PERANCANGAN REAKTOR PLASMA UNTUK MENINGKATKAN PRODUKSI GAS HIDROGEN PADA PENGOLAHAN LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT DENGAN METODE DIELECTRIC BARRIER DISCHARGE (DBD) TUGAS AKHIR Karya Ilmiah sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan jenjang strata satu (S-1) di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Andalas Oleh Indra Atmaja 1310951081 Dosen Pembimbing Dr. Eng. Ariadi Hazmi NIP. 19750314 199903 1003 Program Studi Sarjana Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas 2017 LEMBAR PERSEMBAHAN Segala puji dan syukur hanya untuk Allah Azza Wa Jalla, Tuhan Semesta Alam. Atas berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Mustahil rasanya kalau bukan atas karunia Sang Khalik penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. “Dan mintalah pertolongan (kepada Allah) dengan sabar dan (mengerjakan shalat). Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyuk,” (QS. Al Baqarah (2):45) “Sesulit apapun dirimu, ingatlah jangan bersedih karena Tuhan bersama kita, ingatlah jika tidak ada bahu untuk bersandar ada lantai untuk bersujud, dan ada keluarga serta sahabat yang selalu berdoa untuk kebaikan kita” Terkhusus Untuk Mama dan Papa Serta Abang dan Kakak-kakak Tercinta Terima kasih yang sebesar-besarnya untuk mama tercinta, karena kalau bukan doa mama anakmu ini dak akan bisa seperti, doa yang tiada henti sangat anak mu perlukan sampai kapan pun ma, untuk papa rahimahullah, masi teringek taruih pesan papa “kau tu harus ingat samo orang tuo, jangan nakal-nakal belajar yang rajin, orang bisa ngapo kito dak biso, bergaul jangan pilih-pilih kawan, yang elok ambiak yang buruk dak usa diikutin dan jadilah orang yang beguno”. Semoga tentram dan mendapat rahmat dari Sang Pencipta pa. Untuk abang dan kakak makasi banyak selamo ni la bantu-bantu kirim-kirim duit kuliah, indra dak kan lupo atas semuo nya bang kak, karena kito sesamo keluargo harus saling bantu, keluarga tu harus akur itu pesan dari mama, kito la gadang, la ngerti mano yang baek buruknyo. Untuk pak ariadi sebagai dosen pembimbing, terima kasih banyak pak selamo ini telah membimbing kami (pejuang ST) untuk bisa tamat dari elektro, tanpa bapak kami mungkin sulit rasanyo untuk tamat dari elektro ni pak, maafkan kami yang kadang-kadang malas untuk bimbingan apolai kok la kuliah plasma, la maleh se rasonyo, nan kwan ko maleh tu maleh lo kadang awak, kok awak nio rajin baa lo lai kan, jasa bapak sangat besar untuk kami pak, bapak mengajarkan kami istilah-istilah yang aneh selamo kuliah plasma dan bimbingan TA. Untuk pak eka, pak aulia dan pak andre sebagai dosen reviwer mkasi bnyak pak. Khusus pak eka dan pak primas yang slmo pnlitian plasma ala bnyak membantu mkasi bnyak pak. Untuk kawan-kawan geng nero, iko dari tj tupai ko ma agiah namo nero ko, ntah dari ma lo paja dapek nmo nero ko, tapi sabnanyo langkitang namo geng ko, hhhaa, iko kwan geng dakek den bna ko hhha asik smo preman2 tu ma, galak2 dak jale, belajar samo, buat tugas kuliah, lain be rasonyo pas kuliah ko rasonyo, teraso se kwan yang sm awak. Ptamo untuk dian cungkirng semoga makin baik dan bertambah ilmu tiap harinyo, makin cantik, kato dian tunggu awas ang 2 tahun lai rancak den, awas ang pangling sm den, galak se den mendengarnyo. Untuk bro amin capek la buek TA tu lai broo, jan maleh2 jo lai, tpi 2-3 tahun lai nak nikah broo, cari pitih untuk nikah broo, jan lamo bana pacaran, la jaleh pacaran dak boleh, mako langsung se nikah lai broo. Untuk ikong idung pesek jidat lebar hhhha mantan topan pomade, semoga makin hari makin elok tiap harinyo, makin dewasa dan bertambah ilmu nyo, kok dian 2 tahun lai rancak, ang bara tahun laii hhha emangg ngeri ang, ang nan patamo sidang di geng ko hhha. Makasi bnyak kong la bantu2 den slamo ko. Makasi bnyak untuk hadiah pas sidangnyo, hhhe walaupun dn alun ado ma agiah untuk kalian hhha. Payah mencari nan elok dan aneh2 mode kalian koo. Barakallah untuk awak sadonyo, geng mkasi bnyak telah mnglami hal-hal asik, hal-hal bodoh dll nyo, siap wisuda ko jalan2 wak laii, bko la lapeh payah kalian bko sbok den, wak ntah dima2 lo kan, hhhaa tapi den tetap ingek kebaikan kawan slamo ko, susah senang awak selamo ko, Senangnyo pai melala lala smo2, pai jalan2 ke bukik. Ciek lai, kok ada slah den maafkan yo kawan, kok slah kwan la dn maafkan kok.. Semoga sukses untuk kito semuanyo. Aamiin. Jalan-jalan wak lai siap ko laii, taragak pai malala lala haa Untuk kwan2 pejuang ST samo papi, ajin, mega,cepe,ii mkasi bnyak smuanyo atas ilmu dan bntuannyo kwan, kalo dak ado kwan yoo pyah wak ma. Hhhha, khusus ajin cepe makasi la ngwanan wak kok ado ambiak data penelitian plasma. Sukses selalu untuk awak sadonyo, Aamiin. Barakallah. Untuk amoy, ariyati, acil, ikong, dian dan kwan2 cewk lainnyo lahh, hhha mkasi bnyak la mmbantu slmo ko, susah senang selamo kuliah hhhha makasi bnyak kawan2 cewek yang sudah kasih hadiah pas sidang yang tasasak bana hhha. Sukses selalu kito semua. Aamiin Untuk kawan-kwan yang lain kawan KP ali,bayu,ijen,godok, gaban, bagak makasi bnyak wan la bnyak bantu selamo kp, hhhaa. Untuk ang gaban jan pacaran jo laii, badan la segadang itu pacaran juo dipabanyak, eeee gaban2. Hhha Sukses selalu kito smua broo. Aamiin. Barakallah. Untuk kwan kkn yang jumlahnyo bnyak senagari, la lupo lo dn nmo nyo saking bnyaknyo, khusus kwan kkn sejorong elsa,dila,ade,mira kak tari dan ketua jorong iqbal, maksi banyak sadonyo la bantu2 wak salmo kkn, sukses slalu untuk kito semua. Aamiin. Barakallah. Untuk thyristor 13, mkasi bnyak kwan2 sadonyo, bnyak dpek kwan wak selamo kuliah, maafkan wak kok bnyak slah ke kwan2 sadonyo hhhaa. Dek thyristor ko wak bnyak hal tau tentang kuliah, tentang budaya minang, kato nan 4. Sukses selalu untuk kito semua. Aamiin. Barakallah. Untuk kawan2 kontrkan IMKJ, teje, adek, isan kur, isan arifin, bg odi, bg toyok, dedet, hamdan, bg reza, ulung, bg johan, mkasi bnyak semuanyo, kwan kontrkan ko yg kadang buek den smakin smngat kuliah dan melakukan hal-hal kebaikan lainnyo, apolai preman ko rajin maajak babuek kebaikan, tu tadorong lo wak buek kebaikan tu, hhhe. Sukses untuk kito sadonyo. Aamiin. Barakallah. Untuk rekan2 HMTE dan rekan2 EWS, mkasi bnyak telah memberikan ilmu dan penglamanyo ke awak. Makin btmbah lo pnglaman wak kan. Sukses untuk kito semua. Aamiin. Barakallah. Untuk kwan2 yang lainnyo dan sadolah yang ala membantu slmo ko, yang dak dape k disebut ciek2, mkasii sadonyoo, sukses sadonyo untuk awak semua. Aamiin. Barakallah. Ha iko, sengajo den buek kawan2 TA plasma ko agak2 terakhir, baa ka indak, samo susah wak buek TA batigo ko ma, hhha mulai dari waang baduo yang mambuekan namo den di metopel pak ariadi, la senang se hati den ma dapek pak ariadi, hhhha seblumnya den petir pindah haluan den ka plasma, raso-raso ka sero nmpak den, kiromyo yoo sero bna maa hhha dan smo kito ambiak data penelitian plasma, buek laporan samo, susah senang smo, mkasi bnyak brooo, hhha sukses selalu untuk kito semua.. Aamiin. Barakallah Untuk awak dan sadonyo, jangan lupa tetap semangatt Allah tidak membebani seseorang itu melainkan sesuai dengan kesanggupannya. (Q.S. Al Baqarah (2:286) Iko ado hal ciek tentang persahabatan yang mno jikalau persahabatan tu mambaok ke arah yang elok akan baguno sampai hari akhir nanti, hhhe Untuk teman-teman semuanya, di akhirat nanti inilah manfaat teman yang suka mengingatkan kepada Alaah dan mengajak kepada jalan-Nya, yang dpat diberi syafaat oleh Allah Azza Wa Jalla untuk membantu kita masuk ke dalam surga-Nya....*persahabatan yang dilandaskan karena Allah (QS 49:10)*, Apabila penghuni surga tidak menemui teman di dunianya, lalu bertanya kepada Allah Azza Wa Jalla “Ya Rabb...kami tidak melihat sahabatku yang sewaktu di dunia, shalat bersama kami, puasa bersama kami dan berjuang bersama kami, jikalau tidak menemukan saya di syurga nanti, maka Allah berseru *_”pergilah ke neraka, lalu keluarkan sahabatmu yang di hatinya ada iman walapun hanya sebesar zarrah.”