MATERI REKASA PKWU : KELAS XI

 A. POWER BANK SEL SURYA (PBSS)

Saat ini rekayasa berperan penting dalam kehidupan manusia, dunia modern tidak mungkin terjadi tanpa adanya kontribusi rekayasa dan teknologi. Banyak bidang yang berkembang secara pesat yang menghasilkan cabang cabang ilmu baru, seperti perangkat lunak, mekatronika, rekayasa molekular, dan lain sebagainya. Cabang ilmu baru tersebut dapat berupa pengembangan satu ilmu dan juga dapat berupa pengembangan dari lebih satu cabang ilmu yang biasa disebut dengan multidisiplin. Hal ini terjadi karena memang terdapat kebutuhan akan hal tersebut di lapangan atau di masyarakat. Telepon genggam saat ini menjadi salah satu kebutuhan bagi berbagai kalangan usia, baik itu yang berada di perkotaan maupun di pedesaan. Bahkan untuk usia produktif, telepon genggam dan alat elektronik lainnya menjadi alat yang sangat dibutuhkan untuk menunjang seluruh aktivitas. Saat ini, para petani, pedagang, atau apapun profesinya cukup bergantung pada alat ini. Ide di balik power bank adalah agar akses terhadap daya listrik tetap dapat kita peroleh bahkan jika kita berada di puncak gunung yang tidak ditemukan sumber listrik.

Power bank terdiri dari baterai dan rangkaian elektronik sebagai pengatur listrik ketika power bank diisi atau ketika digunakan untuk mengisi. Power bank dengan merek yang berbeda tentu memiliki jenis baterai dan rangkaian yang berbeda pula, sehingga berdampak kepada kapasitas power bank tersebut. Power bank umumnya mempunyai baterai yang tersambung secara paralel, sehingga luaran arus besar tetapi tegangannya tetap. Setiap power bank mempunyai kemampuan yang berbeda dalam mengisi baterai telepon genggam. Besarnya arus yang tertera pada setiap power bank menentukan kemampuan power bank tersebut.

Power bank yang tersedia di pasaran saat ini terdiri dari 2 jenis, yaitu lithium-ion cell dan lithium-polymer cell. Lithium-ion cell mempunyai densitas energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan lithium-polimer cell. Selain itu, power bank lithium-ion cell memiliki harga lebih murah daripada power bank lithium-polimer cell. Akan tetapi, dari segi keamanan, power bank lithium-polimer cell lebih aman dan tidak mengalami kehilangan charging capacity terhadap waktu.

Power bank dengan arus besar akan terlihat lebih besar karena di dalamnya terdapat rangkaian baterai yang semakin banyak yang disambungkan secara parallel. Selain power bank universal, Fitur utama dari power bank sel surya yang membuatnya unik adalah selama ada sinar matahari, meskipun hanya sedikit, power bank akan menarik daya. Daya yang dikumpulkan pada siang hari kemudian disimpan untuk digunakan pada saat dibutuhkan. Sebagian besar power bank sel surya portabel tidak dapat digunakan untuk pengisian daya tinggi dan berjam-jam. Khususnya, portabilitas power bank adalah salah satu alasan mengapa alat ini diminati banyak orang dan diterima dengan sangat baik. Hal inilah yang menyebabkan mengapa power bank berukuran besar ditempatkan secara permanen atau sementara di lokasi tertentu

Sel surya merupakan perkembangan teknologi bahan yang memanfaatkan sifat bahan. Ditinjau dari daya hantar listrik, bahan dikelompokkan ke dalam bahan isolator, konduktor, semikonduktor, dan superkonduktor. Konduktor adalah bahan yang dapat menghantarkan energi istrik dengan sangat baik, sedangkan isolator merupakan bahan yang tidak dapat menghantarkan energi listrik dengan baik. Selanjutnya semikonduktor adalah bahan yang mempunyai sifat di antara konduktor dan isolator. Biasanya bahan semikonduktor kita temukan pada komponen elektronika yang terbuat dari silicon dan germanium, di antaranya sel surya. Terakhir adalah superkonduktor, yaitu bahan yang memiliki hambatan bernilai nol pada suhu yang sangat rendah.

Komponen penting dalam power bank tenaga surya adalah panel surya mini yang berfungsi menangkap dan mengonversi cahaya menjadi energi listrik. Panel surya mini ini dihubungkan dengan mikro USB charger dan diode. Mikro USB charger berfungsi untuk menerima energi listrik dari panel surya dan diisikan ke baterai litium yang digunakan, kemudian daya listrik akan disimpan di dalam baterai. Diode berfungsi sebagai penyearah arus listrik dari panel surya. Selain itu, diode juga berfungsi sebagai pengaman ketika sel surya tidak bisa menghasilkan daya pada malam hari, yaitu jika terdapat arus listrik yang mengalir dari sumber listrik ke konektor mikro/mini USB, maka arus listrik tersebut tertahan di diode tidak sampai ke panel surya. Setelah itu baterai dihubungkan dengan USB Booster yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan output yang dialirkan dari baterai agar menghasilkan tegangan yang stabil. Kemudian USB booster dihubungkan dengan saklar untuk membuka dan menutup aliran listrik pada rangkaian tersebut. Ketika power bank tidak digunakan, maka saklarnya harus di off-kan agar baterai tidak boros karena mengaktifkan modul output USB Booster secara terus menerus. Semua komponen listrik tersebut dirangkai secara paralel, kecuali USB Booster terhadap saklar yang dirangkai secara seri.

