ANALISIS POTENSI ELEKTRIK BERBAGAI ELEKTROLIT ALAM …digilib.unila.ac.id/31156/12/SKRIPSI TANPA BAB...
79
ANALISIS POTENSI ELEKTRIK BERBAGAI ELEKTROLIT ALAM SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN (Skripsi) Oleh GIRI AMIRUL MUKMININ FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2018
Transcript of ANALISIS POTENSI ELEKTRIK BERBAGAI ELEKTROLIT ALAM …digilib.unila.ac.id/31156/12/SKRIPSI TANPA BAB...
ANALISIS POTENSI ELEKTRIK BERBAGAI ELEKTROLIT ALAMSEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
(Skripsi)
Oleh
GIRI AMIRUL MUKMININ
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG2018
i
ABSTRAK
ANALISIS POTENSI ELEKTRIK BERBAGAI ELEKTROLIT ALAMSEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
Oleh
GIRI AMIRUL MUKMININ
Karakteristik elektrik air sungai, air payau, air rawa, mata air, dan air hujan dapatdiketahui dengan menggunakan elektroda, pasangan elektroda yang digunakanpada penelitian ini adalah elektroda Cu-Zn, dan C-Zn. Pengukuran karakteristikelektrik air sungai, air payau, air rawa, mata air, dan air hujan dilakukan denganmenggunakan beban LED 1,2 watt dan saat beban dilepas. Sel elektrolit yangdigunakan terdiri dari 20 sel, yang dirangkai secara seri dengan volume + 200 mlper sel. Arus maksimum (I) menggunakan elektoda Cu-Zn yang dihasilkan airpayau sebesar 1,58 mA; air sungai 0,8 mA; air rawa 0,57 mA; mata air 0,21 mA;dan air hujan 0,11 mA. Elektroda C-Zn menghasilkan arus maksimum (I) yaitu airpayau 1,54 mA; air sungai 0,01 mA; air rawa 0,8 mA; mata air 0,26 mA; dan airhujan 0,09 mA. Jenis air yang mempunyai karakteristik elektrik terbaik adalah airpayau dengan daya sebesar 12,008 mW, dimana didapatkan intensitas cahaya1192 lux dan kedua yaitu air sungai dengan intesitas 121 lux.
Kata Kunci: Elektroda Cu-Zn, elektroda C-Zn, elektroda Cu-Al, karakteristikelektrik, intensitas cahaya.
ii
ABSTRACT
ANALYSIS OF ELECTRICAL POTENCY OF NATURAL ELECTROLITEAS A RESOURCE OF ENERGY RESOURCES
By
GIRI AMIRUL MUKMININ
The electrical characteristics of river water, brackish water, swamp water, springwater, and rain water can be determined by using electrodes. The electrode pairsof this research are Cu-Zn and C-Zn electrode. The electrical characteristicsmeasurement of river water, brackish water, swamp water, spring water, and rainwater are connected with a 1,2 watt LED load and without load. The electrolytecell consisted of 20 cell, which were arranged in series with a volume of ±200 mlper cell. The maximum current (I) which were produced by Cu-Zn electrode usingbrackish water is 1,58 mA; river water is 0,8 mA; swamp water is 0,57 mA;spring water is 0,21 mA; and rain water is 0,11 mA. The maximum current (I)which were produced by C-Zn electrode using brackish water is 1,54 mA; riverwater is 0,01 mA; swamp water is 0,8 mA; spring water is 0,26 mA; and rainwater is 0,09 mA. The type of water that has the best electrical characteristic arebrackish water with power of 12,008 mW, with light intensity of 1192 lux andriver water with light intensity of 121 lux.
Keywords: Cu-Zn electrode, Cu-Zn electrode, Cu-Al electrode, electriccharacteristics, light intensity.
ANALISIS POTENSI ELEKTRIK BERBAGAI ELEKTROLIT ALAMSEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
Oleh
Giri Amirul Mukminin
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelarSARJANA SAINS
Pada
Jurusan FisikaFakuktas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Lampung
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG2018
vii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Kel. Beringin Raya Kec. Kemiling
Kota Bandar Lampung pada tanggal 21 September 1994,
anak keempat dari 5 bersaudara pasangan Bapak Drs.
Pramono dan Ibu Sulasi Yuni Astuti S.Pd. Penulis
menyelesaikan pendidikan di SD N 1 Beringin Raya
tahun 2006, SMP N 14 Bandar Lampung tahun 2009,
dan SMA N 7 Bandar Lampung tahun 2012.
Pada tahun 2012 penulis masuk sebagai mahasiswa di Universitas Lampung
melalui jalur SBMPTN. Selama menjadi mahasiswa penulis aktif dalam berbagai
organisasi kampus antara lain sebagai Anggota Bidang Sekretariatan HIMAFI
FMIPA Unila tahun 2013/2014, Kepala Bidang DANUS HIMAFI FMIPA Unila
pada tahun 2014/2015.
Penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di Balai Riset dan
Standardisasi Industri (BARISTAND) Bandar Lampung dan melaksanakan Kerja
Kuliah Nyata (KKN) di Desa Tri Mukti Jaya Kec. Banjar Agung Kab. Tulang
Bawang. Penulis juga aktif sebagai asisten praktikum dalam berbagai mata kuliah
Instrumentasi.
viii
MOTTO
Punggung pisaupun bila diasah akan menjadi tajam
-Giri Amirul Mukminin-
“When you want something in life, you just gotta reach outand grab it!“
-Chris McCandless-
he’s not afraid of the dark cause the dark is part of our life
but he’s worry for the dimness, cause the dimness meansyou’re giving up
-Endah and Rhesa-
ix
Dengan penuh rasa syukur kepada Allah SWT,Aku persembahkan karya ini untuk orang-orang yang
aku cintai dan aku sayangi karena Allah SWT
Kedua Orang Tua dan KeluargaTerimakasih atas segala Do’a dan pengorbanan yang telah diberikan
hingga aku mampu menyelesaikan pendidikan S1.
Bapak-Ibu dosenTerima kasih atas bekal ilmu pengetahuan dan budi pekerti yang telah
membuka hati dan wawasanku
Para sahabat dan teman-teman seperjuanganTerima kasih atas kebaikan kalian dan kebersamaan yang kita lalui
dan
Almamaterku tercintaUniversitas Lampung
x
KATA PENGANTAR
Bismillaahirrahmaanirrahim,
Segala puji hanya bagi Allah SWT berkat rahmat dan hidayah Nya, penulis dapat
menyelesaikan skripsi yang berjudul “Analisis Potensi Elektrik Berbagai
Elektrolit Alam Sebagai Sumber Energi Terbarukan” sebagai syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si) di bidang keahlian Instrumentasi Jurusan
Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.
Skripsi ini dilaksanakan dari bulan Mei 2017 sampai Juni 2017 bertempat di
Laboratorium Elektronika Dasar Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Lampung. Penekanan skripsi ini adalah desain dan
realisasi alat yang mampu menghasilkan daya listrik dari elektroda Cu-Zn, C-Zn,
Cu-Al, dan elektrolit air sungai, Air payau, air gisting, air rawa, dan air hujan
sebagai sumber energi alternatif berkelanjutan.
Penulis menyadari dalam penulisan dan penyusunan skripsi ini masih terdapat
kekurangan, oleh karena itu saran dan kritik yang bersifat membangun sangat
diharapan untuk menuju sesuatu yang lebih baik. Semoga skripsi ini dapat
bermanfaat dan menambah pengetahuan bagi kita semua.
Bandar Lampung,
Penulis
xi
SANWACANA
Alhamdulillah, penulis menyadari bahwa skripsi ini dapat terselesaikan dengan
baik berkat dorongan, bantuan dan motivasi dari berbagai pihak, oleh karena itu
pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tuaku, bapak dan ibu yang selalu memberikan motivasi dan
do’a.
2. Bapak Gurum Ahmad Pauzi, S.Si., M.T. selaku Pembimbing I dan Sekretaris
Jurusan Fisika FMIPA Universitas Lampung yang telah memberikan tema
penelitian dan bimbingan serta nasehat untuk menyelesaikan skripsi.
3. Bapak Prof. Warsito, S.Si., DEA., Ph.D. selaku Pembimbing II dan selaku
Dekan FMIPA Universitas Lampung yang senantiasa memberikan masukan-
masukan serta nasehat untuk menyelesaikan skripsi.
4. Bapak Drs. Amir Supriyanto, M.Si. selaku Penguji yang telah mengoreksi
kekurangan, memberikan kritik dan saran selama penulisan skripsi.
5. Bapak Arif Surtono, S.Si., M.Si., M.Eng. selaku Ketua Jurusan Fisika dan
Seluruh Dosen serta Staf Jurusan Fisika FMIPA Universitas Lampung.
6. Para dosen serta karyawan di Jurusan Fisika FMIPA Universitas Lampung.
7. Paman Agus Edi Susanto sekeluarga, terimakasih atas segala motivasi dan
doa yang telah diberikan.
xii
8. Orang-orang terdekat: Iqbal, Haris, Apri, Jayanti, kakak Dede, Tiwi, Novi,
Mutia, dan Era terimakasih atas do’a, motivasi dan bantuan dalam
penyelesaian skripsi.
9. Terimakasih untuk Putri Rahayu Ningsih, yang telah banyak berperan
membantu kelancaran dan kesuksesan penulis.
10. Teman-teman penyemangat 9 Bit: Tri Sumanzaya, Randha Kentama A, S.Si,
M. Iqbal Yuliansyah, Ma’sum Anshori S.Si, Kuswanto, Irsan S.Si, Jovizal
Aristian S.Si, dan Duwi Hariyanto, S.Si. Terimakasih untuk kalian semua
semoga kita tetap solid dan sukses.
11. Teman-teman seperjuangan mafia 12, Kakak-kakak tingkat, serta adik-adik
tingkat yang telah membantu dan memberikan semangat dalam proses
menyelesaikan tugas akhir.
12. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah membantu
penulis selama menyelesaikan tugas akhir.
Semoga Allah SWT senantiasa memberikan balasan atas segala usaha yang telah
dilakukan oleh berbagai pihak sehingga skripsi ini dapat selesai dan bermanfaat.
