Penelitian Biopori Untuk Menentukan Laju Resap Air Berdasarkan. Variasi Umur Dan Jenis Sampah

Transkripsi

1 Penelitian Biopori Untuk Menentukan Laju Resap Air Berdasarkan Variasi Umur Dan Jenis Sampah Research Of Biopores To Determine The Rate Of Water Absorption Based On Variation In Age And Types Of Solid Waste R.T. Sibarani dan Ir. Didik Bambang S., MT Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS Surabaya ABSTRAK Pada Tugas Akhir ini diperkenalkan teknologi biopori yang dapat mengurangi limpasan air hujan (run-off) dengan meresapkan lebih banyak volume air hujan ke dalam tanah, dengan membentuk liang/ pori-pori dalam tanah melalui aktifitas proses degradasi sampah organik oleh mikroorganisme dan organisme dalam tanah, sehingga dapat meminimalkan kemungkinan terjadinya banjir. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan laju resap air pada lubang biopori berdasarkan variasi umur dan jenis sampah. Penelitian dilakukan dalam skala lapangan yakni di daerah Medokan Semampir dan Rungkut Kidul. Variabel yag digunakan adalah variasi umur dan jenis sampah, meliputi sampah daun, sampah kulit buah dan sampah sayuran. Sedangkan umur sampah selama 7, 14, dan 21 hari. Dimensi lubang biopori dibuat dengan kedalaman 80 cm, dan diameter 15 cm. Pada penelitian ini didapatkan jenis sampah kulit buah dengan umur sampah 14 hari lebih besar dalam meresapkan limpasan dengan laju resap air sebesar 1,463 x 10-4 L/ dtk/ cm 2 di daerah Medokan Semampir, dan umur sampah 7 hari dengan laju resap 0,224 x 10-4 L/ dtk/ cm 2 untuk sampah kulit buah di daerah Rungut Kidul, dengan karakteristik dan level air tanah dalam hal ini sangat berpengaruh besar atas hasil kinerja biopori. Kata kunci : laju resap air, teknologi Biopori, run-off ABSTRACT In this paper, biopores technology was introduced to reduce rainwater run-off by more catching volume of rain water into the soil, forming many pores in the soil through the activity of the degradation processes organic waste by microorganisms and organisms in the soil, to minimize the possibility of flooding. This study aims to determine the rate of water absorption in Biopores based on variation in age and types of waste solid. 1

2 Research conducted in the field scale in the region Medokan Semampir and Rungkut Kidul. Variables used were type of waste, including leaves, fruits, and vegetables garbage. The age of the waste for 7, 14, and 21 days. Biopori dimensional hole was made by the depth of 80 cm and 15 cm in diameter. In this study obtained the skin of fruit waste with waste age 14 days is effective to absorp water with rate of 1,463 x 10-4 L/ sec/ cm 2 respectively in Medokan Semampir, and waste age 7 days with rate of absorption 0,224 x 10-4 L/ sec/ cm 2 in Rungkut Kidul, with characteristics and ground water levels has very large affect on performance results of Biopores. Keyword : Biopores technology; Infiltration Area; run-off Pendahuluan Seiring dengan pertambahan jumlah penduduk yang semakin besar menyebabkan aktifitas penduduk dan perkembangan kota menjadi semakin pesat. Hal ini berdampak pada semakin banyaknya jumlah gedung dan permukiman-permukiman baru yang didirikan, sehingga berakibat pada semakin berkurangnya area infiltrasi air hujan. Sebagian besar air hujan yang turun ke bumi tidak dapat meresap secara langsung ke dalam tanah dan akhirnya menjadi limpasan atau run off atau yang sering disebut dengan air permukaan. Limpasan air hujan yang tidak tertangani dengan baik akan menimbulkan berbagai masalah bagi masyarakat, terutama adalah banjir. Pada musim penghujan sering sekali terjadi permasalahan banjir di sebagian wilayah kota-kota besar di Indonesia, termasuk kota Surabaya. Lokasi yang rawan genangan banjir di Kota Surabaya adalah di daerah Rungkut kidul, dan Medokan semampir. Solusi yang dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan banjir terutama untuk daerah pemukiman padat atau yang mempunyai lahan resapan air hujan yang minim dapat dilakukan dengan menggunakan Teknologi Biopori. Teknologi biopori ini akan dapat mengurangi limpasan air hujan dengan meresapkan lebih banyak volume air hujan ke dalam tanah sehingga dapat meminimalkan kemungkinan terjadinya banjir. 2