_* Maka dari itu, bermanfaatlah untuk yang lainnya, dan jgan lupa selalu menebar pesan kebaikan dan berusaha tetap rendahkan hati. Aamiin. Barakallah. Terkahir dan paling akhir, Rasulullah Shallahu’alaihi Wasallam bersabda: Sebaik-baik manusia adalah yang bermanfaat bagi manusia. Judul Program Studi Perancangan Reaktor Plasma Untuk Meningkatkan Produksi Gas Hidrogen Pada Pengolahan Limbah Cair Kelapa Sawit Dengan Metode Dielectric Barrier Discharge (DBD) Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas Indra Atmaja 1310951081 Abstrak Sejak tahun 2006, Indonesia merupakan negara terbesar penghasil kelapa sawit dunia [1]. Pada tahun 2015 Indonesia, memproduksi 54% dari total produksi kelapa sawit dunia [2]. Salah satu produk sampingan kelapa sawit adalah limbah cair kelapa sawit atau yang disebut juga POME (Palm Oil Mill Effluent). POME apabila langsung dibuang ke perairan maka akan berdampak negatif bagi lingkungan tersebut. Salah satu metode untuk pengolahan POME dengan menggunakan teknologi tegangan tinggi plasma dielectric barrier discharge (DBD). Pada metode DBD ini penulis menggunakan elektroda jarum-plat, yang mana elektroda jarum yang digunakan berjumlah 28 buah tembaga non laminasi. Penelitian ini dilakukan dengan variasi tegangan tinggi yang diterapkan sebesar 10 kV, 25 kV, 20 kV dan 25 kV dengan 5 kali penelitian di setiap variasi tegangan. Berdasarkan penelitian yang dilakukan metode plasma DBD ini mampu mendegradasi senyawa organik yang terdapat pada POME di antaranya kadar BOD sebesar 40-60% dan kadar COD sebesar 22-44%. Proses plasma DBD menghasilkan biogas yang salah satunya adalah gas hidrogen. Tugas akhir ini bertujuan untuk mengetahui nilai rata-rata maksimal tegangan keluaran sensor gas hidrogen dari setiap variasi tegangan yang diterapkan dan mengetahui nilai rata-rata respon kenaikan tegangan keluaran sensor gas hidrogen dari setiap variasi tegangan yang diterapkan. Hasil penelitian menunjukkan nilai rata-rata maksimum tegangan keluran sensor gas hidrogen untuk variasi tegangan 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 kV berturut-turut sebesar 59,1228 mV, 76,6238 mV, 93,8652 mV dan 78,0244. Untuk respon waktu kenaikan tegangan keluaran sensor gas hidrogen untuk variasi tegangan 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 kV berturut-turut pada detik 570, 558,2, 514 dan 471. Tegangan keluaran rata-rata maksimum berada pada variasi tegangan 20 kV dan nilai rata-rata respon waktu kenaikan tegangan keluaran tercepat pada variasi tegangan 25 kV. Kata Kunci : POME, plasma DBD, gas hidrogen, nilai rata-rata maksimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen, nilai rata-rata respon waktu kenaikan tegangan keluaran sensor gas hidrogen i Title Mayor Plasma Reactor Designation To Increase Hydrogen Gas Production In Processing Of Palm Oil Waste With Dielectric Barrier Discharge (DBD) Electrical Engineering Engineering Faculty Andalas University Indra Atmaja 1310951081 Abstract Since 2006, Indonesia has become one of the biggest country which produces palm oil in the world [1]. In 2015, Indonesia has produced 54% the total amount of world palm oil production [2]. One of the side product of palm oil is liquid wate waste or it’s commomly called POME (Palm Oil Mill Effluent) which will be really dangerous and harm the environment if it directly throw into the river. One of many methods to treath POME is to use dielectric barrier discharge (DBD) in high voltage plasma technology. In this method, the researcher used needle-plat electrode and the total amount of needle electrode that we used were about 28 non laminating copper. This experiment was done by varying the implemented high voltage in several sequences, which were 10kV, 25kV, 20kV, and 25kV for about 5 times in every voltage variation. Based on the experiment, it showed the plasma method could make a degradation an organic compound which could be found in POME, there were BOD for about 40-60% and COD for about 22-44%. This DBD plasma process could produce biogas, in this case it produced hydrogen. This research was meant to understand the maximum average value of output voltage and the average response of voltage increasement of output voltage in hydrogen gas sensor of each variation of voltage that was implemented. The result showed that the maximum average of output voltage in hydrogen gas sensor for 10 kV, 15 kV, 20 kV, and 25 kV consecutively were about 59.1228 mV, 76.6238 mV, 93.8652 mV, and 78.0244 mV. For the time increasement of output voltage response in hydrogen gas sensor for 10 kV, 15 kV, 20 kV, and 25 kV consecutively were in second of 570, 558.2, 514 and 471. The maximum average output voltage were at 20 kV and the average response number of the fastest output voltage increasement were at 25 kV. Keyword : POME, plasma DBD, hydrogen gas, maximum average value of output voltage hydrogen gas sensor, average value of response time increase in output voltage of hydrogen gas sensor. ii Kata Pengantar Alhamdulillahirabbil’alamin, segala puji syukur diucapkan kehadirat Allah Subhanallahu wa Ta’ala, karena atas segala izin-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “PERANCANGAN REAKTOR PLASMA UNTUK MENINGKATKAN PRODUKSI GAS HIDROGEN PADA PENGOLAHAN LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT DENGAN METODE DIELECTRIC BARRIER DISCHARGE (DBD)”. Shalawat dan salam selalu tercurah kepada Nabi Muhammad Shallahu ‘alaihi wassalam yang menjadi suri tauladan yang terbaik bagi seluruh umat manusia. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan program strata-1 (S1) pada Jurusan Teknik Elektro Universitas Andalas Padang. Tugas akhir ini dapat dilaksanakan dan diselesaikan dengan baik tidak luput dari izin dan rahmat Allah Subhanallahu wa Ta’ala, serta bantuan dari banyak pihak. Penulis secara khusus ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Untuk papa Haryanto rahimahullah, dan mama Lela Ningsih dan saudarasaudaraku tersayang beserta keluarga besar yang selama ini selalu memberikan doa dan dukungannya. 2. Bapak Ariadi Hazmi, Dr. Eng selaku dosen pembimbing dan juga Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Andalas yang telah meluangkan waktu dan ilmunya untuk membimbing dan membantu menyelesaikan tugas akhir ini dan juga kepada bapak Primas Emeraldi, M.T. yang telah bersedia menjadi dosen pendamping dalam hal bertanya-tanya terkait permasalahan dalam tugas akhir. 3. Bapak Eka Putra Waldi M. Eng., dan Bapak Hanalde Andre, M.T. selaku dosen reviewer (penguji). 4. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Andalas Padang yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. 5. Kawan-kawan elektro 2013 (THRISTOR 13) yang telah bersama-sama menjalani hal sulit dan telah banyak membantu penulis dalam segala hal selama perkuliahan. iii 6. Kawan-kawan dan rekan-rekan HMTE-FT UNAND dan EWS yang telah memberikan pengetahuan serta pengalaman kepada penulis. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan dan penulis menerima kritikan dan saran yang membangun untuk kesempurnaan Tugas Akhir ini yang dapat dihubungi melalui email [email protected]. Akhir kata penulis sangat berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat diterima dan bermanfaat bagi kita semua. Semoga Allah Subhanallahu wa Ta’ala memberkati setiap usaha baik yang telah dan akan kita lakukan agar bernilai pahala disisi-Nya, Aamiin. Padang, Juli 2017 Indra Atmaja NIM. 1310951081 iv Daftar Isi Halaman Abstrak ..................................................................................................................... i Abstract ................................................................................................................... ii Kata Pengantar ....................................................................................................... iii Daftar Isi.................................................................................................................. v Daftar Gambar ........................................................................................................ iii Daftar Tabel .......................................................................................................... vii Daftar Istilah dan Singkatan ................................................................................. viii Daftar Lampiran ...................................................................................................... x BAB I Pendahuluan ................................................................................................ 