FREYA: Filter Udara Ruangan Pemanfaatan Eceng Gondok dengan Monitoring IoT

Data World Health Organization (WHO) menunjukkan bahwa hampir seluruh populasi global 99% menghirup udara melebihi batas pedoman WHO dan mengandung polutan tinggi. Saat ini Indonesia merupakan negara dengan kualitas udara terburuk. Berdasarkan hasil pengukuran udara (IQ AIR) pada tahun 2021 Indonesia menempati urutan ke-17 dengan kualitas udara terburuk di dunia. Hal ini dikarenakan meningkatnya populasi kendaraan bermotor, pertumbuhan industri, termasuk kebakaran hutan. 

Selain itu, manusia menghabiskan 80–90% dari waktu rutin mereka di dalam ruangan, sehingga kualitas udara dalam ruangan (Indoor Air Quality) memberikan dampak langsung pada kesehatan dan efisiensi kerja secara keseluruhan. Sebanyak 400-500 juta orang khususnya di negara yang sedang berkembang seringkali berhadapan dengan masalah polusi udara dalam ruangan (Windy,dkk 2021). Padahal menurut United States Environmental Protection Agency (EPA) konsentrasi beberapa polutan seringkali 2-5 kali lebih tinggi daripada konsentrasi di luar ruangan biasa. Orang yang paling rentan terhadap efek buruk polusi cenderung menghabiskan lebih banyak waktu di dalam ruangan.

Eceng gondok merupakan gulma di air yang cukup menganggu dan belum termanfaatkan secara maksimal, padahal limbah eceng gondok mengandung selulosa 25%. Tingginya kandungan selulosa dalam eceng gondok maka dapat berpotensi untuk membantu pada proses adsorpsi dan diolah menjadi arang aktif. Arang aktif tersebut dapat digunakan sebagai bahan adsorben yang mampu menyerap polutan di udara. Selain itu eceng gondok juga mampu menyerap polutan seperti zat organik, anorganik, serta logam berat lain yang merupakan bahan pencemar.

Salah satu solusi dari permasalahan tersebut adalah dengan pemakaian air purifier. Namun harga air purifier terbilang mahal dengan harga mencapai jutaan rupiah. Hingga saat ini air purifier di pasaran belum dapat mendeteksi mutu udara. Untuk mengetahui semua parameter kualitas udara dibutuhkan alat yang dapat membaca indikator- indikator untuk mengetahui kualitas udara pada ruangan.

Berdasarkan permasalahan diatas, solusi alternatif yang dikemukakan oleh peneliti ialah dengan membuat FREYA (Air Purifier From Water Hyacinth) yang menggunakan susunan adsorben, arang aktif eceng gondok, dan silica gel. Bahan- bahan tersebut mampu menyerap polutan di udara, menghilangkan bau tak sedap, dan membunuh bakteri serta dapat mengurangi limbah eceng gondok di masyarakat. Diperlukan perangkat yang dapat menampilkan hasil sensor secara realtime agar dapat mengontrol mutu udara, perangkat yang sering dijumpai dan mudah untuk digunakan adalah microcontroller ESP32 dan sensor MQ-135. Microcontroller  ESP32 merupakan salah satu mikrokontroller berharga rendah dan hemat energi dengan wi-fi dan dual-mode bluetooth yang terintegrasi. Sedangkan MQ-135 merupakan jenis sensor kimia yang sensitif terhadap senyawa NH3, NOx, alkohol, bensol, asap (CO), CO2, dan lain-lain. Adapun hasil monitor akan ditampilkan ke pada pengguna melalui smartphone, alat FREYA (Air Purifier From Water Hyacinth) diharapkan mampu bekerja secara 2 in 1 dibandingkan air purifier di pasaran.

Alat dan bahan yang diperlukan dalam pembuatan FREYA yaitu batang eceng gondok, daun eceng gondok, limbah kertas, silica gel, dan HCl. Alat yang digunakan meliputi blender, oven, HEPA filter, sensor MQ-135, ESP32, dan smartphone. Pembuatan alat FREYA dimulai dengan pembuatan arang aktif dan adsorben, rangkaian IoT kemudian Pengujian terhadap 3 indikator yaitu asap obat nyamuk, asap rokok dan asap arang. 

1. Pembuatan Arang Aktif dan Adsorben

Baca juga : Mendagri Buka Peluang Kerja Sama Peningkatan Kompetensi Damkar dengan Denmark

Gambar Pembuatan Adsorben

Langkah pertama pembuatan arang aktif eceng gondok adalah batang eceng gondok di potong kecil-kecil kemudian di oven selama 2 jam, lalu di bakar sampai berubah menjadi arang. Kemudian, arang batang eceng gondok di aktivasi dengan diberi HCl. Setelah 1 jam di rendam HCl, arang dicuci hingga Ph nya normal. Setelah itu arang kembali di oven selama 1 jam hingga kering. Kemudian pembuatan adsorben dilakukan dengan merendam kertas bekas selama 24 jam, hingga menjadi bubur kertas. Menimbang daun eceng gondok menggunakan neraca sebanyak 300 gr. Daun eceng gondok dicuci menggunkan aquades lalu diblender dengan 500 ml aquades hingga halus. Bubur kertas, bubur daun eceng gondok, dan tepung kanji dicampur dengan perbandingan 4 : 2 : 1 hingga homogen. Setelah tercampur campuran ketiganya dipipihkan diatas jaring kawat lalu dioven selama 15 menit