3 Tujuan Penulisan Menentukan laju resap air pada setiap variasi jenis sampah dan umur sampah dalam lubang resapan biopori dengan karakteristik tanah di lokasi studi. Selain itu juga untuk menentukan lubang resapan biopori yang efektif (lebih besar) dalam menyerap air limpasan berdasarkan variasi jenis dan umur sampah. Pengertian Biopori Biopori adalah lubang-lubang di dalam tanah yang terbentuk akibat berbagai akitifitas organisma di dalamnya, seperti cacing, perakaran tanaman, rayap dan fauna tanah lainnya. Lubang-lubang yang terbentuk akan terisi udara, dan akan menjadi tempat berlalunya air di dalam tanah. Berikut ini adalah contoh gambarnya : Gambar 1 Foto Mikroskop Elektron dari Lubang Cacing dan Akar pada Matriks Tanah (lingkaran kuning) Gambar 1. menunjukkan foto melalui mikroskop elektron yang menggambarkan dua buah lubang yang terbentuk oleh cacing (pada lingkaran kuning bagian atas) dan lubang yang terbentuk oleh aktifitas akar tanaman (pada lingkaran kuning bagian bawah). Bila lubang-lubang seperti ini dapat dibuat dengan jumlah banyak, maka kemampuan dari sebidang tanah untuk meresapkan air akan diharapkan semakin meningkat. Meningkatnya kemampuan tanah dalam meresapkan air akan memperkecil peluang terjadinya aliran air di permukaan tanah Atau dengan perkataan lain akan dapat mengurangi bahaya banjir yang mungkin terjadi. Peningkatan jumlah biopori tersebut dapat dilakukan dengan membuat lubang vertikal ke dalam tanah. Lubang-lubang tersebut selanjutnya diisi bahan organik, seperti sampah-sampah organik rumah tangga, potongan rumput atau vegetasi lainnya, dan sejenisnya. Bahan organik ini kelak akan dijadikan sumber energi bagi organisme di dalam tanah sehinga aktifitas mereka akan 3

4 meningkat. Dengan meningkatnya aktifitas mereka maka akan semakin banyak biopori yang terbentuk. Kesinergisan antara lubang vertikal yang dibuat dengan biopori yang terbentuk akan memungkinkan lubang-lubang ini dimanfaatlkan sebagai lubang peresapan air artifisial yang relatif murah dan ramah lingkungan. Lubang resapan ini selanjutnya diberi julukan Lubang Resapan Biopori atau disingkat sebagai LRB. Sepuluh manfaat LRB adalah : 1. Memelihara cadangan air tanah 2. Mencegah terjadi keamblesan (subsidence) dan keretakan tanah 3. Menghambat intrusi air laut 4. Mengubah sampah organik menjadi kompos 5. Meningkatkan kesuburan tanah 6. Menjaga keanekaragaman hayati dalam tanah 7. Mengatasi masalah yang ditimbulkan oleh adanya genangan air seperti demam berdarah, malaria, kaki gajah 8. Mengurangi masalah pembuangan sampah yang mengakibatkan pencemaran udara dan perairan 9. Mengurang emisi gas rumah kaca (CO 2 dan metan) 10. Mengurangi banjir, longsor, dan kekeringan. ( Mekanisme Biopori Cara membuat lubang biopori adalah : 1. Buat lubang silindris ke dalam tanah dengan diameter sepuluh sentimeter, kedalaman sekitar seratus sentimeter atau tidak melampaui kedalaman air tanah pada dasar saluran atau alur yang telah dibuat. Jarak antarlubang cm. 4