1 1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 3 1.3 Batasan Masalah ............................................................................................ 4 1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 4 1.5 Manfaat Penelitian ......................................................................................... 4 1.6 Metodologi Penelitian ................................................................................... 5 1.7 Sistematika Penulisan .................................................................................... 5 BAB II Tinjauan Pustaka ........................................................................................ 7 2.1 Pengertian Limbah ........................................................................................ 7 2.1.1 Limbah Cair ............................................................................................ 7 2.1.2 Karakteristik Limbah Cair Kelapa Sawit ................................................ 7 2.1.3 Parameter Limbah Cair ........................................................................... 8 2.2 Pembangkitan Tegangan Tinggi Bolak-balik (AC)..................................... 10 2.3 Proses Pembentukan Plasma ....................................................................... 10 2.3.1 Pengertian Plasma ................................................................................. 11 2.3.2 Proses Pembentukan Plasma................................................................. 12 2.3.2.1 Tegangan Tembus Dielektrik Udara .............................................. 13 2.3.2.2 Pembangkitan Ion........................................................................... 14 2.3.2.3 Proses-Proses Dasar dalam Kegagalan Gas ................................... 18 2.3.2.4 Plasma Penghalang Dielektrik ....................................................... 19 2.3.3 Dielektrik .............................................................................................. 20 2.3.4 Dieletric Barrier Discharge (DBD) ..................................................... 20 2.4 Partial Discharge ........................................................................................ 21 v 2.5 Hidrogen ...................................................................................................... 22 2.4.1 Karakteristik Hidrogen ......................................................................... 23 2.6 Sensor .......................................................................................................... 24 2.6.1 Pengertian Sensor ................................................................................. 24 2.6.2 Sensor Gas ............................................................................................ 24 2.6.2.1 Karakteristik Sensor Gas ................................................................ 25 BAB III Bahan dan Metode .................................................................................. 28 3.1 Studi Literatur .............................................................................................. 29 3.2 Pengambilan Sampel Limbah Cair Sawit dan Pre-treatment ..................... 29 3.3 Peralatan Penelitian ..................................................................................... 30 3.3.1 Trafo Tegangan Tinggi ......................................................................... 30 3.3.2 Resistor Proteksi ................................................................................... 31 3.3.3 Elektroda Jarum-Plat Datar ................................................................... 31 3.3.4 Reaktor Plasma DBD ............................................................................ 31 3.3.5 Tabung Gas ........................................................................................... 32 3.3.6 Sensor Gas MQ-8.................................................................................. 33 3.3.7 Pico Data Logger ADC-20 ................................................................... 34 3.3.8 Mikrokontroller Arduino Uno .............................................................. 34 3.3.9 P6015 AC Voltage Probe ..................................................................... 34 3.3.10 P6021 AC Current Probe ................................................................... 34 3.3.11 Kabel Koaksial dan Konektor ............................................................. 34 3.3.12 Laptop ................................................................................................. 34 3.4 Skematik Pengukuran .................................................................................. 35 3.5 Prosedur Kerja Penelitian ............................................................................ 36 BAB IV Hasil dan Pembahasan ............................................................................ 37 4.1 Pengujian Sensor Gas Hidrogen MQ-8 ....................................................... 37 4.1.1 Variasi Tegangan 10 kV ....................................................................... 37 4.1.2 Variasi Tegangan 15 kV ....................................................................... 42 4.1.3 Variasi Tegangan 20 kV ....................................................................... 47 4.1.4 Variasi Tegangan 25 kV ....................................................................... 51 4.2 Nilai Minimum dan Maksimum Tegangan Keluaran Sensor Serta Respon Kenaikan Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen ........................................ 55 4.2.1 Variasi Tegangan 10 kV ....................................................................... 56 4.2.2 Variasi Tegangan 15 kV ....................................................................... 59 vi 4.2.3 Variasi Tegangan 20 kV ....................................................................... 63 4.2.4 Variasi Tegangan 25 kV ....................................................................... 66 4.3 Nilai Rata-rata Minimum dan Maksimum Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen Dari Semua Variasi Tegangan ........................................................... 69 4.3.1 Nilai Rata-rata Minimum Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen Dari Semua Variasi Tegangan ....................................................................... 70 4.3.2 Nilai Rata-rata Maksimum Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen Dari Semua Variasi Tegangan ....................................................................... 71 4.4 Nilai Rata-rata Respon Kenaikan Tegangan Keluaran Sensor Dari Semua Variasi Tegangan ............................................................................................... 72 BAB V Kesimpulan dan Saran ............................................................................. 73 5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 73 5.2 Saran ............................................................................................................ 73 DAFTAR KEPUSTAKAAN ................................................................................ 74 LAMPIRAN vii Daftar Gambar Gambar 2.1 Rangkaian pembangkitan tegangan tinggi AC dan bentuk gelombang yang dihasilkan ................................................................................... 10 Gambar 2.2 Blok diagram fase zat ........................................................................ 11 Gambar 2.3 Reaksi kimia pada saat pelepasan plasma ......................................... 12 Gambar 2.4 Proses pembangkitan plasma lucutan pijar korona pada ruang antar elektroda ............................................................................................. 