bara yang sumbernya sulit untuk diperbaharui.

Referensi:

[1] Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 48 Tahun 1996

[2] www.ristekdikti.go.id. Tiga Mahasiswa Undip Ciptakan ‘Sinting’ untuk Mengubah Kebisingan Menjadi Energi Listrik.19 Juli 2019

[3] www.undip.ac.id. Tiga Mahasiswa Undip Ciptakan ‘Sinting’ untuk Mengubah Kebisingan Menjadi Energi Listrik. 17 Juli 2019

[4] Mukti, Akbar Hari. Briliant! Mahasiswa Undip Ciptakan Alat Pengubah Bising Jadi Energi Listrik. 22 Juli 2019. www.jateng.tribunnews.com

[5] Halliday & Resnick, Fisika 2, 1990, Jakarta, Penerbit Erlangga

Nilai Artikel Ini
Bagikan Artikel ini di:

Metode S-CBC Untuk Meningkatkan Efisiensi Baterai

Bagikan Artikel ini di:

Ditulis Oleh Izzun Nafis Ibadik

Penemuan baterai menjadi primadona bagi peradaban umat manusia. Tentu kita sudah sangat paham bahwa benda-benda di sekitar kita banyak yang tidak akan bisa berfungsi dengan semestinya seandainya baterai tidak pernah ditemukan. Sebut saja ponsel, laptop, remote televisi, dan benda-benda portabel lainnya. Tentu tak terbayangkan bagaimana seandainya jika kita tak punya baterai, kita harus berjalan kesana kemari disertai dengan kabel yang berseliweran. Yup, saya rasa tak salah jika baterai juga bisa kita anggap sebagai pengubah peradaban manusia.

Luasnya penggunaan baterai ternyata sedikit banyak menimbulkan masalah baru untuk dipecahkan. Salah satunya adalah masalah perbedaan voltase antar baterai pada susunan seri. Perlu diketahui bahwa dalam 1 sel baterai yang kita gunakan sehari-hari, besaran voltase yang dihasilkan cukup terbatas. Untuk itu, agar kita dapat menggunakan baterai pada peralatan yang menggunakan voltase lebih besar maka kita perlu melakukan penyusunan seri terhadap sel-sel baterai tersebut.

Ternyata dalam proses pembuatan baterai, voltase-voltase sekaligus kapasitas antar baterai tidak selalu sama. Ini bisa disebabkan karena banyak hal, diantaranya impedansi internal sel baterai, kapasitas baterai, suhu, hingga self-discharge rate (berkurangnya isi baterai saat tidak digunakan). Perbedaan inilah yang menjadi salah satu permasalahan yang terjadi pada baterai yang disusun secara seri.

Untuk lebih mudah memahami permasalah ini, bayangkan anda menaiki sebuah kereta yang ditarik oleh 4 kuda sekaligus. Dari keempat kuda tersebut ada satu kuda yang hanya dapat menarik selama 1 jam sedangkan sisanya dapat tahan menarik kereta selama 2 jam. Ketika kuda yang lebih lemah ini sudah kelelahan maka otomatis pergerakan kereta akan terhambat. Hal ini sama dengan apa yang terjadi pada baterai yang disusun secara seri. Perhatikan gambar berikut.

Dari contoh gambar diatas terlihat bahwa ada 2 sel baterai yang tidak sinkron kapasitasnya.  Keadaan ini akan membuat voltase keseluruhan baterai menjadi turun. Berbeda dengan ilustrasi kereta kuda diatas. Pada rangkaian baterai ketika voltase keseluruhan turun dalam batas tertentu, maka baterai tersebut sudah tidak dapat digunakan lagi untuk menjalankan alat (perlu untuk di charge ulang). Padahal, jika kita tinjau pada gambar diatas keadaan tersebut memungkinkan masih ada sel-sel di baterai yang masih terisi. Hal ini membuat kapasitas baterai yang dapat digunakan secara keseluruhan menjadi menurun. Disinilah titik penyebab turunnya efisiensi dari baterai tersebut.

Agaknya bukan hal yang rumit untuk memikirkan solusi dari permasalahan ini terlepas dari pendesainannya. Yup, untuk mengatasinya kita hanya perlu membuat suatu sistem sehingga baterai tersebut selalu memiliki sisa kapasitas yang sama. Inilah yang menjadi buah penelitian dari Koko Friansa, Irsyad Nashirul Haq , Edi Leksono, Nugraha Tapran, Deddy Kurniadi, Brian Yuliarto Mereka meneliti suatu sistem manajemen baterai dimungkinkan dapat menyelesaikan permasalahan tersebut.

Pada dasarnya ada 2 metode sistem manajemen baterai. Metode yang pertama adalah metode pasif. Pada prinsipnya metode ini adalah mengubah energi sisa menjadi panas. Metode ini akan kurang efektif jika diterapkan pada susunan baterai yang kompleks. Masalah perbedaan kapasitas ini ternyata akan meningkat secara eksponensial seiring bertambahnya susunan seri baterai.

