Ditulis oleh : Dyah Ayu Fitria Ningsih

I. Pendahuluan

Sungai merupakan pemasok air terbesar di bumi, namun realitanya banyak sungai tercemar akibat pembuangan limbah sembarangan. Menurut Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan (KLHK), dari 111 sungai, 81 tergolong tercemar ringan akibat air limbah, sampah, dan limbah yang mengalir ke sungai (Ruhaimi dkk., 2022). Berdasarkan permasalahan tersebut jika tidak segera diatasi, masyarakat Indonesia akan kesulitan mengakses air bersih di masa depan. Sebagai bagian dari pembangunan menuju “Indonesia Emas 2045”, inovasi filter air futuristik dan ramah lingkungan sangat diperlukan. Suatu inovasi alat filter air futuristik yang berpotensi mengubah air tercemar menjadi air minum dapat dibuat melalui beberapa kombinasi, seperti filtrasi multimedia, membran nanorofiltrasi, membran RO, dan disinfeksi UV bertenaga surya.

Penelitian menunjukkan bahwa filter multimedia dengan kombinasi pasir silika, karbon aktif, dan zeolit mampu meningkatkan kualitas efluen melalui filtrasi, adsorpsi fisik, dan pertukaran ion. Selain itu, penelitian lain menunjukkan bahwa filter 3 lapis, yaitu pasir halus, Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), dan karbon aktif merupakan unit filter yang efektif untuk menghasilkan air bersih (Chowdhury dan Nihal, 2021). Pada filtrasi multimedia ini, digunakan TKKS sebagai upaya pemanfaatan limbah TKKS sekaligus sebagai bahan utama dalam menghasilkan karbon aktif. Indonesia memiliki produksi kelapa sawit rata-rata 45,58 juta ton pada 2022 menurut Badan Pusat Statistik (BPS). Berdasarkan produksi kelapa sawit tersebut, dalam pengolahan 1 ton Tandan Buah Segar (TBS) kelapa sawit akan menghasilkan TKKS sebesar 22–23% (Nursanni dkk., 2023). Berdasarkan ketersediaannya yang melimpah, penggunaan TKKS dapat ikut berkontribusi dalam mengurangi dan meningkatkan daya jual limbah (Minda dkk., 2022). Filter multimedia digunakan sebagai filter pra-penyaringan sebelum air masuk ke membran nanofiltrasi.

Membran nanofiltrasi berfungsi sebagai untuk memisahkan partikel besar dan virus. Air yang dihasilkan dari membran nanofiltrasi hakikatnya tidak sepenuhnya murni sehingga perlu adanya proses filtrasi kembali melalui membran RO. Membran RO merupakan membran filtrasi yang digunakan untuk memisahkan makromolekul, ion terlarut, polutan, ion monovalen, dan pengotor lainnya di dalam air (Chairunissa dkk., 2021). Sementara itu, penonaktifan patogen dan mikroorganisme dalam air yang masih tertinggal setelah melewati membran RO dapat dilakukan dengan disinfeksi UV (Li dkk., 2019). 

Secara umum, teknologi filter air membutuhkan energi listrik selama proses pengolahan air. Alat yang diinovasikan ini dapat memanfaatkan energi listrik dari energi matahari sebagai sumber energi. Pemanfaatan energi matahari sebagai bentuk implementasi energi terbarukan dalam bentuk panel surya sebagai solar feeders. Penggunaan panel surya memiliki dampak yang signifikan dalam mengurangi konsumsi energi listrik dari bahan bakar fosil. Hal tersebut merupakan salah satu upaya pemanfaatan energi terbarukan dan optimalisasi potensi alam (Liu dkk., 2022). Kombinasi alat filtrasi pada alat yang dinamai AquaPalmora Eco-Friendly ini berpotensi menghasilkan air siap minum yang memenuhi standar baku mutu untuk air minum, yaitu Permenkes RI No. 492/MENKES/PER/IV/2010 (Urbayanti dkk., 2022). Oleh karena itu, solusi yang ditawarkan berdasarkan studi literatur ini dapat berkontribusi dalam upaya pengolahan air sungai menjadi air siap minum sekaligus mengurangi polusi udara akibat emisi penggunaan listrik dari bahan bakar fosil. 

