Proposal Program Kreativitas Mahasiwa Gagasan Tertulis: Automated Parallel Watermill and Ionizing Metallic Membrane Untuk Membantu Pembersihan Sungai

 Selamat datang kembali teman - teman semua yang telah setia membaca blog saya, terima kasih untuk teman - teman semua. Pada postingan kali ini saya akan membagikan kepada teman - teman semua tentang Proposal Program Kreativitas Mahasiswa yang pernah saya buat bersama dengan 2 rekan mahasiswa saya untuk dilombakan. Program Kreativitas Mahasiswa yang kami buat termasuk ke dalam kategori Gagasan Tertulis. Selamat membaca untuk teman - teman semua dan semoga bermanfaat.

PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

Automated Parallel Watermill dan Ionizing Metallic Membrane untuk Membantu Pembersihan Sungai

 

 

BIDANG KEGIATAN

PKM GAGASAN TERTULIS

 

 

 

 

Diusulkan oleh :

Jhosua Septiano; 545170065; 2017

Andrean Yonathan; 545170052; 2017

Jason Nathanael Chandra; 545150027; 2015

 

 

 

 

UNIVERSITAS TARUMANAGARA

JAKARTA

2018

BAB I

PENDAHULUAN

 

1.1  LATAR BELAKANG

Seiring dengan berkembangnya teknologi dan industri yang sangat pesat hingga masa kini, limbah yang dihasilkan pun juga semakin berbahaya dan merusak alam dan lingkungan sekitar. Sisa limbah pabrik dan industri tersebut akan dialirkan ke sungai dan pada akhirnya akan berakhir di laut. Limbah kimia hasil sisa industri pabrik ini sangat berbahaya dan beracun bagi biota – biota laut. Permasalahan ini merupakan permasalahan yang dari dulu sampai sekarang merupakan masalah di DKI Jakarta yang belum dapat terselesaikan dan kasus-kasus pembuangan limbah berbahaya sisa pabrik masih banyak terjadi di DKI Jakarta. Jika permasalahan ini terus terjadi sampai masa yang akan datang, maka air laut dunia akan tercemar seluruhnya, biota laut akan mengalami kepunahan karena ekosistemnya tercemar sehingga tidak dapat memungkinkan untuk dapat hidup, dan jika air laut tercemar maka garam laut tidak dapat diperoleh kembali dari air laut yang akan menyebabkan masalah besar bagi masyarakat di Jakarta.

Limbah – limbah industri tersebut tidak lepas juga dari sampah – sampah rumah tangga yang bukan berasal dari pabrik. Hal ini semakin memperparah keadaan karena sampah rumah tangga akan juga mengganggu biota laut yang sudah banyak kasusnya. Melihat hal ini, maka tindakan pencegahan agar limbah industri tidak sampai mengalir ke laut harus segera dilakukan. Pembuangan dan pembersihan limbah industri pada aliran sungai sebelum memasuki laut merupakan salah satu solusi yang baik dan inovatif.

Inovasi yang dapat dilakukan adalah automated parallel watermill dan ionizing metallic membrane. Automated parallel watermill mengangkat sampah-sampah yang mengambang di permukaan air dan 5 cm di bawah permukaan air sedangkan ionizing metallic membrane mengionisasi limbah logam dan memanipulasi ion-ion limbah tersebut sehingga terpisah dari air dan dibuang pada tempat yang telah disediakan. Air sungai yang telah bersih akan melewati membran dan muatannya akan netral kembali karena telah melewati membran listrik muatan negatif dan air sungai yang bersih ini akan bermuara di laut. Automated parallel watermill dan ionizing metallic membrane ini terletak pada bagian sebelum muara sungai sehingga air bersih akan terjamin langsung memasuki laut. Pada bagian daerah pembuangan sampah di ionizing metallic membrane akan dibangun conveyor tertutup agar aman bagi masyarakat sekitar. Jika inovasi ini diimplementasikan di DKI Jakarta maka laut di sekitar Jakarta niscaya bersih dan bebas dari sampah serta limbah industri sehingga biota laut akan hidup aman di laut dan garam laut dapat terjaga kebersihannya untuk masa yang akan datang.

1.2 TUJUAN

1.      Dapat mencegah limbah industri dan sampah rumah tangga di sungai yang akan bermuara ke laut yang dapat mengakibatkan biota laut punah.