5 2. Mulut lubang dapat diperkuat dengan adukan semen selebar dua sampai dengan tiga sentimeter, setebal dua sentimeter di sekeliling mulut lubang. 3. Segera isi lubang LRB dengan sampah organik yang berasal dari sisa tanaman yang dihasilkan dari dedaunan pohon, pangkasan rumput dari halaman atau sampah dapur. 4. Sampah organik perlu selalu ditambahkan ke dalam lubang yang isinya sudah berkurang menyusut karena proses pelapukan. 5. Kompos yang terbentuk dalam lubang dapat diambil pada setiap akhir musim kemarau bersamaan dengan pemeliharaan lubang. Teknologi ini bisa diaplikasikan di kawasan perumahan yang 100 persen kedap air atau sama sekali tidak ada tanah terbuka maupun di areal persawahan yang berlokasi di kawasan perbukitan. Prinsip dari teknologi ini adalah menghindari air hujan mengalir ke daerah yang lebih rendah dan membiarkannya terserap ke dalam tanah melalui lubang resapan tersebut. Menurut Ir. Kamir R. Brata MS., yang menjadi salah satu faktor penyebab banjir adalah air hujan yang mengguyur wilayah hulu tidak bisa diserap dengan baik karena berkurangnya pepohonan dan banyaknya bangunan, sehingga wilayah hilir kebanjiran. Dinamakan teknologi biopori atau mulsa vertikal karena teknologi ini mengandalkan jasa hewan-hewan tanah seperti cacing dan rayap untuk membentuk pori-pori alami dalam tanah, dengan bantuan sampah organik, sehingga air bisa terserap dan struktur tanah diperbaiki. Di kawasan perumahan yang 100 persen kedap air, teknologi lubang serapan biopori ini diterapkan dengan membuat lubang di saluran air ataupun di areal yang sudah terlanjur diperkeras dengan semen dengan alat bor. Kemudian ke dalam lubang berdiameter 10 cm dengan kedalaman 80 cm atau maksimal satu meter tersebut, dimasukkan sampah organik yang bisa berupa daun atau ranting kering serta sampah rumah tangga. Keberadaan sampah organik ini berfungsi untuk membantu menghidupkan cacing tanah dan rayap yang nantinya akan membuat biopori. 5

6 Untuk lebih jelasnya sketsa penampang lubang biopori dapat dilihat pada gambar 2 seperti di bawah ini : Gambar 2. Sketsa Penampang Lubang Resapan Biopori Metodologi Penelitian Penelitian Lubang Resapan Biopori (LRB) dilakukan untuk mengetahui laju resap air berdasarkan dua variabel, yaitu variabel jenis sampah dan umur sampah. Pada variabel jenis sampah meliputi sampah daun, sampah kulit buah dan sampah sayuran. Untuk sampah sayur yang sejenis digunakan adalah jenis sampah sayur kangkung. Sampah kulit buah digunakan jenis kulit buah pepaya, dan untuk jenis sampah daun yang diambil adalah daun-daun gugur yang berasal dari pepohonan. Sedangkan untuk variabel umur sampah adalah selama 7, 14, dan 21 hari. Di setiap akhir umur sampah kompos diambil untuk dibandingkan. Penelitian dilakukan dengan cara: Pembuatan Blanko Membuat lubang dengan kedalaman 80 cm dan diameter 15 cm dengan menggunakan alat bor. Di atas lubang diletakkan wadah ukur dari plastik transparan yang telah dilubangi dasarnya sesuai luas penampang lubang. Namun lubang pada dasar wadah tersebut ditutup terlebih dahulu sebelum diisi air. Wadah kemudian diisi air hingga kedalaman tertentu sesuai volume yang diinginkan. (± 20 lt) Tutup lubang lalu dibuka sehingga air di dalamnya dapat mengalir masuk menuju lubang. 6

