Perpustakaan Digital ITB

Krisis pengelolaan sampah di Indonesia yang ditandai oleh menurunnya proporsi sampah terkelola hingga 31,1% pada 2025 menyebabkan mayoritas Tempat Pemrosesan Akhir (TPA) masih bergantung pada sistem open dumping yang merusak lingkungan. Teknologi MASARO (Manajemen Sampah Zero) menawarkan solusi melalui proses insinerasi bersuhu 800–1200 °C yang mereduksi volume sampah hingga 95%, namun menghasilkan panas terbuang (waste heat) dalam jumlah besar yang belum dimanfaatkan. Sementara itu, proses produksi biopestisida MASARO konvensional bersifat padat energi dan potensi pemanfaatan pelarut selain air untuk mengoptimalkan efisiensi ekstraksi bahan aktif organik belum pernah diuji dalam sistem MASARO. Penelitian ini bertujuan merancang dan mengevaluasi sistem reaktor berpemanas yang memanfaatkan panas terbuang insinerator MASARO serta mengevaluasi rekayasa kondisi ekstraksi guna meningkatkan kualitas produk biopestisida. Penelitian dilakukan melalui tiga tahap utama menggunakan pendekatan Computational Fluid Dynamics (CFD) berbasis ANSYS Fluent: (1) Evaluasi komparatif agitator menggunakan model turbulensi RNG K-? dan Discrete Phase Model (DPM), (2) Evaluasi komparatif geometri tangki dan jenis fluida pemanas, serta (3) simulasi kinetika ekstraksi padat-cair (leaching) senyawa aktif yang direpresentasikan menggunakan cerberin dari biomassa bintaro dengan variasi jenis pelarut dan temperatur menggunakan User Defined Function (UDF). Hasil penelitian menunjukkan bahwa konfigurasi agitator Pitched Blade Turbine Down-Pumping (PBTD) memberikan kinerja terbaik di antara variasi yang diuji untuk penenggelaman padatan terapung (solid drawdown) dengan konsumsi daya 77,48–96,38 W dan sistem pemanas dengan fluida air pada geometri Internal Helical Coil memberikan koefisien perpindahan panas tertinggi dengan pressure drop terendah (8,7 Pa) serta distribusi temperatur yang seragam. Berdasarkan hasil simulasi, resistansi difusi intra-partikel bersifat lebih dominan dalam mengendalikan kinetika ekstraksi cerberin dari buah bintaro (Cerbera odollam) dibandingkan resistensi konvektif. Dominasi difusi internal ini dikonfirmasi melalui serangkaian uji sensitivitas parameter kinetika dan morfologi. Variasi porositas (0,1 ? ? ? 0,95) serta variasi diameter partikel pada rentang fraksi cacahan (dp ? 0,1 mm hingga 3 cm) secara konsisten mempertahankan fraksi resistansi internal pada > 97 % terhadap resistansi keseluruhan. Transisi dominasi resistansi internal hanya memungkinkan pada partikel mikro (dp < 0,1 mm) yang secara operasional sulit diterapkan pada pencacahan buah bintaro yang keras dan berserat. Sementara itu, uji sensitivitas kelarutan antarmuka (interface) membuktikan bahwa perubahan nilai (Csurf - Cbulk) hanya menggeser nilai konsentrasi maksimum yang dapat dicapai dan tidak memengaruhi waktu yang diperlukan untuk mencapai konsentrasi kelarutan permukaan selama menggunakan Koverall tetap (temperatur ekstraksi, kecepatan pengadukan, dan pelarut yang sama). Oleh karena itu, peningkatan temperatur dari 30 ?, 40 ?, hingga titik didih masing-masing pelarut hanya memberikan perbedaan massa cerberin terekstraksi sebesar 0,48 – 2,1%. Penggunaan pelarut organik (methanol atau ethanol) pada temperatur ruang (30 ?) mampu menghasilkan prediksi massa cerberin terekstrak sebesar 68,69 mg untuk ethanol dan 125,86 mg untuk methanol dari 92 kg buah bintaro tanpa memerlukan energi pemanasan tambahan. Nilai tersebut lebih tinggi dari pelarut air yang memperoleh 7,91 – 8,08 mg pada rentang temperatur 30 – 100 ?. Berdasarkan hasil simulasi massa cerberin terekstraksi tersebut, pemanfaatan panas akan lebih efisien jika digunakan untuk proses pemekatan dan recovery pelarut. Meskipun demikian, penggunaan pelarut organik pada temperatur titik didihnya tetap relevan untuk memfasilitasi ekstraksi senyawa aktif lainnya seperti nikotin dari tembakau (Nicotiana tabacum), sitral dan geraniol dari serai (Cymbopogon citratus), serta azadirachtin dari daun nimba (Azadirachta indica) yang menunjukkan peningkatan perolehan seiring kenaikan temperatur operasi. Pada akhirnya, pemilihan jenis pelarut dan temperatur ekstraksi merupakan keputusan trade-off antara efisiensi proses dan aspek keamanan-regulasi. Seluruh temuan dalam penelitian ini diperoleh melalui pemodelan numerik dan simulasi komputasional sebagai studi perancangan awal, sehingga validasi eksperimental secara langsung pada skala laboratorium maupun uji mortalitas biologis tetap diperlukan untuk pengembangan dan verifikasi lebih lanjut.