2.      Menjaga kelestarian biota laut dan garam laut untuk masa yang akan datang.

3.      Terciptanya konsep ionizing metallic membrane untuk diimplementasikan ke berbagai permasalahan lainnya.

4.      Meminimalisir limbah industri dan rumah tangga di sungai yang dapat mengontaminasi air laut sehingga mengganggu kehidupan biota laut.

5.      Menciptakan konsep otomatisasi pembersihan limbah ionizing metallic membrane yang dapat dikembangkan lebih lanjut.

6.      Memilah dan membuang limbah sesuai jenis dan penanganannya masing-masing.

1.3 MANFAAT

7.      Membantu penyelesaian masalah di Jakarta yang berbahaya dan mengancam umat manusia pada masa yang akan datang akibat limbah industri dan sampah rumah tangga yang merusak biota laut serta mencemari ekosistem laut.

8.      Menghasilkan inovasi automated parallel watermill dan ionizing metallic membrane untuk digunakan sebagai inovasi dan pemecah masalah lainnya dalam kehidupan sehari – hari.

9.      Memberikan konsep desain produk yang memiliki nilai guna yang tinggi, efektif dan efisien bagi DKI Jakarta.

10.  Dapat membantu dalam proses pembersihan pada sungai sebelum dialirkan ke laut sehingga lebih efektif dan efisien.

11.  Dapat mengontrol limbah industri dan rumah tangga pada pintu air terakhir sebelum air sungai mengalir ke laut.

 

BAB II

GAGASAN

 

2.1  Identifikasi Permasalahan

2.1.1  Limbah Plastik dan Logam Berat di Jakarta

Indonesia adalah negara maritim terbesar di dunia. Dengan luas wilayah lautan mencapai 3,5 juta km persegi, sumber daya bahari yang tersedia di nusantara amatlah melimpah. Karenanya, sangat wajar bila bangsa ini menopang hidupnya dari laut. Namun sayang, tidak sedikit pula masyarakat Indonesia masih menganggap laut hanya sebatas “halaman belakang”. Buktinya, di beberapa daerah di negeri ini, berbagai macam limbah dari darat seakan dibiarkan mengalir begitu saja ke laut tanpa terkendali, khususnya di ibukota DKI Jakarta. Mulai dari limbah rumah tangga, sampah plastik, hingga limbah industri. Bahkan menurut hasil riset yang dilakukan pakar teknik lingkungan dari University of Georgia di Amerika Serikat, Jenna R Jambeck dan rekan – rekannya, Indonesia menempati urutan kedua sebagai negara penyumbang sampah plastik ke laut terbesar di dunia. Hasil studi yang dipubikasikan Majalah Science edisi 13 Februari 2015 itu menyebutkan, limbah plastik orang Indonesia yang masuk ke laut berkisar antara 480.000 hingga 1,29 juta metrik ton (MT) per tahun. Berikut negara pembuang limbah plastik ke laut terbesar di dunia (Sumber: Jenna R. Jambeck, Roland Geyer, Chris Wilcox, Theodore R. Siegler, Miriam Perryman, Anthony Andrady, Ramani Narayan, dan Kara Lavender Law,  Plastic waste inputs from land into the ocean, Science Magazine volume 347 issue 6223 (2015), hlm. 769):

Gambar 1 Daftar Negara Pembuang Sampah ke Laut di Dunia

Sungai – sungai di DKI Jakarta sudah tercemar logam berat di antaranya adalah merkuri (Hg), tembaga (Cu), Khromium (Cr), Nikel (Ni), Seng (Zn), Besi (Fe), Timbal (Pb), Kadmium (Cd) dan Mangan (Mn) (Satmoko, 2006).

2.1  SOLUSI YANG PERNAH DITAWARKAN

Sampah plastik dan limbah kimia logam berat industri di Jakarta sudah sangat banyak dan mengganggu lingkungan sekitar masyarakat yang menyebabkan sumber penyakit bagi masyarakat itu sendiri. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, pembersihan limbah sampah di sungai – sungai Jakarta masih menggunakan fiber amphibie (alat berat) dan manual menggunakan sumber daya manusia. Namun, prosedur pembersihan sampah ini dapat dikembangkan menjadi prosedur yang lebih efektif dan efisien.