Bandar Lampung, 28 Februari 2018
Penulis
Giri Amirul Mukminin
xiii
DAFTAR ISI
HalamanABSTRAK ......................................................................................................... i
ABSTRACT ....................................................................................................... ii
HALAMAN JUDUL ......................................................................................... iii
HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... iv
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... v
PERNYATAAN................................................................................................. vi
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................... vii
MOTTO ............................................................................................................. viii
PERSEMBAHAN.............................................................................................. ix
KATA PENGANTAR ....................................................................................... x
SANWACANA .................................................................................................. xi
DAFTAR ISI...................................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xvi
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xix
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang .................................................................................... 1
B. Rumusan Masalah ............................................................................... 3
C. Tujuan Penelitian ................................................................................ 3
D. Batasan Masalah.................................................................................. 4
E. Manfaat Penelitian .............................................................................. 4
xiv
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Penelitian Terdahulu ......................................................................... 5
1. Penelitian tentang karakteristik elektrik air laut.......................... 5
2. Penelitian Tentang desain dan aplikasi sistem elektrik
berbasis elektrolit air laut ............................................................ 7
3. Penelitian tentang apakah sel bahan bakar mikroba solusi
untuk global krisis energid an lingkungan .................................. 9
4. Penelitian tentang penurunan tegangan pada sel bahan bakar
mikroba (MFC) menggunakan biowaste..................................... 11
5. Penelitian tentang sel bahan bakar mikroba (MFC) dengan
penambahan katalis .................................................................... 15
B. Perbedaan dengan Penelitian Sebelumnya........................................ 16
C. Teori Dasar........................................................................................ 17
1. Elektrokimia................................................................................ 17
2. Potensial Sel Volta ...................................................................... 20
3. Sel Galvani .................................................................................. 21
4. Elektroda ..................................................................................... 22
5. Karakteristik tembaga (Cu) ......................................................... 26
6. Karakteristik seng (Zn) ............................................................... 28
7. Karakteristik karcon (C).............................................................. 29
8. Karakteristik aluminium (Al) ...................................................... 31
9. Air ............................................................................................... 32
10. Karakteristik atau Parameter Kualitas Air .................................. 34
11. Air Sungai ................................................................................... 38
12. Air Payau..................................................................................... 40
13. Air Hujan..................................................................................... 41
14. Air Rawa ..................................................................................... 42
15. Refractometer.............................................................................. 44
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................... 45
B. Alat dan Bahan.................................................................................. 45
xv
C. Prosedur Penelitian............................................................................ 47
D. Desain Media Uji Karakteristik Elektrik........................................... 47
E. Pengujian Karakteristik Elektrik Air Payau, Air Danau, Air Sungai,
Air Rawa, dan Air Hujan ................................................................. 48
F. Diagram Alir Penelitian .................................................................... 49
G. Rencana Data Hasil Pengamatan ...................................................... 50
H. Rencana Grafik Pengamatan ............................................................. 51
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian ................................................................................. 53
B. Pembahasan....................................................................................... 60
1. Karakteristik air rawa ................................................................... 60
2. Karakteristik mata air .................................................................. 62
3. Karakteristik air hujan .................................................................. 64
4. Elektrolit Air Sungai..................................................................... 66
5. Elektrolit Air Payau ...................................................................... 69
6. Analisis elektrolit air sungai ......................................................... 71
a) Analisis karakteristik air sungai dengan elektroda Cu-Zn...... 71
b) Analisis karakteristik air sungai dengan elektroda C-Zn........ 77
7. Analisis elektrolit air payau ......................................................... 81
a) Analisis karakteristik air payau dengan elektroda Cu-Zn ...... 81
b) Analisis karakteristik air payau dengan elektroda C-Zn ........ 88
8. Perbandingan daya yang dihasilkan ............................................. 95
9. Perbandingan perubahan pH yang terjadi..................................... 97
10. Perbandingan Intensitas Cahay yang Dihasilkan LED 1,2 Watt .. 99
11. Perbandingan Total Disolved Solid (TDS) ................................... 100
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan ....................................................................................... 102
B. Saran.................................................................................................. 103
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman2.1. Metode pengambilan data karakteristik elektrik air laut ...................... 5
2.2. Hasil pengukuran energy listrik Cu-Zn dengan volume 200 ml .......... 6
2.3. Realisasi alat (a) tampak luar (b) tampak dalam ................................... 8
2.4. Diagram skematik Sel Bahan Bakar Mikroba ....................................... 10
2.5 MFC dengan Air dan Lumpur ............................................................... 12
2.6. Microbial Fuel Cell................................................................................ 16
2.7. Sebuah kristal tembaga (Cu).................................................................. 27
2.8. Hand Refractometer .............................................................................. 44
3.1. Media tempat uji karakteristik elektrik air ............................................ 48
3.2. Media tempat uji karakteristik elektrik pada (a)pengukuran tegangansaat beban dilepas , (b) pengukuran tegangan menggunakan beban,dan (c) pengukuran arus air sungai, air payau, air rawa, mata air,dan air hujan .......................................................................................... 48
3.3. Diagram alir penelitian .......................................................................... 49
3.4. Rencana grafik pengukuran dan perhitungan karakteristik air sungai,air payau, air rawa, mata air, dan air hujan terhadap waktu. ................. 51
3.5. Rencana grafik pengukuran TDS air sungai, air payau, airrawa, mata air, dan air hujan ................................................................. 51
3.6. Rencana grafik pengukuran Intensitas cahaya air sungai, air payau, airrawa, mata air, dan air hujan.................................................................. 52
4.1 Tempat pengambilan sempel air payau ................................................. 54
xvii
4.2 Hasil Pengamatan Refraktometer Air Payau (3,3%) ............................ 55
4.3 Tempat pengambilan sempel air sungai ............................................... 56
4.4 Hasil Pengamatan Refraktometer Air Sungai (mendekati 0%)............ 56
4.5 Sel tempat uji karakteristik elektrik air sungai, air payau, air rawa,mata air, dan air hujan.......................................................................... 58
4.6. Rangkaian keseluruhan tempat uji karakteristik elektrik ..................... 59
4.7. Instrumen pengukur keluaran terdiri dari (a) TDS-meter, (b)Lux-meter, (c) pH-meter, dan (d) Multimeter digital. ......................... 59
4.8. Sistem pengukuran keseluruhan........................................................... 60
4.9. Grafik hubungan antara daya terhadap waktu pada saat pengujianelektrolit air rawa ................................................................................. 62
4.10. Grafik hubungan antara daya terhadap waktu pada saat pengujianelektrolit air mata air ............................................................................ 64
4.11. Grafik hubungan antara daya terhadap waktu pada saat pengujianelektrolit air hujan ................................................................................ 66
4.12. Grafik tegangan tanpa beban terhadap waktu yang dihasilkan airsungai menggunakan pasangan elektroda Cu-Zn................................. 73
4.13. Grafik hubungan daya terhadap waktu pada saat pengujian air sungaidengan elektroda Cu-Zn....................................................................... 73
4.14. Hubungan antara iluminasi LED 1,2 watt dan waktu pengujian airsungai dengan elektroda Cu-Zn ........................................................... 75
4.15. Hubungan antara zat padat terlarut dan waktu pengujian denganelektrolit air sungai dengan elektroda Cu-Zn....................................... 76
4.16. Hubungan antara pH terhadap waktu pengujian dengan elektrolit airsungai dengan elektroda Cu-Zn ........................................................... 76
4.17. Grafik hubungan tegangan tanpa beban terhadap waktu pengujian airsungai dengan elektroda C-Zn ............................................................ 77
4.18. Grafik hubungan daya terhadap waktu pada saat pengujian air sungaimenggunakan C-Zn.............................................................................. 79
4.19. Hubungan antara zat padat terlarut dan waktu pengujian denganelektrolit air sungai dan eletroda C-Zn................................................. 80
xviii
4.20. Hubungan antara drajat keasaman dan waktu pengujian denganelektrolit air sungai dan eletroda C-Zn................................................. 81
4.21. Grafik tegangan tanpa beban terhadap waktu yang dihasilkan airpayau menggunakan pasangan elektroda Cu-Zn.................................. 82
4.22. Grafik hubungan antara daya terhadap waktu pada saat pengujian airpayau dengan Cu-Zn ............................................................................ 84
4.23. Hubungan antara iluminasi LED 1,2 watt dan waktu pengujian airpayau dengan elektroda Cu-Zn ............................................................ 86
4.24. Hubungan antara zat padat terlarut dan waktu pengujian denganelektrolit air sungai dan eletroda C-Zn................................................. 97
4.25. Hubungan antara drajat keasaman dan waktu pengujian denganelektrolit air sungai dan eletroda C-Zn................................................. 91
4.26. Grafik Tegangan tanpa beban terhadap waktu yang dihasilkan airpayau menggunakan pasangan elektroda C-Zn.................................... 90
4.27. Grafik hubungan daya terhadap waktu pada saat pengujian air payaudengan Cu-Zn....................................................................................... 91
4.28. Hubungan antara iluminasi LED 1,2 watt dan waktu pengujian airpayau dengan elektroda Cu-Zn ............................................................ 93
4.29. Hubungan antara zat padat terlarut dan waktu pengujian denganelektrolit air sungai dan eletroda C-Zn................................................. 94
4.30. Hubungan antara drajat keasaman dan waktu pengujian denganelektrolit air sungai dan eletroda C-Zn................................................. 94
4.31. Perbandinga daya yang dihasilkan oleh air sungai dan air payau ........ 95
4.32. Perbandingan perubahan tingkat keasaman yang dihasilkan oleh airsungai dan air payau ............................................................................. 97
4.33. Perbandingan perubahan intensitas cahaya yang dihasilkan oleh airsungai dan air payau .............................................................................. 99
4.34. Perbandingan perubahan TDS yang dihasilkan oleh air sungai danair payau ................................................................................................ 100
xix
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman2.1 Tegangan yang dihasilkan (micro-volt) menggunakan bio-waste
yang berbeda....................................................................................... 14
2.2 Nilai deret volta ..................................................................................... 23
2.3 Sifat fisis, mekanik dan panas dari tembaga murni ............................... 28
2.4 Klasifikasi padatan di perairan berdasarkan ukuran diameter............... 37
2.5 Ion-ion yang biasa ditemukan di perairan ............................................. 37
3.1 Data pengukuran karakteristik elektrik air sungai, air payau, airrawa, mata air, dan air hujan saat beban dilepas dan saatmenggunakan beban .............................................................................. 50
3.2 Data perhitungan karakteristik elektrik air sungai, air payau, airrawa, mata air, dan air hujan.................................................................. 50
4.1 Data pengukuran elektrolit air rawa dan elektroda Cu-Al..................... 61
4.2 Data pengukuran elektrolit air rawa dan elektroda C-Zn ...................... 61
4.3 Data pengukuran elektrolit air rawa dan elektroda Cu-Zn .................... 61
4.4 Data pengukuran elektrolit air gisting dan elektroda Cu-Al.................. 63
4.5 Data pengukuran elektrolit air gisting dan elektroda C-Zn ................... 63
4.6 Data pengukuran elektrolit air gisting dan elektroda Cu-Zn ................. 63
4.7 Data pengukuran elektrolit air hujan dan elektroda Cu-Al.................... 65
4.8 Data pengukuran elektrolit air hujan dan elektroda C-Zn ..................... 65
4.9 Data pengukuran elektrolit air hujan dan elektroda Cu-Zn ................... 65
4.10 Data pengukuran elektrolit air sungai dan elektroda Cu-Zn.................. 67
xx
4.11 Data pengukuran elektrolit air sungai dan elektroda C-Zn.................... 68
4.12 Data pengukuran elektrolit air payau dan elektroda Cu-Zn .................. 69
4.13 Data pengukuran elektrolit air payau dan elektroda C-Zn .................... 70
4.14 Karakteristik air sungai dengan elektroda Cu-Zn saat diberi bebanLED 1,2 watt.......................................................................................... 72
4.15 Data pengukuran iluminasi LED pengujian air sungai menggunakanelektroda Cu-Zn..................................................................................... 74
4.16 Karakteristik air sungai dengan elektroda C-Zn saat diberi bebanLED 1,2 watt.......................................................................................... 78
4.17 Karakteristik air payau dengan elektroda Cu-Zn saat diberi bebanLED 1,2 watt.......................................................................................... 83
4.18 Data pengukuran iluminasi LED pengujian air payau menggunakanelektroda Cu-Zn..................................................................................... 85
4.19 Karakteristik air payau dengan elektroda C-Zn saat diberi bebanLED 1,2 watt.......................................................................................... 89
4.20 Data pengukuran iluminasi LED pengujian air payau menggunakanelektroda C-Zn....................................................................................... 92
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Perkembangan ekonomi dunia membutuhkan masukan besar dari sumber
daya alam, khususnya energi, yang dianggap sebagai utama penggerak
pertumbuhan ekonomi. Pada tahun 2014, kebutuhan konsumsi energi dunia
naik menjadi sekitar 13 miliar ton minyak, meningkat 22% dibandingkan
dengan tahun 2004 dan 54% dibanding tahun 1994. Permintaan yang
meningkat pesat mempercepat eksploitasi sumber daya energi dari
lingkungan alam, dan akhirnya membawa tantangan berat yaitu kelangkaan
energi dan perubahan iklim. Menurut BP (British Petroleum) sebagai salah
satu perusahan minyak terbesar mengatakan bahwa, cadangan minyak, gas
alam, dan batubara pada akhir 2014 diperkirakan akan akan habis 53, 54 dan
110 tahun kedepan. Konservasi sumber daya energi karena itu telah menjadi
perhatian penting di dunia saat ini (Chen, 2016).
Kebutuhan energi listrik di Indonesia terus meningkat seiring dengan
perkembangan zaman, hal ini disebabkan oleh pertambahan jumlah penduduk
dan pertumbuhan ekonomi yang terus meningkat. Berdasarkan data
ketenagalistrikan nasional tahun 2015, total kapasitas pembangkit yang
terpasang adalah sebesar 53.585 MW dengan rincian 70% PLN, 5% private
2
power utility (PPU) yang merupakan pembangkit terintegrasi, 20%
independent power producer (IPP) yang merupakan listrik swasta, dan 5%
pembangkit ijin operasi non BBM. Permintaan listrik diperkirakan meningkat
dengan laju pertumbuhan 8,8% per tahun. Persentase pemakaian listrik
pergolongan yaitu, rumah tangga 43%, industri 33%, bisnis 18% dan publik
6% (Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral, 2015).
Sumber daya listrik merupakan suatu kebutuhan yang sangat berpengaruh di
indonesia. Kebutuhan energi listrik yang cukup besar menyebabkan sumber
energi listrik menjadi terus berkurang untuk ketersediaan generasi mendatang,
oleh karena itu kemajuan teknologi saat ini menjadikan adanya pemanfaatan
sumber daya lain sebagai energi alternatif. Pemanfaatan energi alternatif dari
air sebagai sumber energi listrik menjadi salah satu pilihan. Ditinjau dari
geografis Indonesia, pengembangan pemanfaatan energi air dengan
memanfaatkan air sebagai penghasil energi listrik sangat potensial karena
sumber air yang melimpah dan belum termanfaatkan dengan baik (Kadir,
1995). Oleh karena itu perlu dilakukan sebuah upaya untuk menghasilkan
sumber energi alternatif. Energi listrik melalui elektrokimia merupakan salah
satu energi listrik alternatif yang dapat dihasilkan dengan memanfaatkan
proses reduksi-oksidasi dimana elektroda negatif (anoda) akan mengalami
reaksi oksidasi sehingga elektron yang berada pada permukaan anoda akan
terlepas dan dibawa oleh ion elektrolit menuju elektroda positif (katoda).
Pada penelitian ini telah dilakukan analisis potensi elektrik dengan berbagai
elektrolit alam yang dapat dimanfaatkan sebagai energi terbarui. Elektrolit
3
yang digunakan yaitu air sungai, air payau, air rawa, mata air, dan air hujan
dengan memanfaatkan sepasang elektroda tembaga (Cu), carbon (C),
almunium (Al), dan seng (Zn), elektroda dimasukan pada sebuah media yang
berisi elektrolit tertentu dan volume cairan tertentu. Hasil dari penelitian ini
dapat digunakan sebagai informasi pemilihan terbaik elektrolit sebagai
sumber energi listrik terbarukan untuk lingkungan ramai penduduk dan
daerah lain sebagai energi pengganti konvensional.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang tersebut dapat dibuat rumusan masalah
sebagai berikut:
1. Bagaimana merancang dan membuat media tempat uji karakteristik
elektrik elektrolit yang digunakan.
2. Mengetahui berbagai potensial elektrolit sebagai sumber energi terbarui.
C. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Memanfaatkan cairan yang berada di sekitar lingkungan masyarakat
sebagai sumber energi listrik baru dan terbarukan
2. Mengetahui karakteristik elektrik dari setiap elektrolit yang digunakan.
3. Mengetahui besarnya energi listrik yang dihasilkan oleh setiap elektrolit
yang digunakan.