II. Isi

AquaPalmora Eco-Friendly adalah produk pemurnian air futuristik dengan mengubah air tercemar menjadi air siap minum. Produk AquaPalmora Eco-Friendly menggunakan teknologi mutakhir untuk memastikan air yang dihasilkan aman, bersih, dan berkualitas tinggi. Nama “AquaPalmora” adalah berasal dari kata Yunani “aqua” (air) dan bahasa Latin “Palm” (merujuk pada limbah kelapa sawit atau TKKS), serta “ora” (sepanjang waktu), Dengan demikian, AquaPalmora berarti “Air Keabadian” dan mencerminkan alat yang dapat mengubah air tercemar menjadi sumber kehidupan bersih dan sehat. Alat filtrasi air tersebut tidak hanya dirancang untuk memurnikan air, tetapi juga dapat berperan membantu mengatasi masalah kualitas air di wilayah yang kekurangan sumber air bersih, terutama di daerah Sungai yang tercemar. Desain alat AquaPalmora dapat digambarkan seperti Gambar 1. 

Gambar 1. Desain Penempatan AquaPalmora sebagai Filter Air Futuristik di Tepian Sungai

Gambar 2. Komponen Penyusun Alat AquaPalmora

Desain luar yang berbentuk box pada Gambar 1 menjelaskan bahwa AquaPalmora diciptakan sebagai filter air futuristik yang modern, serta memiliki bentuk yang compact, dan mudah diakes semua orang. Berdasarkan Gambar 2, pompa air berfungsi untuk memompa air sungai ke filtrasi multimedia. Air dari proses filtrasi multimedia masuk ke membran nanofiltrasi, membran RO, dan membran bio mineral dengan cara melewati pipa yang tersedia untuk dapat dilakukan proses disinfeksi UV. Air dengan nilai TDS rendah dapat melewati pori-pori membran RO dan mengalir ke tangki keluaran untuk ditambahkan komponen mineral melalui membran bio mineral.

Proses pemurnian air dimulai melalui filtrasi multimedia dengan urutan seperti pada Gambar 2 setiap lapisan filtrasi multimedia yang digunakan memiliki fungsi tersendiri dalam filtrasi air, seperti kapas yang berfungsi untuk menangkap partikel-partikel besar. Pasir berfungsi untuk menangkap partikel-partikel halus dan debu yang tersisa. TKKS yang memiliki serat halus dan padat dapat menyaring partikel yang lebih kecil (Chowdhury dan Nihal, 2021). Adapula zeolit yang merupakan adsorben berfungsi untuk menghilangkan bau, ion logam berat, dan senyawa organik polar. Kemudian, karbon aktif sebagai adsorben untuk menghilangkan bahan organik dari air, seperti bau, rasa, warna, dan bahan kimia organik berbahaya. Lapisan paling bawah, yaitu silika gel berfungsi untuk menghilangkan senyawa organik yang tersisa dan meningkatkan kejernihan air (Oktaviani dan Suwartha, 2021). 

Selain memanfaatkan limbah kelapa sawit, alat AquaPalmora juga memanfaatkan TKKS dalam menghasilkan karbon aktif karena strukturnya yang berpori. Hal tersebut telah dibuktikan dengan aktivasi menggunakan NaOH melalui karakterisasi menggunakan FTIR dan SEM EDX. Berdasarkan Gambar 3, analisis FTIR menunjukkan bahwa TKKS memiliki kandungan karbon yang tinggi pada panjang gelombang 1990,98 cm-1 menunjukkan gugus C=O sebagai struktur karbon aktif (Maslahat dkk., 2022).

Gambar 3. Analisis FTIR Mikropartikel Karbon Aktif TKKS (Maslahat dkk., 2022)

Analisis SEM EDX dapat menggambarkan terbentuknya pori-pori pada permukaan dan menunjukkan perbedaan degradasi permukaan karbon aktif sebelum dan sesudah aktivasi. Degradasi tersebut mengindikasikan bahwa sampel memiliki kemurnian yang tinggi. Analisis SEM juga dilakukan pada perbesaran 20.000 kali untuk menggambarkan morfologi dengan struktur pori sekitar 1,33 μm (Minda dkk., 2022). 

