Design Transporter of Waste in Waterways

Transkripsi

1 I PUTU ANGGA KRISTYAWAN dkk. Rancang Bangun Alat ISBN : olume 1, Nomor 1, Maret 2015 Pages: xx-xx Rancang Bangun Alat Pengangkat Sampah pada Saluran Air Design Transporter of Waste in Waterways I PUTU ANGGA KRISTYAWAN *, MANIS YULIANI, IKBAL, RUDI NUGROHO Pusat Teknologi Lingkungan, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi. Puspiptek Area, Gedung 820 Geostek, Tangerang Selatan, Banten Telp Fax * putu.angga@bppt..go.id. PENDAHULUAN Indonesia diestimasi membuang sampah plastik ke laut sebesar 0,48 1,29 metric million tons pertahunnya (Janbeck et al 2015). Nilai ini diperoleh dengan mempertimbangkan tingkat ekonomi, populasi, sampah yang dihasilkan perorang dan persentase kesalahan dalam pengelolaan sampah. Dengan nilai tersebut, Indonesia mampu meraih posisi kedua dalam kumpulan negara negara penyumbang polusi sampah plastik di laut. Keberadaan sampah plastik dan juga sampah lainnya di laut menimbulkan permasalahan. Sampah plastik di laut dapat ditemui pada badan air maupun di dasar air laut. Sampah plastik di dalam laut dikategorikan menjadi macroplastic dan microplastic. Sampah plastik tersebut yang akan menumpuk di beberapa organisme seperti ikan, burung laut atau singa laut (Li, 2016). Tercemarnya laut akibat sampah plastik dapat dicegah dengan menerapkan tindakan pencegahan berupa peraturan, pendidikan dan teknologi (Derraik, 2002). Pengelolaan yang tepat dapat mengurangi jumlah sampah plastik di laut. Sampah plastik memiliki potensi untuk digunakan kembali. Sampah plastik dapat digunakan menjadi bahan pembuatan beton (Dutta et al., 2016) dan juga sebagai bahan campuran pembuat jalan (Appiah et.al., 2017). Selain dilakukan daur ulang, plastik juga telah dibuat dengan lebih ramah lingkungan. Selain mengembangkan teknologi tersebut, perlu diaplikasikan teknologi yang menanggulangi sumber sampah di laut. Sampah yang terbuang di laut tidak hanya plastik. Sampah yang terbuang di laut bersumber dari sampah yang dibuang di sungai. Perilaku membuang sampah sembarang memang masih menjadi masalah di Indonesia. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, seharusnya perhatian lebih diberikan kepada hal yang menyangkut pengumpulan sampah serta perilaku sosial budaya di Indonesia (Mac Rae et.al., 2015). Apalagi masyarakat masih menggunakan cara tradisional yaitu membuang sampah di sungai untuk membersihkan sampah di pemukiman (Nurhidayat,2013). Telah ada beberapa teknologi yang diciptakan untuk mengatasi permasalahan sungai yang ditimbulkan oleh sampah. Salah satunya adalah Trash Wheel (Lindquist,2016) yang mampu mengangkat sampah di sungai sebesar 19,09 ton perbulan. Teknologi ini dimanfaatkan di sungai Baltimore, Amerika Serikat. Teknologi lain yang telah ada adalah pengumpul sampah sungai bergerak. Terdapat banyak jenis dari teknologi ini. Kontur sungai Baltimore yang sudah tertata sangat mendukung aplikasi teknologi ini. Kondisi sungai di Indonesia sangat berbeda dengan sungai Baltimore. Sungai di Indonesia sebagian besar dibiarkan sesuai kondisi alaminya dan masih banyak pemukiman di sekitaran sungai. Berdasarkan Peraturan Pemerintah No 38 Tahun 2011, sungai diartikan sebagai suatu wadah air alami mulai dari hulu hingga ke muara yang dibatasi kanan dan kiri oleh garis sempadan. Wadah air ini selain menerima air dari hujan juga ada yang menerima air dari saluran air 34