4
4. Ditemukannya sumber energi listrik terbarukan untuk membantu
memenuhi kebutuhan energi listrik.
D. Batasan Masalah
Sesuai dengan rumusan masalah di atas, batasan masalah pada penelitian ini
meliputi.
1. Elektroda yang digunakan terdiri atas sepasang elektroda positif dan
negatif, serta terbuat dari jenis bahan seperti tembaga (Cu), carbon (C),
Almunium (Al), dan seng (Zn).
2. Pengukuran karakteristik elektrik berbagai elektrolit dilakukan pada
rangkaian tanpa beban dan menggunakan beban.
3. Data pengamatan yang diambil/diukur berupa tegangan, arus, daya,
hambatan, zat padat terlarut, dan pH.
4. Jumlah sel/kotak tempat uji karakteristik elektrik air laut dibuat sebanyak
20 sel.
E. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah:
1. Diketahuinya karakteristik elektrik berbagai bahan cair yang digunakan
agar dapat digunakan sebagai sumber energi listrik terbarukan.
2. Sebagai referensi karakteristik elektrik pada elektrolit yang digunakan
guna peningkatan ilmu pengetahuan dan teknologi.
5
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Penelitian Terdahulu
1. Penelitian tentang karakteristik elektrik air laut
Penelitian tentang karakteristik elektrik air laut telah dilakukan oleh
Encep Hudaya (2016). Pada penelitian ini digunakan salinitas air laut
sebesar 3,5%, dengan variasi volume air laut 30 ml, 40 ml, 50 ml, 100 ml,
dan 200 ml yang diletakkan pada sel elektrolit yang berjumlah 20 sel.
Pada penelitian ini juga diberikan tiga pasangan elektroda yaitu, C-Zn,
Cu-Al, dan Cu-Zn. Metode pada penelitian ini adalah sistem pengukuran
secara langsung dengan diberi beban dan tanpa beban pada elektroda
seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Metode pengambilan data karakteristik elektrik air laut
(Sumber: Hudaya, 2016).
6
Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa pada saat diberikan beban,
semakin besar volume air laut maka tegangan, arus, dan daya yang
dihasilkan akan semakin besar. Namun tidak terlalu berpengaruh terhadap
tegangan yang dihasilkan pada saat tanpa beban. Pasangan elektroda yang
menghasilkan tegangan terbesar ketika pengukuran tanpa beban
dihasilkan oleh C-Zn sebesar 17,46 V dengan volume air laut 100 ml,
sedangkan saat diberi beban pasangan elektroda Cu-Zn menghasilkan
tegangan terbesar yaitu 4,34 V, arus sebesar 0,620 mA, dan daya listrik
sebesar 2,693 mW dengan volume air laut 200 ml. Pada penelitian ini
juga dilakukan pengukuran lamanya energi yang dihasilkan oleh
pasangan elektroda Cu-Zn dengan volume air laut 200 ml selama 12 jam,
dengan diberikan resistor 1000 Ω dan 5 LED putih. Hasil dari pengujian
ini dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Hasil pengukuran energi listrik Cu-Zn dengan volume 200
ml (Sumber: Hudaya, 2016)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Da
ya
(m
W)
Waktu (jam)
7
2. Penelitian tentang desain dan aplikasi sistem elektrik berbasis
elektrolit air laut
Penelitian tentang desain dan aplikasi sistem elektrik berbasis elektrolit
air laut oleh jovizal aristian (2016), sebagai sumber energi alternatif
berkelanjutan (sustainable energy) sudah direalisasikan secara nyata
sehingga dapat menghasilkan daya listrik. Rancangan alat terdiri dari sel
elektrolit dan casing. Sel elektrolit merupakan bagian penghasil energi
listrik sedangkan casing merupakan kotak pelindung sel elektrolit. Sel
elektrolit yang dibuat memiliki dimensi panjang 53 cm, lebar 28 cm, dan
tinggi 8 cm. Alat yang dihasilkan dirancang agar dapat dilakukan
pengisian ulang elektrolit, sehingga dibuat saluran pengisian dan
pengosongan elektrolit dalam sistem tertutup, sistem ini bertujuan untuk
mencegah oksigen masuk sehingga mengurangi terjadinya korosi pada
anoda. Realisasi alat secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 2.3
(a)
8
(b)
Gambar 2.3 Realisasi alat (a) tampak luar (b) tampak dalam (Sumber:
Aristian, 2016).
Hasil dari penelitian ini menunjukkan tegangan maksimum yang
dihasilkan alat saat tanpa beban adalah sebesar 32,81 volt untuk pengisian
elektrolit pertama, 23,30 volt untuk pengisian elektrolit kedua, dan 14,60
volt untuk pengisian elektrolit ketiga. Daya listrik maksimum yang
mampu dihasilkan oleh alat adalah sebesar 47,89 mW untuk pengisian
elektrolit pertama, 38,00 mW untuk pengisian elektrolit kedua, dan 20,19
mW volt untuk pengisian elektrolit ketiga. Persentase penurunan rata-rata
daya listrik 24 jam pengujian pertama adalah sebesar 14,24%, 24 jam
pengujian kedua sebesar 10,12%, dan 24 jam pengujian ketiga sebesar
12,62%. Analisis karakteristik elektrik alat menunjukkan bahwa
pengisian elektrolit pertama mampu menyalakan LED 1,2 watt dengan
maksimal selama 11 jam dengan iluminasi LED sebesar 6,57 Lux,
sedangkan pengisian elektrolit kedua dan ketiga hanya mampu selama 2
jam dengan nilai iluminasi masing-masing 8,43 Lux dan 8,00 Lux.
9
3. Penelitian tentang apakah sel bahan bakar mikroba: solusi untuk
global krisis energi dan lingkungan?
Penelitian ini dilakukan oleh John V. Nwokocha, Nwaulari, J, Nwokocha,
dan Lebe, A. Nnanna sebagai studi membahas kelayakan MFC
(Microbial Fuel Cell) sebagai solusi sumber energi terbarukan, yaitu
dengan menggunakan mikroba yang terdapat pada sebuah elektrolit cair
atau padatan yang dapat menghasilkan eletron yang dapat di manfaatkan
sebagai sumber energi listrik dan dapat di manfaatkan untuk kehidupan
manusia.
Sel bahan bakar mikroba adalah sistem bio-elektrokimia yang
menghasilkan arus listrik dari katalitik mikroba elektrokenida pada
senyawa organik atau logam (Aelterman, 2009; Clauwert, 2007; Cheng,
2007; Min dan Logan, 2004; Morozan, 2007). Dekomposisi mikroba gula
dalam kondisi aerobik menghasilkan karbon dioksida dan air (Scott dan
Murano, 2007).
Proton yang dihasilkan pada anoda juga mengalir ke katoda dengan
menggunakan membran pertukaran proton atau kation. Pengurangan ion
oksigen oleh proton menghasilkan air (Mohan, 2007; Min dan Logan,
2004).
Air yang dihasilkan murni dan dengan demikian prosesnya juga dapat
digunakan untuk remediasi dan pemurnian air juga menghasilkan listrik
10
(Min dan Logan, 2004; Lee, 2008; Logan, 2006; Scott dan Murano,
2007).
Gambar 2.4 Diagram skematik sel bahan bakar mikroba (Sumber: Kim,
2011)
Berbagai jenis sel bahan bakar mikroba dibedakan terutama pada sumber
substrat mikroba yang digunakan dan mekanisme transfer elektron ke
anoda. Berdasarkan mekanisme transfer elektron ke anoda, ada dua jenis
sel bahan bakar mikroba yaitu sel bahan bakar mediator-mikroba dan sel
bahan bakar mediatorless-mikrobial.
Sel bahan bakar mediator-mikroba adalah sel bahan bakar mikroba yang
menggunakan mediator untuk mentransfer elektron yang dihasilkan dari
metabolisme mikroba karbohidrat rantai kecil ke anoda (Logan, 2006).
Hal ini diperlukan karena kebanyakan bakteri tidak dapat mentransfer
elektron secara langsung ke anoda (Scholz, 2003). Pada katoda, oksidasi
mediator terjadi saat elektron dilepaskan ke oksigen, yang merupakan
akseptor elektron yang lebih kuat (Saito, 2011; Kim, 2011).
11
Sebaliknya sel bahan bakar mediatorless-mikrobial, di sisi lain,
menggunakan mikroba khusus yang memiliki kemampuan untuk
menyumbangkan elektron ke anoda yang diberikan oksigen (agen
elektrofilik yang lebih kuat) (Scholz et al; 2003; Mohan et al; 2007). Ada
varian sel bahan bakar mikroba mediatorless yang berbeda berkenaan
dengan sumber nutrisi dan jenis inokulum yang digunakan. Mereka
adalah sel bahan bakar mikroba, sel bahan bakar mikro tanah dan sel
bahan bakar mikro pengurangan logam dan sedimen sel bahan bakar
mikroba.
Terlepas dari keterbatasan di atas, teknologi sel bahan bakar mikroba
tetap menjadi pilihan tepat dalam perlombaan menuju pengurangan
global ketergantungan bahan bakar fosil dan energi hijau. Tantangan saat
ini yaitu untuk mendapatkan listrik dari mikroba yang diperbaiki dan
dimodifikasi secara genetik untuk meningkatkan tingkat produksi dan
ketahanan energi, sebagai rancangan sel bahan bakar baru (John. 2012).
4. Penelitian tentang penurunan tegangan pada sel bahan bakar
mikroba (MFC) menggunakan biowaste
Penelitian sel bahan bakar mikroba (MFC) menggunakan limbah
biowaste yang dilakukan oleh Pranab K. Barua dan D. Deka yang
menggunakan elektrolit berupa limbah biowaste yaitu antar lain kotoran
sapi, air hasil saringan, air pencuci nasi, kotoran sapi + lumpur, air bersih
+ lumpur, air pencuci nasi + bubur, kotoran sapi + bubur + vermikompos,
12
air hasil saringan + lumpur + vermikompos, air pencuci nasi + lumpur +
vermikompos, lumpur, dan lumpur + vermicompost.
Larutan garam, dalam penelitian ini NaCl murni, ditambahkan ke masing-
masing biowaste yang digunakan. Sebagai sampel untuk membuat
campuran elektrik konduktif. Campuran ini ditempatkan di ruang tertutup
untuk menghentikan masuknya oksigen, sehingga memaksa
mikroorganisme untuk menggunakan respirasi anaerob. Elektroda
kemudian ditempatkan pada larutan yang telah dibuat yang bertindak
sebagai anoda. Di ruang kedua MFC ada solusi lain dan elektroda lain.
Elektroda ini, yang disebut katoda bermuatan positif dan setara dengan
wastafel oksigen di ujung rantai transpor elektron, sekarang akan berada
di luar sel biologis.
Solusinya adalah zat pengoksidasi yang akan mengambil elektron di
katoda. Dalam kasus ini, digunakan kalium ferricyanide sebagai zat
pengoksidasi. Kalium ferricyanide ditambahkan ke katoda untuk
menerima elektron. Hal ini sangat reaktif dengan elektroda grafit.
ferricyanide memiliki potensi yang cukup positif dibandingkan dengan
bahan organik di anoda dan membantu menggerakkan aliran elektron.
Dengan penambahan ion ferricyanide, daya dapat ditingkatkan 50-80%
melalui MFC dengan oksigen terlarut. MFC dengan air dan lumpur dapat
dilihat pada Gambar 2.5.
13
Gambar 2.5 MFC dengan air dan lumpur (Sumber: Pranab, 2010).
Penghubung kedua elektroda adalah sebuah kawat dan penghubung
menghubungkan kedua bagian itu adalah jembatan garam. Sebagai ganti
elektroda yang tersedia secara komersial, batang karbon yang di dapat
dari rangkaian sel aki akan digunakan, ujungnya telah disolder ke kabel
tembaga yang melaju dari satu elektroda ke elektroda lainnya.
Penyolderan dilakukan pada suhu leleh 391° C.
Untuk persiapan jembatan garam, larutan air yang mengandung
konsentrasi NaCl 3% dan agar 1,6% dibiarkan mendidih di dalam oven
microwave selama hampir 3 menit. Larutan panas dituangkan ke bagian
pipa PVC digergaji masing-masing dengan panjang 4 inci dengan
menyegel satu ujung dengan polythene. Penyiapannya kemudian
dibiarkan dingin selama hampir 2 jam di dalam filter udara kinerja
efisiensi tinggi. Setelahnya jembatan garam siap digunakan.
Data diambil selama 5 hari. Nilai yang dicatat adalah nilai puncak yang
diamati selama proses pengukuran data. Hal ini dilakukan karena listrik
yang dihasilkan tidak setabil mungkin karena kelemahan sel. Didapatkan
yaitu seperti tertera pada table 2.1 berikut ini.
14
Tabel 2.1 Tegangan yang dihasilkan (micro-volt) menggunakan bio-
waste yang berbeda (Sumber: Pranab, 2010).