Power Bank Sel Surya adalah sebuah produk rekayasa teknologi terapan yang mengandung panel surya di dalamnya. Prinsip kerja dari produk ini adalah memanfaatkan tenaga surya dan menyimpannya untuk digunakan saat dibutuhkan. Terdapat tiga komponen pada produk ini, yaitu:

• Sel Surya Sel surya merupakan piranti elektronik berbahan semikonduktor yang terdiri dari P-N Junction, karena adanya energi dari matahari, maka akan mampu menghasilkan energi listrik. Perubahan energi matahari yang berubah menjadi energi listrik disebut efek photovoltaics.
• Power Supply Power Supply adalah komponen elektronik yang berfungsi sebagai pemasok daya listrik ke satu atau lebih perangkat elektronik. Selain itu, power supply dapat juga berfungsi sebagai pengubah bentuk energi, misalkan dari energi matahari menjadi energi listrik. Berikut fungsi lain dari power supply:
  • mengubah arus listrik agar tidak melebihi batas maksimal perangkat;
  • sebagai daya cadangan dalam bentuk baterai; mengubah arus AC menjadi arus DC.
• LED (Light Emitting Diode) LED merupakan komponen elektronik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. Warna yang dipancarkan oleh LED sangat ditentukan oleh bahan semikonduktor yang digunakan. LED dapat juga memancarkan warna yang tidak terlihat oleh mata, seperti yang terdapat pada remoute control peralatan elektronik. Kedua kaki LED memiliki panjang yang berbeda, kaki panjang sebagai anode dan yang lebih pendek sebagai katode

USB Driver power bank dapat menjadi output ketika proses pengisian listrik pada telepon genggam berlangsung dan untuk mengukur output saat power bank terkoneksi dengan telepon genggam.

Sel surya berfungsi mengisi daya baterai, sedangkan baterai adalah sumber daya agar sistem pada alat menjadi hidup. Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah dan menghambat ke arah lainnya, maka diode yang bekerja. Sehingga sinar matahari masuk ke solar sel dan diubah menjadi energi listrik yang tersimpan di dalam baterai untuk menyimpan energi matahari saat terhubung dengan USB driver. Kit modul charger mikro USB li-Ion berfungsi mengisi daya baterai menggunakan aliran listrik dari matahari dengan menggunakan saklar dengan tujuan menghemat baterai karena terdapat USB Booster. Lampu LED digunakan sebagai indikator apabila power bank sudah penuh

Produksi merupakan suatu aktivitas yang dilakukan untuk menghasilkan atau menambahkan nilai guna suatu produk. Beberapa faktor yang memengaruhi kegiatan produksi, di antaranya sumber daya alam, keterampilan, modal, sumber daya manusia, dan teknologi.

 

B. POMPA GALON ELEKTRIK

Pompa Pompa merupakan alat yang digunakan untuk memindahkan cairan (luida) dari satu tempat ke tempat yang lain melalui media perpipaan, yakni dengan menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan dapat berlangsung secara kontinu. Dalam penggunaan sehari-hari, pompa banyak digunakan untuk mempermudah kegiatan manusia terutama dalam memenuhi kebutuhan seputar rumah tangga. Dengan demikian, pompa memiliki peranan yang sangat penting.

Pada dasarnya sebuah pompa beroperasi dengan perbedaan tekanan yang terjadi di antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Di samping itu, pompa juga mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga kinetis (kecepatan). Tenaga penggerak ini mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada di sepanjang aliran luida yang dilalui.

pompa merupakan mesin yang berfungsi untuk memindahkan zat cair dari suatu tempat ke tempat yang diinginkan. Contoh dari zat cair di antaranya air, oli, minyak, atau luida lainnya. Terdapat banyak sekali dunia industri yang menggunakan pompa sebagai salah satu peralatan untuk proses produksi, contohnya pada pembangkit listrik tenaga uap, pompa banyak dimanfaatkan sebagai alat untuk menyuplai air umpan ke boiler atau membantu sirkulasi air yang akan diuapkan di boiler.

Pada dunia industri, pemanfaatan pompa itu sendiri banyak dimanfaatkan untuk menyirkulasi air atau minyak pelumas atau pendingin mesin-mesin industri. Pompa juga dipakai pada mesin motor bakar, yaitu sebagai pompa pelumas, bensin, atau air pendingin. Jadi secara kontekstual

pompa sangat penting untuk kehidupan manusia secara langsung yang dipakai di rumah tangga atau tidak langsung seperti pada pemakaian pompa di industri.

Pompa diklasiikasikan sebagai berikut.