2 atau drainase. Saluran air yang dimaksud adalah saluran air primer, saluran air tersier maupun saluran air sekunder. Walaupun tidak diketahui jumlah pastinya, saluran air tersebut ada yang dijadikan sebagai tempat pembuangan sampah oleh penduduk. Terutama saluran air yang berdekatan dengan pemukiman penduduk. Menyesuaikan dengan kondisi Indonesia tersebut maka kegiatan ini bertujuan untuk merancang alat pengangkat sampah yang sesuai dengan kondisi saluran air di Indonesia. BAHAN DAN METODE Skema Pengujian Perancangan alat pengangkat sampah dikhususkan untuk saluran air. Alat pengangkat sampah terdiri atas : satu set conveyor pengangkut sampah, satu set conveyor pemindah sampah dan satu set bak penampung. Alat pengangkat sampah menggunakan chain conveyor. Conveyor disusun oleh spigot L dengan jarak antar spigot hanya 1 cm. Design conveyor yang difungsikan sebagai pengangkut sampah dan pemindah sampah adalah sama. Conveyor pengangkut sampah berfungsi untuk memindahkan sampah dari saluran air ke conveyor pemindah sampah. Conveyor pemindah sampah berfungsi untuk memindahkan sampah ke bak pengumpul. Conveyor digerakkan oleh motor dengan kecepatan 1200 RPM. Alat pengangkut sampah ini kemudian diletakkan diaatas sebuah simulator saluran air. Simulator saluran air merupakan sebuah kolam seperti pada Gambar 1. Kolam air berupa saluran tertutup dengan pedal untuk menimbulkan arus. Lebar saluran adalah 60 cm dengan kedalaman 40 cm. Pedal untuk saluran air digerakkan oleh sebuah motor dengan kecepatan 1400 RPM dihubungkan dengan speed reducer (ratio 1:60). Pengujian akan dilakukan untuk dua tahapan. Tahapan yang pertama adalah mengetahui jenis sampah yang bisa diangkut oleh alat. Tahapan kedua adalah mengetahui kapasitas alat pengangkut sampah. Bahan Pengujian Alat Pengangkat Sampah Bahan pengujian untuk alat pengangkat sampah merupakan sampah yang memiliki potensi mengapung pada saluran air. Sampah yang dijadikan bahan pengujian adalah : Kertas, Sachet Kopi, Styrofoam, Kayu, Plastik kresek, Botol air 250 ml utuh, botol air 250 ml remuk, daun, kaleng aluminium 110 ml utuh, dan kaleng aluminium 110 ml remuk. Untuk simulator air sungai, menggunakan air yang berasal dari PDAM dengan ketinggian 30 cm. 35

3 Gambar 1. Pemasangan alat pengangkut sampah pada simulator saluran air Cara Kerja Pengujian Alat Pengangkat Sampah a. Jenis Sampah yang dapat diangkat oleh alat Cara kerja yang dilakukan dalam pengujian tahap pertama, yaitu untuk mengetahui jenis sampah yang dapat diangkut oleh alat adalah sebagai berikut : Gambar 2. Cara kerja pengujian jenis sampah yang dapat diangkat oleh alat Bahan pengujian dipilah berdasarkan jenisnya. Jenis sampah yang dikelompokkan secara spesifik dimana sampah dikelompokkan menjadi sampah kertas, sachet kopi, Styrofoam, kayu, plastik kresek, botol air, daun dan kaleng aluminium. Satu persatu kelompok sampah kemudian dimasukkan ke dalam simulator saluran air, dimulai dari sampah sachet kopi. Sampah sachet kopi yang masuk kemudian diamati. Data yang diambil adalah lama waktu sampah sachet kopi diangkat dari permukaan air menuju ke penampungan. Lama waktu pengangkutan sampah dicatat menggunakan stopwatch. Perilaku sampah selama dinaikkan juga dicatat. Setelah selesai dengan sampah sachet kopi, dilanjutkan dengan jenis sampah lainnya. Data yang juga diambil adalah waktu pengangkutan sampah dan perilaku jenis sampah ketika 36