Gambar 4. Analisis SEM TKKS dengan Aktivator NaOH (a) Analisis Degradasi Warna (b) Perbesaran 20.000 Kali (Minda dkk., 2022)

Proses pemurnian selanjutnya dilakukan melalui membran nanofiltrasi untuk memisahkan partikel besar dan virus dari cairan dengan melewati membran berpori 0,002 hingga 0,005 μm. Menurut Kaslum dkk. (2019), kombinasi filtrasi multimedia dan membran nanofiltrasi mampu menghasilkan TDS sebesar 494 mg/L. Kandungan TDS tersebut telah sesuai dengan kandungan batas konsentrasi maksimum TDS (Total Dissolved Solids) air minum sebesar 500 mg/L pada PERMENKES RI No.492/Per/IV/2010. Hasil TDS yang mendekati batas maksimumnya tersebut menandakan masih terdapat komponen zat padat atau kontaminan seperti mikroorganisme. Proses pemurnian melalui disinfeksi UV efektif menonaktifkan mikroorganisme patogen dalam air yang difilter (Li dkk., 2019). Membran RO juga dapat meningkatkan efisiensi dengan memisahkan molekul makro, mikro, dan ion terlarut. Parameter kinerja membran RO diukur dengan persen penyisihan zat terlarut dan recovery air, yang optimalnya berkisar 35-85 persen tergantung pada komposisi air, pretreatment, dan desain energi. Adapun hasil air demineral yang didapatkan melalui membran RO ini, yaitu pada sifat fisika dengan nilai TDS sebesar 114 mg/L; skala kekeruhan sebesar 0,37 NTU; dan menghasilkan skala warna sebesar 5 TCU. Sementara itu, pada sifat kimia didapatkan pH sebesar 8,43 (Chairunissa dkk., 2021). 

Hasil yang didapatkan berupa air demineral tersebut dapat diubah menjadi air siap minum melalui pengaplikasian membran bio-mineral. Bio-mineral terdiri dari bio ceramic dan bio infrared sebagai bahan aditif yang sering digunakan pada filter air untuk meningkatkan kualitas air dengan menghilangkan bau dan rasa yang tidak enak, mengurangi bahan kimia berbahaya, serta menambahkan mineral (Urbayanti dkk., 2022). Adapun perkiraan data hasil yang dapat diperoleh melalui alat AquaPalmora, yaitu kandungan TDS sebesar 91,4 mg/L; pH sebesar 7,37; dengan kandungan zat besi sebesar 0,313 mg/L; serta kekeruhan air sebesar 0,29 NTU. Berdasarkan data tersebut dapat mengindikasikan bahwa air yang dihasilkan adalah air siap minum sesuai dengan persyaratan kualitas air minum, yaitu PERMENKES RI No.492/Per/IV/2010 (Urbayanti dkk., 2022). Selain itu, rangkaian alat ini juga didesain dengan memanfaatkan energi matahari seperti panel surya sebagai sumber listriknya. Panel Surya dapat mengurangi konsumsi bahan bakar fosil sebagai upaya pemanfaatan energi terbarukan dan optimalisasi potensi alam. Panel surya tipe monocrystalline adalah jenis panel surya yang terbuat dari satu kristal silikon tunggal dengan kinerja yang lebih baik dalam kondisi wilayah dengan intensitas sinar matahari yang rendah (Liu dkk., 2022).

Penggunaan sumber energi hemat dan terbarukan pada AquaPalmora dapat mendukung keefektifan untuk pengolahan air air tercemar dari sungai menjadi air siap minum. Selain itu, inovasi juga mendukung tujuan SDGs ke-6 tentang penyediaan air bersih dan sanitasi serta dapat berpotensi diadopsi oleh pemerintah untuk pembangunan hijau dan futuristik demi memenuhi kebutuhan air bersih di wilayah sungai tercemar. Dengan memanfaatkan limbah TKKS, AquaPalmora juga berkontribusi dalam mengurangi limbah dan dampak perubahan iklim akibat penggunaan bahan bakar fosil di Indonesia.

