Perpustakaan Digital ITB

Industri tekstil dan pakaian jadi merupakan salah satu penopang perekonomian nasional dengan kontribusi sebesar Rp 218,2 triliun terhadap produk domestik bruto dan pertumbuhan 4,26% pada tahun 2024. Namun, di balik kontribusi tersebut, industri ini menghasilkan limbah cair yang mengandung zat warna sintetis seperti methylene blue yang bersifat toksik, karsinogenik, dan menghambat fotosintesis biota perairan. Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan Nomor 16 Tahun 2019 menetapkan baku mutu kandungan warna air limbah tekstil sebesar 200 Pt-Co, sementara kandungan warna aktual pada limbah industri dapat mencapai 1.073,47 Pt-Co sehingga dibutuhkan efisiensi degradasi minimal 82%. Alat pengolahan limbah generasi sebelumnya yang dikembangkan bersama BRIN dan UNS menggunakan kombinasi adsorpsi zeolit dan reaksi foto-Fenton hanya mencapai efisiensi degradasi 50%. Ketergantungan pada sinar ultraviolet juga menjadikan proses tidak dapat diobservasi secara visual, membutuhkan ruang yang besar, dan menimbulkan risiko keselamatan kerja. Kelompok tugas akhir TA252601013 mengembangkan reaktor EFfiton yang menggantikan reaksi foto-Fenton dengan reaksi Electro-Fenton homogen, yaitu ????2????2 diproduksi secara in-situ melalui reduksi oksigen di katoda dan katalis ????????2+ diregenerasi secara elektrokimia tanpa memerlukan sinar ultraviolet, dikombinasikan dengan adsorpsi zeolit serta pemantauan degradasi secara waktu nyata menggunakan spektrofotometer. Tugas akhir ini membahas perancangan dan implementasi empat subsistem inti otomasi reaktor tersebut, yaitu subsistem power supply, mikrokontroler/FreeRTOS, user interface, dan kendali magnetic stirrer, termasuk kalibrasi sensor pH dan sensor gas pada reaktor. Pada subsistem power supply, tegangan jala-jala 220 V AC dikonversi menjadi rel 12 V utama yang kemudian didistribusikan menjadi rel 83 V untuk sumber arus elektroda melalui boost converter serta rel 6 V dan 5 V untuk beban lainnya melalui buck converter. Sumber arus terkendali tegangan dibangun menggunakan op-amp LM358 dengan dua transistor daya BJT MJ15024 yang diparalelkan dan diseimbangkan secara aktif oleh dua transistor 2N2222 untuk mencegah thermal runaway. Firmware pada mikrokontroler ESP32 dibangun di atas FreeRTOS dengan empat belas task independen dan state machine lima keadaan yang mengorkestrasi seluruh sensor dan aktuator secara paralel. Antarmuka pengguna diimplementasikan pada layar sentuh 7 inci berbasis LVGL yang dirancang menggunakan EEZ Studio dan berkomunikasi dua arah dengan pengendali utama melalui protokol JSON di atas UART. Kecepatan magnetic stirrer dikendalikan dengan pengendali PI berbasis umpan balik sensor Hall Effect yang parameternya diperoleh melalui identifikasi sistem menggunakan MATLAB System Identification Toolbox dan PID Tuner. Hasil pengujian menunjukkan sumber arus menghasilkan arus terkendali 0 – 220 mA pada rel 83 V dengan linearitas sempurna (R² = 1,000), riak AC 0,003 Vrms, dan tanpa arus bocor saat nonaktif berkat relai pemutus. Pengendali PI stirrer mencapai galat keadaan tunak nol dengan settling time sekitar 4 detik dan respons teredam kritis pada rentang 100 – 1200 RPM. Sensor pH terkalibrasi dengan akurasi R² = 97% pada rentang pH 2 – 5. Antarmuka pengguna tervalidasi melalui pengujian fungsional ujung-ke-ujung tanpa kehilangan data. Dari lima belas spesifikasi teknis yang ditetapkan, tiga belas terpenuhi sepenuhnya, dan sistem berhasil mendemonstrasikan reaksi Electro-Fenton lengkap secara otomatis pada tanggal 4 Juni 2026. Hasil tugas akhir ini menunjukkan kelayakan otomasi reaktor Electro-Fenton skala laboratorium menggunakan komponen komersial yang terjangkau dan firmware sumber terbuka.