• Berdasarkan prinsip mekanismenya, pompa dapat dibedakan menjadi pompa statis dan pompa dinamis.
  • Pompa Statis (Pompa Perpindahan Positif) atau (positive displacement pump) merupakan pompa yang mengalirkan luida dengan debit yang konstan/tetap terhadap perubahan/variasi tekanan dan luida yang berpindahnya pun karena menerima dorongan/desakan. Berdasarkan cara perpindahannya pompa perpindahan positif dapat dikategorikan menjadi 2 jenis, yakni pompa bolak-balik (reciprocating pump) dan pompa berputar (rotary pump). Pompa bolak-balik juga dapat dibagi ke dalam jenis lain, yakni pompa torak, pompa plunyer, dan pompa diafragma. Begitu pun dengan pompa berputar (rotary) yang masih dapat dibagi ke dalam 3 bagian, yakni pompa roda gigi, pompa ulir/screw, pompa vane, dan pompa lobe.
    • Pompa Bolak-Balik (Reciprocating Pump) Pompa bolak-balik atau reciprocating pump adalah pompa yang mengubah energi mekanis poros dari penggerak pompa menjadi energi aliran dari zat cair yang dipindahkan dengan menggunakan elemen yang bergerak bolak-balik dalam silinder. Pompa bolak balik umumnya digunakan untuk pemompaan sumur minyak. Adapun kekurangan pompa bolak-balik, antara lain:
      • Tekanan yang dihasilkan tinggi, sehingga hanya dibatasi oleh tenaga dari unit pompa dan bagian dari unit pompa;
      • Tekanan yang dihasilkan tidak bergantung dari kapasitasnya;
      • Kerja pompa membutuhkan katup-katup, sehingga dilihat dari segi ekonomis kurang praktis;
      • Membutuhkan dimensi yang besar untuk mendapatkan kapasitas terbaik;
      • Eisiensi rendah pada kapasitas tinggi.
    • Pompa Berputar (Rotary Pump) Susunan penggerak pompa rotari untuk desain multishaft terdiri dari dua jenis. Elemen pemompa pada poros yang digerakkan dapat menggerakkan elemen pasangannya pada poros yang bebas, akan tetapi bila bahan-bahan abrasive yang ada di dalam cairan itu dapat menyebabkan keausan yang berlebihan atau bila elemen pemompa itu leksibel, roda gigi pengatur waktu (timing gear) akan menggerakkan poros yang bebas tadi. Hal ini memungkinkan elemen-elemen pompa beroperasi pada clearance yang sempit tanpa terjadinya persentuhan yang keras Pompa rotary dibagi menjadi beberapa bagian, di antaranya: (1) Pompa roda gigi (2) Pompa cuping (3) Pompa ulir/sekrup (4) Pompa baling
  • Pompa Dinamis Pompa dinamis adalah pompa dengan daerah kerja yang tidak berubah selama pompa melakukan fungsinya. Pompa dinamis mempunyai komponen dasar, yakni sebuah rotor dengan satu sudu-sudu yang berputar dengan kecepatan yang tinggi. Pada saat luida masuk, maka sudu-sudu akan mempercepatnya sehingga terjadi kenaikan kecepatan absolut luida dan tekanannya, lalu melemparkan aliran melalui volut. Adapun yang tergolong ke dalam pompa dinamis, antara lain:
    • Pompa Aksial Pompa jenis ini merupakan pompa yang banyak digunakan untuk kepentingan irigasi. Pompa ini bekerja berdasarkan prinsip putaran sudu-sudu yang mengisap luida yang dipompakan kemudian menekan ke sisi tekan lain dalam arah tegak lurus. Pompa aksial dibuat untuk kebutuhan pompa dengan head yang rendah dan kapasitas aliran yang besar.
    • Pompa benam dikenal juga dengan pompa sumbersible, pompa jenis ini menggunakan listrik untuk menggerakkan motornya. Pada praktiknya, pompa benam harus berada di dalam air atau cairan yang akan dipompakannya. Motor pompa akan dibungkus dan dikemas secara rapat dan kedap air. Di sekitar motor pompa diisi dengan minyak guna melindunginya dari kerusakan, yakni mencegah masuknya cairan apapun yang dapat menyebabkan korsleting ke dalam motor pompa.
    • Pompa Hydraulic Ram merupakan jenis pompa yang tidak memerlukan energi listrik untuk bekerja. Pompa ini bekerja dengan memanfaatkan tekanan dinamik atau gaya air yang timbul dari adanya aliran air dari sumber air ke pompa. Selanjutnya gaya tersebut akan digunakan sebagai penggerak katup yang bekerja pada frekuensi tinggi, sehingga diperoleh gaya besar untuk mendorong air ke atas.

Spesiikasi dan Pemilihan Pompa Dalam kaitannya dengan pemilihan pompa untuk suatu kebutuhan, maka hal pertama yang harus dipahami adalah mengenai head dan kapasitas/debit aliran yang diperlukan. Agar pompa dapat bekerja dengan baik, perlu diperkirakan berapa tekanan minimum yang tersedia pada sisi masuk/ isap pompa yang terpasang pada instalasinya. Putaran pompa dapat ditentukan atas dasar tekanan isap ini.

Tahap perencanaan yang diperlukan dalam membuat sebuah produk rekayasa teknologi terapan, yaitu mencari ide terkait produk yang akan dibuat dan menuangkannya dalam bentuk desain. Tahap perencanaan merupakan tahap yang sangat penting. Dalam menciptakan sebuah produk rekayasa teknologi terapan diperlukan ide dan perencanaan yang baik. Ide-ide produk dan perencanaan produk rekayasa digambarkan dalam sketsa agar ide terlihat atau berwujud. Ide-ide rancangan dapat disajikan menjadi sketsa desain dalam sebuah buku atau lembaran kertas. Sketsa desain tersebut kemudian dipilih berdasarkan kemungkinan dibuat atau dilakukan dengan mempertimbangkan jenis bahan, alat, dan teknik agar lebih eisien dan efektif. Selain sketsa, desain ide juga dapat diimplementasikan dalam bentuk blok diagram. Ide pengembangan diawali dari modiikasi fungsi dan karakteristik pompa yang sudah ada.