13 Gambar 2.5 Proses ionisasi (a) elektron bebas membentur atom netral (b) elektron terikat keluar dari lintasannya menjadi elektron bebas baru .............. 14 Gambar 2.6 Ionisasi benturan .............................................................................. 15 Gambar 2.7 Peluahan plasma berpenghalang dielektrik ....................................... 19 Gambar 2.8 Konfigurasi DBD tipe planar dengan plat paralel terpisah dengan sebuah dielektrik silinder ................................................................... 21 Gambar 2.9 (Kiri) Konfigurasi DBD tipe planar dengan plat paralel terpisah dengan dua dielektrik silinder (double dielectric), (kanan) Konfigurasi DBD tipe planar dengan plat paralel terpisah dengan sebuah dielektrik silinder (single dielectric)................................................................... 21 Gambar 2.10 Pengaruh tekanan parsial gas oksigen (PO2) pada resistansi sensor. ........................................................................................................... 25 Gambar 2.11 Karakteristik sensitivitas sensor tertentu terhadap berbagai gas .... 26 Gambar 2.12 Rangkaian pengukuran dasar .......................................................... 26 Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian ......................................................... 28 Gambar 3.2 Konfigurasi elektroda jarum.............................................................. 31 Gambar 3.3 Reaktor plasma DBD ........................................................................ 32 Gambar 3.4 Grafik karakteristik sensitifitas MQ-8, pada suhu 20 ˚C, kelembaban 65%, konsentrasi oksigen 21%, RL 20 KΩ ....................................... 33 Gambar 3.5 Skematik penelitian plasma DBD pada POME................................. 35 Gambar 3.6 Proses pembentukan gas.................................................................... 35 Gambar 4.1 Grafik penelitian pertama, pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen, Rabu 21 Juni 2017 ............. 38 iii Gambar 4.2 Grafik penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Selasa 4 Juli 2017 .................................... 39 Gambar 4.3 Grafik penelitian ketiga, pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Kamis 6 Juli 2017.................................... 39 Gambar 4.4 Grafik penelitian keempat, pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Senin10 Juli 2017 .................................... 40 Gambar 4.5 Grafik penelitian kelima, pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Jumat14 Juli 2017 ................................... 40 Gambar 4.6 Grafik pengaruh variasi tegangan 10 kV dari 5 kali penelitian terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen selama 3600 detik...... ............................................................................................. 41 Gambar 4.7 Grafik penelitian pertama, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Jumat 23 Juni 2017.................................. 42 Gambar 4.8 Grafik penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Rabu 5 Juli 2017...................................... 43 Gambar 4.9 Grafik penelitian ketiga, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Kamis 6 Juli 2017.................................... 43 Gambar 4.10 Grafik penelitian keempat, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Senin 10 Juli 2017 .................... 44 Gambar 4.11 Grafik penelitian kelima, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Jumat 14 Juli 2017 .................................. 45 Gambar 4.12 Grafik pengaruh variasi tegangan 15 kV dari 5 kali penelitian terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen selama 3600 detik...... ............................................................................................. 46 Gambar 4.13 Grafik penelitian pertama, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Jumat 23 Juni 2017 ................... 47 Gambar 4.14 Grafik penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Rabu 5 Juli 2017...................................... 47 Gambar 4.15 Grafik penelitian ketiga, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Kamis 6 Juli 2017.................................... 48 Gambar 4.16 Grafik penelitian keempat, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Senin 10 Juli 2017 .................... 49 iv Gambar 4.17 Grafik penelitian kelima, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Kamis 13 Juli 2017.................................. 49 Gambar 4.18 Grafik pengaruh variasi tegangan 20 kV dari 5 kali penelitian terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen selama 3600 detik...... ............................................................................................. 50 Gambar 4.19 Grafik penelitian pertama, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Jumat 23 Juni 2017 ................... 51 Gambar 4.20 Grafik penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Jumat 14 Juli 2017 .................................. 52 Gambar 4.21 Grafik penelitian ketiga, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Sabtu 15 Juli 2017 ................................... 52 Gambar 4.22 Grafik penelitian keempat, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Sabtu 15 Juli 2017 .................... 53 Gambar 4.23 Grafik penelitian kelima, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Sabtu 15 Juli 2017 .................................. 55 Gambar 4.24 Grafik pengaruh variasi tegangan 25 kV dari 5 kali penelitian terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen selama 3600 detik....... ............................................................................................ 55 Gambar 4.25 Grafik nilai minimum dan maksimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen dalam 5 kali penelitian dari variasi tegangan 10 kV ...... ... 58 Gambar 4.26 Grafik respon kenaikan tegangan dari 5 kali penelitian pada variasi tegangan 10 kV ...... ........................................................................... 59 Gambar 4.27 Grafik nilai minimum dan maksimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen dalam 5 kali penelitian dari variasi tegangan 15 kV ...... ... 61 Gambar 4.28 Grafik respon kenaikan tegangan dari 5 kali penelitian pada variasi tegangan 15 kV ...... ........................................................................... 62 Gambar 4.29 Grafik nilai minimum dan maksimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen dalam 5 kali penelitian dari variasi tegangan 20 kV ...... ... 65 Gambar 4.30 Grafik respon kenaikan tegangan dari 5 kali penelitian pada variasi tegangan 20 kV ...... ........................................................................... 66 v Gambar 4.31 Grafik nilai minimum dan maksimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen dalam 5 kali penelitian dari variasi tegangan 25 kV ...... ... 68 Gambar 4.32 Grafik respon kenaikan tegangan dari 5 kali penelitian pada variasi tegangan 25 kV ...... ........................................................................... 69 Gambar 4.33 Grafik nilai rata-rata minimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen dari semua variasi tegangan ...... ........................................ 70 Gambar 4.34 Grafik nilai rata-rata maksimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen dari semua variasi tegangan ...... ........................................ 71 Gambar 4.35 Grafik rata-rata respon kenaikan tegangan keluaran sensor gas hidrogen dari semua variasi tegangan ...... ........................................ 