 

2.2.1 Pembersihan Sampah yang Kurang Efektif dan Efisien pada Pintu Air Manggarai

Petugas Satuan Pelaksana Unit Pelaksana Kebersihan (UPK) Badan Air Suku Dinas Lingkungan Hidup Jakarta Pusat wajib bersiaga saat memasuki musim penghujan guna mengatisipasi agar sampah tidak menumpuk di Pintu Air Manggarai. Ketua Satuan Pelaksana UPK Badan Air Suku Dinas Lingkungan Hidup Jakarta Pusat, Rohmat mengatakan petugas air yang berada di aliran Sungai Ciliwung selalu mengatakan petugas pintu air yang berada di aliran sungai Ciliwung selalu memantau termasuk penjaga Pintu Air Manggarai selama 24 jam. Pintu Air Manggarai yang menjadi pintu air terakhir sebelum aliran sungai Ciliwung terpecah ke danau Istiqlal dan Kanal Barat, lanjut Rohmat seakan menjadi pusat kontrol terakhir aliran air sungai Ciliwung dari hulu ke hilir di Teluk Jakarta. Sebagai tempat terakhir sebelum percabangan sungai Ciliwung, bukan hanya air dari kawasan hulu yang datang, namun juga berbagai macam sampah seperti batang pohon, plastik, styrofoam, kasur bahkan hingga kulkas turut terbawa derasnya debit air kala cuaca sedang hujan. Salah satu kendalanya adalah alat berat yang beroperasi memiliki lengan pengeduk yang panjangnya terbatas dan tidak bisa menjangkau ke bagian tengah sungai.

Gambar 2 Petugas Kebersihan DKI Jakarta sedang Mengeruk Sampah Menggunakan Alat Berat di Pintu Air Manggarai, Jakarta Selatan, Senin 12 November 2018

 

2.2.2 Prinsip Kerja Alat Cotrell

Mekanisme alat cotrell adalah sebagai berikut:

1.      Gas buangan dialirkan melalui ujung – ujung logam yang tajam yang telah diberi tegangan tinggi.

2.      Ujung – ujung logam ini akan melepaskan elektron – elektron dengan kecepatan tinggi yang akan mengionisasi molekul – molekul di udara.

3.      Partikel – partikel koloid dalam gas buangan akan mengabsorpsi ion – ion ini sehingga menjadi bermuatan positif.

4.      Partikel – partikel koloid selanjutnya akan tertarik ke elektrode dengan muatan berlawanan dan menggumpal.

5.      Lalu, gas bebas asap yang ramah lingkungan dialirkan keluar ke atmosfer.

Gambar 3 Prinsip Kerja Alat Cotrell

Alat cotrell merupakan alat yang digunakan untuk menggumpalkan asap atau debu dari pabrik. Alat cotrell berprinsip pada sifat koagulasi (pengendapan) dari koloid. Pengendap cotrell digunakan untuk mengurangi polusi udara dari pabrik. Alat ini akan mengendapkan partikel koloid yang terdapat dalam gas yang akan dikeluarkan melalui cerobong asap. Partikel koloid berupa aerosol asap dan debu akan terendapkan karena adanya gaya elektrostatik dengan menggunakan arus DC.

2.1  GAGASAN

2.3.1  Struktur Automated Parallel Watermill

Automated parallel watermill ini merupakan gagasan inovasi yang memiliki nilai guna tinggi, efektif, dan efisien yang berasal dari konsep kincir air pembangkit tenaga listrik. Struktur material yang digunakan adalah stainless steel untuk mencegah korosi dan untuk memiliki struktur yang kuat. Automated parallel watermill ini diposisikan pada bagian paling depan yang digunakan untuk membersihkan sampah – sampah plastik dan lainnya yang mengambang pada permukaan air sungai dan 5 cm di bawah permukaan air sungai. Struktur automated parallel watermill terdiri dari penggerak yang digerakkan menggunakan tenaga motor listrik, bucket yang digunakan untuk mengangkut sampah, dan wadah tempat pembuangan sampah. Pada penggerak akan dipasang banyak bucket yang akan mengangkut sampah dari arah bawah ke arah atas pada sungai dan air sungai akan terbuang ketika sampah terangkut. Pembuangan sampah dari bucket ke wadah memanfaatkan gaya gravitasi. Setelah itu, sampah akan dibuang pada suatu wadah yang akan dibersihkan nantinya ketika sudah menumpuk dan dibuang ke tempat pembuangan sampah akhir. Penempatan Automated Parallel Watermill pada Pintu Air Manggarai sebagai tempat kontrol terakhir aliran sungai Ciliwung sebelum berakhir di Teluk Jakarta dapat membantu pembersihan dari limbah sampah dan dapat mengurangi risiko banjir.