Pada umumnya dalam kehidupan sehari-hari pompa galon yang banyak digunakan adalah pompa galon manual. Pompa galon ini banyak digunakan oleh kalangan rumah tangga sebagai salah satu kebutuhan yang vital. a. Ihwal Galon Sebagaimana diketahui, air merupakan kebutuhan utama manusia karena diperkirakan sekitar 55‒78% tubuh manusia terdiri dari air. Pada umumnya, masyarakat memenuhi kebutuhan air minumnya dengan cara merebus air hingga mendidih untuk kemudian ditempatkan di dalam teko atau perkakas sejenisnya. Sedangkan bagi masyarakat perkotaan dengan tingkat kesibukan yang lebih tinggi, kebutuhan air minum dipenuhi dengan penggunaan galon dan dispenser sebagai tempat penyimpanan air. Galon dan dispenser dianggap lebih higienis dan dapat menyediakan air dalam kondisi panas, biasa (normal), dan dingin. Dengan semakin tingginya mobilitas masyarakat, maka tingkat konsumsi air mineral pun semakin meningkat. Hal ini terjadi mengingat air dalam bentuk kemasan, baik itu botol, gelas, bahkan galon sekalipun lebih praktis dan mudah untuk dikonsumsi dalam keadaan apa pun. Namun terkait pemanfaatan galon, terdapat kendala yang menjadi masalah umum, yaitu karena volumenya besar, sering kali pemanfaatannya memerlukan usaha lebih, terutama bagi mereka yang memiliki dispenser. Proses pemindahan galon (memindahkan ke dispenser atau alat sejenisnya) tidak dapat dilakukan oleh semua orang. Dengan volume galon sekitar 19 liter (ketika massa jenis air pada temperatur kamar adalah 0,9958 kg/liter) maka bobot galon dapat setara dengan 19 kg. Mengangkat benda seberat ini biasanya dilakukan oleh orang dewasa (terutama laki-laki) dan akan sangat berisiko jika harus dilakukan oleh wanita, terlebih orang tua. Bahkan dapat menjadi kegiatan yang fatal dan berisiko, karena besarnya gaya pada postur kerja yang keliru dapat menimbulkan cedera pada punggung dan persendian. Oleh karena itu, harus dicari cara bagaimana menjalankan fungsi tersebut dengan gaya yang kecil sehingga mengurangi risiko cedera. Pemanfaatan pompa pada galon mineral menjadi solusi praktis bagaimana usaha manusia untuk mengefektifkan kegiatannya. Dengan menggunakan pompa, maka air dapat dipindahkan tanpa perlu kita mengangkat/membalikkan galon. Hanya dengan menekan pompa, maka air akan keluar dengan sendirinya. Tentunya hal ini cukup menguntungkan terutama bagi kaum ibu yang setiap hari berurusan dengan kebutuhan rumah tangga. Pengunaannya pun cukup mudah, tinggal ditekan ujung pangkal pompa, maka air akan mengalir dengan sendirinya

Pada perkembangannya, pompa mengalami perubahan yang signiikan, di antaranya perubahan bentuk, fungsi, hingga karakteristik. Dimulai dari kemasan yang praktis digunakan hingga kemudahan dalam menggunakannya. Sebelum pompa galon elektrik digunakan, orang sudah mengenal pompa galon manual.  Sistem pompa air minum galon elektrik banyak di pasaran dengan harga terjangkau, pada penelitian ini menggunakan tipe yang banyak dijual dan harganya murah. Pada pompa galon elektrik, proses penggunaannya juga cukup mudah, hanya dengan menekan satu tombol, pompa akan langsung mengisap air yang ada di dalam galon. Pompa galon elektrik memudahkan kita dalam menggunakan dispenser galon bawah. Tidak perlu mengangkat galon yang berat ketika harus mengisi ulang. Sebagai sumber energi utamanya digunakan listrik DC yang dapat kita pakai secara otomatis maupun manual.

Standar dan Ukuran Macam-Macam Galon Standar ukuran galon yang dipasarkan secara komersil di Indonesia memiliki spesiikasi teknis sebagai berikut: tinggi ±44 cm, diameter galon 30 cm, diameter lubang 4 cm, volume galon 19 liter. Tidak ada standar khusus mengenai dimensi galon. Oleh karena itu, galon di Indonesia berbeda beda. Saat ini bisa dipastikan semua produsen air minum kemasan (dalam negeri) seragam menggunakan galon ukuran 19 liter (5 galon US). Jika massa air 1 liter sama dengan 1 kg (air murni 1 liter = 1 kg), berarti air kemasan galon memiliki massa 19 kg. Pada akhirnya mereka (kaum perempuan) akan bergantung kepada jasa antarjemput. Mengenai ukuran kemasan galon ini, cukup banyak variasi ukuran dan desainnya yang telah diproduksi dan dijual bebas

Kemasan Galon 15 Liter Kemasan ini adalah kemasan galon air minum ukuran 15 liter. Diameter lubang masih sama dengan galon air minum 19 liter, sehingga tetap cocok dengan dispenser yang ada di pasaran. Sedang tingginya kira-kira 3/4 dari galon 19 liter

Kemasan Galon 11 Liter Kemasan ini merupakan kemasan galon air minum ukuran 11 liter. Diameternya sama dengan galon air minum 19 liter, berarti tetap cocok dengan dispenser yang ada di pasaran, sedangkan tingginya kira-kira 1/2 dari tinggi galon 19 liter. Pompa galon elektrik merupakan sebuah alat yang membantu memompa air galon sehingga kita tidak perlu lagi menuangkannya ke dispenser. Pompa galon elektrik sangat mudah digunakan, kita hanya perlu memasangnya pada galon ataupun botol, lalu tekan tombol pada kepala pompa. Setelah itu, air akan memancar dengan sendirinya