7 Ketika air mulai mengalir masuk ke dalam lubang hingga air yang ada di dalam tandon habis, waktunya diukur dengan menggunakan stopwatch, dan penurunannya juga diukur dengan mistar/ penggaris. Lubang Resapan Biopori (LRB) Membuat lubang resapan biopori dengan kedalaman 80 cm dan diameter 15 cm dengan menggunakan alat bor. Mengisi lubang dengan sampah organik. Sampah ini berasal dari sisa tanaman yang dihasilkan dari dedaunan, sisa ampas buah yang sejenis, dan sampah sayuran yang juga sejenis. Untuk sampah sayuran dipakai jenis sayur kangkung dengan perlakuan dicacah terlebih dahulu sebelum dimasukkan kedalam lubang. Perlakuan yang sama juga dilakukan untuk setiap jenis sampah yang lainnya. Setelah itu diatas lubang biopori diletakkan wadah ukur dari plastik transparan yang telah dilubangi dasarnya sesuai luas penampang lubang. Namun lubang pada dasar wadah tersebut ditutup terlebih dahulu sebelum diisi air. Wadah kemudian diisi air hingga kedalaman tertentu sesuai volume yang diinginkan. (± 20 lt) Tutup lubang lalu dibuka sehingga air dapat mengalir masuk menuju lubang biopori. Ketika air mulai mengalir masuk ke dalam lubang resapan biopori hingga air yang ada di dalam wadah habis, waktunya diukur dengan menggunakan stopwatch dan penurunan volumenya juga dicatat / satuan waktu. Untuk lebih jelasnya, gambaran penelitian dapat ditunjukkan pada gambar 3 berikut : Adukan Semen Air PDAM Lubang Biopori Tanah Sampah Organik Gambar 3. Sketsa Penelitian Laju Resap Air pada Lubang Biopori 7

8 Pembuatan lubang biopori dilakukan dengan menggunakan alat bor seperti pada Gambar 4 berikut ini : Gambar 4. Sketsa Alat Bor Analisa Data dan Pembahasan A. Penelitian Lubang Resapan Biopori (LRB) di Kelurahan Medokan Semampir Lokasi penelitian berada di atas lahan warga seluas 5x9 m 2. Jenis tanah di lokasi penelitian ini adalah lanau berwarna coklat terang dengan profil air tanah yang cukup tinggi dimusim penghujan dan besar porositas 56,66 % (Data Analisa Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS, 2009). Penelitian dilakukan dengan membuat 10 lubang berbentuk silinder dengan cara menggali didalam tanah menggunakan alat bor manual, berdiamer mata bor 15 cm dan panjang 1,2 m. Lubang digali dengan ukuran diameter 15 cm sedalam 80 cm mengingat tinggi air tanah yang cukup dangkal di wilayah tersebut. Hasil penelitian ditampilkan dalam diagram sebagai berikut : Sayur Kulit buah Daun 7 hari 14 hari 21 hari Sayur Kulit buah Daun 7 hari hari hari Gambar 5. Grafik Perbandingan Hasil Penelitian Laju Resap LRB berdasarkan Umur Sampah dalam satuan L/ dtk 8

9 Sayur Kulit Buah Daun hari 14 hari 21 hari 7 hari 14 hari 21 hari Sayur Kulit Buah Daun Gambar 6. Grafik Perbandingan Hasil Penelitian Laju Resap LRB berdasarkan Jenis Sampah dalam satuan L/dtk Dari data ini didapatkan hasil laju resap yang berbeda-beda antara tiap jenis sampah. Hal ini disebabkan karena jumlah air yang meresap tergantung dari proses pembentukan biopori pada tiap jenis sampah. Biopori ini terbentuk sebagai hasil dari aktifitas mikroorganisme dalam menguraikan/ mendegradasi sampah. Aktifitas mokroorganisme ini sangat dipengaruhi oleh jumlah makanan yang tersedia (sampah) di dalam lubang biopori. Dimana diketahui bahwa bila semakin banyak mikroorganisme, maka biopori yang terbentuk juga akan semakin banyak, sehingga jumlah air yang mampu diresapkan pun akan semakin banyak. Sebaliknya jika jumlah biopori dalam tanah yang terbentuk sedikit, maka jumlah air yang dapat diresapkan pun akan semakin kecil. Dari perbandingan hasil ini dapat dilihat bahwa sampah kulit buah lebih besar dalam meresapkan air yang dituangkan kedalam lubang biopori. Hal ini dapat disebabkan aroma kulit buah yang sangat kuat dan berasa manis sehingga mampu menarik lebih banyak mikroba atau hewan pengurai lain seperti cacing, semut, rayap, dsb menuju sampah. Selain itu permukaan kulit yang licin/ angka kekasarannya yang sangat kecil juga berpengaruh dalam melewatkan air menjadi semakin mudah. Sedangkan massa daun jauh lebih ringan/ kecil daripada sampah sayuran dalam hal ini sayur kangkung memiliki batang yang tebal dan lebih lama dalam mengurainya. 9