4 dinaikkan. Pengujian berhenti pada saat seluruh jenis sampah telah diujikan satu persatu. b. Kapasitas alat pengangkat sampah Kapasitas pengangkatan sampah diukur berdasarkan sampah tercampur. Pengujiannya dilakukan dengan cara kerja sebagai berikut : Gambar 3. Cara kerja kapasitas alat pengangkut sampah Sampah campuran diukur berat dan volumenya. Berat diukur menggunakan timbangan duduk. Volume sampah diukur melalui volume bak penampung yang dipenuhi oleh sampah. Panjang, lebar dan tinggi bak penampung merepresentasikan volume sampah campuran yang digunakan dalam pengujian. Sampah campuran kemudian dimasukkan kedalam simulator saluran air. Waktu pengangkutan seluruh sampah campuran diukur menggunakan stopwatch. Berat sampah campuran yang terangkat diukur menggunakan timbangan. Pengukuran volume sampah campuran yang terangkat juga dihitung lewat volume bak penampung. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengujian dibagi atas dua sub berdasarkan pengujian yang dilakukan. Pengujian yang pertama adalah untuk mengetahui jenis sampah yang dapat diangkat, lama waktu pengangkutan dan perilaku sampah yang diangkat. Hasil pengujian pertama disajikan melalui ilustrasi jenis sampah diurutkan berdasarkan waktu pengangkatan. Hasil pengujian kedua merupakan kapasitas pengangkatan sampah. Dalam pengujian kedua dilakukan tiga kali pengulangan, hasil pengujian disajikan lewat table. Hasil Pengujian Jenis Sampah yang dapat diangkat Alat Pengangkat Sampah Hasil pengujian menunjukkan bahwa semua jenis sampah yang diujikan dapat diangkat oleh alat pengangkat sampah (Gambar 2). Waktu yang diperlukan untuk mengangkat sampah oleh alat pengangkut sampah bervariasi. Sampah seperti sachet kopi, kayu, plastik kresek, botol air, daun dan kaleng aluminium dapat diangkat dengan waktu antara detik. Sampah styrofoam baru bisa diangkat setelah 41 detik. Hasil Pengujian Kapasitas Alat Pengangkat Sampah Pengujian kapasitas alat pengangkat sampah dilakukan sebanyak tiga kali dan diambil rata rata untuk menentukan kapasitas pengangkatan (Tabel 1). Rata rata volume sampah yang dapat diangkat adalah m3/jam dan berat sampah yang dapat diangkut 2,89 kg/menit. 37

5 Gambar 4. Perbandingan waktu antara jenis sampah yang diangkut alat pengangkut sampah Tabel 1. Kapasitas alat pengangkut sampah Percobaan Volume (m 3 ) Berat (kg) Waktu (menit) Volume (m 3 / menit) Kapasitas Berat (kg/menit) I II III Rata-rata Pembahasan Sampah sachet kopi berbentuk persegi, tipis, dan tekstur yang keras. Sampah jenis ini bisa terangkat tetapi ada beberapa yang lolos dari conveyor pengangkat sampah. Sampah kayu memiliki ukuran 22 cm x 7 cm x 3 cm. Permukaan sampah kayu kasar dan bisa terangkat dari posisi horizontal maupun vertical. Sampah botol plastik yang masih utuh hanya bisa terangkat dalam posisi horizontal. Sampah botol plastik yang sudah remuk mudah terangkat baik pada posisi horizontal maupun vertical. Sampah plastik kresek tidak beraturan dan sangat tipis. Sampah jenis ini dapat terangkat namun ada beberapa sampah plastik yang melilit poros rantai. Sampah daun dengan bentuk yang tidak beraturan, tipis dan tekstur yang kasar dapat terangkat oleh conveyor. Sampah daun juga mudah lolos dari bawah conveyor. Kontur aliran air yang timbul akibat adanya conveyor menyebabkan ada beberapa daun yang tertekan kedalam aliran dan baru muncul ke permukaan lagi di belakang conveyor. Sampah kaleng aluminium yang masih utuh dapat terangkat pada posisi 38