Pompa galon elektrik yang beredar di pasaran pada dasarnya merupakan sebuah rangkaian elektronik yang sederhana. Bagiannya terdiri dari sebuah baterai yang dapat diisi ulang dan sebuah pompa. Setidaknya terdapat 3 manfaat yang kita dapat ketika menggunakan pompa galon elektrik, di antaranya: 1) memudahkan saat memindahkan air dari galon ke dalam gelas ataupun teko; serta 2) mengeisienkan waktu kerja, higienis, dan mudah untuk digunakan. diagram blok dari sistem produk : a. Tombol Push-on Berupa saklar untuk menghidupkan atau mematikan rangkaian listrik. Tombol push-on mempunyai karakteristik terhubung singkat pada saat tertekan saja. Jika dilepas tombol tersebut, maka kondisi kembali menjadi open circuit. b. Rangkaian Pengendali Mengendalikan pompa dengan menggunakan sebuah tombol, di mana tombol ini hanya satu buah yang berfungsi untuk menyalakan dan mematikan pompa dengan tombol yang sama. c. Baterai Baterai yang digunakan pada produk ini dapat diisi ulang dengan cara di-charge. d. Pompa Pompa terdiri dari selang yang berfungsi untuk mengalirkan air

 

C. BIOGAS RUMAH TANGGA

Berdasarkan banyaknya peternakan dan pertanian yang luas, maka Indonesia memiliki potensi biogas sangat tinggi. Hasil penelitian dari salah satu peternakan sapi di Bogor menunjukkan bahwa potensi supply biogas di daerah tersebut cukup besar. Berdasarkan populasi ternak sapi perah yang ada diperkirakan bahwa volume biogas yang potensial dapat diproduksi adalah sebesar 258,4 m3 per hari sehingga dapat digunakan untuk memasak oleh 129 rumah tangga setempat (Alla Asmara, 2013). a. Konsep Dasar Biogas Biogas dideinisikan sebagai gas hasil proses fermentasi bahan organik yang diurai oleh bakteri dalam sebuah reaktor. Reaktor yang dimaksud adalah tempat untuk penumbuhan bakteri yang akan bereaksi atau mengurai bahan-bahan organik. Reaktor untuk terbentuknya biogas disebut biodigester. Agar bakteri dalam reaktor dapat berkembang biak dan menghasilkan jumlah gas tertentu, maka harus dikondisikan kelembapan, suhu, dan tingkat keasamannya. Dari hasil fermentasi diperoleh metana (CH4 ), CO2 , dan gas lainnya. Kandungan sebagian besar biogas adalah gas metana (CH4 ), karbondioksida (CO2 ), dan juga beberapa kandungan senyawa lain yang jumlahnya kecil, seperti hidrogen sulida (H2 S), amonia (NH3 ), hidrogen (H2 ), serta oksigen (O2 ). Secara umum komposisi biogas Gas yang Dihasilkan

• Metana 55‒75%
• Karbon Dioksida 25‒45%
• Nitrogen 0‒0,3%
• Hidrogen 1‒5%
• Hidrogen Sulida 1‒5 %
• Oksigen 0,1‒0,5%

Biogas diperoleh dari bahan organik yang terurai di dalam alat, yaitu Digester Biogas/Biodigester. Alat ini bekerja dengan cara menempatkan bahan organik ke suatu tempat penampungan bahan organik pada kondisi anaerob (bebas oksigen), sehingga dapat difermentasi oleh bakteri metanogen yang kemudian menghasilkan biogas. Selanjutnya Biogas dapat dialirkan ke tempat penampungan biogas. Lumpur sisa aktivitas fermentasi dikeluarkan lalu dijadikan pupuk alami yang dapat dimanfaatkan untuk usaha pertanian maupun perkebunan. Perkembangan teknologi biogas terus mengalami peningkatan dari waktu ke waktu. Hal ini terlihat dengan ditemukannya berbagai macam tipe atau model digester yang digunakan. Berikut merupakan 4 tipe digester.

• Tipe Fixed Domed Plant Tipe ini memiliki digester dengan posisi penampung di bagian atasnya. Saat penguraian mulai menghasilkan gas, gas tersebut akan menekan lumpur sisa hasil fermentasi (slurry) ke bak slurry. Bila pasokan bahan baku biogas terus menerus, gas yang timbul akan terus menekan slurry sampai meluap keluar. Kemudian gas digunakan/dikeluarkan melalui kontrol valve/katup
• Tipe Floating Drum Plant Tipe loating drum plant memiliki sebuah digester dengan penampung gas yang dapat bergerak. Jika gas mulai timbul dan jumlahnya bertambah, maka penampung gas ini akan bergerak ke atas dan jika terjadi sebaliknya, maka akan turun lagi
• Tipe Balon Tipe balon ini memiliki konstruksi yang sederhana menyerupai balon yang dibenamkan dalam tanah setengahnya, seperti terlihat pada gambar 3.3. Bahan yang digunakan dapat terbuat dari plastik yang kuat. Bagian inlet digunakan untuk memasukkan bahan baku biogas sedangkan bagian outlet digunakan untuk membuang sisa fermentasinya. Bagian dalam balon tersebut menghasilkan gas di bagian atas dan sisa fermentasi (slurry) di bagian bawah. Selanjutnya gas dapat disalurkan untuk pipa gas di bagian atas.
• Tipe Plug Flow Valve 1 Tipe plug low memiliki konstruksi yang terdiri dari bagian tabung penampung gas, tabung digester, dan tabung untuk sisa penguraian atau slurry. Bahan biogas masuk melalui inlet kemudian masuk ke digester dengan posisi valve 1 dan valve 2 tertutup. Tunggu beberapa hari, setelah terjadi fermentasi maka akan menghasilkan gas yang kemudian masuk ke tabung penampung melalui kontrol