Bio-wastes Day 1 Day 2 Day 3 Day 4 Day 5
Kotoran sapi (250 gm) 147 139 128 116 103
Air ledeng (400 ml) 141 135 125 113 101
Air pencuci nasi (400 ml) 137 129 118 104 98
Kotoran sapi (250 gm) dan
lumpur (5 gm)
189 172 153 138 117
Air ledeng (400 ml) dan
lumpur (5 gm)
185 171 150 134 120
Air pencuci nasi (400 ml)
dan lumpur (5 gm)
190 179 161 145 123
Kotoran sapi (250 gm) dan
vermikompos (2 gm)
159 145 136 123 111
Air ledeng (400 ml), lumpur
(5 gm) dan vermikompost (2
gm)
147 138 126 117 109
Air pencuci nasi (400 ml),
lumpur (5 gm) dan
vermikompos (2 gm)
151 143 136 122 107
lumpur (250 gm) 197 181 169 145 133
lumpur (250 gm) dan
vermikompos (2 gm)
192 174 152 143 129
Didapatkan kesimpulan dari penelitian ini yaitu, baik secara individu
maupun kombinasi, kotoran sapi, air bersih, air pencuci beras, dan bubur,
dapat digunakan dalam sel bahan bakar mikroba untuk menghasilkan
listrik, tegangan yang dihasilkan menurun secara linier berkenaan dengan
waktu. Terkadang campuran biowast benar-benar dapat dihasilkan
bahkan dalam arus ekstraktif yang lebih tinggi daripada komponen
tunggal manapun. Tapi ini tidak selalu benar secara umum. Penambahan
lumpur meningkatkan tegangan yang dihasilkan ke tingkat yang sangat
15
tinggi. Namun penambahan vermicompost sebenarnya memiliki efek
negatif, dan kehidupan sel menurun setelah penambahan lumpur, tapi
meningkat setelah penambahan vermikompost, dengan kata lain, ketika
komponen menghasilkan produksi tegangan tinggi, akhirnya akan
mengurangi umur sel ini adalah temuan penting yang ingin peneliti catat.
Dengan demikian, untuk mendapatkan voltase yang relatif tinggi
sementara umur sel tidak berkurang, limbah bio yang tepat perlu diisi
ulang pada interval waktu tertentu. Oleh karena itu, fenomena penurunan
voltase jelas kurang penting dalam sel bahan bakar mikroba dibandingkan
dengan sel konvensional lainnya, karena pengisian biowaste
dimungkinkan di MFC.
5. Penelitian tentang sel bahan bakar mikroba (MFC) dengan
penambahan katalis
Penelitian tentang sel bahan bakar mikroba oleh Jia Liu dan
Cumaraswamy Vipulanandan (2017) memanfaatkan mikroba sebagai
mengkatalisis reaksi elektrokimia. Ide awal memanfaatkan mikroba untuk
menghasilkan sumber listrik dan dikaitkan dengan Potter pada tahun 1911
, meskipun Konsep 'listrik hewan' berasal dari abad ke-18, ketika Galvani
bereksperimen dengan kaki katak. Dalam studi ini, nanopartikel logam
(Fe, Ni, dan Fe / Ni) digunakan sebagai katalis katoda untuk
meningkatkan daya
listrik yang dapat dihasilkan oleh microbial fuel cell (MFC). Pada
penelitian ini menggunakan anoda dan katoda berupa serat karbon,
16
penambahan nanopartokel Fe an Ni diharapkan dapat mempercepat reaksi
elektrokimia. Bentuk microbial fuel cell dapat dilihat pada gambar 2.6.
Gambar 2.6 Microbial fuel cell (Sumber: Liu, 2017).
Penambahan nanopartikel Fe 1.5 mg / cm2 ke MFC meningkatkan
produksi listrik lebih dari 500% menjadi 66,4 mW / m3, Mendorong
pertumbuhan bakteri dan produksi biosurfaktan dalam larutan anoda
masing-masing sebesar 132,5% dan 32,0%, dan anoda reduksi impedansi,
impedansi katoda. Untuk pertama kalinya, produksi biosurfacant
(molekul yang memiliki gugus polar dan non polar) di ruang anoda MFC
saat menggunakan nanopartikel Ni sebagai katalis katoda. Dengan
memperbaiki sifat katoda, penelitian ini menunjukkan cara baru
memanipulasi kinerja ruang anoda MFC (Liu, 2017).
B. Perbedaan dengan Penelitian Sebelumnya
Pada penelitian ini penulis mencoba menggunakan elektrolit alam yang ada
disekitar pemukiman penduduk untuk dapat menganalisis potensi elektriknya
17
yang dapat digunakan sebagai energi terbarui. Untuk dapat menganalisis
potensi eletrik elektroit yang digunakan penulis menggunakan elektroda,
elektroda yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari bahan yaitu seng
(Zn) dan tembaga (Cu). Bahan elektroda ini nantinya dibentuk menjadi 20 sel
pasang elektroda agar energi listrik yang didapat tidak terlalu kecil. Elektrolit
yang digunakan merupakan air yang ada di sekitar pemukiman penduduk
yaitu air danau, air sungai, air hujan, air payau, dan air rawa. Analisis elektrik
dari berbagai elektrolit yang digunakan pada penelitian ini dapat diketahui
melalui pengukuran tegangan, arus, daya dan hambatan dalam rangkaian
dengan menggunakan multimeter digital. Pada penelitian ini dilakukan dua
tahap pengukuran yaitu pengukuran karakteristik elektrik air danau, air
sungai, air hujan, air payau, dan air rawa tanpa beban dan pengukuran
karakteristik elektrik air danau, air sungai, air hujan, air payau, dan air rawa
dengan menggunakan beban, beban yang digunakan adalah lampu LED
dengan hambatan tertentu. Hasil dari penelitian analisis elektrik berbagai
elektrolit alam ini nantinya diharapkandapat digunakan sebagai sumber energi
listrik terbarukan.
C. Teori Dasar
1. Elektrokimia
Elektrokimia merupakan ilmu kimia yang mempelajari tentang
perpindahan elektron yang terjadi pada sebuah media pengantar listrik
(elektroda). Elektroda terdiri dari elektroda positif dan elektroda negatif.
18
Hal ini disebabkan karena elektroda tersebut akan dialiri oleh arus listrik
sebagai sumber energi dalam pertukaran elektron. Konsep elektrokimia
didasari oleh reaksi reduksi-oksidasi (redoks) dan larutan elektrolit.
Reaksi redoks merupakan gabungan dari rekasi reduksi dan oksidasi yang
berlangsung secara bersamaan. Pada reaksi reduksi terjadi peristiwa
penangkapan elektron sedangkan reaksi oksidasi merupakan peristiwa
pelepasan elektron yang terjadi pada media pengantar pada sel
elektrokimia. Proses elektrokimia membutuhkan media pengantar
sebagai tempat terjadinya serah terima elektron dalam suatu sistem reaksi
yang dinamakan larutan. Larutan dapat dikategorikan menjadi tiga bagian
yaitu larutan elektrolit kuat, larutan elektrolit lemah dan larutan bukan
elektrolit. Larutan elektrolit kuat merupakan larutan yang mengandung
ion-ion terlarut yang dapat mengantarkan arus listrik sangat baik
sehingga proses serah terima elektron berlangsung cepat dan energi yang
dihasilkan relatif besar. Sedangkan larutan elektrolit lemah merupakan
larutan yang mengandung ion-ion terlarut cenderung terionisasi sebagian
sehingga dalam proses serah terima elektron relatif lambat dan energi
yang dihasilkan kecil. Namun demikian proses elektrokimia tetap terjadi.
Untuk larutan bukan elektrolit, proses serah terima elektron tidak terjadi.
Pada proses elektrokimia tidak terlepas dari logam yang dimasukkan
pada larutan disebut elektroda. Terdiri dari katoda dan anoda. Sebagai
contoh sebuah elektroda seng (Zn) yang sudah dimasukkan kedalam
sebuah larutan tembaga (Cu) maka akan mengalami reaksi reduksi dan
reaksi oksidasi sebagai berikut:
19
Reaksi oksidasi : (1)
Reaksi reduksi : (2)
Pada proses ini zat yang mengalami oksidasi dinamakan reduktor,
sedangkan zat yang mengalami reduksi disebut oksidator.
Sel elektrokimia terdiri dari sel volta dan sel elektrolisis. Walaupun
masing-masing sel sama-sama akan mengalami proses kimia tetapi
terdapat perbedaan yang sangat besar yang akan dipaparkan sebagai
berikut :
a) Sel Volta
Sel Volta merupakan sel elektrokimia yang menghasilkan energi
listrik diperoleh dari reaksi kimia yang berlangsung spontan.
Beberapa literatur menyebutkan juga bahwa sel Volta sama dengan
sel Galvani. Diperoleh oleh gabungan ilmuan yang bernama
Alessandro Volta dan Luigi Galvani pada tahun 1786. Bermula dari
penemuan baterai yang berasal dari caian garam. Pada sel Volta
anoda adalah kutub negatif dan katoda kutub positif. Anoda dan
katoda akan dicelupkan kedalam larutan elektrolit yang terhubung
oleh jembatan garam. Jembatan garam memiliki fungsi sebagai
pemberi suasana netral (grounding) dari kedua larutan yang
menghasilkan listrik. Dikarenakan listrik yang dihasilkan harus
melalui reaksi kimia yang spontan maka pemilihan dari larutan
elektrolit harus mengikuti kaedah deret Volta.
b) Sel Elektrolisis
20
Sel elektrolisis merupakan sel elektrokimia yang menggunakan
sumber energi listrik untuk mengubah reaksi kimia yang terjadi. Pada
sel elektrolisis katoda memiliki muatan negatif sedangkan anoda
memiliki muatan positif. Sesuai dengan prinsip kerja arus listrik.
Terdiri dari zat yang dapat mengalami proses ionisasi, elektrode dan
sumber listrik (baterai). Listrik dialirkan dari kutub negatif dari
baterai ke katoda yang bermuatan negatif. Larutan akan mengalami
ionisasi menjadi kation dan anion. Kation di katoda akan mengalami
reduksi sedangkan di anoda akan mengalami oksidasi. Salah satu
aplikasi dari sel elektrolisis yaitu penyepuhan logam emas dengan
menggunakan larutan elektrolit yang mengandung unsur emas (Au).
Hal ini dilakukan untuk melapisi kembali perhiasan yang kadar
emasnya sudah berkurang (Ridwan, 2016).
2. Potensial sel volta
Potensial sel volta dapat ditentukan melalui percobaan dengan
menggunakan voltmeter atau potensiometer. Potensial sel volta dapat
juga dihitung berdasarkan data potensial elektroda positif (katoda) dan
potensial elektroda negatif (anoda).
Eo sel = E
o katoda - E
o anoda (3)
Katoda adalah elektroda yang mempunyai harga Eo lebih besar (lebih
positif), sedangkan anoda adalah yang mempunyai Eo lebih kecil (lebih
negatif) (Dogra, 1990).
21
3. Sel galvani
Semua reaksi kimia yang disebabkan oleh energi listrik serta reaksi
kimia yang menghasilkan energi listrik dipelajari dalam bidang
elektrokimia. Kita dapat menggunakan kelistrikan sejak Luigi Galvani
pada tahun 1791 menemukan bahwa pada kodok yang segar dapat
bergetar jika dihubungkan dengan dua macam logam bersambungan dan
Alessandro Volta berhasil membuat baterai pertama dengan menyusun
kepingan perak dan kepingan seng serta kertas yang dibasahi larutan
asam (Syukri, 1999).
Sel galvani terdiri atas dua elektroda dan elektrolit, elektroda
dihubungkan oleh penghantar luar yang mengangkut elektron ke dalam
sel atau keluar sel. Elektroda dapat berperan dan bisa juga tidak berperan
dalam reaksi sel. Setiap elektroda dan elektrolit disekitarnya membentuk
setengah sel. Reaksi elektroda adalah setengah reaksi yang berlangsung
dalam setengah sel. Kedua setengah sel dihubungkan dengan jembatan
garam. Arus diangkut oleh ion-ion yang bergerak melalui jembatan
garam. Sel galvani atau sel volta dapat menghasilkan energi listrik
sebagai hasil reaksi kimia yang berlangsung spontan. Cara kerja dari sel
galvani adalah sebagai berikut.
a) Pada anoda terjadi oksidasi dan elektron bergerak menuju elektroda.
22
b) Elektron mengalir melalui sirkuit luar menuju ke elektroda.
c) Elektron berpindah dari katoda ke zat dalam elektrolit, zat yang
menerima elektron mengalami reduksi (Hiskia,1992).
4. Elektroda
Elektroda adalah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengan
bagian atau media non logam dari sebuah sirkuit misal semikonduktor,
elektrolit atau vakum. Elektroda ditemukan oleh ilmuwan Michael
Faraday, berasal dari bahasa Yunani elektron yang berarti sebuah cara.
Elektroda dalam sel elektrokimia dapat disebut sebagai anoda atau
katoda. Anoda didefinisikan sebagai elektroda dimana elektron datang
dari sel elektrokimia sehingga terjadi oksidasi dan katoda didefinisikan
sebagai elektroda dimana elektron memasuki sel elektrokimia sehingga
terjadi reduksi. Elektroda bipolar adalah elektroda yang berfungsi
sebagai anoda dari sebuah sel elektrokimia dan katoda bagi sel
elektrokimia lainnya (Hiskia, 1992).
a) Deret elektrokimia (deret volta)
Deret elektrokimia atau deret volta merupakan urutan logam-logam
berdasarkan kenaikan potensial elektroda standarnya. Umumnya
deret volta yang sering dipakai adalah Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al,
Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pt, dan Au.
Pada deret volta, unsur logam dengan potensial elektroda lebih
negatif ditempatkan di bagian kiri, sedangkan unsur dengan potensial
elektroda yang lebih positif ditempatkan di bagian kanan. Semakin
23
ke kiri kedudukan suatu logam dalam deret tersebut, maka logam
semakin reaktif, semakin mudah melepas elektron dan logam
merupakan reduktor yang kuat dan mudah mengalami oksidasi.
