RAWABALI (suatu inovasi penyediaan air bersih memanfaatkan air hujan untuk kehidupan yang lebih baik)

I LOMBA KARYA TULIS ILMIAH TINGKAT NASIONAL CIVIL FESTIVAL 2018 JUDUL KARYA TULIS RAWABALI (suatu inovasi penyediaan air bersih memanfaatkan air hujan untuk kehidupan yang lebih baik) SUBTEMA TEKNOLOGI Disusun Oleh : Ferdiansya 17/416001/SV/13739 (2017) Arief Ilham Akbar 17/410615/SV/12542 (2017) Florentino Yoga Asmara 17/410621/SV/12548 (2017) UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2018 II III HALAMAN PENGANTAR Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan karya tulis ilmiah ini tentang pemanfaatan air hujan untuk hidup yang lebih baik. Karya tulis ilmiah ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan karya tulis ilmiah ini. Untuk itu kami menyampaikan banyak terimakasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan karya tulis ilmiah ini. Terlepas dari semua itu, Kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar kami dapat memperbaiki makalah karya tulis ilmiah ini. Akhir kata kami berharap semoga karya tulis ilmiah pemanfaatan air hujan ini dapat memberikan manfaat maupun inpirasi terhadap pembaca. Yogyakarta, 18 April 2018 (BANYUGAMA) IV DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ...................................................................................... I HALAMAN PENGESAHAN........................................................................ II HALAMAN PENGANTAR ............................................................. III DAFTAR ISI.................................................................................. IV DAFTAR GAMBAR...................................................................................... VI DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................. VII ABSTRAK ...................................................................................................... VIII BAB 1 PENDAHULUAN............................................................................... 1 1.1. Latar Belakang Masalah............................................................... 1 1.2. Identifikasi Masalah..................................................................... 2 1.3. Pembatasan Masalah.................................................................... 3 1.4. Perumusan Masalah .................................................................... 3 1.5. Tujuan Penelitian ......................................................................... 3 1.6. Manfaat Penelitian ....................................................................... 3 BAB 2 KAJIAN PUSTAKA ............................................................. 4 2.1. Pengertian Air Secara Umum....................................................... 4 2.2. Penggolongan Air............................................................ 5 2.3. Air Tanah ..................................................................................... 5 2.4. Air Hujan...................................................................................... 5 V 2.5. Elektrolisis..................................................................................... 7 2.6. Ultraviolet Strerilizer ................................................................... 8 2.7. Sumur Resapan.............................................................................. 9 2.8. Manfaat Sumur Resapan .............................................................. 10 2.9. Kerangka Berpikir ........................................................................ 11 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN........................................................ 12 3.1. Jenis Penelitian............................................................................. 12 3.2. Bahan Penelitian............................................................................ 12 3.3. Lokasi Penelitian........................................................................... 12 3.4. Teknik dan Alat Pengumpulan Data ............................................. 12 BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ................................ 