Ditulis oleh Bayu Aji.

PENDAHULUAN.

Air adalah sumber daya alam yang sangat penting bagi kehidupan manusia dan makhluk hidup lainnya di bumi. Seiring bertambahnya jumlah penduduk dan banyaknya pembangunan gedung-gedung tinggi di perkotaan, kebutuhan akan air bersih pun semakin besar (Wardani, 2021). Saat kita menggunakan banyak air bersih terutama di gedung-gedung tinggi, akan dihasilkan limbah atau sisa air kotor yang cukup banyak. Limbah ini bisa mengandung zat-zat kimia, bakteri, dan partikel kecil yang bisa mencemari lingkungan jika tidak dibersihkan atau diolah dengan baik dan efisien.

Pengelolaan air limbah domestik merupakan isu krusial dalam konteks lingkungan dan kesehatan manusia. Limbah rumah tangga, termasuk air limbah sabun, air seni, dan air limbah shampoo menjadi salah satu penyumbang utama pencemaran di kota-kota besar. Faktanya di Indonesia, peningkatan jumlah air limbah domestik telah menjadi perhatian serius, terutama di pulau Jawa yang diprediksi akan menghadapi krisis air pada tahun 2040. Menurut laporan Kajian Lingkungan Hidup Strategis Rencana Pembangunan Jangka Menengah Nasional (RPJMN) yang disusun Bappenas (2019) dan United States Agency International Development (USAID), ketersediaan air per kapita di Jawa pada tahun 2040 diperkirakan hanya mencapai 476 m³ per tahun, yang mengindikasikan kelangkaan total (Development, 2020) & (Bappenas, 2019). Limbah sabun mengandung bahan kimia dan zat organik yang dapat mencemari lingkungan dan merusak ekosistem perairan. Data dari Laporan Statistik Lingkungan Hidup Indonesia (2020) menunjukkan bahwa lebih dari separuh rumah tangga di Indonesia, sekitar 57,42%, membuang air limbah ke selokan hingga sungai (Bappenas K. P., 2020). Hal ini berkontribusi terhadap penurunan kualitas air dan ancaman bagi kesehatan masyarakat. Dengan 85% dari penggunaan air bersih menghasilkan limbah domestik, tantangan pengelolaan air limbah semakin mendesak (Wicaksono, 2023).

Tabel 1. Perusahaan Air Bersih Menurut Provinsi 2018-2022

Sumber : Badan Pusat Statistika Indonesia 2023

Dalam permasalahan ini, plasma technology dan reverse osmosis muncul sebagai solusi yang potensial dengan Smart Hybrid System. plasma technology menggunakan konduksi listrik bertenaga tinggi dalam sistem non-contact electrodes discharge untuk menguraikan berbagai zat pencemar seperti logam berat, pestisida, dan senyawa organik yang sulit diuraikan dalam air limbah (Aggelopoulos, 2022). Di sisi lain, Osmosis balik (Reverse Osmosis) memanfaatkan membran semi-permeabel untuk memisahkan komponen-komponen air limbah yang dapat menghilangkan lebih dari 95% kontaminan berpotensi toksik dalam satu langkah proses. Sehingga, menghasilkan air yang lebih bersih dan lebih aman (Akbar, 2020).

Oleh karena itu, Penulisan ini bertujuan untuk merancang sebuah alat pemurnian air limbah domestik pada gedung bertingkat yang menggabungkan kedua teknologi tersebut, yakni Plasma Technology dan Reverse Osmosis, dengan pendekatan berbasis Internet of Things (IoT) yang memungkinkan pemantauan aliran air secara kontinu. I-Builds sebagai alat pemurnian air limbah domestik menggunakan Plasma Technology dan Reverse Osmosis sebagai alat filtrasi dengan energi terbarukan menggunakan turbin energi listrik yang dapat diintegrasikan menggunakan IoT sebagai control dan pemantauan proses pemurnian. Hasil sensor kekeruhan akan dikirimkan melalui jaringan internet ke Website pengguna untuk mengetahui kondisi akhir dari air yang telah difiltriasi.