Sebaliknya, semakin ke kanan kedudukan suatu logam dalam deret
volta, maka logam semakin kurang reaktif, semakin sulit melepas
elektron dan logam merupakan oksidator yang kuat dan mudah
mengalami reduksi, Tabel 2.2 menunjukkan nilai deret volta.
Tabel 2.2 Nilai deret volta (Sumber: Silberberg, 2000).
Reaksi Reduksi Logam Eo
(volt)
Li+ + e
- Li -3.04
K+ + e
- K -2.92
Ba2 + 2e
- Ba -2.90
Ca2+
+ 2e- Ca -2.87
Na+ + e
- Na -2.71
Mg2+
+ 2e- Mg -2.37
Al3+
+ 3e- Al -1.66
Mn2+
+ 2e- Mn -1.18
2H2O + 2e- H2+2OH
- -0.83
Zn2+
+ 2e- Zn -0.76
Cr3+
+ 3e- Cr -0.71
Fe2+
+ 2e- Fe -0.44
Cd2+
+ 2e- Cd -0.40
Co2+
+ 2e- Co -0.28
Ni2+
+ 2e- Ni -0.25
Sn2+
+ 2e- Sn -0.14
Pb2+
+ 2e- Pb -0.13
2H+ + 2e
- H2 0.00
Sn2+
+ 2e- Sn
2+ +0.13
Bi3+
+ 3e- Bi +0.30
Cu2+
+ 2e- Cu +0.34
Ag+ + e
- Ag +0.80
24
Pt2+
+ 2e- Pt +1.20
Au3+
+ 3e- Au +1.50
b) Jenis-jenis elektroda
1. Anoda
Pada sel Galvani, anoda adalah tempat terjadinya oksidasi,
bermuatan negatif disebabkan oleh reaksi kimia yang spontan
dan elektron akan dilepaskan oleh elektroda. Pada sel elektrolisis,
sumber eksternal tegangan didapat dari luar, sehingga anoda
bermuatan positif apabila dihubungkan dengan katoda. Ion-ion
bermuatan negatif akan mengalir pada anoda untuk dioksidasi
(Dogra,1990).
2. Katoda
Katoda merupakan elektroda tempat terjadinya reduksi berbagai
zat kimia. Katoda bermuatan positif bila dihubungkan dengan
anoda yang terjadi pada sel Galvani. Ion bermuatan positif
mengalir ke elektroda untuk direduksi oleh elektron-elektron
yang datang dari anoda. Pada sel elektrolisis, katoda adalah
elektroda yang bermuatan negatif (anion). Ion-ion bermuatan
positif (kation) mengalir ke elektroda untuk direduksi, dengan
demikian pada sel Galvani elektron bergerak dari anoda ke
katoda (Bird, 1993).
c) Potensial elektroda
25
Arus listrik yang terjadi pada sel Volta disebabkan elektron mengalir
dari elektroda negatif ke elektroda positif. Hal ini disebabkan karena
perbedaan potensial antara kedua elektroda, misalnya kita mengukur
perbedaan potensial (∆V) antara dua elektroda dengan menggunakan
potensiometer ketika arus listrik yang dihasilkan mengalir sampai
habis, maka akan diperoleh nilai limit atau perbedaan potensial saat
arus listriknya nol yang disebut sebagai potensial sel (E°sel).
Perbedaan potensial yang diamati bervariasi dengan jenis bahan
elektroda dan konsentrasi serta temperatur larutan elektrolit. Sebagai
contoh untuk sel Daniell, bila diukur dengan potensiometer beda
potensial pada suhu 25°C saat konsentrasi ion Zn2+
dan Cu2+
sama
adalah 1,10 volt. Bila elektroda Cu2+
dalam sel Daniell diganti
dengan elektroda Ag/Ag+, potensial sel adalah 1,56 volt. Jadi dengan
berbagai kombinasi elektroda dapat menghasilkan nilai potensial sel
yang sangat bervariasi (Anderson, et al, 2010).
Larutan ion mengalir melalui sepasang elektroda, elektroda positif
akan menarik ion negatif dan elektroda negatif akan menarik ion
positif. Bahan elektroda yang ideal adalah yang memiliki
konduktivitas yang tinggi, luas permukaan spesifik yaitu luas
permukaan per unit berat sebesar mungkin untuk penyerapan (Oren,
2007).
Ketika dua buah konduktor seperti Cu-Zn dan C-Zn, terhubung
melalui larutan dengan konsentrasi pembawa muatan positif dan
26
negatif tidak seimbang, maka satu jenis pembawa muatan akan
terkumpul pada satu konduktor dan lainnya akan terkumpul pada
konduktor lainnya, sehingga di kedua ujung konduktor tersebut
terdapat beda potensial. Sistem ini dikenal dengan sel Volta.
Mengingat di kedua ujung konduktor terjadi reaksi redoks terus
menerus, maka terjadi pertukaran pembawa muatan dari elektroda ke
larutan elektrolit maupun sebaliknya yaitu dari larutan elektrolit ke
elektroda, menyebabkan aliran pembawa muatan (arus listrik) pada
rangkaian tertutup kedua elektroda tersebut, dengan kata lain gaya
gerak listrik dari sel merupakan hasil perubahan energi kimia melalui
reaksi redoks (Landis, 1909). Energi listrik yang dihasilkan dari sel
volta bergantung pada jenis larutan dan elektroda baik jenis material
maupun modifikasi dimensi elektroda.
5. Karakteristik tembaga (Cu)
Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki
lambang Cu, berasal dari bahasa latin cuprum dan nomor atom 29.
Bernomor massa 63,54 dan merupakan unsur logam dengan warna
kemerahan. Tembaga merupakan konduktor panas dan listrik yang baik.
Tembaga mempunyai kekonduksian elektrik yang tinggi diantara semua
logam-logam tulen dalam suhu bilik, hanya perak yang mempunyai
kekonduksian elektrik lebih tinggi dari padanya, apabila dioksidakan
tembaga adalah besi lemah. Tembaga sangat langka dan jarang sekali
27
diperoleh dalam bentuk murni. Mudah didapat dari berbagai senyawa
dan mineral.
Logam ini termasuk logam berat non ferro yaitu logam dan paduan yang
tidak mengandung Fe dan C sebagai unsur dasar serta memiliki sifat
penghantar listrik dan panas yang tinggi, keuletan yang tinggi dan sifat
tahanan korosi yang baik. Produksi tembaga sebagian besar dipakai
sebagai kawat atau bahan untuk menukar panas dalam memanfaatkan
hantaran listrik dan panasnya yang baik. Biasanya digunakan dalam
bentuk paduan, karena dapat dengan mudah membentuk paduan dengan
logam-logam lain diantaranya dengan logam Pb dan logam Sn (Vliet, et
al; 1984). Bentuk kristal tembaga dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Sebuah kristal tembaga (Cu) (Van Vliet, et al; 1984).
Struktur kristal tembaga murni adalah face centered cubic (FCC) dan
memiliki titik leleh 1084,62oC. Pada Tabel 2.3 diperlihatkan sifat fisis
mekanik dan sifat panas dari tembaga murni.
28
Tabel 2.3 Sifat fisis, mekanik dan panas dari tembaga murni (Sumber:
Hammond, 2004).
Tembaga merupakan logam berwarna kuningan seperti emas kuning dan
keras bila tembaga tersebut tidak murni, tembaga mudah ditempa dan
bersifat mulur sehingga mudah dibentuk menjadi pipa, lembaran tipis
dan kawat, serta tembaga merupakan konduktor panas dan listrik yang
baik. Tembaga memiliki konduktivitas listrik yang tinggi yaitu sebesar
59,6×106 S/m, oleh karena itu tembaga memiliki konduktivitas termal
yang tinggi atau kedua tertinggi diantara semua logam murni pada suhu
kamar (Hammond, 2004).
6. Karakteristik seng (Zn)
Seng dengan nama kimia Zinc dilambangkan dengan Zn merupakan
salah satu unsur logam berat, Zn mempunyai nomor atom 30 dan
Sifat Fisis Satuan Densitas 8920 kg/m
3
Sifat Mekanik
Kuat tarik 200 N/mm2
Modulus elastisitas 130 Gpa
Brinnel hardness 874 MN m-2
Sifat Panas
Koefisien ekspansi thermal 16,5 x 10-6 K-1
Konduktivitas thermal 400 W/mK
29
memiliki berat atom 65,39. Logam ini cukup mudah ditempa dan liat
pada 110-150oC. Seng (Zn) melebur pada 410
oC dan mendidih pada
906oC. Seng dalam pemanasan tinggi akan menimbulkan endapan
seperti pasir. Beberapa unsur kimia seng mirip dengan magnesium, hal
ini dikarenakan ion kedua unsur ini berukuran hampir sama. Selain itu,
keduanya juga memiliki keadaan oksidasi +2. Seng merupakan unsur
yang melimpah dikerak bumi dan memiliki lima isotop stabil. Bijih seng
yang paling banyak ditambang adalah seng sulfida (Slamet, 1994).
Luigi Galvani dan Alessandro Volta berhasil meneliti sifat-sifat
elektrokimia seng pada tahun 1800. Pelapisan seng pada baja untuk
mencegah perkaratan merupakan aplikasi utama seng, aplikasi lainnya
meliputi penggunaannya pada baterai. Terdapat berbagai jenis senyawa
seng yang dapat ditemukan, seperti seng karbonat dan seng glukonat
(suplemen makanan), seng klorida (pada deodoran), seng pirition (pada
sampo anti ketombe), seng sulfida (pada cat berpendar) dan seng metil
ataupun seng dietil di laboratorium organik. Seng adalah logam yang
memilki karakteristik cukup reaktif, berwarna putih kebiruan, pudar bila
terkena uap udara dan terbakar bila terkena udara dengan api hijau
terang. Seng dapat bereaksi dengan asam, basa dan senyawa non logam.
Seng di alam tidak berada dalam keadaan bebas, tetapi dalam bentuk
terikat dengan unsur lain berupa mineral. Mineral yang mengandung
seng di alam bebas antara lain kalamin, franklinite, smitkosonit, willenit
dan zinkit (Widowati dkk, 2008).
30
7. Karakteristik karbon (C)
Karbon atau zat arang merupakan unsur kimia yang mempunyai simbol
C dan memiliki nomor atom 6 pada tabel periodik. Sebagai unsur
golongan 14 pada tabel periodik, karbon merupakan unsur non logam
dan bervalensi 4, yang berarti bahwa terdapat empat elektron yang dapat
digunakan untuk membentuk ikatan kovalen. Terdapat tiga macam
isotop karbon yang ditemukan secara alami, yakni 12C dan 13C yang
stabil dan 14C yang bersifat radioaktif. Karbon merupakan salah satu
diantara beberapa unsur yang diketahui keberadaannya sejak zaman
kuno. Istilah karbon berasal dari bahasa latin carbo, yang berarti batu
bara (Lide, 2005). Karbon memiliki beberapa jenis alotrop, yang paling
terkenal adalah grafit, intan dan karbon amorf. Sifat-sifat fisika karbon
bervariasi bergantung pada jenis alotropnya (Haaland, 1976).
Sumber karbon anorganik terbesar terdapat pada batu kapur, dolomit dan
karbon dioksida, sedangkan sumber organik terdapat pada batu bara,
tanah gambut, minyak bumi dan klatrat metana. Karbon dapat
membentuk lebih banyak senyawa dari pada unsur-unsur lainnya,
dengan hampir 10 juta senyawa organik murni yang telah dideskripsikan
sampai sekarang. Karbon adalah unsur paling berlimpah ke-15 di kerak
bumi dan ke-4 di alam semesta. Karbon terdapat pada semua jenis
makhluk hidup dan pada manusia, karbon merupakan unsur paling
berlimpah kedua sekitar 18,5% setelah oksigen. Keberlimpahan karbon
ini bersamaan dengan keanekaragaman senyawa organik dan
31
kemampuannya membentuk polimer membuat karbon sebagai unsur
dasar kimiawi kehidupan. Unsur ini adalah unsur yang paling stabil
diantara unsur-unsur yang lain, sehingga dijadikan acuan dalam
mengukur satuan massa atom. Keistimewaan unsur karbon dibandingkan
dengan unsur golongan IV A yang lain, unsur karbon secara alamiah
mengikat dirinya sendiri dalam rantai, baik dengan ikatan tunggal (C–C),
ikatan rangkap dua (C=C), maupun ikatan rangkap tiga (C≡C). Hal ini
terjadi karena unsur karbon mempunyai energi ikatan yang kuat yaitu
sebesar 356 kJ/mol (Libby, 1952).
Karbon memiliki berbagai bentuk alotrop yang berbeda-beda, meliputi
intan yang merupakan bahan terkeras di dunia sampai dengan grafit yang
merupakan salah satu bahan terlunak. Karbon juga memiliki afinitas
untuk berikatan dengan atom kecil lainnya, sehingga dapat membentuk
berbagai senyawa dengan atom tersebut. Oleh karena itu karbon dapat
berikatan dengan atom lain, termasuk dengan karbon sendiri yang dapat
membentuk hampir 10 juta jenis senyawa yang berbeda. Karbon juga
memiliki titik lebur dan titik sublimasi yang tertinggi diantara semua
unsur kimia (Watson, 1999).
8. Karakteristik aluminium (Al)
Aluminium memiliki struktur kristal face centred cubic (FCC) dengan
kisi kristal (a) = 4,0413 Å pada temperatur 25oC (Horn, 1967).