III. Penutup

Oleh karena itu, AquaPalmora adalah inovasi filter air futuristik dan ramah lingkungan yang mampu mengolah air sungai tercemar menjadi air siap minum sesuai standar PERMENKES RI No.492/Per/IV/2010. Dengan sistem filtrasi berlapis yang meliputi filter multimedia, membran nanofiltrasi, membran RO, dan disinfeksi UV, alat ini menghasilkan air berkualitas dengan TDS 91,4 mg/L, pH 7,37, zat besi 0,313 mg/L, dan kekeruhan 0,29 NTU. AquaPalmora juga menggunakan panel surya sebagai sumber energi, mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan mendukung tujuan SDGs ke-6. Selain hemat biaya karena memanfaatkan limbah TKKS, alat ini berpotensi diadopsi pemerintah sebagai solusi berkelanjutan untuk penyediaan air bersih di wilayah sungai tercemar.

.

DAFTAR PUSTAKA

Chairunissa, A.A., Prasetyo, D., dan Mulyadi, E. 2021. Pembuatan Air Demineral Menggunakan Membran Reverse Osmosis (RO) dengan Pengaruh Debit dan Tekanan. Jurnal Teknik Kimia, 15(2): 66-72.

Chowdhury, A. dan Nihal, M.A. 2021. Stormwater Treatment Using Natural Bio-adsorbents. International Conference on Planning, Architecture and Civil Engineering, 1(1): 197-202.

Kaslum, L., Zikri, A., Tanjung, Y., Oktavia, Y., dan Aulia, A. 2019. Kinerja Sistem Filtrasi dalam Menurunkan Kandungan TDS, Fe, dan Organik Dalam Pengolahan Air Minum. Kinetika, 10(1): 46-49.

Li, X., Cai, M., Wang, L., Niu, F., Yang, D., dan Zhang, G. 2019. Evaluation survey of microbial disinfection methods in UV-LED water treatment systems. Science of the Total Environment, 659(1): 1415-1427.

Liu, H., Du, Y., Yin, X., Bai, M., dan Liu, W. 2022. Micro/Nanostructures for Light Trapping in Monocrystalline Silicon Solar Cells. Journal of Nanomaterials, 2022(1): 1-40.

Maslahat, M., Kamalia, E., dan Arrisujaya, D. 2022. Sintesis Dan Karakterisasi Mikro Partikel Karbon Aktif Tandan Kosong Kelapa Sawit. Analit: Analytical and Environmental Chemistry, 1(2): 177-188.

Minda, M., Sosidi, H., Sumarni, N. K., Ys, H., Inda, N. I., dan Mirzan, M. 2022. Penggunaan Karbon Aktif dari Tandan Kosong Kelapa Sawit Teraktivasi NaOH pada Penyerapan Ion Pb (II). KOVALEN: Jurnal Riset Kimia, 8(1): 92-98.

Nursanni, B., Siregar, B., dan Wijaya, K. 2023. Perilaku Hambatan Panas pada Papan Partisi diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit. Jurnal Rekayasa Material, Manufaktur dan Energi, 6(1): 144-152.

Oktaviani, A. dan Suwartha, N. 2021. Analysis of Multimedia Filter Effectiveness to Improve the Quality of Rainwater Runoff in Fulfilling Urban Raw Water Supply. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 623(1): 1-7.

Ruhaimi, I., Isma, A., Maulia, T., Mahdariani, M., dan Yuniastuti, E. 2024. Analisis Dampak Pencemaran Sungai Terhadap Lingkungan Dan Masyarakat (Studi Kasus: Sungai Sei Sikambing). Scientica: Jurnal Ilmiah Sains dan Teknologi, 2(8): 108-116.

Urbayanti, I., Sriwinarno, H., dan Basuki, B. 2022. Studi Kelayakan Pengembangan Aspek Teknis dan Finansial Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum Tingkat Pabrikan di Daerah Istimewa Yogyakarta. Jurnal Rekayasa Lingkungan, 22(1): 1-14.