Syarat Bahan Baku Biogas yang utama adalah bahan organik dan air. Bahan baku yang akan digunakan untuk biogas harus memenuhi kriteria berikut:

• Bahan organik harus mengandung unsur karbon dan hidrogen serta nitrogen karena unsur nitrogen diperlukan bakteri untuk pembentukan sel.
• Bahan baku harus digiling atau dihancurkan agar terjadi fermentasi lebih cepat.
• Perbandingan bahan baku dan air adalah 1:1 sehingga berbentuk bubur.
• Air yang digunakan tidak menghambat pengembangbia kan bakteri.
• Untuk pembentukan biogas, perbandingan unsur karbon dan nitrogen (C/N) adalah 30. Perbandingan ideal C/N untuk proses fermentasi agar menghasilkan metana adalah 25‒30. Oleh karena itu, pada proses pencemaran bahan baku diusahakan memenuhi rasio ideal.

Komponen Utama Reaktor Biogas disebut Biodigester. Biodigester memiliki 6 bagian utama, yaitu:

• inlet (tangki pencampur) berfungsi untuk tempat kotoran hewan masuk,
• reaktor (ruang pencernaan anaerob),
• penampung gas (ruang penyimpanan),
• outlet (ruang pemisah),
• sistem pengangkut gas,
• lubang kompos kotoran hewan yang telah hilang gasnya/ bio-slurry.

Campuran kotoran dan air (dicampur dalam saluran masuk atau ruang pencampur) mengalir melalui saluran pipa menuju digester. Pencampuran tersebut menghasilkan gas melalui proses pencernaan di reaktor dan gas yang telah dihasilkan, kemudian disimpan dalam penampung gas (bagian atas kubah). Setelah itu, slurry mengalir keluar dari digester menuju outlet dan menjadi bio-slurry mengalir ke lubang slurry melalui overlow, kemudian gas dialirkan ke dapur melalui saluran pipa.

Tahap perancangan yang diperlukan dalam membuat sebuah produk rekayasa teknologi terapan, yaitu mencari ide terkait produk yang akan dibuat dan menuangkannya dalam bentuk desain. Tahap perancangan merupakan tahap yang sangat penting untuk memperkirakan, menghitung, menggambar, dan cara pengujian agar memperoleh gambaran yang jelas. Ide-ide produk dan perancangan produk rekayasa digambarkan dalam sketsa agar ide terlihat atau berwujud. Ide-ide rancangan dapat disajikan menjadi sketsa desain dalam sebuah buku atau lembaran kertas. Sketsa desain tersebut kemudian dipilih berdasarkan kemungkinan dibuat atau dilakukan dengan mempertimbangkan jenis bahan, alat, dan teknik agar lebih eisien dan efektif. Selain sketsa desain

• Bahan baku merupakan limbah yang akan diurai menjadi biogas. Sumber bahan baku dapat diperoleh dari limbah peternakan, seperti kotoran sapi, limbah pertanian seperti jerami padi, atau limbah/sampah organik seperti buah-buahan dan sayuran busuk. Limbah tahu juga dapat digunakan sebagai sumber biogas. Pemanfaatan limbah tahu skala rumah tangga ditambah kotoran sapi sampai volume 1,525 liter dengan waktu fermentasi 14 hari (Hanifah Nisrina, 2018).
• Selanjutnya pada bahan baku ini terjadi penguraian oleh bakteri (terjadi fermentasi) dalam biodigester. Proses dalam biodigester menghasilkan berbagai gas yang didominasi gas metana. Gas tersebut ditampung dalam wadah/ bak penampung. Setelah itu, sisa penguraiannya ditampung dan dimanfaatkan sebagai pupuk atau yang lainnya. Setelah gas metana ditampung, kita dapat memanfaatkannya untuk berbagai kebutuhan, seperti memasak, penerangan, dan pembangkit listrik. Perancangan biodigester dipengaruhi oleh kuantitas, kualitas bahan organik, jenis bahan organik yang ada, dan temperatur proses fermentasi. Ukuran volume biodigester dapat ditentukan melalui rumus berikut: = + . . . . 152 (3.1) Keterangan: Sd = jumlah masukan bahan baku RT = retention time (waktu bahan baku berada dalam digester). Waktu retensi (RT) dipengaruhi temperatur operasi biodigester.
• Wilayah Indonesia memiliki temperatur yang stabil sepanjang musim, maka banyak biodigester dibuat dan beroperasi pada temperatur kamar. Pada kondisi biodigester semacam ini, dalam perancangan biodigester, temperatur operasi dapat dipilih 1‒2 oC di atas temperatur tanah. Sedangkan RT untuk biodigester sederhana tanpa pemanasan dapat dipilih 40 hari (Werner, 1989). Pemasukan bahan baku tergantung seberapa banyak air harus dimasukkan ke dalam biodigester sehingga kadar bahan baku padatnya sekitar 4‒8%. 3 = + [ ] . . . . (3.2) Umumnya, pencampuran kotoran dari air dibuat dengan perbandingan antara 1:3 dan 2:1 (Uli Werner, 1989). Di Indonesia untuk kotoran sapi umumnya dicampur dengan air pada perbandingan 1:1 sampai 1:2.