72 vi Daftar Tabel Tabel 2.1 Karakteristik POME tanpa diolah dan baku mutu limbah .......................8 Tabel 2.2 Karakteristik fisik gas hidrogen .............................................................23 vii Daftar Istilah dan Singkatan Daftar Istilah dan Singkatan Keterangan A Atom gas netral A+ Ion positif BOD Biochemical Oxygen Demand CH4 Metana CO Karbon Monoksida CO2 Karbon Dioksida COD Chemical Oxygen Demand CPO Crude Palm Oil DBD Dielectric Barrier Discharge Dielektrik Bahan yang memiliki daya hantar arus sangat kecil Discharge Pelepasan E Muatan elektron (coulomb) EC Electric Conductivity GAPKI Gabungan Asosiasi Pengusaha Kelapa Sawit Indonesia H+ Hidrogen H2O2 Hidrogen Peroksida hv Energi foton me Massa elektron (kg) NaCl Natrium Klorida O3 Ozon OH- Hidroksida ORP Oxidation Reduction Potential PD Partial Discharge pH Tingkat keasaman PKS Pabrik Kelapa Sawit POME Palm Oil Milf Effluent viii ppm part per million PS Konsumsi daya pada semikonduktor sensor RL Load Resistance (tahanan beban) RS Resistance Semiconduktor (tahanan semikonduktor sensor) Rs/Ro Rasio resistansi sensor dalam berbagai konsentrasi gas (Rs) dengan resistansinya dalam konsentrasi tertentu suatu gas target (Ro) TDS Total Dissolved Solid TSS Total Suspended Splid U Energi ionisasi elektro-elektron bebas (joule) Vc Voltage circuit (tegangan sirkuit sensor) ve Kecepatan elektron (m/s) VH Voltage Heater (tegangan pemanas) VRL Voltage Load Resistance (tegangan antar kedua terminal tahanan beban) ix Daftar Lampiran LAMPIRAN A Gelombang Tegangan dan Arus Tektronix DPO 5104 Digital Phospor Oscilloscope Untuk Variasi Tegangan 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 kV LAMPIRAN B Gelombang Tegangan Menggunakan Aplikasi dan Arus National Osiloscope Instruments LabView 2012 LAMPIRAN C Foto Penelitian Plasma DBD Pada Pengolahan Limbah Cair Kelapa Sawit Menggunakan Tegangan Tinggi AC LAMPIRAN D Tabel Kadar BOD dan COD POME Sebelum dan Sesudah Penerapan Plasma DBD x BAB I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Sejak tahun 2006, Indonesia telah menggeser Malaysia sebagai negara terbesar penghasil kelapa sawit dunia [1]. Menurut Gabungan Asosiasi Pengusaha Sawit Indonesia (GAPKI) pada tahun 2015 Indonesia memproduksi minyak kelapa sawit atau Crude Palm Oil (CPO) sebanyak 32,5 juta ton, sekaligus menjadikan Indonesia penghasil minyak kelapa sawit terbesar di dunia. Secara keseluruhan, dunia telah memproduksi minyak sawit sebanyak 60,1 juta ton minyak sawit pada tahun 2015 dan Indonesia sendiri menghasilkan 54% dari total produksi dunia [2]. Menurut FAO (Food and Agricultural Organization) Perserikatan Bangsa-Bangsa, permintaan terhadap kelapa sawit akan meningkat 2 kali lipat di tahun 2020 dan 3 kali lipat di tahun 2050. Produksi minyak kelapa sawit Indonesia sendiri pada tahun 2015 menghasilkan 54% dari total produksi minyak kelapa sawit dunia. Produksi minyak kelapa sawit Indonesia sendiri telah mengalahkan produksi minyak kedele. GAPKI sendiri menargetkan memiliki target jangka panjang untuk memproduksi 40 juta ton CPO per tahun mulai dari tahun 2020 [3]. Di Indonesia pada tahun 2009 memiliki 968 buah perkebunan kelapa sawit, di antaranya terdiri dari 178 buah pabrik pemurnian minyak sawit (refinary), 58 buah pabrik myak makan dan 7 buah pabrik oleo kimia [4]. Banyaknya perkebunan kelapa sawit yang di miliki Indonesia tentunya akan menghasilkan produk sampingan hasil olahan kelapa sawit seperti limbah padat dan limbah cair. Limbah cair ini disebut juga dengan Palm Oil Mill Effluent (POME). POME ialah air buangan yang dihasilkan oleh pabrik kelapa sawit yang berasal dari kondensat rebusan, air hidrosiklon dan sludge separator. POME mengandung bahan organik dan anorganik yang cukup tinggi, sehingga kadar pencemaran akan semakin tinggi [5]. Limbah cair yang dihasilkan oleh pabrik minyak kelapa sawit berkisar antara 550-670 kg/ton tandan buah segar [6]. 1 Sebelum dibuang ke perairan lingkungan, untuk mengurangi kandungan organik yang tinggi dari POME, maka dilakukan pengolahan POME dengan menggunakan kombinasi kolam aerob dan anaerob [7]. Pada pengolahan secara aerob digunakanlah oksigen dan mikroba (bakteri, ganggang, jamur, dan lainnya) dalam mendegradasi kandungan organik POME. Secara anerob pengolahan limbah cair tanpa menggunakan oksigen dan menggunakan filter media untuk tempat berkembangnya koloni bakteri membentuk lendir akibat fermentasi oleh enzim bakteri seperti kerikil, pasir, bola-bola plastik dan sebagainya. Pengolahan secara aerob dan anaerob ini kurang ekonomis karena memerlukan areal pengolahan limbah yang luas, timbulnya bau, dan kontaminasi air limbah di sekitar kolam yang membutuhkan waktu penahanan hidrolisis yang lama serta gas metana yang dihasilkan tidak dapat dimanfaatkan [5]. Proses degradasi limbah cair kelapa sawit dengan menggunakan metoda anaerob dengan membran mampu menghasilkan limbah yang lebih jernih dan tanpa meninggalkan padatan tersuspensi tetapi semua proses secara biologi ini masih memerlukan waktu pengolahan yang cukup lama [5]. Dengan memanfaatkan teknologi plasma DBD mampu mengurangi kandungan kontaminan organik yang terdapat pada POME sebelum dibuang ke lingkungan [8]. Penelitian ini menggunakan teknologi plasma DBD bertegangan tinggi untuk mengurangi kadar pencemaran dari POME. Teknologi plasma Dielectric Barrier Discharge (DBD) dapat digunakan untuk pengolahan limbah cair, padat dan gas [5]. Teknologi plasma DBD mampu menurunkan warna, Chemichal Oxygen Demand (COD) dan Total Suspended Solid (TSS) pada limbah cair tekstil sebesar 47.7%, 76.50% dan 70.72% [8]. Teknologi plasma DBD merupakan teknologi yang ramah lingkungan dan dapat mendegradasi kontaminan senyawa berbahaya yang terdapat pada limbah tersebut. Proses ini lebih efektif dikarenakan pengolahannya mengurangi lahan yang diperlukan, memperpendek waktu pengolahan dan mengurangi bau. Pada penelitian sebelumnya telah diteliti mengenai gas yang dihasilkan dari proses plasma pada POME dengan metode DBD menggunakan tegangan tinggi AC [9], tetapi pada penelitian ini masih memiliki kekurangan seperti reaktor plasma DBD yang digunakan masih terbuat dari akrilik, sehingga kemungkinaan untuk 2 tembus dielektrik menjadi lebih mudah dan ukuran reaktor akrilik yang kecil, hanya mampu menampung limbah sebesar 500 mL. Produk samping sawit dan limbahnya mempunyai potensi besar sebagai sumber energi yang terbarukan. Salah satu sumber energi terbarukan yang belum banyak dimanfaatkan adalah energi dari biogas [10]. Pada saat penerapan plasma DBD pada POME maka akan menghasilkan spesies aktif seperti OH- (hidroksida), H+ (hidrogen), O3 (ozon) dan H2O2 (hidrogen peroksida) [11]. Gas-gas yang dihasilkan dari proses plasma DBD pada POME ini menghasilkan biogas yang diantara komposisinya adalah gas hidrogen. Gas hidrogen yang dihasilkan merupakan gas hasil proses penjernihan POME plasma DBD. Gas ini dihasilkan dari degradasi senyawa organik yang terdapat pada POME. Akhir-akhir ini trend pemanfaatan hidrogen sebagai energi alternatif sedang ramai dibicarakan dan dikembangkan. Hidrogen dipilih karena merupakan bahan bakar yang baik dan tidak menghasilkan polutan dari proses pembakaran dan hanya menghasilkan air. Hidrogen juga dapat dimanfaatkan sebagai fuel cell sebagai penghasil energi pada abad 21 tetapi, untuk memproduksi hidrogen masih membutuh teknologi yang canggih dan mahal serta penyimpanan hidrogen dalam bentuk gas yang masih sulit [10]. Untuk itu penulis akan menganalisis gas hidrogen yang terbentuk dari pemanfaatan teknologi plasma DBD pada pengolahan POME dengan berbagai variasi tegangan yang diterapkan. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan pada latar belakang yang ada, maka dapat dibuatlah perumusan masalah yaitu: a. Berapakah nilai rata-rata maksimum yang dihasilkan tegangan keluaran sensor gas hidrogen dari variasi tegangan 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 kV? b. Berapakah respon kenaikan tegangan keluaran sensor gas hidrogen dari berbagai variasi tegangan 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 kV. 3 1.3 Batasan Masalah Dengan mengacu pada rumusan masalah di atas, maka penelitian ini dibatasi pada: a. Sampel yang digunakan adalah limbah cair kelapa sawit sebanyak 800 mL untuk setiap pengujian variasi tegangan. b. Reaktor yang digunakan adalah 1 buah reaktor berbahan kaca pyrex dengan panjang 39,5 cm, lebar 23,5 cm dan tinggi 5,2 cm dan ketebalan sekitar 1 cm. c. Elektroda yang dipasang pada reaktor adalah elektroda berbentuk jarumplat (point to plane), dengan jumlah elektroda jarum sebanyak 20 elektroda tembaga dan elektroda plat seng dengan ukuran 50 cm x 30 cm. d. Tegangan yang diterapkan adalah tegangan tinggi bolak-balik dengan frekuensi 50 Hz. e. Tegangan yang diterapkan adalah 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 kV dengan waktu 1 jam untuk setiap variasi tegangan. f. Pada penelitian ini dilakukan pengambilan data sebanyak 3600 data dengan interval waktu perekaman setiap 1 detik menggunakan Pico Data Logger ADC-20 dan Mikrokontroller Arduino-Uno. 1.4 Tujuan Penelitian Berdasarkan pada penelitian yang dilakukan, tujuan yang di dapatkan adalah: a. Mengetahui nilai rata-rata maksimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada pengolahan POME dari variasi tegangan 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 kV. b. Mengetahui nilai rata-rata respon kenaikan tegangan keluaran sensor gas hidrogen dari berbagai variasi tegangan 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 kV. 1.5 Manfaat Penelitian Dari penelitian tugas akhir ini diharapkan mampu mengurangi kontaminan organik dari POME seperti kandungan BOD dan COD dan untuk penelitian selanjutnya gas H2 ini dapat dimanfaatkan sebagai energi alternatif (biogas). Untuk penulis sendiri menambah pengetahuan serta wawasan mengenai pemanfaatan 4 teknologi tegangan tinggi plasma DBD pada pengolahan limbah cair kelapa sawit (POME). 1.6 Metodologi Penelitian Dalam melakukan penelitian tugas akhir ini penulis melakukan: a. Studi literatur Mempelajari literatur yang terkait dalam pembuatan tugas akhir. b. Menyiapkan dan merangkai sistem pengukuran Mempersiapkan semua hal-hal yang terkait dalam merangkai alat dan pengukuran seperti, komponen dan software yang digunakan untuk menganalisis gas yang dihasilkan. c. Pengambilan data Pico Data Logger Melakukan kalibrasi sensor (mendiamkan sensor sejenak setelah dihubungkan ke listrik) dan perekaman data tegangan keluaran sensor gas hidrogen kemudian menyimpan data hasil pengukuran ke laptop. d. Analisis data Menganalisis data yang didapat untuk kemudian membuat kesimpulan dari penelitian yang dilakukan. 1.7 Sistematika Penulisan Laporan tugas akhir ini disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut: BAB I Pendahuluan Berisi latar belakang, tujuan, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan BAB II Tinjauan Pustaka Memuat teori-teori terkait tentang limbah cair kelapa sawit, metode plasma berpenghalang dielektrik, dan biogas. 5 BAB III Bahan dan Metode Membahas perangkat komponen dan aplikasi yang digunakan dalam sistem pengukuran, pengambilan sampel, proses dan langkah-langkah pengukuran serta pengolahan data hasil pengukuran. BAB IV Hasil dan Pembahasan Menyajikan data-data hasil pengukuran pada penelitian plasma metode berpenghalang dielektrik dan menganalisis penelitian yang dilakukan. BAB V Kesimpulan dan Saran Berisikan kesimpulan dan saran dari penelitian yang dilakukan. 6 BAB II Tinjauan Pustaka 2.1 Pengertian Limbah Limbah adalah bahan sisa buangan yang dihasilkan dari proses produksi, baik itu industri maupun domestik (rumah tangga). Menurut keputusan Menperindag RI No.231/MPP/Kep/7/1997 Pasal 1 tentang Prosedur Impor Limbah bahwa limbah adalah bahan-bahan sisa atau bekas dari suatu kegiatan atau proses produksi yang fungsinya berubah aslinya, kecuali yang dapat dimakan oleh manusia dan hewan [12]. Limbah sendiri terdiri dari limbah padat, cair dan gas. Limbah memiliki kualitas yang dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain seperti volume limbah, kandungan bahan pencemar, dan frekuensi pembuangan limbah. 2.1.1 Limbah Cair Limbah cair pabrik kelapa sawit (POME) adalah salah satu produk samping dari pabrik minyak kelapa sawit yang berasal dari kondensat dari proses sterilisasi, air dari proses klarifikasi, air hydrocyclone (claybath), dan air pencucian pabrik. POME mengandung berbagai senyawa terlarut termasuk serat-serat pendek, hemiselulosa dan turunannya, protein, asam organik bebas dan campuran mineralmineral. Limbah cair dari pabrik minyak kelapa sawit ini umumnya bersuhu tinggi o 70-80 C, berwarna kecoklatan, mengandung padatan terlarut dan tersuspensi berupa koloid dan residu minyak dengan Biochemical Oxygen Demand (BOD) dan Chemical Oxygen Demand (COD) yang tinggi [13]. POME ini memiliki kadar pencemaran yang cukup tinggi, sehingga apabila tidak dilakukan penjernihan (pengolahan) POME ini akan sangat berdampak ke perairan. 2.1.2 Karakteristik Limbah Cair Kelapa Sawit POME memiliki kadar bahan organik yang cukup tinggi, sehingga apabila tidak dilakukan pengolahan akan sangat berdampak pada lingkungan perairan. Jumlah air buangan tergantung pada sistem pengolahan, kapasitas pabrik, dan keadaan peralatan klarifikasi. Limbah cair yang akan dihasilkan dari seluruh proses 7 produksi minyak kelapa sawit diperkirakan maksimal mencapai 60% dari seluruh tandan buah segar yang diolah [14]. Sebelum dibuang ke perairan, kadar baku mutu POME tersebut tidak boleh melebihi baku mutu limbah yang telah ditetapkan pemerintah. Baku mutu air limbah adalah ukuran batas atau kadar unsur pencemar dan atau jumlah unsur pencemar yang ditenggang keberadaannya dalam air limbah yang akan dibuang atau dilepas ke dalam media air dari suatu usaha dan atau kegiatan [13]. Untuk itu, perlu diketahui karakteristik POME yang akan diolah tersebut. untuk karakteristik dari POME dapat dilihat pada tabel 2.1. Tabel 2.1 Karakteristik POME tanpa diolah dan baku mutu limbah [13]. Parameter POME tanpa diolah Baku Mutu Rentang * Rata-rata Limbah ** BOD (mg/L) 8.200-35.000 21.280 100 COD (mg/L) 15.103-65.100 34.740 350 TSS (mg/L) 1.330-50.700 31.170 250 Amonia (NH3-N) 12-126 41 50*** Minyak dan Lemak 190-14.720 3.075 25 pH 3,3-4,6 4 6-9 Berdasarkan data pada Tabel 2.1, dapat dilihat bahwa semua parameter POME melebihi batas ambang baku mutu limbah. Apabila tidak dilakukan pengolahan POME, maka akan berdampak buruk terhadap lingkungan perairan tersebut, seperti pencemaran air yang bahkan dapat meracuni membunuh biota air, menimbulkan bau dan menghasilkan gas metana (CH4) dan karbon monoksida (CO) yang mana merupakan gas berbahaya bagi lingkungan. 2.1.3 Parameter Limbah Cair Parameter yang menggambarkan karakteristik dari limbah terdiri dari sifat fisik, kimia dan biologi. Untuk karateristik limbah berdasarkan sifat fisik meliputi suhu, kekeruhan, bau dan rasa, sedangkan berdasarkan sifat kimia meliputi kandungan bahan organik, protein, BOD dan COD dan berdasarkan sifat biologi meliputi kandungan bakteri patogen dalam air limbah. 8 Parameter-parameter yang terdapat pada limbah cair antara lain: PH, Oxyde Reduction Potential (ORP), Electric Conductivity (EC), Total Suspended Solid (TSS), Total Dissolved Solid (TDS), NaCl, Temperatur, Biochemycal Oxygen Demand (BOD), Chemycal Oxygen Demand (COD), Minyak Lemak. Berdasarkan pada keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup ada enam parameter utama yang dijadikan acuan baku mutu limbah minyak sawit. a. Tingkat keasaman (pH) adalah derajat keasaman asam atau basa suatu zat cair. Air limbah yang mempunyai pH tinggi atau rendah dapat mengakibatkan terbunuhnya biota dan mikroorganisme air yang diperlukan. Agar tidak menggangu mikroorganisme dan biota tersebut maka ditetapkan standar pH yang sesuai dengan standar baku mutu limbah. b. Biochemical Oxygen Demand (BOD) adalah kadar oksigen terlarut yang dibutuhkan oleh suatu mikroorganisme untuk menguraikan senyawa organik yang terkandung di dalam zat cair pada kondisi tertentu. BOD dinyatakan dalam satuan mg/L atau parts per million (ppm). c. Chemical Oxygen Demand (COD) adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan agar limbah organik yang ada dalam air limbah dapat teroksidasi melalui reaksi kimia. COD dinyatakan dalam satuan mg/L atau parts per million (ppm). d. Total Suspended Solid (TSS) atau padatan tersuspensi total adalah jumlah padatan yang tidak lolos filtrasi/padatan yang melayang dalam cairan limbah. Semakin tinggi TSS, maka bahan