Article Details

PEMANFAATAN SERAT HAYATI SEBAGAI MEDIA FILTRASI UDARA NONWOVEN

Oleh   Irwan Suriaman [33116002]
Kontributor / Dosen Pembimbing : Prof. Ir. Ari Darmawan Pasek, Ph.D.;Jooned Hendrarsakti, Ph.D.;Dr. rer. nat. Mardiyati, S.Si., M.T.;
Jenis Koleksi : S3-Disertasi
Penerbit : Teknik Mesin
Fakultas : Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara
Subjek :
Kata Kunci : Polusi, filter udara, serat rami, nonwoven, penurunan tekanan, efisiensi.
Sumber :
Staf Input/Edit : Alice Diniarti  
File : 1 file
Tanggal Input : 19 Sep 2022

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.