BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Pencemaran udara merupakan suatu kondisi dengan kualitas udara yang terkontaminasi oleh zat-zat tertentu, baik yang tidak berbahaya maupun yang membahayakan kesehatan tubuh manusia. Pencemaran udara bisa berasal dari pembakaran, limbah, industri dan transportasi. Sebagian besar, pencemaran udara adalah asap dengan ukuran partikel sekitar 1-10 mikron. Asap merupakan campuran antara partikel dan gas di udara yang berasal dari pembakaran tidak sempurna dari suatu bahan bakar (Ryadi, 1982). Makhyani (2008) menyebutkan bahwa polutan yang dikeluarkan oleh kendaraan bermotor berupa karbon monoksida (CO), nitrogen oksida (NOx), hidrokarbon (HC), sulfur dioksida (SO2), timah hitam (Pb) dan karbon dioksida (CO2). Dari sekian banyak gas buang kendaraan bermotor, gas karbon monoksida (CO) lebih mudah diserap dan masuk ke aliran darah daripada oksigen (O2). Selain asap buang kendaraan bermotor, asap rokok juga memiliki dampak besar terhadap kesehatan karena memiliki kandungan zat berbahaya, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.1. Gambar 1.1 Bahan-bahan yang terkandung dalam rokok (https://teyhirafarm.wordpress.com). 1
2 Ketika rokok dibakar maka dihasilkan lebih dari 100.000 jenis zat, 12.000 diantaranya sudah diketahui dan 4.000 diantaranya dinyatakan sebagai zat yang berbahaya (Pappas dkk, 2006). Akan tetapi zat yang paling berbahaya pada rokok adalah nikotin, tar dan karbon monoksida. Menurut Mandagi (1996), satu batang rokok yang dibakar mengandung 3-6% karbon monoksida dan dalam darah kadarnya dapat mencapai 5%. Pada orang yang bukan perokok, kadarnya adalah 1%. Perokok dengan kadar karbon monoksida lebih dari 5% mendapat serangan pada darah 3 kali lipat dibanding dengan bukan perokok. Pada kasus darah yang tercemar CO dalam kadar 70% hingga 80% dapat menyebabkan kematian pada orang. Keberadaan penyaring udara yang dijual di pasaran belum dapat menyaring gas-gas dan partikel-partikel kecil beracun yang terkandung di udara, namun hanya dapat menyaring partikel-partikel debu ataupun kotoran-kotoran yang tampak oleh mata. Ukuran pori-pori penyaring yang dijual dipasaran sekitar 0,6 mm, sedangkan menurut Pudjiastuti (2002), ukuran debu yang membahayakan berkisar antara 1-10 mikron. Oleh karena itu diperlukan suatu membran filter udara yang dapat menyaring partikel-partikel berbahaya (ukuran kurang dari 10 mikron) yang tak tampak oleh mata. Pada saat ini teknologi membran nanofiber mempunyai berbagai keunggulan dibandingkan metoda penyaringan yang dijual di pasaran. Hal ini disebabkan karena membran nanofiber memiliki ukuran pori kurang dari 0,10 m, proses operasionalnya lebih sederhana, sifatnya tidak destruktif sehingga tidak menghasilkan perubahan dari zat yang dipisahkan baik secara fisis maupun secara kimia. Selain itu, pemisahan dapat berlangsung kontinyu dan tidak terlalu banyak membutuhkan energi (Mulder, 2000). Membran nanofiber dapat dihasilkan dengan menggunakan berbagai macam metode, dan salah satu metode yang efisien, fleksibel, dan mudah dioperasikan adalah metode elektrospinning. Penelitian pembuatan membran nanofiber dengan metode elektrospinning sudah banyak dilaporkan (Shin dan Chase, 2005; Sautter, 2005; Li dkk, 2004; Roso dkk, 2008 dan Ramakrishna dkk, 2010), namun belum banyak didapatkan laporan pengujian membran nanofiber sebagai filter asap.