organik membutuhkan oksigen untuk perombakan yang lebih tinggi. TSS biasanya dinyatakan dalam satuan mg/L dan yang termasuk TSS adalah lumpur, tanah liat, logam oksida, sulfida, ganggang, bakteri dan jamur. TSS umumnya dihilangkan dengan flokulasi dan penyaringan. e. Kandungan minyak dan lemak, kandungan minyak dan lemak mengandung unsur karbon,hidrogen dan oksigen. Lemak sukar diuraikan oleh bakteri dan ditemukan mengapung di permukaan air sehingga menghambat proses oksidasi pada saat kondisi aerobik. Minyak dan lemak biasanya dinyatakan dalam satuan mg/L. 9 f. Kandungan total nitrogen, semakin tinggi kandungan total nitrogen dalam cairan limbah, maka akan menyebabkan keracunan pada biota. Biasanya dinyatakan dalam satuan mg/L. g. Total Dissolved Solid (TDS) merupakan parameter ukuran zat terlarut, baik itu zat organik maupu anorganik yang terdapat pada suatu larutan atau limbah. Biasanya dinyatakan dalam mg/L h. Electrical Conductivity meruapakan konduktivitas kelistrikan dalam cairan yang juga mempengaruhi kondisi TDS. Satuannya adalah mikrosiemens atau milisiemens. i. Oxidation Reduction Potential merupakan nilai potensial listrik yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari oksidan ke reduktor yang dinyatakan dalam mV. 2.2 Pembangkitan Tegangan Tinggi Bolak-balik (AC) Tegangan tinggi yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini didapat dari pembangkitan tegangan AC. Tegangan tinggi AC diperoleh dari suatu trafo yang disebut trafo uji, yaitu trafo satu fasa yang mempunyai perbandingan lilitan yang jauh lebih besar dari pada trafo daya [15]. Untuk gambar rangkaian pembangkitan tegangan tinggi AC dapat dilihat pada gambar 2.1. TRAFO UJI Rd V Autotransformator CM t Gambar 2.1 Rangkaian pembangkitan tegangan tinggi AC dan bentuk gelombang yang dihasilkan [14] 2.3 Proses Pembentukan Plasma Pada sub bab di bawah ini menguraikan apakah plasma itu dan proses pembentukan plasma. Untuk penjelasannya dapat dilihat pada sub-sub bab selanjutnya. 10 2.3.1 Pengertian Plasma Plasma merupakan substansi yang mirip dengan gas dengan bagian tertentu dari partikel terionisasi. Adanya pembawa muatan yang cukup banyak membuat plasma bersifat konduktor listrik sehingga bereaksi dengan kuat terhadap medan elektromagnet. Oleh karena itu, palsma memiliki sifat-sifat unik yang berbeda dengan padatan, cairan maupun gas dan dianggapmerupakan wujud zat yang berbeda. Mirip dengan gas, plasma tidak memiliki bentuk atau volume yang tetap kecuali jika terdapat dalam wadah, tetapi berbeda dengan gas, plasma membentuk struktur seperti filamen, pancaran dan lapisan-lapisan jika dipengaruhi medan elektromagnet [16].Sehingga plasma secara ringkas dapat dinyataka sebagai fase gas terionisasi akibat penerapan medan elektromagnet, plasma sendiri merupakan fase ke empat selain padat, cair dan gas. Plasma secara alami terdapat pada atmosfer dan juga terjadi pada proses kejadian petir [14]. Untuk gambar dari blok diagram fase zat dapat dilihat pada gambar 2.2. Padat sa ni Io si isa ku be on ei M en g D kr ist al em M ir ca en M M en y ub lim Plasma si Menguap Gas Mengembun Cair Gambar 2.2 Blok diagram fase zat [9] Pada gambar 2.2 dapat dilihat plasma merupakan fase zat ke empat selain padat, cair, dan gas. Dalam proses plasma terjadi reaksi kimia pada anoda dan katoda. Rekasi kimia yang terjadi adalah: Anoda: 2H2O – 4e- O2 + 4H+ (2.1) Katoda: 2H2O + 2e- H2 + 2OH- (2.2) 11 Aksi reaksi yang terjadi pada ion dan elektron dalam plasma di dalam air berlanjut dengan terbentuknya sinar ultraviolet dan shockwave, akibat ion dan elektron yang dihasilkan teknologi plasma mempunyai energi yang sangat tinggi maka air (H2O) akan terurai dan menghasilkan spesies aktif seperti OH-, O3, H+ dan H2O2. Untuk gambar dari reaksi kimia saat pelepasan plasma dapat dilihat pada gambar 2.3. a. H2O menjadi OH- dan H2 2H2O + 2e- 2 OH- + H2 b. H2O menjadi H2O2 2H2OH2O2 + 2H+ + 2e- c. (2.4) H2O menjadi O2 2H2O 4H+ + O2 + 4e- d. (2.3) (2.5) Pembentukan O3 O + O2 O3 (2.6) Gambar 2.3 Reaksi kimia pada saat pelepasan plasma [14] 2.3.2 Proses Pembentukan Plasma Plasma dapat dibuat dengan pemanfaatan tegangan listrik, yaitu dengan menghadapkan dua elektroda di udara bebas [18]. Dalam hal ini udara merupakan suatu isolator yaitu materi yang tidak dapat menghantarkan listrik. Pada kedua elektroda dipasang tegangan listrik yang cukup tinggi sehingga sifat konduktor 12 akan muncul pada udara di antara kedua elektroda dan bersamaan dengan itu arus listrik mulai mengalir. Aliran arus listrik ini menunjukkan adanya ionisasi yang mengakibatkan terbentuknya ion serta elektron di antara dua elektroda tersebut dengan plasma [19]. 2.3.2.1 Tegangan Tembus Dielektrik Udara Ketika medan listrik dikenakan pada gas, elektron energetik akan mentransferkan energinya pada gas molekul melalui proses tumbukan, eksitasi molekul, tangkapan elektron, disosiasi, dan ionisasi. Ketika transfer energi dari elektron terjadi akan timbul pecikan (arc) karena benturan elektron dalam proses ionisasi [14]. Korona merupakan proses pembangkitan arus di dalam fluida netral di antara dua elektroda bertegangan tinggi dengan mengionisasi fluida tersebut sehingga membentuk plasma di sekitar salah satu elektroda dan menggunakan ion yang dihasilkan dalam proses tersebut sebagai pembawa muatan menuju elektroda lainnya seperti tampak pada gambar 2.4 [20]. Gambar 2.4 Proses pembangkitan plasma lucutan pijar korona pada ruang antar elektroda [20] Proses dasar dalam peristiwa ionisasi meliputi: a. Pembangkitan ion dengan cara benturan (collision) elektron, fotoionisasi, ionisasi oleh benturan ion positif, ionisasi thermal, pelepasan (detachment) elektron, ionisasi kumulatif dan efek sekunder. 13 b. Kehilangan ion dengan cara penggabungan (attachment) elektron, rekombinasi dan difusi. 2.3.2.2 Pembangkitan Ion Ionisasi adalah peristiwa munculnya ion disekitar elektron yang disebabkan meningkatnya tegangan yang diterapkan. Tegangan yang menyebabkan elektron pertama kali keluar disebut tegangan insepsi. Udara ideal adalah gas yang hanya terdiri dari molekul-molekul netral, sehingga tidak dapat mengalirkan arus listrik. Tetapi dalam kenyataanya, udara yang sesungguhnya tidak hanya terdiri dari molekul-molekul netral saja tetapi ada sebagian kecil dari padanya berupa ion-ion dan elektron–elektron bebas, yang akan mengakibatkan udara dan gas mengalirkan arus walaupun terbatas [8]. Untuk gambar terjadinya pelepasan elektron dapat dilihat pada gambar 2.5. -ea U elektron bebas elektron terikat -eb orbit elektron -eb -ea orbit elektron proton +e (a) proton +e (b) Gambar 2.5 Proses ionisasi (a) elektron bebas membentur atom netral (b) elektron terikat keluar dari lintasannya menjadi elektron bebas baru [9] Pada gambar 2.5 di atas, menggambarkan kegagalan listrik yang terjadi di udara atau gas mula-mulanya tergantung dari jumlah elektron bebas yang ada di udara atau gas tersebut. Konsentrasi elektron bebas ini dalam keadaan normal sangat kecil dan ditentukan oleh pengaruh radioaktif dari luar. Pengaruh ini dapat berupa radiasi ultraviolet dari sinar matahari, radiasi radioaktif dari bumi, radiasi sinar kosmik dari angkasa luar dan sebagainya yang ke semuanya dapat menyebabkan udara terionisasi. Jika di antara elektroda diterapkan suatu tegangan V, akan timbul suatu medan listrik E. Di dalam medan listrik, elektron-elektron bebas akan mendapat energi yang cukup kuat sehingga dapat merangsang timbulnya proses ionisasi. 