10 Blanko lubang resapan adalah lubang yang telah digali namun tidak diisi sampah dan dibiarkan sebagai lubang kosong. Lubang ini kemudian diisi air pada volume tertentu. Hal ini bertujuan untuk melakukan perbandingan antara hasil laju resapan air (standar/ blanko) dengan laju resapan lubang Biopori, sehingga dari hasil ini dapat diketahui lubang mana yang lebih efektif (lebih besar) dalam meresapkan air hujan atau genangan. Laju resap air pada blanko akan tetap sama meskipun dilakukan pada dimensi lubang yang berbeda-beda. Dalam penelitian ini dibuat lubang blanko dengan ukuran diameter 15 cm dan kedalaman 80 cm sesuai dengan ukuran dimensi lubang biopori. Perhitungan perbandingan laju resap air dilakukan dengan memakai satuan L/ dtk/ cm 2. Sehingga perlu dikonversi terlebih dulu dari satuan L/dtk ke L/ dtk/ cm 2. Hasil perhitungannya dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 1. Hasil nilai laju resap LRB dalam satuan L/ dtk/ cm 2 D H Umur Jenis V LRB V LRB (cm) (cm) Sampah Sampah (L/ dtk/) (L/ dtk/ cm 2 ) hari Sayur hari Sayur hari Sayur hari K. Buah hari K. Buah hari K. Buah hari Daun hari Daun hari Daun Ratarata Untuk menentukan tingkat keefektifan LRB yaitu dengan cara membandingkan laju resap LRB terhadap laju resap Blanko. 10

11 Selanjutnya dapat dilakukan perhitungan untuk semua jenis lubang LRB yang lainnya terhadap blanko yang hasilnya dapat dilihat pada data tabel berikut : Tabel 2. Perbandingan Tingkat Keefektifan LRB terhadap Blanko Tingkat D H Umur Jenis V LRB V Blanko Efektifitas (cm) (cm) Sampah Sampah (L/ dtk/ cm 2 ) (L/ dtk/ cm 2 ) (%) hari Sayur hari Sayur hari Sayur hari Kulit buah hari Kulit buah hari Kulit buah hari Daun hari Daun hari Daun Rata- rata Berdasarkan hasil diatas dapat disimpulkan bahwa lubang biopori memiliki tingkat keefektifan yang tinggi dalam meresapkan air, dengan nilai perbandingan terhadap blanko yang hasilnya mencapai rata-rata 3686,30 %. B. Penelitian LRB di Kelurahan Rungkut Kidul Lokasi penelitian dilakukan di halaman areal Kantor Kelurahan Rungkut Kidul diatas lahan seluas 4x8 m 2. Jenis tanah di lokasi penelitian ini adalah lempung berpasir berwarna abu-abu kecokelatan dengan profil air tanah yang cukup tinggi dimusim penghujan. Tingkat Porositas (n) adalah sebesar 66,62 % (Data Analisa Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS). Porositas adalah perbandingan antara volume pori dengan volume total tanah (V v /V T ). Dimana volume pori adalah jumlah total rongga atau ruang terbuka yang 11