3 Polivinil alkohol (PVA) merupakan salah satu bahan polimer yang telah sukses dan banyak dibuat nanofiber melalui elektrospinning. PVA bersifat fleksibel, kekuatan mekanik yang tinggi, elektrokimia yang stabil, tidak beracun, kemampuan membentuk lapisan yang baik dan biokompatibel (Rajeswari dkk, 2013). Selain itu, PVA dapat digunakan sebagai matriks dan penstabil dalam proses pembentukan nanofiber. Salah satu aplikasi nanofiber yang dapat dikembangkan yaitu sebagai penyaring atau filter. Pembuatan membran PVA sebagai penyaring gas berupa asap rokok telah dilaporkan (Vaisniene, dkk., 2009). Namun belum dilaporkan senyawa-senyawa penyusun asap rokok yang tersaring oleh membran PVA tersebut. Berdasarkan uraian tersebut, maka dalam penelitian ini dilakukan pembuatan membran PVA menggunakan metode elektrospinning dan aplikasinya sebagai filter asap. Penelitian ini akan difokuskan pada pembuatan alat uji filter asap, serta mengamati morfologi dan jenis ikatan gugus atom pada membran PVA sebelum dan setelah digunakan sebagai filter asap. Perbedaan penelitian ini dengan penelitian sebelumnya adalah menjelaskan jenis partikel yang tersaring pada membran PVA setelah digunakan sebagai filter asap. Selain itu, dilakukan pengembangan uji gas sebelum dan setelah filtrasi dengan menggunakan sistem larik sensor gas untuk menguji efisiensi membran sebagai filter asap. Sistem larik sensor gas merupakan sistem deteksi yang meniru indera penciuman manusia, terdiri dari larik sensor-sensor gas yang digunakan untuk mendeteksi dan membedakan atau mengklasifikasi gas/aroma (Chi dan Huang, 2008; Bhattacharya, 2010). Membran PVA dan alat uji filter asap yang dihasilkan dari penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan untuk mengurangi partikel beracun yang ada di udara, serta memiliki efisiensi filtrasi yang baik, sehingga udara yang dihasilkan bebas dari partikel beracun.
4 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang, rumusan masalah utama dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana mendesain alat uji membran yang tepat untuk filter asap? 2. Apakah membran PVA yang dibuat dengan metode elektrospinning dapat dijadikan filter asap? 3. Bagaimanakah perubahan morfologi membran PVA setelah digunakan sebagai filter asap? 4. Jenis partikel atau unsur apa yang dapat disaring oleh membran PVA? 5. Berapakah efisiensi membran sebagai filter asap dengan menggunakan alat uji sistem larik sensor gas? 1.3 Batasan Masalah Penelitian ini dibatasi oleh beberapa kondisi, yaitu : 1. Larutan yang digunakan untuk membuat membran adalah PVA 15wt%; 2. Parameter elektrospinning yang digunakan yaitu tegangan 15 kv, diameter jarum 0,5 mm dan jarak antara ujung jarum dengan kolektor (TCD) sebesar 15 cm. 3. Waktu pembuatan membran PVA dengan elektrospinning selama 2 jam. 1.4 Tujuan Penelitian Berdasarkan permasalahan di atas, tujuan penelitian ini adalah : 1. Mendapatkan desain alat uji membran PVA sebagai filter asap; 2. Mendapatkan membran PVA 15wt% dengan metode elektrospinning; 3. Mengetahui morfologi membran PVA setelah digunakan sebagai filter asap; 4. Mengidentifikasi jenis partikel penyusun asap yang tersaring pada membran PVA; 5. Mengetahui efisiensi membran PVA setelah digunakan sebagai filter asap dengan menggunakan alat uji sistem larik sensor gas.
5 1.5 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan beberapa manfaat, diantaranya : 1. Memberikan informasi mengenai partikel-partikel asap yang tersaring oleh membran PVA; 2. Sebagai pembanding penelitian sejenis terkait dengan membran sabagai filter asap; 3. Sebagai dasar penelitan lebih lanjut terkait dengan pengembangan membran sebagai filter asap.