Aluminium merupakan logam ringan, dimana memiliki berat 34% dari
32
besi dengan volume yang sama, 30% lebih berat dengan volume yang
sama dibandingkan dengan tembaga, akan tetapi memiliki berat 1,5
kali dibandingkan dengan magnesium. Aluminium tidak beracun, tidak
merubah warna makanan dan tidak mempunyai rasa maka dari itu
aluminium banyak digunakan sebagai kemasan makanan (Fellers, 1990).
Aluminium mempunyai ketahanan korosi dan hantaran listrik yang baik
serta sifat-sifat lainnya sebagai sifat logam. Untuk menaikkan sifat
mekaniknya, maka secara umum aluminium biasanya dipadu dengan
menambahkan Si, Fe, Cu, Mn, Mg, dan Zn. Si dan Mg ditambahkan
untuk menambah daya tahan terhadap korosi, Fe untuk mencegah
terjadinya penyusutan, Cu untuk menambah kekuatan, dan Mn untuk
memperbaiki mampu bentuk. Elemen-elemen tersebut ditambahkan baik
secara satu-persatu atau bersama-sama. Penggunaan dari aluminium dan
paduannya antara lain untuk peralatan rumah tangga, kemasan makanan
dan minuman, pesawat terbang, mobil, kapal laut, konstruksi bangunan
rumah, dll (Surdia, 1992).
9. Air
Air diperlukan bagi kehidupan organisme, peranan air bagi kehidupan
semakin meningkat dengan majunya kebudayaan manusia. Kalau air
tersebut digunakan oleh organisme untuk keperluannya, misalnya ikan
maka kualitas airnya harus sesuai dengan air yang dibutuhkan oleh ikan
itu (Wardoyo, 1981).
33
Air dibedakan menjadi dua yaitu air permukaan dan air tanah. Air
pemukaan adalah air yang berada di permukaan tanah dan dapat dengan
mudah dilihat oleh mata kita. Air tanah adalah air yang berada di bawar
permukaan tanah.
Air tanah adalah air yang berada dibawah permukaan tanah. Air tanah
banyak digunakan untuk keperluan sehari hari ataupun industri karena
termasuk sumber air selain dari air sungai atau air hujan. Air tanah
ditemukan pada akifer. Pergerakan air tanah sangat lambat, kecepatan
arus berkisar antara 10-10 sampai 10-3 m/detik dan dipengaruhi oleh
porositas, permeabilitas dari lapisan tanah, dan pengisian kembali air
(recharge). Karakteristik utama yang membedakan air tanah dan air
permukaan adalah pergerakan yang sangat lambat dan waktu tinggal
(residence time) yang sangat lama, dapat mencapai puluhan bahkan
ratusan tahun. Karena pergerakan yang sangat lambat dan waktu tinggal
yang lama tersebut, air tanah akan sulit untuk pulih kembali jika
mengalami pencemaran (Effendi, 2003). Peraturan pemerintah No.20
tahun 1990 mengelompokkan kualitas air menjadi beberapa golongan
menurut peruntukannya.
Adapun penggolongan air menurut peruntukannya adalah:
a) Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum
secara langsung, tanpa pengolahan terlebih dahulu.
b) Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air
minum.
34
c) Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan
perikanan dan peternakan.
d) Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan
pertanian, usaha diperkotaan, industri, dan pembangkit listrik tenaga
air (Effendi, 2003).
10. Karakteristik atau parameter kualitas air
Kualitas air dalam hal analisis kualitas air mencakup keadaan fisik,
kimia, dan biologi yang dapat mempengaruhi ketersediaan air untuk
kehidupan manusia, pertanian, industri, rekreasi, dan pemanfaatan air
lainnya (Asdak, 1995). Kualitas air yaitu sifat air dan kandungan
makhluk hidup, zat energi atau komponen lain di dalam air. Kualitas air
dinyatakan dengan beberapa parameter yaitu parameter fisika (suhu,
kekeruhan, padatan terlarut dan sebagainya), parameter kimia (pH,
oksigen terlarut, BOD, kadar logam dan sebagainya), dan parameter
biologi (keberadaan plankton, bakteri, dan sebagainya) (Effendi, 2003).
a) Konduktivitas
Konduktivitas atau daya hantar listrik (DHL) merupakan ukuran dari
kemampuan larutan untuk menghantarkan arus listrik. Semakin
banyak garam-garam terlarut yang dapat terionisasi, semakin tinggi
pula nilai DHL. Selain itu, bilangan valensi dan konsentrasi ion-ion
terlarut sangat berpengaruh terhadap nilai DHL. Asam, basa dan
garam merupakan penghantar listrik yang baik, sedangkan bahan
35
organik (sukrosa dan benzene) yang tidak dapat mengalami disosiasi
merupakan penghantar listrik yang jelek (Effendi, 2003). Nilai DHL
berhubungan erat dengan nilai padatan terlarut total (TDS). Hal ini
ditunjukan dengan persamaan (4) (Tebbutt, 1992).
(4)
Keterangan : K = konstanta untuk jenis air tertentu.
Nilai TDS dapat diperkirakan dengan mengalikan nilai DHL dengan
bilangan 0,55 – 0,75 (Canadian Water Quality Guidelines, 1987).
Nilai TDS biasanya lebih kecil daripada nilai DHL. Pada penentuan
nilai TDS, bahan bahan yang mudah menguap (volatile) tidak
terukur karena melibatkan proses pemanasan (Effendi, 2003).
Daya hantar listrik suatu larutan bergantung pada jenis dan
konsentrasi ion didalam larutan. Daya hantar listrik berhubungan
dengan pergerakan suatu ion di dalam larutan ion yang mudah
bergerak mempunyai daya hantar listrik yang besar. Daya hantar
listrik merupakan kebalikan dari tahanan, sehingga daya hantar
listrik mempunyai satuan ohm. Bila arus listrik dialirkan dalam suatu
larutan mempunyai dua elektroda, maka daya hantar listrik
berbanding lurus dengan luas permukaan elektroda dan berbanding
terbalik dengan jarak kedua elektroda (Bassett. 1994).
Pengukuran nilai konduktivitas dapat diukur menggunakan
konduktometer. Konduktometer adalah alat yang digunakan untuk
menentukan daya hantar suatu larutan. Prinsip kerja konduktometer
36
adalah elektroda diberi gaya listrik yang akan menggerakan ion-ion
dalam larutan, ion-ion akan bergerak dari potensial tinggi ke
potensial rendah. Dari pergerakan ion tersebut akan
menghasilkan arus listrik. Semakin banyak ion yang bergerak
maka arus listrik semakin besar sehingga nilai konduktivitas yang
terbaca oleh konduktometer juga semakin besar.
b) TDS (Total Dissolved Solid)
Kelarutan zat padat dalam air atau disebut sebagai total Dissolved
solid (TDS) adalah terlarutnya zat padat, baik berupa ion, berupa
senyawa, koloid di dalam air. Sebagai contoh adalah air permukaan
apabila diamati setelah turun hujan akan mengakibatkan air sungai
maupun kolam kelihatan keruh yang disebabkan oleh larutnya
partikel tersuspensi didalam air, sedangkan pada musim kemarau air
kelihatan berwarna hijau karena adanya ganggang di dalam air.
Konsentrasi kelarutan zat padat ini dalam keadaan normal sangat
rendah, sehingga tidak kelihatan oleh mata telanjang (Situmorang,
2007).
Residu dianggap sebagai kandungan total bahan terlarut dan
tersuspensi dalam air. Selama penentuan residu ini, sebagian besar
bikarbonat yang merupakan ion utama di perairan telah mengalami
transformasi menjadi karbondioksida, sehingga karbondioksida dan
gas-gas lain yang menghilang pada saat pemanasan tidak tercakup
dalam nilai padatan total (Boyd, 1988). Padatan yang terdapat di
37
perairan diklasifikasikan berdasarkan ukuran diameter partikel,
seperti yang ditunjukan pada tabel di bawah ini :
Tabel 2.4 klasifikasi padatan di perairan berdasarkan ukuran
diameter (Sumber : Effendi, 2003).
No.
Klasifikasi Padatan Ukuran Diameter (µm) Ukuran Diameter (mm)
1
2
3
Padatan Terlarut
Koloid
Padatan
Tersuspensi
< 10-3
10-3
– 1
> 1
< 10-6
10-6
- 10-3
> 10-3
Padatan Terlarut Total (TDS) adalah bahan-bahan terlarut (diameter
< 10-6 mm) dan koloid (diameter 10-6 - 10-3 mm) yang
berupa senyawa-senyawa kimia dan bahan-bahan lain, yang tidak
tersaring pada kertas sarng berdiameter 0,45µm (Rao, 1992).
TDS biasanya disebabkan oleh bahan anorganik yang berupa ion-ion
yang biasanya ditemukan di perairan. Adapun ion-ion yang terdapat
di perairan ditunjukan dalam Tabel 2.5:
Tabel 2.5 Ion-ion yang biasa ditemukan di perairan (Sumber : Todd,
1970).
Major Ion (Ion Utama) (1,0
– 1.000 mg/liter)
Secondary Ion (Ion Sekunder)
(0,01 – 10,0 mg/liter)
Sodium (Na) Kalsium
(Ca) Magnesium (Mg)
Bikarbonat (HCO3)
Sulfat (SO4) Klorida
(Cl)
Besi (Fe)
Strontium (Sr)
Kalium (K)
Karbonat (CO3)
Nitrat (NO3)
Fluorida (F)
Boron (Br)
Silika (SiO2)
38
Total padatan terlarut merupakan konsentrasi jumlah ion kation
(bermuatan positif) dan anion (bermuatan negatif) di dalam air. Oleh
karena itu, analisa total padatan terlarut menyediakan pengukuran
kualitatif dari jumlah ion terlarut, tetapi tidak menjelaskan pada sifat
atau hubungan ion. Selain itu, pengujian tidak memberikan wawasan
dalam masalah kualitas air yang spesifik. Oleh karena itu, analisa
total padatan terlarut digunakan sebagai uji indikator untuk
menentukan kualitas umum dari air. Sumber padatan terlarut total
dapat mencakup semua kation dan anion terlarut (Oram, 2010).
Total zat padat terlarut biasanya terdiri atas zat organik, garam
anorganik, dan gas terlarut. Bila total zat padat terlarut bertambah
maka kesadahan akan naik pula. Selanjutnya efek padatan terlarut
ataupun padatan terhadap kesehatan tergantung pada spesies kimia
penyebab masalah tersebut (Slamet, 1994).
11. Air sungai
Merupakan jenis air permukaan dengan tingkat kekotoran yang sangat
tinggi. Paling sering digunakan oleh manusia seperti untuk irigasi,
transportasi dan untuk pemenuhan kebutuhan lainnya. Karena derajat
pengotorannya begitu tinggi sehingga dalam penggunaan untuk air
minum perlu melewati proses pengolahan yang sempurna sehingga dapat
di konsumsi.
39
Pada daerah hulu sungai umumnya memiliki kualitas air yang jauh lebih
baik, sehingga tidak memerlukan proses rumit dalam pengolahannya
untuk menjadi air minum. Masyarakat yang tinggal di daerah hulu
sungai lebih memilih menggunakan air sungai, dibandingkan dengan air
tanah karena perbedaan kualitas antara keduanya tidak begitu mencolok.
Banyaknya aktivitas domestik dan industri disepanjang sungai serta
adanya dinamika aliran tersebut menimbulkan perubahan kualitas dan
kuantitas sungai secara signifikan. Semakin tinggi aktivitas domestik dan
industri disepanjang sungai, maka akan semakin signifikan terjadi
perubahan kualitas air.
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Mutiara
Rachmaningrum dkk (2015) menyatakan bahwa kandungan air sungai
Citarum Hulu Segmen Dayeuhkolot-Nanjung memiliki konsentrasi
logam berat kadmium di tiga titik sampling yaitu Dayeuhkolot, Cisirung,
dan Nanjung sebesar < 0,006 mg/L. Konsentrasi kadmium yang sangat
kecil ini dapat disebabkan dari sumber kadmium tersebut, yang berasal
dari pelapis logam, PVC/plastik, pupuk phospat, endapan sampah.
Dimana hanya terdapat beberapa industri tersebut di ketiga lokasi. Selain
itu konsentrasi oksigen terlarut di Dayeuhkolot dan Cisirung yaitu 4
mg/L. Nilai pH di setiap segmen yaitu masih berada di bawah 6-9.
Sedangkan konsentrasi TSS dan kekeruhan di Dayeuhkolot, Cisirung,
dan Nanjung ketiganya masih berada di bawah baku mutu yang
ditentukan. Parameter fisika dan kimia yang diteliti tidak terlihat
pengaruhnya terhadap kelarutan logam berat kadmium di segmen
40
Dayeuhkolot, Cisirung, dan Nanjung. Hal ini dikarenakan konsentrasi
kadmium di ketiga lokasi tersebut sangat rendah dan memiliki nilai yang
sama yaitu < 0,006 mg/L (Rachmaningrum, 2015).