13 4.1. Cara Kerja Alat ........................................................................... 13 4.2. Desain Alat.................................................................................... 14 4.3. Hasil ............................................................................................. 15 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 20 5.1. Kesimpulan ................................................................................... 20 5.2. Saran ............................................................................................. 20 DAFTAR PUSTAKA..................................................................................... 21 VI DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1.Sel Elektrolisis........................................................................ 8 Gambar 2.2. Flow Chart................................................................................. 11 Gambar 4.1. Desain Tank Penampung Air Hujan ......................................... 14 Gambar 4.2. Desain Alat Elektrolisis ............................................................ 15 Gambar 4.3. Laporan Hasil Pengujian Kandungan Air Hujan Berdasarkan Parameter Fisika .............................................................................................. 16 Gambar 4.4. Laporan Hasil Pengujian Kandungan Air Hujan Berdasarkan Parameter Mikrobiologi................................................................................... 17 Gambar 4.5. Laporan Hasil Pengujian Kandungan Air Hujan Berdasarkan Parameter Kimia .............................................................................................. 18 VII DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Surat Pernyataan..................................................................... 22 Lampiran 2. Biodata ketua ........................................................................... 23 Lampiran 3. Biodata Anggota 1.................................................................... 24 Lampiran 4. Biodata Anggota 2 ................................................................... 25 Lampiran 5. Biodata Dosen Pembimbing ................................................... 26 VIII RAWABALI (suatu inovasi penyediaan air bersih memanfaatkan air hujan untuk kehidupan yang lebih baik) (an innovation of water supply utilizing rain water for a better life) Ferdiansya,Arief Ilham Akbar,Florentino Yoga Asmara Universitas Gadjah Mada ABSTRAK Air merupakan sumber kehidupan di dunia ini mulai untuk memenuhi kebutuhan minum, mandi, mencuci, dan tanaman. Jumlah penggunaan air bersih pun meningkat seiring bertumbuhnya penduduk di muka bumi ini, kita tidak boleh terus menerus menggunakan air tanah karena air tanah tidak sepenuhnya untuk generasi yang hidup saat ini saja, melainkan untuk generasi yang akan datang, untuk menyikapi persoalan tersebut kami dari BANYUGAMA memiliki sebuah gagasan untuk menghemat penggunaan air tanah dengan menggunakan air hujan sebagai pasokan air untuk memenuhi kebutuhan seharihari. Selama ini air hujan yang turun hanya mengalir begitu saja ke sungai tanpa dimanfaatkan secara langsung karena masih banyak yang belum mengetahui bahwa air hujan yang telah diperoses nantinya bisa digunakan untuk mandi, mencuci, meniyiram tanaman dan bahkan untuk minum. Gagasan yang kami buat ini bernama RAWABALI (Rain Water For Better Life), seperti di jelaskan sebelumnya RAWABALI ini nantinya akan memanfaatkan air hujan, air hujan yang jatuh dialiri melalui talang pada suatu bangunan yang akan masuk ke sebuah drum besar yang mana sebelum masuk ke drum tersebut kami telah membuat filter untuk menyaring debu atau kotoran yang ikut terbawa bersama air, air yang telah berada di dalam drum sebelum keluar melalui pipa kami memberikan kain halus agar air yang keluar nantinya sudah benar-benar dalam kondisi bersih. Air ini akan dialiri ke sebuah wadah untuk di elektrolisis menggunakan alat elektrosa yang kami buat agar air yang akan diminum memenuhi standar Ph yang telah disyaratkan. Kata kunci : Air hujan, RAWABALI, air minum. Water is the source of life