  Pengolahan air limbah ini memanfaatkan Turbin Energi Listrik sebagai penghasil listrik terbarukan yang memanfaatkan hasil pemurnian I-Builds. Pada I-Builds penggunaan jaringan internet sebagai sarana pengiriman data jarak jauh kemudian blynk sebagai media controlling alat jarak jauh melalui sinyal WIFI yang telah terkoneksi pada system sehingga pengguna tidak perlu mengecek setiap saat untuk memastikan hasil limbah yang dimurnikan dan controlling dapat dilakukan pada jarak jauh. Namun, Sistem Controlling I-Builds pada plasma technology digunakan secara manual dikarenakan pada keadaan darurat seperti kegagalan system jaringan atau gangguan pada plasma technology yang merupakan alat dengan aktivitas listrik yang tinggi sehingga pengguna dapat mematikan aliran air limbah secara manual untuk mencegah potensi masalah atau bahaya. Kemudian, pada proses pemeliharaan dan perawatan atau perbaikan pada plasma technology diperlukan penutupan sementara air limbah.

Penelitian ini tidak hanya berfokus pada aspek teknis dari perancangan alat, tetapi juga pada dampak lingkungan dan potensi perbaikan kualitas air limbah domestik. Penelitian ini memiliki potensi untuk memberikan solusi inovatif dalam mengatasi masalah lingkungan yang diakibatkan oleh air limbah domestik pada gedung bertingkat. Dengan merancang alat I-Builds yang menggunakan plasma technology dan reverse osmosis secara terintegrasi dan didukung oleh teknologi IoT, diharapkan mampu menghasilkan air yang lebih bersih, aman, dan ramah lingkungan. Penggunaan IoT dalam alat ini juga akan memungkinkan pemantauan dan pengontrolan yang lebih efisien, serta membuka peluang untuk pengembangan lebih lanjut dalam pengolahan air limbah (Alif, 2024).

Selain itu, hipotesis kontroversial dalam penelitian ini adalah bahwa kombinasi Plasma Technology dan Reverse Osmosis pada I-Builds mampu menghasilkan perbaikan signifikan dalam kualitas air limbah domestik, dengan mengurangi parameter-parameter pencemar seperti pH, kekeruhan, bau, dan rasa.

Dalam beberapa permasalahan yang ada sebelumnya, evaluasi plasma technology dan reverse osmosis dalam pengelolaan air limbah domestik telah dilakukan untuk menganalils perancangan dari teknologi yang digunakan. Dalam konteks ini, tujuan utama dari penulisan tersebut adalah merancang, mengembangkan, dan menguji prototipe I-Builds yang efektif dalam memurnikan air limbah domestik gedung bertingkat serta mengimplementasikan teknologi IoT dalam pemantauan dan pengendalian prosesnya. Melalui paparan informasi yang tepat dan fakta lapangan, peneliti berupaya untuk membawa pembaca dari pemahaman umum tentang masalah air limbah domestik ke pemahaman yang lebih mendalam tentang bagaimana plasma technology dan Reverse Osmosis dapat berkontribusi pada solusi yang lebih baik dalam pengolahan air limbah. Dengan demikian, pembaca diharapkan akan tertarik untuk mengikuti perjalanan penelitian kami yang berfokus pada pengembangan solusi inovatif untuk mengatasi tantangan lingkungan yang mendesak.

ISI.

Deskripsi Konsep Gagasan I-Builds

.I-Builds merupakan terobosan revolusioner dalam pemurnian air limbah domestic pada Gedung bertingkat yang merupakan perangkat canggih yang menggabungkan plasma technology, reverse osmosis, sensor dan konektivitas IoT untuk menjaga kebersihan air limbah secara efisien. Salah satu komponen utama dari I-Builds adalah teknologi reverse osmosis yang menggunakan membran semi-permeabel untuk menyaring limbah air, baik yang kasar maupun yang halus. Seiring dengan itu, turbin energi listrik diintegrasikan untuk mengubah energi kinetik menjadi sumber daya listrik yang dapat digunakan kembali. plasma technology juga menjadi andalan dalam proses pemurnian ini, di mana listrik bertenaga tinggi digunakan dalam reaktor khusus. Untuk memantau dan mengontrol semua proses ini, IoT hadir sebagai alat yang memungkinkan pemantauan real-time dan pengoperasian yang mudah bagi pengguna. Dengan komponen-komponen ini, I-Builds memiliki tujuan utama, yaitu memaksimalkan efisiensi dalam pemurnian air limbah domestik sambil memberikan kemudahan dalam penggunaannya. Ini adalah langkah maju yang menggabungkan teknologi kritis, kreatif, dan inovatif untuk mengatasi tantangan pemurnian air limbah dengan cara yang lebih baik dan berkelanjutan.