Gambar 4 Tampak Samping Automated Parallel Watermill

Gambar 5 Ilustrasi Implementasi Automated Parallel Watermill pada Pintu Air Manggarai

2.3.1  Bagian Bucket (Pengeruk)

Pada bagian bucket, digunakan untuk mengeruk dan mengambil sampah di permukaan sungai dan di bawah 5 cm permukaan sungai. Sampah yang dapat diambil adalah sampah yang dapat mengapung pada permukaan sungai seperti sampah plastik dan kaleng. Arah gerak bucket adalah dari bawah permukaan air sungai dan mengambil sampah ke atas. Pada bucket dirancang lubang – lubang berdiameter 1,5 cm untuk mengeluarkan air dari bucket tetapi tidak mengeluarkan sampah yang telah berada di dalam bucket. Perancangan lubang – lubang ini juga berfungsi agar tempat wadah sampah tidak dipenuhi oleh air sungai yang terbawa dari bucket. Sampah dari bucket dapat dibuang pada wadah tempat sampah dengan memanfaatkan gaya gravitasi ketika bucket bergerak turun ke arah wadah.

Gambar 6 Tampak Atas Bucket

2.3.1  Mekanisme Pembuangan Sampah

Cara pembuangan sampah dari bucket ke wadah tempeh sampah adalah memanfaatkan gaya gravitasi ketika bucket bergerak turun. Terdapat bidang miring yang yang akan mengalirkan sampah ke wadah tempat sampah. Di antara bucket dengan bidang miring terdapat jarak untuk memisahkan antara bucket dengan bidang miring. 

Gambar 9 Mekanisme Pembuangan Sampah

 

2.3.1  Struktur Ionizing Metallic Membrane Pemberi Muatan Positif

Untuk limbah kimia logam berat yang tidak dapat dibersihkan dengan automated parallel watermill dapat dibersihkan dengan pemberian muatan positif terlebih dahulu pada kawat membran pertama dan pada kawat membran kedua dialirkan dengan menggunakan aplikasi alat cotrell dan arus listrik DC ke tempat pembuangan limbah yang telah diberikan sekat.

Gambar 10 Tampak Depan Ionizing Metallic Membrane

Pada tahap ini, setelah sampah plastik dan kaleng yang mengapung telah dibersihkan, limbah kimia seperti logam berat khususnya Timbal (Pb), ketika melewati ionizing metallic membrane ini akan terionisasi menjadi muatan listrik positif.

 

2.3.1  Struktur Ionizing Metallic Membrane Manipulasi

Pada tahap yang terakhir ini sebelum air dialirkan ke laut, limbah kimia logam berat yang telah terionisasi akan melekat pada ionizing metallic membrane dan akan mengalir ke kutub negatif serta bagian ujung akan diberikan kutub positif sehingga limbah kimia akan terlepas ke wadah yang telah diberikan sekat. Air yang melewati ionizing metallic membrane terakhir ini akan menetralkan air bersih yang dialirkan ke laut. Struktur material dan bentuknya adalah sama dengan ionizing metallic membrane pada tahap sebelumnya hanya aliran listrik pada bagian kiri kawat diberikan negatif dan pada bagian kanan diberikan positif. Tujuannya adalah sehingga limbah kimia yang telah terionisasi ion positif akan dapat dialirkan pada kutub negatif ke kutub positif dengan menerapkan aplikasi arus DC pada alat cotrell. Pada kutub positif, maka limbah kimia akan tolak – menolak sehingga akan terlepas pada wadah yang telah diberikan sekat.

Gambar 11 Mekanisme Kerja Ionizing Metallic Membrane Manipulasi

Struktur material metallic membrane ini telah diterapkan sebelumnya pada penyaringan air dengan membran logam. Salah satu membran logam tersebut adalah SEM Microsieve Membrane.

Gambar 12 Struktur SEM Microsieve Membrane

 

2.1  PIHAK – PIHAK TERKAIT

Adapun pihak – pihak terkait yang dapat mendukung implementasi gagasan ini antara lain:

1.      Berbagai disiplin ilmu yang berperan dalam implementasi gagasan ini yaitu, Mechanical Engineeing, Industrial Engineering, Chemical Engineering, Electrical Engineering, Civil Engineering, dan Enviromental Engineering.