in this world, starting to meet the needs of drinking, bathing, washing, and plants. the amount of clean water use increases as the population grows on this earth, we should not continue to use ground water because groundwater is not entirely for the present generation but for future generations, to address the issue we from BANYUGAMA owns a the idea to save groundwater use by using rainwater as a supply of water to meet daily needs. During this rainwater that goes down just flowed into the river without direct use IX because there are still many who do not know that rainwater that has been dikoses later can used for bathing, washing, planting and even for drinking. The idea we made is called RAWABALI (Rain Water For Better Life), as described earlier this RAWABALI will utilize rain water, rain water falling through the gutters on a building that will go into a big drum yan g before entering the drum we have made a filter to filter the dust or dirt that come along with water, water that has been in the drum before out through our pipes provide a soft cloth so that the water that comes out will be completely clean. this water will be fed into a container for electrolysis using the electrode means we make for the water to be drunk to meet the required Ph standard. Keyword : Rain Water, RAWABALI, water for drinking. Maryono,Agus.2016.pemanen air hujan.Yogyakarta:UGM PRESS Winarno,F.G.2016.memanen air hujan sumber baru air minum.Jakarta:Gramedia Pustaka Utama 7 D. H2SO4 Kandungan zat kimia lainnya yang ada pada air hujan adalah asam sulfat. Asam sulfat adalah zat yang ada pada air hujan jika berlebihan maka bisa menyebabkan gangguan pada pernapasan manusia. E. Garam Zat kimia selanjutnya yang ada pada air hujan adalah garam. Seperti sudah diketahui garam berasal dari laut yang rasanya asin. Air hujan dengan kandungan garam itu realatif. Air hujan yang mengandung banyak kandungan garam adalah hujan yang terjadi di daerah pantai. Hal tersebut karena proses terjadinya hujan karena penguapan air laut yang terpanaskan oleh matahari. 2.5. Elektrolisis Elektrolisis adalah metode pemecahan molukel-molukel air menjadi atom-atom penyusunnya (hidrogen dan oksigen) dengan menggunakan arus listrik yang melewati 2 kutub elektroda. Pada elektrolisis, sebuah sumber listrik dihubungkan dengan dua elektroda atau 2 plat yang diletakkan di dalam suatu larutan. Setelah proses dijalankan, maka air akan terpisah menjadi hidrogen dan oksigen. Hidrogen akan terkumpul di katoda (elektroda negatif) dan oksigen akan terkumpul pada anoda (elektroda positif). Gas hidrogen yang dihasilkan jumlahnya dua kali lipat dari gas oksigen yang dihasilkan dan keduanya proporsional dengan total energi listrik yang dialirkan melalui air. Energi listrik yang diperlukan untuk elektrolisis adalah 285,83 kJ/mol H2 produk. Energi dalam jumlah yang cukup besar ini digunakan untuk mengatasi berbagai hambatan (energi aktivasi, resistansi listrik, resistansi transport dan resistansi reaksi kimia). Tanpa kelebihan energi, elektrolisis dari air murni akan Berdasarkan hasil eksperimennya, Michael Faraday menemukan beberapa kaidah perhitungan elektrolisis yang dikenal dengan hukum Faraday. 8 A. Hukum I Faraday “Jumlah zat yang dihasilkan elektroda sebanding dengan arus listrik yang mengalir pada sel elektrolisis”. “Bila sejumlah tertentu arus listrik melalui sel, dengan jumlah mol zat yang berubah dielektroda adalah konstan tidak tergantung jenis zat”. Misalnya, kuantitas listrik yang diperlukan untuk mendapatkan 1 mol logam monovalen adalah 96485 C (Coulomb) tidak bergantung pada jenis logamnhya ( Chemistry Ninth Edition). B. Hukum II Faraday “Jumlah zat-zat yang diendapkan pada masingmasing elektroda oleh sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan sebanding dengan berat ekivalen masing-masing zat tersebut”. Arus listrik suatu faraday (1f) didefinisikan sebagai jumlah arus listrik yang terdiri dari 1 mol electron (chemistry Ninth Edition). Gambar 2.1. Sel Elektrolisis (Sumber : http://www.nafiun.com/2013/07/prinsip-cara-kerja-sel-elektrolisispercobaan-praktikum.html) 2.6. Ultraviolet Sterilizer