Diagram alir Cara kerja I-Builds

Tahap uji coba alat dilakukan dengan memasukan air limbah kedalam I-Builds,

Inovasi kombinasi produk

  Penggunaan kombinasi komponen teknologi pemurnian air menurut PDKI-Indonesia, berdasarkan hak cipta yang belum tersedia di PDKI-Indonesia, seperti yang dapat ditemukan di (https://pdkiindonesia.dgip.go.id/search?type=copyright&keyword=teknologi+plasma+dan+reverse+osmosis), mengilhami inovasi I-Builds yang membawa gagasan baru dalam pengelolaan limbah domestik gedung bertingkat. Inovasi ini merupakan hasil dari perkembangan teknologi yang cepat dan keragaman yang tinggi, yang akan memberikan keunggulan kompetitif secara global (Prasetyo, 2024). Berbagai inovasi dapat diidentifikasi melalui penggunaan alat pemurnian air domestik yang menggunakan sistem terintegrasi yang fleksibel. I-Builds menonjol dengan kemudahan perakitan pada setiap komponen yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

Kombinasi pemurnian air menggunakan teknologi reverse osmosis dan plasma technology memiliki sejumlah manfaat yang signifikan:

Peningkatan Pengurangan Kontaminan, Dengan menggabungkan kedua komponen ini, yaitu reverse osmosis dan plasma, sistem pemurnian air dapat mengatasi berbagai jenis kontaminan dalam air, baik yang mudah larut maupun yang tidak larut. Hal ini menghasilkan air yang lebih murni dan bebas dari berbagai zat berbahaya.

Efisiensi Energi yang Tinggi, Turbin energi listrik digunakan untuk mengubah energi kinetik menjadi energi listrik yang diperoleh dari proses pemurnian I-Builds. Dengan demikian, energi listrik yang dihasilkan merupakan sumber energi terbarukan, yang tidak hanya meningkatkan efisiensi operasi, tetapi juga berkontribusi pada pengurangan jejak karbon dan keberlanjutan lingkungan.

Dengan demikian, penggabungan teknologi reverse osmosis dan plasma dalam pemurnian air adalah contoh nyata dari bagaimana inovasi dapat merespon tantangan lingkungan dengan solusi yang canggih dan berkelanjutan. Teknologi ini memiliki potensi untuk memberikan dampak positif yang besar pada kualitas air dan ketersediaan sumber daya energi di seluruh dunia.

Internet of Things I-Builds

Teknologi Internet of Things (IoT) adalah sebuah teknologi canggih yang revolusioner. Prinsip dasar IoT adalah menciptakan jaringan global yang menghubungkan berbagai perangkat dan sistem melalui internet, memungkinkan pertukaran data yang efisien antar mereka. Dalam ekosistem IoT, terdapat sensor-sensor dan perangkat lunak yang dirancang dengan cermat untuk berkomunikasi, mengendalikan, menghubungkan, dan berbagi data dengan perangkat lain, asalkan mereka terhubung ke internet. Penting untuk dicatat bahwa teknologi ini tidak memerlukan kabel fisik, karena ia mengandalkan teknologi nirkabel yang canggih. Internet of Things (IoT) memiliki hubungan erat dengan konsep machine-to-machine (M2M) (Selay, 2022).