 

D. KOMPOSTER

Sampah adalah sisa kegiatan sehari-hari manusia dan/ atau proses alam yang berbentuk padat (Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan Republik Indonesia No. 6 Tahun 2022). sampah dapat diartikan sebagai sisa suatu usaha atau kegiatan (manusia) yang berwujud padat (baik berupa zat organik maupun anorganik yang bersifat dapat terurai maupun tidak terurai) dan dianggap sudah tidak berguna lagi (sehingga dibuang ke lingkungan) (Nasih dalam Sujarwo dkk, 2014:1).

Di Indonesia, diperkirakan setiap orang menghasilkan sekitar 0,68 kg sampah per hari (data World Bank). Jika dihitung dalam skala yang lebih luas, yaitu skala nasional, terdapat sebanyak 67,8 juta ton sampah/tahun (menurut data KLHK). Data tersebut menjadikan Indonesia berada pada peringkat kedua dunia sampah plastik ke lautan, setelah Cina. Jika dirinci lebih jauh persentase komponen sampah dapat diuraikan sebagai berikut: karet 5%, kertas 9%, plastik 14%, kaleng 9%, lain-lain 3%, dan sampah organik sebesar 60%. Sementara itu, data persentase pengolahan dan pembuangan sampah terbesar masih bergantung pada Tempat Pengolahan Sampah Terpadu (TPST) atau Tempat Pemrosesan Akhir (TPA) yang sudah kelebihan kapasitas sebesar 69%. Sisanya sebesar 24% merupakan pengolahan sampah secara ilegal, sementara sampah yang dapat didaur ulang berada pada kisaran 7%. Sampah merupakan salah satu masalah yang penanganannya tidak kunjung usai. Hampir semua wilayah di seluruh penjuru dunia mengalaminya. Bukan hanya negara yang sedang berkembang, negara maju sekalipun juga mengalami permasalahan seputar sampah. Tidak terkecuali negara kita, di mana rata-rata setiap harinya kota kota besar di Indonesia menghasilkan puluhan ton sampah

Sumber sampah tersebut dapat ber— asal dari berbagai kehidupan, mulai dari sampah rumah tangga hingga sampah industri yang semakin hari semakin banyak. Penanganan Sumber sampah tersebut dapat ber— asal dari berbagai kehidupan, mulai dari sampah rumah tangga hingga sampah industri yang semakin hari semakin banyak. sampah dalam keseharian biasanya dikumpulkan di suatu tempat tertentu untuk kemudian diangkut oleh truk khusus pengangkut sampah. Selanjutnya sampah tersebut disimpan di tempat pembuangan akhir. Proses tindak lanjut terhadap pengolahan sampah memang ada, namun persentasenya kecil jika dibandingkan dengan volume sampah yang terus datang setiap hari. Pemilahan biasanya dilakukan oleh para pemulung dengan memisahkan sampah berdasarkan jenisnya. Jika ditemukan sampah yang masih bisa digunakan atau bernilai ekonomis, maka sampah akan diambil. Akan tetapi, jika tidak ada manfaat yang dapat diambil, maka sampah akan dibiarkan begitu saja. Seiring dengan bertambahnya waktu, maka sampah akan terus menumpuk hingga menimbulkan adanya bukit sampah seperti yang sering kita lihat pada beberapa berita atau peristiwa. Timbunan sampah yang menumpuk itu, tentu saja akan menimbulkan banyak dampak negatif, di antaranya pemandangan yang kurang nyaman, bau yang menyengat, dan dampak lain yang tentu saja berpengaruh terhadap kondisi kesehatan lingkungan sekitar. Dengan banyaknya kemungkinan dampak negatif, penanganan terhadap masalah sampah merupakan prioritas yang harus disegerakan untuk diselesaikan.

Berdasarkan jenisnya, sampah dapat dibedakan menjadi sampah organik dan sampah anorganik. Sampah organik merupakan sampah yang berasal dari makhluk hidup, baik itu manusia, hewan, maupun tumbuhan dengan karakteristik mudah terurai secara alami. Sampah organik dapat dikatakan sebagai sampah ramah lingkungan karena selain dapat terurai secara alami (biodegradable) juga bisa diolah kembali menjadi suatu yang bermanfaat bila dikelola dengan cara yang tepat. Akan tetapi, apabila tidak dikelola dengan benar, sampah organik pun akan menimbulkan penyakit, di antaranya bau yang kurang sedap serta efek lain terhadap kesehatan dikarenakan proses pembusukan sampah organik yang begitu cepat

Berdasarkan jenisnya, sampah organik dapat digolongkan menjadi 2, yaitu sampah organik basah dan sampah organik kering.

• Sampah Organik Basah Sampah organik basah adalah sampah organik dengan karakteristik terdapat kandungan air di dalamnya. Sampah ini merupakan jenis sampah yang berasal dari sisa pengolahan atau sisa makanan rumah tangga atau merupakan timbunan hasil sisa makanan, seperti sayur mayur, kulit buah-buahan, kulit bawang, atau yang sejenisnya. Sifat umumnya adalah mengandung air dan cepat membusuk sehingga mudah menimbulkan bau yang tidak sedap
• Sampah Organik Kering Sampah organik kering adalah sampah organik yang sedikit kandungan airnya. Sampah golongan ini dikelompokkan menjadi 2 (dua) jenis, yakni sampah tak lapuk dan sampah mudah lapuk. Sampah tak lapuk merupakan jenis sampah yang benar-benar tak akan bisa lapuk secara alami meski sudah memakan waktu selama bertahun-tahun, contohnya kaca dan mika. Sedangkan untuk sampah mudah lapuk, sampah jenis ini akan bisa lapuk perlahan-lahan secara alami.