12. Air payau
Air payau adalah campuran antara air tawar dan air laut (air asin). Jika
kadar garam yang dikandung dalam satu liter air adalah antara 0,5
sampai 30 gram, maka air ini disebut air payau
Menurut Soedjono (2002), air payau terjadi karena intrusi air asin ke air
tawar, hal ini dikarenakan adanya degradasi lingkungan. Pencemaran air
tawar juga dapat terjadi karena fenomena air pasang naik. Saat air laut
meluap, masuk ke median sungai, kemudian terjadi pendangkalan di
sekitar sungai sehingga air asin ini masuk ke dalam air tanah dangkal
dan menjadi payau. Air dikategorikan sebagai air payau bila
konsentrasinya 0,05 sampai 3% atau menjadi saline bila konsentrasinya
3 sampai 5%. Lebih dari 5% disebut brine. Menurut Soedjono (2002),
berdasarkan kandunga kloridanya, maka air dibedakan menjadi 4 yakni:
atas air :
a. Air tawar (< 1.000 mg/L)
b. Air payau (brackish = 1.000 – 35.000 mg/L)
c. Air asin (saline
d. Brine (berkadar garam tinggi : laut mati)
41
Selain memiliki kadar garam yang tinggi, air payau juga mengandung
bahan organik alami yang pada umumnya disebut Natural Organic
Matter (NOM) dalam kadar yang tinggi. NOM diindentikkan dengan
senyawa humat yang merupakan golongan senyawa organik alami yang
paling banyak terdapat di lingkungan, baik tanah maupun air. Istilah
senyawa humat tidak mengacu pada golongan senyawa organik murni
tetapi mengacu pada campuran senyawa organik dengan karakteristik
yang beragam. Keragaman karakteristik tersebut timbul sebagai akibat
peranan berbagai faktor yang terlibat dalam proses pembentukkannya di
alam, meliputi senyawa asalnya (prekursor) yang dapat berupa sisa
tanaman maupun hewan, reaksi pembentukan yang melibatkan reaksi
kimia atau biologis, dan kondisi lingkungan proses pembentukan
berlangsung (Simon et al; 1994; Bruchet and Rybacki,1994).
13. Air hujan
Matahari berperan dalam mendorong proses terjadinya penguapan uap
air yang ada di permukaan bumi naik hingga atmosfer. Disanalah uap air
akan mengalami kodensasi sehingga berubah wujud menjadi titik air
yang akan semakin berat dan akhirnya jatuh kembali ke permukaan bumi
dalam bentuk hujan. Namun ada juga titik air yang sebelum sampai ke
bumi sudah menguap lagi, ini disebut dengan virga.
Saat terjadinya virga maka proses penjenuhan udara akan berlangsung,
semakin lama udara akan mencapai titik jenuh maksimum sehingga
42
terjadinya hujan. Air hujan umumnya memiliki tingkat pH yang rendah
sehingga cenderung bersifat asam dan tekstur lunak karena tidak
mengandung garam dan zat-zat mineral lainnya.
Proses kodensasi yang berlangsung pada daerah pengunungan yang
udaranya belum terkena polutan maka akan menghasilkan air hujan
dengan pH mendekati normal. Namun jika proses kodensasi terjadi pada
daerah dengan tingkat polutan tinggi seperti daerah perkotaan dan
industri maka pH air hujan nya akan rendah sehingga sering disebut
dengan istilah hujan asam.
14. Air rawa
Rawa merupakan kawasan lahan rendah yang senatiasa memiliki
kepekaan tergenang air pada kurun waktu tertentu maupun sepanjang
tahun (Kordik dan Tancung, 2005). Sumber air rawa meliputi air hujan,
air luapan akibat rambatan pasang air laut dan air luapan banjir di bagian
hulu. Rawa juaga berhungan langsung dengan sistem ekologi DAS
bagian hulu umumnya dapat dipandang sebagai suatu ekosistem
pedesaan (Sumarwoto, 1982). Ekosistem itu terdiri atas empat ekosistem
utama , yaitu desa, sawa/ladang, sungai dan hutan. Air rawa ditinjau dari
asal usulnya, bahwa air rawa berasal dari air hujanyang jatuh melalui
proses siklus hidrologi, energi panas matahari dan faktor-faktor iklim
lainnya menyebabkan terjadinya proses evaporasi pada permukaan
tanah, di laut atau badan-badan air lainnya. Uap air sebagai hasil proses
43
evaporasi akan terbawa oleh angin melintasi dataran yang bergunung-
gunung maupun datar, dan apabila keadaan atmoesfer memungkinkan,
sebagian dari uap air tersebut akan terkondensasi dan turun sebagai air
hujan (Asdak, 2007).
Pada dasarnya kandungan air hujan berasal dari reaksi zat-zat yang ada
di atmosfer dengan butiran air yang melewatinya. Umumnya terdiri dari
99.9 persen massa H2O dan sisanya adalah zat-zat yang ikut tercampur
dengan air hujan, berupa zat padat yang mudah larut dan gas.
Kandungan air hujan sendiri tergantung pada kondisi geologi, jumlah
penduduk, dan aktifitas yang dilakukan oleh manusia di daerah tersebut.
Sehingga kandungan hujan akan berbeda-beda di setiap tempat.
Misalnya, di daerah laut terbuka sampai daerah dekat dengan pantai, air
hujan akan mengandung garam, CO2 dan bersifat asam. Sedangkan air
hujan di darat punya kandungan garam yang jauh lebih sedikit. Apalagi
di kota-kota yang padat penduduk, seperti Jakarta, kemungkinan
kandungan air hujannya berasal dari sisa-sisa polusi.
Menurut penelitian yang dilakukan oleh Faculty of Physical Education
and Physiotherapy, Institute of Technology, Opole, Polandia, kandungan
unsur kimia di dalam air hujan dapat dijadikan sebuah indikator untuk
memonitor pencemaran lingkungan di suatu tempat.
Jika hujan turun di lingkungan yang bersih, maka massa pengotor di
dalam air hujan pun juga sedikit, tetapi jika hujan turun di daerah yang
lingkungannya tidak bersih, maka akan terdapat banyak massa pengotor
44
di dalamnya. Pengecekan pH air hujan bisa menjadi salah satu cara,
untuk mengetahui kondisi suatu lingkungan (Erwiandika, 2015).
15. Refractometer
Pringsip kerja refractometer adalah pembiasan, Dasar pembiasan adalah
penyinaran yang menembus dua macam media dengan kerapatan yang
berbeda, Karena perbedaan kerapatan tersebut akan terjadi perubahan
arah sinar. Prinsip pengukuran dengan sinar yang ditransmisikan sinar
kasa/sumber sinar prisma sampel telescope. Bentuk hand refractometer
dapat dilihat pada Gambar 2.8.
Gambar 2.8. Hand refractometer (sumber: Dogra, 1990)
Pringsip kerja refractometer terdapat 3 bagian yaitu : sampel, prisma dan
papan skala. Refractive index prisma jauh lebih besar dibandingkan
dengan sample. Jika sampel adalah larutan berkonsentrasi rendah, maka
sudut refraksi akan lebar. Sehingga di papan skala sinar “a” akan jatuh
pada skala rendah. Jika larutan sampel pekat, maka sudut refraksi akan
kecil. Sehingga di papan skala sinar “b” jatuh pada skala besar.
Refractometer dapat digunakan untuk menentukan salintias atau kadar
garam dalam air dengan satuan ppt atau disimbolkan seperti ini %
(Hidayanto, 2010).
45
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Elektronika Dasar Jurusan Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung pada
bulan Mei 2017 sampai Juni 2017.
B. Alat dan Bahan
Pada penelitian ini digunakan beberapa alat dan bahan untuk mendukung
proses pengambilan data. Pada penelitian ini, alat-alat yang digunakan adalah:
1. Multimeter digital, digunakan sebagai alat pengukur karakteristik elektrik
air.
2. DTS meter digunakan untuk menentukan kelarutan zat padat air dalam
satuan ppm (mg/L).
3. pH meter untuk mementukan derajat keasaman air.
4. Refractometer untuk menentukan salinitas air.
5. Gergaji besi, digunakan untuk memotong tembaga, seng, dan carbon
dalam pembuatan elektroda.
6. Tang, untuk membentuk bahan elektroda agar dapat digunakan dengan
baik.
46
7. Gunting, digunakan untuk memotong kabel agar antar media tempat uji
karakteristik elektrik saling terhubung.
8. Gelas ukur, sebagai alat pengukur volume air sungai, air payau, air rawa,
mata air, dan air hujan.
9. Spidol atau pensil, digunakan untuk mencatat data pengamatan dan
keperluan lainnya.
Sedangkan bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah.
1. Air sungai, air payau, air rawa, mata air, dan air hujan digunakan sebagai
elektrolit untuk diketahui karakteristik elektriknya, pH, jumlah zat padat
(TDS), dan zat yang terkandung di dalamnya berdasarkan perubahan
warna.
2. Akrilik, untuk membuat media tempat penampungan air sungai, air
payau, air rawa, mata air, dan air hujan.yang akan diuji karakteristik
elektriknya.
3. Tembaga (Cu), seng (Zn), carbon (C), dan almunium (Al) yang
digunakan sebagai elektroda.
4. Perekat, untuk membentuk media tempat penampungan yang akan diuji
karakteristik elektriknya.
5. Kabel dan jepit buaya untuk menghubungkan antar media tempat uji
karakteristik air sungai, air payau, air rawa, mata air, dan air hujan.
6. Lampu LED 1,2 watt, digunakan untuk menguji keberadaan karakteristik
elektrik air sungai, air payau, air rawa, mata air, dan air hujan.
47
C. Prosedur Penelitian
Penelitian dilakukan untuk mengetahui karakteristik air sungai, air payau, air
rawa, mata air, dan air hujan. dengan menggunakan elektroda, elektroda yang
digunakan terdiri dari Tembaga (Cu), Seng (Zn), Almunium (Al) dan Karbon
(C). Pembuatan media tempat uji dibuat dari bahan akrilik yang dibentuk
menjadi kotak persegi (sel) agar dapat digunakan untuk menampung air
sungai, air payau, air rawa, mata air, dan air hujan yang akan dibandingkan
karakteristik elektriknya.
Data pengamatan akan di ambil setelah eletrolit dan eletroda di tempatkan
pada sel yang sudah dibuat dan dibiarkan selama 24 jam, data yang diambil
terdiri dari data pengamatan karakteristik elektrik air saat beban dilepas (Vbl),
data pengamatan karakteristik elektrik saat menggunakan beban (Vb), data
pengematan zat padat terlarut pada air, dan pH air. Beban yang digunakan
adalah rangkaian LED dengan beban 1,2 watt, pengukuran dilakukan setiap 2
jam selama 3 hari.
D. Desain Media Uji Karakteristik Elektrik
Elektroda yang digunakan berupa Tembaga (Cu), Seng (Zn), Karbon (C), dan
Almunium (Al) dengan ukuran lebar 5 cm dan tinggi 6 cm, sedangkan media
tempat uji karakteristik elektri air sungai, air payau, air rawa, mata air, dan air
hujan (sel) yang digunakan berbentuk kotak balok dengan ukuran panjang 10
cm, lebar 6 cm dan tinggi 6 cm yang berfungsi untuk menampung sempel
yang digunakan.
48
Gambar 3.1. Media tempat uji karakteristik elektrik air.
E. Pengujian Karakteristik Elektrik Air Sungai, Air Payau, Air Rawa,
Mata Air, dan Air Hujan
Pengujian karakteristik elektrik air payau, air danau, air sungai, air rawa
dan air hujan dapat dilihat pada gambar 3.2.
Gambar 3.2. Media tempat uji karakteristik elektrik air pada (a) pengukuran tegangan
saat beban dilepas, (b) pengukuran tegangan menggunakan beban, dan
(c) pengukuran arus air sungai, air payau, air rawa, mata air, dan air
hujan.
(a) (b)
(c)
49
Akrilik
Media Uji (sel)
Elektrolit
Pengambilan Data
Pembuatan Laporan
F. Diagram Alir Penelitian
Adapun diagram alir dari penelitian karakteristik elektrik air sungai, air
payau, air rawa, mata air, dan air hujan sebagai sumber energi listrik
terbarukan dapat dilihat pada gambar 3.5.
- Dipotong sesuai dengan desain.
- Direkatkan hingga membentuk kotak (sel).
- Diberi beberapa pasang elektroda yaitu Tembaga (Cu) - Seng
(Zn), Karbon (C) - Seng (Zn), dan Tembaga (Cu) – Almunium
(Al).
- Dihubungkan dengan kabel penghubung.
- Dirangkai seri hingga 20 sel.
- Di ukur dengan gelas ukur sebesar 200 ml.
- Ditungkan ke dalam media uji (sel) / satu sel.
- Eletrolit dan eletroda yang sudah terpasang pada media uji
(sel) dibiarkan selama 24 jam.
- Diukur menggunakan TDS meter untuk menetukan parameter
kelarutan zat padat dalam elektrolit, pengukuran dilakukan
disetiap 2 jam selama 3 hari.
- Diukur pH meter untuk mementukan
derajat keasaman cairan akhir (pH), pengukuran dilakukan
disetiap 2 jam selama 3 hari.
- Diukur (tegangan saat beban dilepas,
tegangan saat menggunakan beban, dan arus) dari setiap
elektrolit dan disetiap pasang eletroda menggunakan
multimeter digital, pengukuran dilakukan disetiap 2 jam
selama 3 hari.
- Dianalisis untuk menentukan eletrolit
terbaik yang dapat menghantarkan listrik.
Gambar 3.3 Diagram alir penelitian
50
G. Rencana Data Hasil Pengamatan
Pada penelitian ini karakteristik air sungai, air payau, air rawa, mata air, dan
air hujan yang akan diperoleh berupa tegangan (V), arus (I), jumlah padatan
yang terlarut dalam cairan, pH cairan, dan zat padat yang terlarut yang dapat
diketahui dengan menggunakan multimeter digital, DTS meter, dan pH meter.
Data pengamatan pada penelitian ini terdiri dari data pengamatan
karakteristik elektrik air sungai, air payau, air rawa, mata air, dan air hujan
saat beban dilepas (Vbl), data pengamatan karakteristik air sungai, air payau,
air rawa, mata air, dan air hujan sungai tegangan saat menggunakan beban
(Vb), arus (I), data kelarutan zat padat (TDS), dan pH, serta data perhitungan
berupa daya (P) dan hambatan dalam (Rin).
Tabel 3.1 merupakan rancangan tabel data pengamatan karakteristik elektrik
air sungai, air payau, air rawa, mata air, dan air hujan saat beban dilepas dan
saat menggunakan beban, serta Tabel 3.2 yaitu rancangan tabel data
perhitung.
Tabel 3.1. Data pengukuran karakteristik elektrik air sungai, air payau, air
rawa, mata air, dan air hujan saat beban dilepas dan saat
menggunakan beban. No Pukul Waktu (Jam) Vbl (Volt) Vb(Volt) I(mA) TDS(ppm) pH
1 ….. 1
2 ….. 2
3 ….. 3
… ….. ….
37 37
Tabel 3.2. Data perhitungan karakteristik elektrik air sungai, air payau, air
rawa, mata air, dan air hujan. No Pukul Waktu (Jam) P (mW) Rin (Ohm)
1 ….. 1
2 ….. 2
3 ….. 3
… ….. …
37 …. 37
51
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36
TD
S
Waktu (Jam)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36
Vb
l, V
b, I,
P,
Rin
, p
H
waktu
H. Rencana Grafik Pengamatan
Adapun rencana grafik dari penelitian karakteristik elektrik air sungai, air
payau, air rawa, mata air, dan air hujan sebagai sumber energi listrik
terbarukan dapat dilihat pada Gambar 3.4, 3.5, 3.6:
Gambar 3.4 Rencana grafik pengukuran dan perhitungan karakteristik air
sungai, air payau, air rawa, mata air, dan air hujan terhadap
waktu.
Gambar 3.5 Rencana grafik pengukuran TDS air sungai, air payau, air
rawa, mata air, dan air hujan.
52
02468
101214161820
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36
Inte
nsi
tas
waktu
Gambar 3.6 Rencana grafik pengukuran intensitas cahaya air sungai, air
payau, air rawa, mata air, dan air hujan.
102
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan realisasi hasil penelitian dan analisis yang yang telah dilakukan
diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Daya terbesar dihasilkan sampel air payau menggunakan elektroda Cu-Zn
dengan jumlah sel 20 yaitu 12,008 mW dengan persentase penurunan
sebesar 3%, pada sempel air sungai daya terbesar menggunaan Cu-Zn
sebesar 5,84 mW dengan persentase penurunan sebesar 4%, pada sempel
air rawa menggunakan pasangan Cu-Zn sebesar 4,13 mW dengan
persentase penurunan 4%, pada sempel mata air menggunakan pasangan
C-Zn sebesar 0,44 mW dengan persentase penurunan 2%, dan pada
sempel air hujan menggunakan pasangan Cu-Zn sebesar 0,79 mW dengan
persentase penurunan daya sebesar 1%.
2. Lamanya waktu percobaan menggunakan berbagai elektrolit alam tidak
mempengaruhi nilai pH dan TDS.
3. Dari elektrolit yang digunakan dapat diketahui bahwa air payau dan air
sungai lebih baik untuk menghasilkan energi listrik di banding dengan air
rawa, mata air, dan air hujan.
103
4. Dari elektroda yang digunakan dapat dikatakan bahwa menggunakan
pasangan elektroda berubah Cu-Zn lebih baik dibandingkan C-Zn dan Cu-
Al.
B. Saran
Saran dari penelitian yang dapat dilakukan untuk perkembangan riset
selanjutnya adalah sebagai berikut.
1. Memperbanyak sel yang dibuat agar menghasilkan daya yang lebih besar.
2. Menggunakan elektroda yang memiliki jarak lebih jauh dari deret volta
yang diketahui.
3. Menggunakan rangkaian campuran seri dan parallel untuk mendapatkan
nilai daya yang lebih besar.
DAFTAR PUSTAKA
Aristian, J. 2016. Desain dan Aplikasi Sistem Elektrik Berbasis Elektrolit Air Laut
sebagai Sumber Energi Alternatif Berkelanjutan (Sustainable Energy).
(Skripsi). Bandar Lampung: Universitas Lampung. Hal. 46-81.
Anderson, M. A., Cudero, A., and Palma, J. 2010. Capasitive Deionization (CDI)
as an Electrochemical Means of Saving Energy and Delivering Clean
Water. Electrochimica Acta. USA. Vol. 55. No. 12. Hal. 3845-3856.
Asdak, C.2007. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Yogyakarta:
Gadjah Mada University Press.
Bauwer, H. 1978. Groundwater Hydrology. New York: Mc Grow-Hill Book
Company.
Boyd, C. E. 1990. Water Quality Management for Pond Fish Culture. Elsevier
Science Publishing Company Inc. New York. Hal 146-159.
Barua, P. K. and Deka, D. 2010. Electricity Generation from Biowaste Based
Microbial Fuel Cells. Environmental Science and Technology. Vol. 1.
No. 1. Hal. 77-92.
Bagotsky, V. S. 2006. Fundamentals of Electrochemistry.Canada: Inc. All rights
reserved. Hal. 30.
Bird, T. 1993. Kimia Fisik untuk Universitas. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka
Utama.
Basset, J. 1994. Buku Ajar Vogel: Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik.
Terjemahan A. Hadyana Pudjaatmaka dan L. Setiono. Jakarta: Penerbit
Buku Kedokteran EGC.
Chen, G. Q. and Wu, X. F. 2016. Energy Overview for Globalized World
Economy: Source, Supply Chain and Sink. Renewable and Sustainable
Energy Reviews. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.151. Hal. 735–
749.
Dogra, S. 1990. Kimia Fisik dan Soal-Soal. Diterjemahkan oleh Umar Mansyur.
Jakarta: Universitas Indonesia.
Darmono, 1995. Logam Dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. Jakarta: Penerbit
UI-Press.
Erwiandika. 2015. Penasaran Dengan Kandungan Air Hujan? Ini Isinya.
http://www.1health.id/id/article/category/sehat-az/penasaran-dengan-
kandungan-air-hujan-ini-isinya.html. Diakses pada tanggal 08 Mei 2017
pukul 13.00 WIB.
Elinur. 2010. Perkembangan Konsumsi dan Penyediaan Energi dalam
Perekonomian Indonesia. Journal of Agricultural Economics. Vol. 2.
No. 1. Hal. 98-99.
Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air. Yogyakarta: Kanisius.
Fellers, W. O. 1990. Material Science, Testing, and Properties for Technicians.
New Jersey: Prentice Hall Career & Technology.
Hudaya, E. 2016. Analisis Karakteristik Elektrik Air Laut Sebagai Sumber Energi
Listrik Terbarukan. (Skripsi). Bandar Lampung: Universitas Lampung.
Hal. 49-87 .
Hiskia, A. 1992. Elektrokimia dan Kinetika Kimia. Bandung: PT. Citra Aditya
Bakti.
Hammond, C. R. 2004. The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st
edition. CRC press.
Haaland, D. 1976. Graphite-Liquid-Vapor Triple Point Pressure and the Density
of Liquid Carbon. Journal of Carbon. Vol. 14. No. 6. Hal. 357.
Kordi, M. G. dan Tancung, A. B. 2005. Pengelolaan Kualitas Air. Jakarta:
Penerbit Rineka Cipta. Hal. 208.
Kadir, A. 1995. Energi Sumber Daya, Inovasi, Tenaga Listrik dan Potensi
Ekonomi Edisi Kedua. Jakarta. Universitas Indonesia.
Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral. 2015. Materi Paparan Kementrian
Energi dan Sumber Daya Mineral Rapat Koordinasi Infrastruktur
Ketenagalistrikan. Jakarta: Kementrian Energi dan Sumber Daya
Mineral.
Kim, J., Han, S., Oh, S., and Park, K. 2011. A Non-Pt Catalyst for Improved
Oxygen Reduction Reaction in Microbial Fuel Cells. Journal of the
Korean Electrochemical Society. Vol. 14. No. 2. Hal. 71–76.
Logan, B. E., Hamelers, P., Rozendal, R., Schroder, U., Keller, I., Freuguia, S.,
Alterman, P., Verstraete, W., and Rabaey, K. 2006. Microbial Fuel
Cells: Methodology and Technology. Environmental Science and
Technology. Vol. 40. NO.17. Hal. 5181–5192.
Logan, B. E. and Regan, J. M. 2006. Electricity-Producing Bacterial Communities
in Microbial Fuel Cells. Trends in Microbiology. Vol. 14. No.12. Hal.
512–518.
Liu, J. and Vipulanandan, C. 2017. Effects of Fe, Ni, and Fe/Ni Metallic
Nanoparticles on Power Production and Biosurfactant Production from
used Vegetable Oil in the Anode Chamber of a Microbial Fuel Cell.
Department of Civil and Environmental Engineering, College of
Engineering, Southern Illinois University. USA. Vol. 50. No. 9. Hal.
885-890.
Libby, W.F. 1952. Radiocarbon Dating. Chicago: Chicago University Press.
Rachmaningrum, M., Wardhani, E., dan Pharmawati, K. 2015. Konsentrasi
Logam Berat Kadmium (Cd) pada Perairan Sungai Citarum Hulu
Segmen Dayeuhkolot-Nanjung. Jurnal Online Institut Nasional. Vol. 3.
No. 1. Hal. 1-10.
Mohan, V., Roghavalu, S., Srikanth, G., and Sarma, P. 2007. Bioelectricity
Production by Mediatorless Microbial Fuel Cells Under Acidophilic
Conditions Using Wastewater as Substrate Loading Rate. Current
Science. Vol. 92. No. 12. Hal. 1720–1726.
Nwokocha, J. V., Nwaulari, J. N., and Lebe, A. N. 2012. The Microbial Fuel Cell:
The Solution to the Global Energy and Environmental Crises?.
International Journal of Academic Research in Progressive Education
and Development. Vol. 1. No. 1. Hal. 363-374.
Nontji, A. 2002. Laut Nusantara. Jakarta: Penerbit Djambatan. Hal. 59-67.
Ridwan, M. H. 2016. Sel Elektrokimia: Karakteristik dan Aplikasi. Jurnal Ilmiah
Pendidikan Teknik Elektro. Vol. 2. No. 1. Hal. 177-179.
Rao, C. S. 1992. Environmental Pollution Control Engineering. New Delhi:
Wiley Eastern Limited.
Maniagasi, R., Tumembouw, S. S., dan Mundeng, Y. 2013. Analisis Kualitas
Fisika Kimia Air di Areal Budidaya Ikan Danau Tondano Provinsi
Sulawesi Utara. Jurnal Budidaya Perairan. Vol. 1. No. 2. Hal. 29-37.
Sugiono, A. 2014. Outlook Energi Indonesia 2014. Jakarta: PTPSE.
Scott, K. and Murano, C. 2007. Microbial Fuel Cells Utilizing Carbohydrates.
Journal of Chemical Technology and Biotechnology. Vol. 82. No 1. Hal
92–100.
Scholz, F., Mario, J., and Chaudhuri, S. K. 2003. Bacterial Batteries. Nature
Biotechnology. Vol. 21. No. 10. Hal. 1151-1152.
Silberberg, M. S. 2000. Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change.
New York: Mc Graw Hill Education.
Slamet, J. S. 1994. Kesehatan Lingkungan. Yogyakarta: Gajah Mada University
Press.
Surdia, T. dan Shinroku, S. 1992. Pengetahuan Bahan Teknik (Cetakan Kedua).
Pradnya Paramita.
Situmorang, M. 2007. Kimia Lingkungan. Medan: FMIPA-UNIMED.
Soedjono, E. 2002. Diktat Kuliah: Pengelolaan Penyediaan Air Bersih. Surabaya:
Institut Teknologi Sepuluh November.
Sumarwoto. 1983. Ekologi Lingkungan Hidup dan Pembangunan. Bandung:
IMAGRAPH.
Takeuchi, Yashito. 2006. Pengantar Kimia. Tokyo: Iwanami Shoten.
Tebbutt, T. H. Y. 1992. Organic Geochemistry of Natural Waters. The
Netherlands: Dordrecht.
Todd, D. K. 1970. The Water Encyclopedia. New York: Water Information
Center, Port Washington.
Vliet, V. T. 1984. Rheology and Structure of Milk Protein Gels. Current Opinion
Colloid Interface Science. England: Horwood Ltd.
Widowati, W., Sastiono, A., dan Jusuf, R. 2008. Efek Toksik Logam, Pencegahan
dan Penanggulangan Pencemaran. Yogyakarta: Penerbit Andi.
Watson, A. 1999. Beaming Into the Dark Corners of the Nuclear Kitchen. Journal
of Science. Vol. 286. No. 5437. Hal. 28-31.
Wardoyo, S. T. H. 1981. Kriteria Kualitas Air untuk Evaluasi Pertanian dan
Perikanan (Training Analisa Dampak Lingkungan PPLH–UND–PSL
IPB). Bogor: PPLHUNDD-PSL IPB.
![KALKULASI EFISIENSI DAYA MESIN PLTGU DENGAN POLA …1].pdfAnalisis efisiensi Gas Turbin Generator 1 pada beban 70 MW, 80 MW, 90 MW dan 100 MW berkisar 25,04% - 27,29%. Nilai efisiensi](https://static.fdokumen.com/doc/165x107/6099d1552586bb252d1d1340/kalkulasi-efisiensi-daya-mesin-pltgu-dengan-pola-1pdf-analisis-efisiensi-gas-turbin.jpg)