Salah satu contoh penerapan IoT yang menarik adalah dalam pengelolaan kualitas air. Dalam hal ini, kita membutuhkan sensor khusus yang dirancang untuk mengukur tingkat kekeruhan air. Sensor ini akan terhubung ke jaringan internet, yang memungkinkannya untuk mengirim data hasil pengukuran langsung ke server MySQL. Ketika sensor mendeteksi bahwa tingkat kekeruhan air melebihi batas yang telah ditentukan, sistem IoT akan segera memberikan pemberitahuan kepada pengguna. Pemberitahuan ini berfungsi sebagai peringatan untuk melakukan tindakan pembersihan dan perawatan pada sistem pengolahan air limbah.Selanjutnya, platform IoT akan memproses data yang diterima dan menyajikannya kepada pengguna secara visual melalui sebuah aplikasi. Hal ini memberikan kemampuan kepada pengguna untuk mengakses informasi secara real-time, yang sangat berguna dalam mengontrol dan mengoptimalkan proses pengolahan air limbah.

Dengan demikian, IoT tidak hanya menghadirkan inovasi dalam mengukur dan mengelola kualitas air, tetapi juga memberikan solusi yang efisien dan cerdas dalam menghadapi masalah lingkungan. Konsep machine-to-machine (M2M) juga memiliki keterkaitan erat dengan IoT, membuka jalan bagi perangkat untuk saling berkomunikasi dan bekerja sama secara otomatis. Dalam era di mana efisiensi dan keberlanjutan menjadi semakin penting, IoT adalah tonggak penting dalam mencapai tujuan tersebut.

Proses Perancangan Alat

  Dalam merencanakan alat ini, langkah awalnya adalah melakukan studi literatur mengenai pembuatan diagram system dan mempersiapkan daftar komponen yang akan digunakan.

  Setelah itu, tahap penyusunan desain teknis menggunakan software solidworks dalam, pembuatan design 3D. Kemudian, perancangan komponen alat yaitu, reverse osmosis, plasma technology , sensor dan turbin energi listrik.

.

.Komponen Gagasan I-Builds

Reverse Osmosis

Reverse osmosis merupakan proses perpindahan air melalui media salinitas tinggi ke rendah dengan pemberian tekanan tinggi pada salinitas tinggi menggunakan pompa air bertekanan tinggi untuk pemurnian air (Humam, 2022).. Keunggulan penggunaan Reverse Osmosis dalam memurnikan air limbah yaitu:

Reverse Osmosis adalah satu teknologi pemurnian air yang efektif. Membran RO memiliki pori-pori mikroskopis yang hanya memungkinkan molekul air untuk melewati, sehingga menghilangkan Sebagian besar kontaminan, termasuk garam, logam berat, senyawa kimia, bakteri, dan virus. Hasilnya adalah air yang sangat murni dan bersih.

Reverse Osmosis dapat menghilangkan sejumlah besar zat berbahaya dari air, termasuk klorin, fluor, arsenic, timbal, mercury dan banyak lainnya.

Reverse Osmosis tidak memerlukan penggunaan bahan kimia tambahan seperti koagulan atau disinfektan, yang dapat mengurangi dampak lingkungan dan biaya operasional jangka Panjang.

Reverse Osmosis dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk pemurnian air minum, pengolahan air limbah, akuarium, aquaponik, dll.

Plasma Technology

Plasma Technology merupakan metode inovatif untuk membersihkan air. Dengan memanfaatkan plasma, sebuah gas yang telah terionisasi, kontaminan dalam air dapat dieliminasi. Berikut adalah penjelasan singkat tentang plasma technology dalam pemurnian air:

1. Prinsip Plasma Technology

• Plasma adalah materi yang terdiri dari atom dan ion terionisasi, dengan muatan positif dan negatif. Proses inti dalam plasma technology adalah ionisasi, di mana gas diberi energi tinggi, melepaskan elektron-elektron dari atom, menciptakan plasma.
• Dalam pemurnian air, plasma digunakan untuk memicu reaksi kimia yang kuat, mengoksidasi dan menghilangkan kontaminan. Plasma menghasilkan sinar ultraviolet (UV) dan panas tinggi untuk membersihkan air.