Sampah dapat bersumber dari beragam kegiatan yang dilakukan oleh manusia, di antaranya kegiatan rumah tangga, pertanian, sisa bangunan, aktivitas umum dan perdagangan, pelayanan perkantoran, serta dari bidang industri. Adapun dari semua aktivitas tersebut, sampah yang paling banyak dihasilkan adalah berasal dari sampah rumah tangga (Suwerda, 2012). b. Penanganan Sampah Bila dilihat secara sekilas mengenai sampah, kita beranggapan bahwa sampah tidak ada gunanya. Selain merupakan masalah lingkungan juga dapat menimbulkan masalah lain yang erat kaitannya dengan kesehatan. Akan tetapi, apabila dikaji secara mendalam mengenai pengolahan dan pengelolaannya, maka sampah merupakan sumber daya potensial yang dapat berdampak ke hampir semua aspek kehidupan. Dengan teknologi dan penanganan yang tepat, sampah dapat menjadi salah satu sumber energi terbarukan yang dapat menjadi alternatif kelangkaan energi. Kemudian dengan prinsip 3R (Reuse, Reduce, dan Recycle), sampah dapat membantu dalam mengondisikan lingkungan sekitar.

Pengelolaan sampah secara umum terdiri atas pengurangan dan penanganan sampah. Pengurangan sampah terdiri dari pembatasan timbunan, pendauran ulang, dan pemanfaatan kembali sampah. Sedangkan penanganan sampah meliputi pemilahan, pengumpulan, dan pengolahan sampah. Dalam melakukan pengelolaan sampah, perlu dilakukan beberapa hal, seperti pengurangan jumlah sampah melalui kebijakan, pendauran ulang, dan penggunaan kembali. Selanjutnya diikuti dengan upaya penanganan sampah yang terdiri dari pemilahan jenis sampah, pengumpulan, dan pengolahan sampah. Dengan dilakukannya hal tersebut diharapkan dapat mengurangi jumlah volume sampah yang masuk ke Tempat Pembuangan Akhir (TPA).

Kompos dan Pengomposan Salah satu cara dalam menyiasati tingginya volume sampah organik agar tidak mencemari lingkungan adalah dengan cara pengomposan. Pengomposan merupakan salah satu cara yang dapat kita lakukan untuk mengubah sampah organik menjadi bentuk lain yang bernilai, seperti pupuk.

Proses pemanfatan sampah organik menjadi kompos merupakan upaya yang dapat kita maksimalkan dalam menanggulangi dan mengurangi timbunan sampah, yang akhirnya berdampak pada pengurangan pencemaran lingkungan. Kompos merupakan hasil pelapukan dari berbagai bahan yang berasal dari makhluk hidup, seperti dedaunan, cabang dan ranting tanaman, kotoran hewan, dan sampah (Siti Latifah dkk, 2014:1). Pada praktiknya di lapangan, kompos dapat terbentuk dengan sendirinya, namun tentunya akan memerlukan waktu yang cukup lama. Untuk mengefektifkan waktu pembuatan kompos dapat dibantu dengan aktivator.

Pengomposan dilakukan untuk tujuan pengelolaan lingkungan dengan memanfaatkan kembali limbah yang tersedia sehingga dapat bermanfaat bagi dunia pertanian

sekaligus membuat lingkungan menjadi nyaman dan asri. Di samping itu, kita juga dapat mengatur jenis kompos yang dihasilkan dengan menyesuaikan pada ketersediaan sampah organik dan jenis komposter yang akan digunakan. Faktor waktu juga dapat kita atur sedemikian rupa, yaitu dipercepat dengan menggunakan aktivator di samping cara yang alami. Terkait hal yang lainnya, jika proses pengomposan dilakukan secara tekun, maka akan menghasilkan pendapatan. Hal ini akan semakin potensial jika mampu dibuat secara skala besar dan mampu menumbuhkan semangat untuk berwirausaha. Kompos sangat beragam jika dilihat dari jenis dan metode yang digunakan dalam prosesnya, mulai dari yang berbentuk padatan hingga yang berbentuk cair.

Kompos itu sendiri dapat dibuat dari bahan yang pada umumnya homogen, seperti kulit durian, jerami, eceng gondok, dan lain-lain. Kompos juga dapat berupa bahan dasar berbagai campuran sampah organik, seperti campuran sayuran dari pasar. Pada umumnya, penamaan kompos disesuaikan dengan bahan dasar utamanya, misalnya saja kompos yang dibuat dari bahan jerami, maka hasil akhirnya dinamai dengan kompos jerami. Bagi kompos yang terjadi secara alamiah tanpa diberikan aktivator yang biasa digunakan untuk mempercepat proses pengomposan, biasanya disebut sebagai kompos saja. Jika diberi tambahan berupa larutan untuk mempercepat penguraian, maka disebut kompos bokashi. Bahan baku pengomposan adalah semua bahan yang mengandung unsur karbon dan nitrogen, seperti kotoran hewan, sampah hijau, sampah kota, lumpur cair, dan limbah industri pertanian. Pada tabel berikut kita dapat melihat bahan-bahan organik yang dapat dijadikan sebagai kompos