2.      Pemerintah Daerah DKI Jakarta yang berperan dalam perizinan dalam pelaksanaan implementasi dari gagasan ini.

3.      Walikota Jakarta Selatan yang berperan dalam pengawasan dalam pelaksanaan implementasi gagasan ini.

4.      Penjaga pintu air yang berperan dalam mengoperasikan pintu air dalam implementasi gagasan ini.

5.      Operator Automated Parallel Watermill dan Ioniing Metallic Membrane yang berperan dalam mengontrol dan mengawasi implementasi gagasan ini.

BAB III

KESIMPULAN

 

Perkembangan industri yang sangat pesat hingga saat ini tidak hanya menyebabkan dampak yang positif, tetapi juga mengakibatkan efek yang negatif terhadap kehidupan manusia dan lingkungan alam, yaitu limbah – limbah dan sampah yang dihasilkan dari kegiatan manusia itu sendiri dan pada akhirnya dialirkan ke laut. Melihat hal ini akan merusak ekosistem laut yang menyebabkan biota laut punah dan garam mineral hasil dari laut tercemar, dilakukan penelitian dan pembersihan lebih lanjut dari limbah – limbah ini pada sumbernya yaitu di sungai dengan menggunakan automated parallel watermill dan ionizing metallic membrane.

Automated parallel watermill menggunakan prinsip kerja dari turbin kincir air pembangkit tenaga listrik dan menjadikannya untuk fungsi yang lain yaitu mengeruk sampah pada permukaan sungai dan 5 cm di bawah permukaan sungai dengan bucket pengangkut sampah plastik dan kaleng yang mengapung di sungai. Automated parallel watermill menggunakan motor listrik untuk menggerakkan bucket pada penggerak yang akan membuang sampah pada wadah tempat sampah. Automated parallel watermill ini merupakan inovasi baru yang memiliki nilai guna, efektivitas dan efisiensi yang tinggi dalam mengurangi masalah sampah rumah tangga dan limbah kimia yang akan dialirkan dari Pintu Air Manggarai ke danau Istiqlal dan kanan Barat yang merupakan pintu air terakhir dari aliran sungai Ciliwung yang akan berakhir di Teluk Jakarta.

Ionizing metallic membrane merupakan membran yang berasal dari material logam yang menggunakan prinsip kerja dari alat cotrell dan penerapan aplikasi arus DC untuk mengalirkan dan mengendapkan limbah kimia logam berat terutama Timbal (Pb) ke wadah tempat sampah yang sudah dibuat sekat. Pada akhirnya air bersih yang telah dinetralkan kembali akan dialirkan ke laut. 

DAFTAR PUSTAKA

 

Afif Hadyan, 2013, Koagulasi Cottrel, scribd.com, dilihat 28 Oktober 2018,

<https://www.scribd.com/doc/192216794/Koagulasi-Cottrel>.

Ahmad Islamy Jamil, 2018, Rakyat Bicara: Jakarta Darurat Limbah, MNC

Media,dilihat27Oktober2018,<https://www.inews.id/news/read/61390/rakyat-bicara-jakarta-darurat limbah>.

Nabilla Tashandra, 2018, Jumlah Sampah Plastik Terus Meningkat,

Kompas.com,dilihat28Oktober2018,<https://lifestyle.kompas.com/read/2018/06/06/091700620/jumlah-sampah-plastik-terus-meningkat>.

Pebriansyah Ariefana, 2018, Sampah Jadi ‘Hantu’ Menakutkan di Pintu Air Manggarai Kenapa?, Suara.com, dilihat14 Desember2018,< https://www.suara.com/news/2018/11/14/071500/sampah-jadi-hantu-menakutkan-di-pintu-air-manggarai-kenapa >.

Satmoko Yudo, 2006, Kondisi Pencemaran Logam Berat di Perairan Sungai DKI Jakarta, Pusat Teknologi Lingkungan-BPPT, vol. 2, No. 1. Dilihat28Oktober2018,<https://media.neliti.com/media/publications/246263-kondisipencemaran-logam-berat-di-perairb5ed137f.pdf.>

Baik, terima kasih teman - teman semua yang telah membaca sampai akhir semoga bermanfaat dan berguna bagi teman - teman semua. Jika ada yang ingin ditanyakan silahkan tanyakan pada kolom komentar atau ada saran yang membangun. Terima kasih teman - teman dan Salam Sehat.

-Andrean Yonathan