2. Aplikasi Plasma Technology dalam Pemurnian Air

• Plasma Technology digunakan untuk menghapus kontaminan organik dan anorganik, seperti zat kimia berbahaya, mikroba, virus, dan logam berat. Ini mencakup penghapusan senyawa organik terlarut (BOD/COD) dan berbagai zat kimia dari air limbah dan permukaan.
• Plasma dapat digunakan dalam berbagai aplikasi pemurnian air, termasuk pemurnian air minum, pengolahan air limbah industri, pengolahan air minum daur ulang, dan lainnya.

3.Jenis Plasma Technology, Ada beberapa jenis plasma technology yang digunakan dalam pemurnian air, termasuk:

• Plasma Non-Termal (Atmosferik), Beroperasi pada suhu rendah dan tekanan atmosfer, efisien secara energi.
• Plasma Termal, Beroperasi pada suhu tinggi dan tekanan rendah, meskipun efektif, memerlukan lebih banyak energi.
• Plasma Dielectric Barrier Discharge (DBD), Menggunakan isolator dielektrik untuk menghasilkan reaksi kimia yang kuat, efisien dan aman.

4. Keunggulan Plasma Technology

• Efektif menghilangkan berbagai kontaminan kimia dan biologis dalam air.
• Proses cepat dan efisien.
• Tidak menghasilkan limbah berbahaya tambahan.
• Beragam aplikasi dalam pemurnian air.

5. Pengembangan dan Penelitian

• Plasma Technology terus mengalami penelitian dan pengembangan untuk meningkatkan efisiensi dan mengurangi biaya operasionalnya.
• Penelitian juga berfokus pada penggunaan plasma dalam mengatasi masalah polusi air, pengolahan air limbah, dan pemurnian air minum.

Plasma Technology adalah pendekatan inovatif yang menjanjikan dalam pemurnian air. Meskipun masih dalam pengembangan, penggunaan plasma dalam pemurnian air memiliki potensi untuk meningkatkan kualitas air dan menjaga lingkungan lebih bersih. Pada I-Builds, Plasma Technology diterapkan dalam pemurnian air limbah menggunakan komponen power supply, generator, dan kawat email sebagai reaktor. Pengujian pada sampel air limbah sabun dan shampoo telah berhasil menghasilkan air yang bersih dan aman.

Implementasi I-Builds

  Dalam mengembangkan smartcity diperlukan inovasi yang ramah lingkungan dan menjawab tantangan krisis air bersih dibeberapa kota besar yaitu, Jakarta, Bandung, Semarang, Surabaya dan kota-kota besar lainnya. Penggunaan air tanah dalam pemenuhan kebutuhan air sehari-hari yang berlebihan menyebabkan krisis air bersih dan penurunan permukaan tanah (Land subsidence) selain penggunaan air tanah yang berlebihan, pembangunan yang massif akan memberikan beban massa yang berat pada permukaan tanah (Erwin, 2024).

  Pada percobaan yang telah dilakukan menggunakan reverse osmosis dan plasma technology didapatkan hasil:

– Air Limbah Sabun

• Ph: 6.1* dengan metode Potensiometri
• Besi (Fe): 0.011 mg/l dengan metode SNI 6989.4-2009
• Mangan (Mn): 0.021 mg/l dengan metode SNI 6989.5-2009
• Fluorida (F): 0.001 mg/l dengan metode SNI 06-6989.29-2005
• Bau, Rasa, Warna: Tidak berbau, Tidak Berasa, 15

– Air Limbah Seni

• Ph: 7.2 dengan metode Potensiometri
• Besi (Fe): <0.009 mg/l dengan metode SNI 6989.4-2009
• Mangan (Mn): <0.001 mg/l dengan metode SNI 6989.5-2009
• Fluorida (F): 0.05 mg/l dengan metode SNI 06-6989.29-2005
• Bau, Rasa, Warna: Berbau pesing, Tidak Berasa, 10

– Air Limbah Shampoo

• Ph: 6.2* dengan metode Potensiometri
• Besi (Fe): <0.009 mg/l dengan metode SNI 6989.4-2009
• Mangan (Mn): 0.005 mg/l dengan metode SNI 6989.5-2009
• Fluorida (F): < 0.001 mg/l dengan metode SNI 06-6989.29-2005
• Bau, Rasa, Warna: Tidak berbau, Tidak Berasa, 0.