2. Rangkaian IoT

Gambar Pembuatan Rangkaian Jalanya Kabel

Gambar ini menjelaskan cara kerja FREYA yang merupakan alat untuk mendeteksi CO2 yang berbahaya di udara dengan system IoT (Internet of Things). Sensor untuk mengukur CO2 menggunakan sensor MQ-135, kemudian nantinya akan terhubung ke ESP-32 untuk diolah atau diproses. Selanjutnya, data hasil pembacaan sensor akan dikirimkan ke Firebase dan dapat dilihat hasil baca data sensor. Kemudian pembuatan aplikasi dilakukan dengan menggunakan aplikasi Kodular. Data dari Firebase akan disambungkan ke Kodular. Aplikasi FREYA ini menggunakan serial komunikasi untuk saling terhubung satu sama lain, sehingga data pembacaan dapat terkirim ke aplikasi FREYA yang berbasis internet.

 Pembuatan Program

1. Koneksi dengan Database Firebase dan Sambungan Wi-fi

 Coding Koneksi Database Firebase dan Sambungan Wi-fi 

Dalam pembuatan program peneliti menggunakan Arduino 1.8.16 untuk coding-annya. Gambar diatas merupakan coding untuk mengkoneksi data Firebase dan sambungan wi-fi. Untuk itu peneliti perlu mengganti url dengan RTDB Firebase yang digunakan dan mengganti token Firebase yang digunakan. Begitupun dengan wi-fi, peneliti perlu menuliskan nama wi-fi yang digunakan beserta password.

2. Identifikasi Sensor MQ135 pada Pin 35 dan Koneksi ESP32 ke Wi-fi

Baca juga : Menteri Perdagangan Prancis Ke Jakarta, Jelang Kunjungan Presiden Macron

Coding Sensor MQ-135 dan Koneksi ESP-32 ke Wi-fi 

Gambar diatas merupakan coding untuk identifikasi sensor MQ-135 pada pin 35 microcontroller ESP-32 dan juga mengkoneksikan microcontroller ESP-32 ke wi-fi.

3.Pembacaan Sensor MQ135 dan Mengirimkan Data Ke Serial Monitor dan Firebase

 Coding Pembacaan Sensor MQ-135 dan Pengiriman Data 

Gambar tersebut merupakan coding untuk pembacaan sensor MQ-135.  sensor MQ-135 digunakan untuk mendeteksi kualitas karbon dioksida (CO2) di udara. Angka yang dibaca pada MQ-135 ini meliputi nilai, persen, dan ppm. Setelah itu data yang dibaca oleh sensor akan dikirimkan ke Firebase dan dapat dilihat.

3.Pengujian

Gambar Pengujian Alat FREYA

Baca juga : OJK: Sektor Jasa Keuangan Tetap Terjaga Di Tengah Dinamika Global

Pengujian parameter CO2 dilakukan di ruangan tertutup. Pengujian dilakukan selama 1 jam. Setiap 10 menit sekali dilakukan pengambilan data. Pengujian dilakukan dengan menggunakan asap obat nyamuk, asap arang, dan asap rokok. Hasilnya, pada pengujian dengan asap obat nyamuk dalam 10 menit FREYA mampu menurunkan ppm yang semula 2400 ppm menjadi 1232 ppm. Pada menit ke 20 udara di dalam box sudah mencapai 797 ppm dan pada menit ke 60 udara di dalam box menjadi 680 ppm.  Begitupun dengan pengujian asap arang. FREYA mampu menurunkan 1700 ppm menjadi 1100 ppm dalam waktu 10 menit. Dalam menit ke 20, ppm didalam box menjadi 980 ppm, dan pada menit ke 60, ppm dalam box menjadi 800. Dalam pengujian dengan asap rokok, FREYA mampu menurunkan ppm dalam box yang semula 2400 ppm menjadi 1755 ppm dalam waktu 10 menit. Dan pada menit ke 20 ppm dalam box menjadi 1286 ppm. Dalam 60 menit ppm dalam box berubah hingga 818 ppm. Dengan begitu udara di bawah 1000 ppm adalah tingkat tipikal  udara yang baik dalam ruangan. Dapat dikatakan bahwa FREYA berhasil memfilter udara dengan baik.

KESIMPULAN

FREYA merupakan inovasi alat penyaring udara berbasis bahan alami dan teknologi digital. Alat ini tidak hanya mampu menurunkan kadar polutan secara signifikan tetapi juga menyediakan pemantauan real-time berbasis IoT. Alat ini mampu menurunkan polusi CO₂ dari 2400 ppm menjadi di bawah 1000 ppm dalam 20–30 menit, dengan efektivitas 72% (obat nyamuk), 66% (rokok), dan 53% (arang). Inovasi ini tidak hanya ramah lingkungan, tetapi juga ekonomis dan aplikatif untuk masyarakat luas.

Laili Syafaidah
Laili Syafaidah_Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

Update berita dan artikel RM.ID menarik lainnya di Google News

Dapatkan juga update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari RM.id. Mari bergabung di Grup Telegram "Rakyat Merdeka News Update", caranya klik link https://t.me/officialrakyatmerdeka kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.