6 horizontal. Sampah kaleng lebih mudah terangkat pada kondisi telah remuk. Sampah jenis styrofoam memerlukan waktu yang lebih lama untuk diangkat hingga 41 detik. Hal ini disebabkan karena permukaan Styrofoam yang licin. Permukaan licin styrofoam menyebabkan sampah styrofoam sering kembali ke permukaan air. Hal lain yang memepengaruhi lama pengangkatan sampah styrofoam adalah ukuran. Ukuran styrofoam yang digunakan melebih tinggi tiang conveyor pemindah sampah. Ukuran styrofoam 48 cm x 22 cm x 7 cm, sedangkan tinggi rangka hanya 13 cm. Sampah styrofoam akhirnya bisa dipindahkan karena rangka mampu menghancurkan sampah styrofoam. Setelah dicoba dengan ukuran yang lebih kecil yaitu 7 cm x 4 cm x 1 cm, sampah styrofoam dapat diangkat dengan waktu 15 detik. Prototipe alat pengangkut sampah memiliki rata rata kapasitas pengangkutan 2,89 kg/menit. Jika beroperasi terus menerus selama satu bulan, maka alat ini dapat mengangkut 126,582 ton. Jumlah ini jauh lebih besar dibandingkan dengan kapasitas Mr. Trash Wheels yang mencapai 19,09 ton perbulan (Lindquist,2016). KESIMPULAN Kegiatan ini telah berhasil merancang alat pengangkat sampah untuk saluran air. Sampah yang dapat diangkat adalah sampah styrofoam, sachet kopi, kayu, plastik kresek, botol air, daun dan kaleng aluminium. Rata rata sampah dapat diangkat dengan waktu antara detik. Kapasitas pengangkatan sampah mencapai m 3 /menit atau 2,89 kg/menit. Ucapan Terima Kasih Terimakasih kepada Pusat Teknologi Lingkungan, TPSA, BPPT yang telah mendukung pendanaan kegiatan ini dan juga dukungan dari berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu - persatu. DAFTAR PUSTAKA Appiah, Johnson Kwabena. Berko-Boateng, Victor Nana. Tagbor, Trinity Ama Use of waste plastic materials for road construction in Ghana. Case Studies in Construction Materials,6, 1 7 Concord Consulting No time to waste: Indonesia s Garbage Problem. INA MAGAZINE Derraik, Jose G.B The pollution of the marine environment by plastic debris: a review. Marine Pollution Bulletin, 44, Dutta, Sushovan. Nadaf, M.B. Mandal, J.N An Overview on the Use of Waste Plastic Bottles and Fly Ash in Civil Engineering Applications. Procedia Environmental Sciences, 35, Jambeck, Jenna R. Geyer, Roland. Wilcox, Chris. Siegler, Theodore R. Perryman, Miriam. Andrady, Anthony. Narayan, Ramani. Law, Kara Lavender Plastic waste inputs from land into the ocean. Science, 347, Li, W.C. Tse, H. F. and Fok, L Plastic waste in the marine environment: A review of sources, occurrence and effects. Science of the Total Environment, , Lindquist, Adam Baltimore s Mr. Trash Wheel. The Journal of Ocean Technology,11-2,

7 MacRae, Graeme The weak link in waste management in tropical Asia? Solid waste collection in Bali. Habitat International, 150, Nurhidayat, Ade Komposisi timbulan limbah padat dan kualitas air sungai sugutamu pada sub-das sugutamu. FT UI Singh, P. and Sharma, V.P Integrated Plastic Waste Management : Environmental and Improved Health Approaches. Procedia Environmental Sciences, 35, PROFIL PENULIS I Putu Angga Kristyawan, lahir di Buleleng 6 Agustus Menyelesaikan studi S1 di Jurusan Teknik Fisika ITS di tahun Sejak tahun 2015 bekerja di unit Pusat Teknologi Lingkungan, Deputi Bidang Teknologi Pengembangan Sumberdaya Alam, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi. Selama bekerja aktif mengikuti kegiatan kerekayasaan terutama dalam bidang pengolahan sampah dan limbah cair. Penulis dapat dihubungi melalui putu.angga@bppt.go.id Manis Yuliani, lahir di Sragen pada tanggal 12 Juli Merupakan anak kedua dari dua bersaudara. Penulis menyelesaikan masa sekolah TK sampai SMA di kota Klaten. Tahun 2006, penulis lulus SMA dan masuk ke jenjang perkuliahan S1 Jurusan Teknik Kimia di Universitas Sebelas Maret (UNS). Tahun 2011, penulis menamatkan jenjang S1- nya, kemudian bekerja sebagai Tester and Trainer di PT. Astra Graphia Information Technology (AGIT) sampai tahun Dari tahun 2013 sampai sekarang, penulis bekerja sebagai staf Perekayasa Pertama di Pusat Teknologi Lingkungan Kedeputian Bidang Teknologi Pengembangan Sumberdaya Alam, BPPT. Ikbal, lahir di Lintau, Sumatera Barat pada tanggal 9 April Menyelesaikan pendidikan S1 di Jurusan Teknik Kimia, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Menamatkan S2 tahun 1992, S3 tahun 1995 di Graduate School of Engineering, Kumamoto University, Jepang. Judul Tesis S3 Development of Anaerobic Precess for the Treatment of Organic Waste and Wastewater. Tahun 2001 sampai 2004, mengikuti program Post Doctoral di Kumamoto University, Jepang. Bekerja di Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) dari tahun 1986 sampai sekarang. Tahun 2010 sampai 2013 menjabat Kepala Balai Teknologi Lingkungan, BPPT. Saat ini sebagai Perekayasa di Pusat Teknologi Lingkungan. Menulis beberapa karya ilmiah tentang pengembangan proses anaerobik untuk mengolah limbah organik, dimuat dalam majalah luar negeri dan dalam negeri. 40