Ultraviolet Sterilizer merupakan alat yang menghasilkan cahaya ultraviolet (UV) yang mempunyai fungsi untuk menghilangkan/mengurangi organisme yang merugikan seperti bakteri, jamur (fungi) dan lumut (algae). Ultra Violet dengan konsentrasi yang sangat tinggi memiliki energi dengan efek mematikan bagi organisme hidup yang merugikan seperti bakteri. Cara kerja dari sinar tersebut mengubah bahan genetik (DNA) dan menghambat kemampuan reproduksi mereka. Sifat-sifat yang yg menghapus kuman 9 penyakit dari radiasi sinar UV-C itu sangat bermanfaat dalam menghancurkan bakteri, virus, protozoa, alga, ragi dan jamur spora. Alat ini berbentuk tabung dimana didalamnya terdapat lampu yang dapat membangkitkan sinar ultraviolet yang digunakan untuk mensterilkan air yang melewati lampu atau sinar tersebut. Alat ini terdiri dari 2 bagian yaitu Adaptor dan Tabung UV. Adaptor berguna untuk menyediakan catuan daya listrik sesuai dengan tegangan dan arus yang dibutuhkan oleh lampu uv didalam tabung. Bagian yang kedua adalah Tabung UV yang berguna untuk menempatkan lampu ultraviolet. Pada bagian inilah air minum dialirkan masuk kedalam ruangan steril yang berisi sinar ultraviolet. Ultraviolet ini biasanya mampu bertahan sampai 2-3 tahun, tergantung dari banyaknya pemakaian sehari-hari. Intensitas atau kapasitas sterilisasinya ditentukan oleh kapasitas GPM (Galon per Minute). Makin tinggi intensitas GPM maka makin tinggi daya lampu UV yang dibutuhkan. sebagai contoh untuk ukuran 8GPM diperlukan lampu UV ukuran 30 watt. 2.7. Sumur Resapan Sumur resapan merupakan bangunan rekayasa teknik yang berbentuk sumur tetapi fungsinya untuk menampung air yang datang dari atas tanah kemudian ditampung dalam sumur resapan. Air dalam tampungan ini kemudian akan diserap kedalam tanah yang ada di sekitarnya secara perlahan. Fungsi sumur resapan ini berbeda dengan sumur yang dipakai sebagai sumber air minum dan keperluan rumah tangga. Sumur resapan berfungsi untuk menampung air pembuangan dan air hujan kedalam tanah. Air hujan yang melimpah dan tidak dapat terserap kedalam tanah secara langsung dan sekaligus dapat menyebabkan banjir jika tidak ditampung kedalam sumur resapan. Air yang tertampung dalam sumur resapan tersebut kemudian akan di resapkan kedalam tanah yang ada disekitarnya. 10 2.8. Manfaat Sumur Resapan Sumur resapan memiliki manfaat yang sangat besar bagi kehidupan manusia dan lingkungan sekitar. Berbabagi manfaat sumur resapan diantara adalah: 1. Mencegah terjadinya banjir Meningkatnya curah hujan mengakibatkan volume air yang ada diatas tanah menjadi banyak. Apabila air tersebut tidak dapat diserap langsung oleh tanah maka air tersebut menjadi tergenang dan dapat mengakibatkan banjir. Adanya sumur resapan maka air tersbut kemudian dapat di tampung dalam sumur yang kemudian akan di serap oleh tanah. 2. Mempertahankan ketinggian permukaan air tanah Kandungan air dalam tanah apabila tidak mendapat suplai yang memadai maka semakin lama akan semakin berkurang. Banyaknya bangunan dan infratsruktur pengerasan jalan serta sedikitnya kawasan hujau menjadi penghalang air meresap kedalam tanah. Air dapat langsung mengalir ke sungai yang selanjutnya akan diteruskan ke laut. Dengan andanya sumur resapan, maka air tidak langsung ke sungai tetapi masuk kedalam sumur yang kemudian akan diserap oleh tanah yang ada disekitarnya. Hal ini dapat tetap mempertahankan ketinggian permukaan air didalam tanah. 3. Memberikan cadangan air dalam jangka panjang Air yang ada dalam sumur resapan ini secara terus menerus akan diserap oleh tanah yang ada disekitarnya. Kandungan air dalam tanah tersebut merupakan cadangan bagi masa depan. Air tersebut nantinya dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan manusia dan makhluk hidup lainnya. 