12 terbentuk antara butiran partikel tanah. Rongga pori inilah yang nantinya berfungsi untuk melewatkan/ meresapkan air limpasan dalam mekanisme lubang biopori. Hasil penelitian ditampilkan dalam diagram sebagai berikut : hari 14 hari 21 hari Sayur Kulit buah Daun Sayur Kulit buah Daun 7 hari hari hari Gambar 7. Grafik Perbandingan Hasil Penelitian Laju Resap LRB berdasarkan umur sampah dalam satuan L/ dtk Sayur Kulit Buah Daun hari 14 hari 21 hari 7 hari 14 hari 21 hari Sayur Kulit Buah Daun Gambar 8. Grafik Perbandingan Hasil Penelitian Laju Resap LRB berdasarkan Jenis Sampah dalam satuan L/ dtk Dari hasil diatas dapat diketahui pemilihan LRB yang lebih besar dalam meresapkan air limpasan berdasarkan variasi umur sampah adalah LRB dengan umur sampah 7 hari pada jenis sampah kulit buah. Nilai laju resap yang didapatkan adalah sebesar 0,088 lt/ dtk. Berdasarkan data ini diketahui bahwa dari minggu ke minggu kinerja biopori mengalami penurunan hal ini disebabkan di wilayah Rungkut mulai memasuki musim penghujan dengan intensitas hujan yang tinggi dimana tingkat air tanah terus mengalami kenaikan dan 12

13 menggangu aktifitas organisme dalam menguraikan sampah organik, serta keadaan tanah yang liat dan buruk dalam meresapkan air hujan. Pada hasil laju resapan ini nilai yang didapatkan sangat kecil dibandingkan di daerah Medokan hal ini disebabkan karakteristik tanah di areal kantor Kelurahan Rungkut Kidul adalah jenis tanah lempung dimana partikel tanahnya kecil sehingga memiliki porositas yang kecil pula, selain itu keadaan tanah disana juga merupakan bekas areal urugan dimana banyak terdapat batuan dan material bangunan yang tertimbun dalam tanah. Ditambah datangnya musim penghujan menyebabkan tanah cepat jenuh dan tingginya air tanah sehingga menyebabkan kinerja biopori terganggu dan tidak optimal. Blanko Lubang Resapan Perhitungan perbandingan laju resap air dilakukan dengan memakai satuan L/ dtk/ cm 2. Tabel 3. Perbandingan Tingkat Keefektifan LRB terhadap Blanko Tingkat D H Umur Jenis V LRB V Blanko Efektifitas (cm) (cm) Sampah Sampah (L/ dtk/ cm 2 ) (L/ dtk/ cm 2 ) (%) hari Sayur hari Sayur hari Sayur hari Kulit buah hari Kulit buah hari Kulit buah hari Daun hari Daun hari Daun Rata-rata Berdasarkan hasil tabel diatas dapat disimpulkan bahwa lubang biopori memiliki tingkat keefektifan yang tinggi dalam meresapkan air atau limpasan dengan nilai perbandingan terhadap blanko yang hasilnya mencapai rata-rata 862,20 %. 13

14 Kesimpulan 1. LRB di Kelurahan Medokan Semampir a) Pemilihan LRB yang ideal untuk variasi umur sampah dalam penelitian biopori di desa Medokan semampir adalah LRB dengan umur sampah 14 hari. Sedangkan untuk variasi jenis sampah yang paling besar dalam meresapkan air adalah sampah Kulit buah. Dengan nilai laju resap yang dihasilkan sebesar 1,46 x 10-4 L/ dtk/ cm 2. b) Lubang Resapan Biopori memberikan tingkat keefektifan yang cukup signifikan terhadap blanko dalam meresapkan air limpasan mencapai 3686,30 %. 2. LRB di Kelurahan Rungkut Kidul a) Pemilihan LRB yang ideal untuk variasi umur sampah dalam penelitian biopori di desa Rungkut Kidul adalah LRB dengan umur sampah 7 hari. Sedangkan untuk variasi jenis sampah yang paling besar dalam meresapkan air adalah sampah kulit buah. Dengan nilai laju resap yang dihasilkan sebesar 0,224 x 10-4 L/ dtk/ cm 2. b) Kinerja biopori semakin menurun hal ini disebabkan tingginya air tanah yang semakin meningkat akibat memasuki musim penghujan, dan faktor karakteristik jenis tanah di wilayah penelitian. Daftar Pustaka Brata, Kamir R dan Anne Nelistya, Lubang Resapan Biopori, Bogor. Johnherf, Biopori Sebagai Peresap Air yang Mengatasi Banjir dan Sampah, <URL: SuaraMerdeka, Teknologi Biopori, Solusi Tepat Atasi Banjir, <URL: Tim Biopori, Biopori : Teknologi Tepat Guna Ramah Lingkungan, <URL: 14