.

Sedangkan hasil pengujian menggunakan plasma technology pada air limbah domestic, contohnya Air limbah sabun dan shampoo didaptkan hasil perubahan komposisi warna dan partikel zat berat didalamnya.

.

Rumusan Target Pembangunan Berciri SMART

Rumusan target pembangunan dijabarkan dengan menggunakan prinsip SMART (Specific, Measurable, Acceptable, Realistic, Time-bound). Target pembangunan SMART dapat dilihat pada Tabel 2.Tabel 2. Rumusan Target Berciri SMART

.

Jadwal Rencana Kerja

Dalam perencanaan Gagasan ini supaya  dapat terlaksana dengan baik maka dibuat jadwal pelaksanaan kerja, dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Jadwal Rencana Kerja Gagasan I-Builds

Dampak Lanjutan Gagasan I-Builds

Dampak lanjutan yang diharapkan, yaitu berkurangnya Tingkat pencemaran limbah air domestik Gedung bertingkat dan meningkatnya kualitas udara disekitar terutama pada kota-kota besar. Adapun dampak lanjut dijelaskan sebagai berikut :

1. Mengurangi zat berbahaya di air limbah yang berdampak langsung pada ekosistem dan kualitas air di kota-kota besar.
2. Menyediakan air bersih untuk mengurangi risiko penyakit akibat pencemaran, seperti diare dan keracunan logam berat.
3. Mengurangi biaya pengelolaan air limbah jangka panjang, yang membantu efisiensi anggaran kota.
4. Mempercepat inovasi dalam teknologi pemurnian air, plasma, dan IoT untuk mendukung ekosistem smart city.
5. Mendorong masyarakat untuk lebih peduli terhadap pengelolaan limbah dan menjaga kebersihan lingkungan air.

Mitra Penting (StakeHolders) Program Pembangunan

.

PENUTUP

.

I-Builds merupakan alat pemurnian air limbah domestik yang menggabungkan plasma technology dan reverse osmosis berbasis IoT konsep Smart Hybrid System, menawarkan solusi inovatif untuk mengatasi masalah air limbah domestik Gedung bertingkat di kota-kota besar. Air limbah domestik merupakan isu lingkungan yang semakin mendesak, terutama di Indonesia, yang memerlukan solusi yang efektif untuk mengurangi dampak negatifnya. I-Builds memiliki beberapa komponen utama, seperti reverse osmosis untuk pemurnian air, plasma technology untuk menghilangkan kontaminan, dan IoT untuk pemantauan dan pengendalian proses. Penggunaan teknologi ini dapat menghasilkan air yang lebih bersih, aman, dan ramah lingkungan. Selain itu, I-Builds juga memanfaatkan turbin energi listrik untuk menghasilkan energi terbarukan. Dengan penggunaan teknologi ini, diharapkan dapat memberikan kontribusi dalam menciptakan lingkungan yang lebih sehat dan bebas dari pencemaran air limbah domestik, mengoptimalkan sumber daya dan meningkatkan efektivitas pemeliharaan infrastruktur perkotaan.

Selain itu, penggunaan plasma technology dalam I-Builds menunjukkan bahwa plasma dapat menjadi salah satu pendekatan inovatif dalam pemurnian air. Teknologi ini mampu menghilangkan berbagai kontaminan kimia dan biologis dalam air dengan efektif dan cepat. Kombinasi plasma technology dan reverse osmosis memberikan hasil pemurnian yang signifikan, dengan mengurangi parameter-parameter pencemar seperti pH, kekeruhan, bau, dan rasa secara total mampu 95% kontaminan. Implementasi IoT dalam I-Builds juga memungkinkan pemantauan dan pengendalian yang efisien, serta peluang untuk pengembangan lebih lanjut dalam pengolahan air limbah. Keseluruhan, I-Builds adalah solusi yang menjanjikan dalam mengatasi tantangan lingkungan yang diakibatkan oleh air limbah domestik dan dapat menjadi kontribusi penting dalam mewujudkan smartcity yang ramah lingkungan.