11 2.9. Kerangka Berpikir Gambar 2.2. Flow Chart Berlebih Tidak Berlebih Air Hujan Atap Rumah Drum Sumur Resapan Penyaringan Pengendapan didalam drum dibantu dengan sinar UV Keluar menuju tabung elektrolisis Air lalu di elektrolis Air siap minum 12 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Jenis Penelitian “Metode penelitian merupakan cara ilmiah untuk mendapatkan data dengan tujuan dan kegunaan tertentu” Sugiyono (2004:1). Penelitian yang dilakukan dengan cara penelitian kuantitatif. Penelitian kuantitatif adalah penelitian ilmiah yang sistematis terhadap bagian-bagian dan fenomena serta hubungan-hubungannya. Tujuan penelitian kuantitatif adalah mengembangkan dan menggunakan model-model matematis, teori-teori dan/atau hipotesis yang berkaitan dengan fenomena alam. Proses pengukuran adalah bagian yang sentral dalam penelitian kuantitatif karena hal ini memberikan hubungan yang fundamental antara pengamatan empiris dan ekspresi matematis dari hubungan-hubungan kuantitatif. 3.2. Bahan Penelitian Literasi yang digunakan dalam penelitian ini bersumber dari buku mapun artikel yang membahas tentang air hujan. 3.3. Lokasi Penelitian Dalam mengambil data penelitian kami menetapkan kota Yogyakarta Khususnyadan Indonesia pada umumnya sebagai tempat penelitian. 3.4. Teknik dan Alat Pengumpulan Data Teknik pengumpulan data pada penelitian kali ini menggunakan studi kepustakaan dan analisis data mengenai air hujan. Dengan menggunakan studi kepustakaan peneltiti dapat memperoleh dasar-dasar teori yang kuat untuk melakukan penelitian agar data penelitian yang diperoleh memiliki relevansi dengan penelitian sebelumnya.begitupula dengan menganalisis data-data seperti data air hujan,kualitas air hujan dan data-data yang terkait untuk kebutuhan penelitian. 13 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Cara Kerja Alat Pada dasarnya sistem kerja RAWABALI yaitu dengan memanfaatkan aliran air hujan sebagai air siap minum untuk kehidupan yang lebih baik. Berikut adalah cara kerja menggunaka sistem RAWABALI yang kami buat. Cara memanfaatkan dan mengoptimalkan air hujan dengan RAWABALI : 1. Air hujan jatuh diatas atap dan dikumpulkan oleh talang 2. Air hujan yang jatuh dari talang di saring oleh saringan daun yang terbuat dari jaring dengan ukuran 2mm 3. Lalu setelah air melewati ke saringan daun kemudian air masuk ke penyaring debu halus, disini kami menggunakan kain 4. Air yang sudah berhasil melalui saringan kasar dan halus sudah dikatakan sudah benar-benar bersih ketika masuk kedalam tangki 5. Ketika tangki sudah penuh air akan keluar secara otomatis dengan menggunakan pipa pelimpah yang diarahkan ke sumur resapan, hal ini ditujukan selain kita memnfaatkan air hujan secara langsung kita juga perlu menjaga ketersediaan air tanah dengan dilimpahkan air hujan ke sumur resapan Setelah melewati langkah 1-5 air hujan yang sudah ditampung sebenarnya sudah siap digunakan untuk keperluan sehari-hari, namun untuk air minum masih perlu diperoses kembali agar air itu benar-benar higeinis dan memiliki kadar Ph yang sesuai dengan ketentuan yang telah disyaratkan. Yaitu dengan menggunakan alat elektrolisa. Air dari tangki dialirkan menuju wadah elektrosa yang sekaligus menjadi dispenser,proses elektrolisis ini merupakan proses meningkatkan kualitas air. Proses ini 14 sangat efektif dibandingkan kita harus memasak air sumur karena air yang telah dielektrolisis bisa langsung untuk diminum. Untuk menjaga kualitas air yang telah di elektrolisis kami menggunakkan sinar UV yang bersumber dari sebuah tabung yang didalamnya tedapat lampu UV yang dialiri sumber listrik yang berasal dari sebuah adaptor, fungsi dari sinar uv bermanfaat dalam menghancurkan bakteri, virus, protozoa, alga, ragi dan jamur spora. 4.2. Desain Alat Gambar 4.1. Desain Tank Penampung Air Hujan 15 Gambar 4.2. Desain Alat Elektrolisis 4.3. Hasil Ketetapan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 1405/menkes/sk/xi/2002, Pemerintah menetapkan definisi Air Bersih, yaitu air yang bisa digunakan untuk keperluan sehari-hari sesuai dengan peraturan perundang-undangan yang berlaku dan dapat dikonsumsi, terdapat 3 parameter kelayakan air bersih yang meliputi parameter fisik, kimia, dan mikrobiologi. 16 Persyaratan ini diperbarui dengan 492/Menkes/Per/IV/2010.Berikut adalah data hasil pengujian air hujan berdasarkan parameter kelayakan air bersih yang meliputi parameter fisik, mikrobiologi dan kimia: Gambar 4.3. Laporan Hasil Pengujian Kandungan Air Hujan Berdasarkan Parameter Fisika