Metode yang kedua adalah metode aktif yang memiliki efisiensi lebih tinggi. Metode aktif berarti pada sistem penyeimbangnya kita menggunakan komponen-komponen aktif (dioda, transistor, dll) yang tentunya akan lebih kompleks. Metode ini memungkinkan kita untuk memindahkan energi dari baterai berkapasitas yang lebih tinggi ke baterai yang kapasitasnya lebih rendah dengan memanfaatkan prinsip beda tegangan.

Pemindahan energi ini ternyata masih menimbulkan kendala. Untuk dapat menyalurkan energi tersebut kita harus membuat hambatan rangkaian kecil dan juga beda tegangan antar baterai cukup besar. Apabila tegangannya terlalu kecil dan hambatannya terlalu besar, maka dimungkinkan arus tidak dapat melewati rangkaian sehingga tidak ada energi yang tersalurkan. Faktanya untuk perbedaan 10% kapasitas baterai (state of charge) maka beda tegangannya hanya ada di kisaran 0,1 V. Tentu merupakan angka yang cukup kecil.

Untuk mengatasi kecilnya beda tegangan antar baterai maka diperlukan komponen untuk menaikkan tegangan arus DC. Komponen ini kemudian disebut dengan DC-DC boost converter.

Penelitian ini mencoba mengembangkan metode penyeimbang aktif yang disebut dengan S-CBC (Switched Capacitor Boost Converter). Model ini kemudian dibandingkan dengan model yang telah dikenal sebelumnya yaitu SSC-IMB (Single Switched  Capacitor with Internal Module Balancing). Kedua metode tersebut pada tingkat sederhana (hanya menyeimbangkan 2 baterai) rangkaiannya adalah sebagai berikut:

Dari percobaan tersebut diperoleh bahwa metode S-CBC memiliki kelebihan tersendiri. Dalam hal efisiensi, metode S-CBC akan optimum pada frekuensi switch 0,5 Hz yang mana efisiensinya ada di angka 84,1 %, sedangkan metode SSC-IMB optimum pada frekuensi lebih tinggi yaitu 37 Hz dengan tingkat efisiensi hanya 75,6%. Metode S-CBC juga memiliki kelebihan dalam hal waktu yang dibutuhkan untuk menyeimbangkan tegangan. Metode S-CBC ini lebih cepat 4,7 kali dibandingkan dengan metode SSC-IMB dengan catatan waktu rata-rata selama 11060 detik.

Metode penyeimbangan baterai ini bukanlah sekedar gimmick belaka. Dalam penelitian ini juga dibandingkan bagaimana performa baterai jika diberi dan tidak diberi sistem manajemen baterai dengan metode S-CBC ini. Penelitian dibuat dengan menyusun secara seri 4 baterai bertegangan 12 V. Hasilnya adalah baterai mengalami peningkatan kapasitas sebesar 7,5%, bukan angka yang besar namun tentu memiliki dampak yang signifikan. Selain itu, pada baterai yang memiliki beda tegangan 0,2 V dan tidak disematkan sistem ini, maka perbedaan tegangan itu terus meningkat hingga mencapai 0,8 V. Sedangkan ketika disematkan sistem ini, perbedaan tegangannya turun menjadi 0,1 V.

Hasil penelitian ini tentu menjadi menarik untuk dikembangkan. Perkembangan teknologi sekarang menuntut kita untuk menggunakan sumber daya dengan lebih efisien. Harapannya adalah dengan efisiensi energi, sumber daya yang ada dapat lebih sustain untuk memenuhi kebutuhan anak cucu kita di masa mendatang. Jadi, yuk mari terus semangat berkarya untuk kemaslahatan semua makhluk di alam semesta.

Referensi

Beck, Anton. t.thn. Battery Power. Diakses Agustus 8, 2019. https://www.batterypoweronline.com/blogs/why-proper-cell-balancing-is-necessary-in-battery-packs/.

Friansa, Koko, Irsyad Nashirul Haq, Edi Laksono, Nugraha Tapran, Deddy Kurniadi, dan Brian Yuliarto. 2017. “Battery module performance improvement using active cell balancing system based on Switched-Capacitor Boost Converter (S-CBC).” 2017 4th International Conference on Electric Vehicular Technology (ICEVT). Sanur: IEEE.

Raj, Aswinth. 2019. Circuit Digest. 23 Februari. Diakses Agustus 09, 2019. https://circuitdigest.com/article/cell-balancing-techniques-and-how-to-use-them.

Scott, Kevin, dan Sam Nork. t.thn. Analog Devices. Diakses Agustus 08, 2019. https://www.analog.com/en/technical-articles/active-battery-cell-balancing.html.

—. t.thn. Analog Devices. Diakses Agustus 08, 2019. https://www.analog.com/en/technical-articles/passive-battery-cell-balancing.html.

Nilai Artikel Ini
Bagikan Artikel ini di: