Polusi udara di kota-kota besar meningkat setiap tahun seiring dengan pertumbuhan
ekonomi dan pertambahan jumlah penduduk. Saat ini sumber polutan didominasi oleh
kendaraan dan industri. Selain itu sumber lain polutan berasal dari aktivitas rumah
tangga dan proses alami dari bumi. Produk polutan terdiri atas senyawa-senyawa kimia
berbahaya dan partikel padat berukuran kecil yang disebut Particulate Matter (PM).
Penelitian PM umumnya berukuran 2,5 ?m dan 10 ?m atau dikenal dengan istilah
PM2,5 dan PM10. Dimensi PM2,5 sangat halus yang sulit tersaring pada proses
pernafasan, sehingga akan masuk ke dalam paru-paru bersama dengan oksigen. PM2,5
dapat mengandung zat-zat anorganik dan organik. Zat anorganik pada M2,5 dapat
berupa ion-ion logam, garam, dan padatan lainnya, sedangkan zat organik yang
terdapat di PM2,5 dapat berupa kuman, virus, bakteri, dan jamur.
Polutan yang terdapat pada udara ambien akan berdampak terhadap penurunan kualitas
udara dalam ruangan. Penurunan kualitas udara ini memberikan efek negatif terhadap
kualitas kesehatan manusia. Dampak kesehatan ini bervariasi mulai infeksi saluran
pernafasan sampai dengan timbulnya kanker yang dapat menyebabkan kematian. Salah
satu upaya yang dapat dilakukan untuk meningkatkan kualitas udara dalam ruangan
melalui metode filtrasi polutan PM2.5 sehingga udara menjadi bersih dan sehat.
Tujuan umum penelitian adalah untuk melakukan sintesis (pembuatan) media filtrasi
udara nonwoven berbahan serat hayati. Media fitrasi udara yang disintesis diharapkan
mampu menyaring partikel udara PM2.5. Pemilihan serat hayati sebagai bahan baku
media filtrasi udara bertujuan mensubtitusi serat sintetik yang saat ini dominan sebagai
bahan baku media filtrasi udara. Selain itu serat sintetik memiliki kekurangan karena
berasal dari residu minyak bumi yang banyak mengandung zat kimia berbahaya, tidak
dapat diperbaharui, serta produksi biaya yang tinggi.
Penelitian ini terdiri atas empat tahap, tahap pertama riset yang dilakukan adalah
karakterisasi serat hayati untuk dijadikan bahan pertimbangan sebagai material bahan
baku sintesis media filtrasi udara nonwoven. Serat hayati yang jadikan bahan riset ada
tiga jenis: serat rami (Boehmeria nivea), ijuk (Arenga vinnata), dan sabut kelapa
(Coconus nucifera). Ketiga jenis serat dipilih dengan pertimbangan ketersediaan yang
melimpah di Indonesia. Selanjutnya ketiga serat dianalisis terkait sifat kimia, termal,
morfologi, serta sifat mekanik. Sifat kimia dianalisis melalui pengujian Chesson Datta
dan pengujian Fourier ransformed infrared spectroscopy (FTIR). Untuk sifat termal
dianalisis melalui thermogravimetric analysis (TGA). Pengamatan morfologi
dianalisis melalui scanning electron microscope (SEM). Untuk sifat mekanik dianalisis
melalui pengujian kekuatan tarik serat tunggal (ultimate) sesuai dengan standar ASTM
D3822-07. Berdasarkan hasil analisis kimia, termal, morfologi, dan sifat mekanik
terhadap ketiga jenis serat hayati selanjutnya dipilih serat rami sebagai bahan baku
untuk disintesis menjadi media filtrasi udara nonwoven.
Tahap kedua penelitian adalah sintesis (pembuatan) media filtrasi udara nonwoven
sesuai standar Technical Association of the Pulp and Paper Industry (TAPPI) T205 sp-
02. Pertama-tama menyediakan bahan baku rami yang diperoleh dari Garut, Jawa
Barat. Setelah itu rami diberikan perlakuan alkali yang bertujuan meningkatkan
kekuatan mekanik dan ketahanan termal. Kemudian rami dilembutkan dengan mesin
softopening. Produksi media filtrasi udara nonwoven dilakukan dengan variasi jumlah
serat (grammage) dan tingkat kehalusan serat (bilangan freeness) serta perlakuan
(treated) dan tanpa perlakuan (untreated) alkali. Proses pembuatan media filtrasi udara
nonwoven dimulai dengan serat rami dihaluskan menjadi bubur kertas dengan mesin
beater, lalu diencerkan, kemudian dicetak pada mesin handsheet. Kandungan air
prototipe media filtrasi udara dikurangi menggunakan mesin press tanpa panas
kemudian dilakukan pengeringan pada suhu ruangan. Tahap pembuatan prototipe
untuk skala laboratorium telah dihasilkan tiga pengajuan paten produk. Selain itu
dilakukan pengujian karakterisasi media filtrasi udara nonwoven.
Tahap ketiga penelitian adalah pengujian kinerja prototipe media filtrasi udara
nonwoven melalui pengujian efisiensi dan penurunan tekanan (pressure drop)
berdasarkan standar ASHRAE 52.2-2017 yang dilakukan di Laboratorium Fisika
Instrument, Institut Teknologi Bandung. Hasil pengujian media filtrasi udara
menunjukkan kinerja yang baik, dengan efisiensi sekitar 60%. Pengujian ini
menggunakan injeksi partikel untuk PM2.5 dari pembakaran dupa (incense), dengan
pertimbangan ukuran dan kandungan partikel dupa mewakili partikel polusi udara
berdasarkan riset-riset dari literatur yang dikaji.
Tahap keempat riset ini adalah melakukan analisis statistik keterikatan antarvariabel
yang berpengaruh terhadap kinerja media filtrasi udara nonwoven. Variabel terikat
yang digunakan adalah: efisiensi dan penurunan tekanan, sedangkan variabel bebas
terdiri dari: perlakuan alkali, grammage, dan bilangan freeness. Analisis dilakukan
menggunakan Response Surface Methodology (RSM). Hasil signifikan untuk efisiensi
yang tinggi dan nilai penurunan tekanan yang kecil pada media filtrasi udara dari serat
rami dengan perlakuan alkali dan jumlah serat (grammage) yang optimum.