14 Besarnya energi tersebut adalah: U = e.V = ½ . me.Ve2 (2.7) dimana: e = muatan elektron V = beda potensial antara kedua elektroda me = massa elektron Ve = kecepatan elektron Kegagalan listrik yang terjadi di udara tergantung dari jumlah elektron bebas yang ada di udara. Penyebab tembus antara lain tekanan, temperatur, kelembaban, konfigurasi medan, tegangan yang diterapkan, material elektroda, kondisi permukaan elektroda. Ada beberapa cara pembangkitan ion antara lain: a. ionisasi benturan (collision) elektron b. ionisasi thermal, c. fotoionisasi dan d. ionisasi radiasi sinar kosmis e. deionisasi/rekombinasi. a. Ionisasi Karena Benturan (Collision) Elektron Elektron bebas yang tidak berada dalam medan listrik tinggi, akan diikat oleh suatu molekul netral dan membentuk ion negatif. Bila elektron bebas berada di antara dua plat sejajar yang diberi tegangan searah sehingga timbul medan listrik E di antara kedua plat maka elektron akan mengalami gaya dan bergerak menuju anoda seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.6. E (-) Katoda (+) Anoda ea Elektron Bebas Molekul Netral Gambar 2.6 Ionisasi benturan [14] Pada gambar 2.6 menunjukkan suatu gas berada di antara dua elektroda plat sejajar. Kedua elektroda diberi tegangan sehingga timbul medan listrik di antara kedua elektroda yang arahnya dari anoda ke katoda. Di dalam gas dimisalkan ada 15 satu elektron bebas ea hasil radiasi sinar kosmis. Karena adanya medan listrik, elektron tersebut akan mengalami gaya yang arahnya menuju anoda. Dalam perjalananya menuju anoda, elektron ini membentur molekul-molekul netral gas. Jika energi kinetis elektron pembentur lebih besar daripada energi ikat elektron gas, maka elektron gas akan keluar dari lintasannya menjadi elektron bebas baru dan menyisakan ion positif. Kemudian proses ini dapat terjadi berantai sehingga elektron bebas dan ion positif semakin banyak jumlahnya dan dapat direpresentasikan sebagai berikut: e- + A → e- + A+ (2.8) Dimana A adalah atom gas netral, A+ adalah ion positif dan e- adalah elektron. Ionisasi karena benturan ini merupakan proses yang paling penting dalam kegagalan gas. Efektivitas ionisasi karena benturan elektron ditentukan oleh energi U seperti persamaan diatas, atau kecepatan elektron pembentur yaitu: ve 2.e.V me (2.9) dengan : e = muatan elektron (coulomb) v = beda potensial antara kedua elektroda (volt) me = massa elektron (kg) ve = kecepatan elektron (m/s) Jika kecepatan ve sangat lambat, misalnya oleh karena tegangan V yang diterapkan rendah, maka tidak akan terjadi proses ionisasi, karena energi yang dihasilkan tidak cukup kuat untuk membebaskan elektron berikutnya. Jika kecepatan elektron ve terlalu tinggi, maka ionisasi juga sulit terjadi. Dalam keadaan seperti ini ada kemungkinan elektron bebas tersebut dalam pergerakannya akan mendekati suatu atom, tanpa mengeluarkan elektron daripadanya. Dari kedua hal tersebut dapat disimpulkan bahwa dalam proses ionisasi, ada suatu kecepatan elektron bebas yang optimum, dimana keboleh jadian (probability) adalah maksimum. Yang dimaksud dengan kecepatan elektron yang optimum adalah suatu kecepatan yang tepat untuk dapat memecahkan atom menjadi elektron dan ion. Selain itu kecepatan yang optimum ini harus sering terjadi supaya bila gerakan yang 16 pertama tidak dapat membentur atom, maka gerakan yang berikutnya diharapkan dapat membentur atom dan membebaskan elektron dari ikatannya. b. Ionisasi Karena Cahaya (Fotoionisasi) Ketika gas dipanaskan hingga mencapai temperatur tinggi, molekul-molekul gas akan mendapatkan energi kinetik yang besar sehingga molekul tersebut bersirkulasi dengan kecepatan tinggi dan menyebabkan terjadinya benturan antar molekul. Bila energi kinetik pada molekul tersebut cukup besar, maka dapat membuat terlepasnya elektron dari ikatan atomnya. Elektron yang terlepas dan molekul lain yang memiliki energi kinetik cukup besar akan saling berbenturan dan melepaskan lebih banyak elektron bebas. c. Fotoionisasi Ionisasi ini akibat radiasi atau foton mempengaruhi interaksi radiasi dalam partikel. Fotoionisasi terjadi bila energi radiasi yang diserap oleh molekul melebihi energi ionisasinya dan dapat dituliskan sebagai berikut: A + hv→ A+ + e (2.10) dimana: A : atom atau mokelul netral dalam gas hv : energi foton e : elektron yang terlepas d. Ionisasi Radiasi Sinar Kosmis Sinar kosmik adalah radiasi dari partikel bermuatan berenergi tinggi yang berasal dari luar atmosfer bumi. Sinar kosmik dapat berupa elektron, proton dan bahkan inti atom seperti besi atau yang lebih berat lagi. Partikel-partikel ini secara terus menerus membombardir bumi. Karena memiliki energi yang besar, benturan partikel ini dengan molekul netral dapat menyebabkan terlepasnya elektron dari molekul netralnya. 17 e. Deionisasi/rekombinasi Jika suatu elektron bebas bergabung dengan suatu ion positif, akan dihasilkan suatu molekul netral. Peristiwa penggabungan ini disebut deionisasi. Proses deionisasi adalah kebalikan dari proses ionisasi. Proses ini terdiri dari kehilangan elektron dengan cara rekombinasi, penggabungan (attachment) elektron dan difusi. Deionisasi akan mengurangi pertikel bermuatan dalam suatu gas. Jika pada suatu gas terjadi aktivitas deionisasi yang lebih besar dari pada aktivitas ionisasi, maka muatan-muatan bebas didalam gas itu akan berkurang. 2.3.2.3 Proses-Proses Dasar dalam Kegagalan Gas Proses dasar yang paling penting dalam kegagalan pada gas adalah ionisasi benturan yang disebabkan benturan oleh elektron namun, proses ini tidak cukup untuk menghasilkan kegagalan pada gas. Mekanisme kegagalan dalam gas disebut dengan percikan. Sifat mendasar dari kegagalan percikan ini adalah tegangan pada sela antar elektroda akan turun karena adanya proses yang menghasilkan konduktivitas tinggi antara anoda dan katoda. Ada 2 proses dasar yang berperan pada kegagaan gas yaitu [14]: a. Mekanisme primer, yang memungkinkan terjadinya banjiran (avalanche) elektron. b. Mekanisme sekunder, yang memungkinkan terjadinya peningkatan banjiran elektron. Pada mekanisme primer, proses yang terpenting adalah proses katoda. Dalam hal ini katoda akan melepaskan (discharge) elektron yang akan mengawali terjadinya suatu spark breakdown. Adapun fungsi katoda adalah: a. Menyediakan elektron awal yang harus dilepaskan b. mempertahankan discharge c. menyelesaikan discharge. Pada proses katoda, elekron awal akan dibebaskan sebagian dengan perantara pengionan luar yang akan memulai terjadinya banjiran elektron dari permukaan katoda. Elektron-elektron itu kemudian akan dipercepat oleh medan listrik menuju anoda. Di dalam medan listrik yang cukup kuat, dalam pergerakannya menuju 18 anoda elektron-elektron tersebut akan membentur molekul-molekul gas dan menghasilkan elektron. Sedangkan ion positif akan bergerak ke katoda, tetapi karena mempunyai masa yang lebih besar dari massa elektron, maka pergerakannya lebih lambat dari pada elektron. Pada mekanisme sekunder, proses yang terpenting adalah emisi elektron karena benturan ion positif. Jika ion positif ditembakkan ke permukaan katoda, maka akan dibebaskan elektron ke luar permukaan katoda. Kemungkinan bahwa benturan ion positif pada permukaan katoda akan membebaskan elektroda tergantung dari jenis bahan katoda dan energi ion positif yang menumbuk katoda. 2.3.2.4 Plasma Penghalang Dielektrik Plasma dapat dibangkitkan dengan teknik lucutan plasma penghalang dielektrik yang sering disebut dengan plasma senyap (silent plasma) merupakan sistem tertutup. Dengan menggunakan geometri elektroda berbentuk silinder koaksial atau bidang dengan lapisan penghalang dielektrik [21]. Dengan adanya lapisan berpenghalang dielektrik (dielectric barrier discharge) akan menghalangi lucutan plasma yang terbentuk. Hal ini disebabkan karena muatan-muatan yang tertinggal pada permukaan dielektrik yang dapat mengurangi medan listrik. Lucutan ini dapat melipat gandakan elektron yang bergerak dari elektroda aktif yang terakumulasi pada bahan dielektrik (yang melindungi elektroda pasif) pada waktu bersamaan. Aliran muatan pada 10-100 ns memungkinkan terjadinya perpindahan mautan selama selang waktu tersebut. Elektron bermuatan negatif ini nantinya akan dikumpulkan pada permukaan dielektrik sebagai muatan bebas. Untuk gambar dari peluahan plasma berpenghalang dielektrik dapat dilihat pada gambar 2.7. Gambar 2.7 Peluahan plasma berpenghalang dielektrik [22] 19 2.3.3 Dielektrik Dielektrik adalah suatu bahan yang memiliki daya hantar arus yang sangat kecil atau bahkan hampir tidak ada. Bahan dielektrik dapat berwujud padat, cair dan gas. Tidak seperti konduktor, pada bahan dielektrik tidak terdapat elektron-elektron konduksi yang bebas bergerak di seluruh bahan oleh pengaruh medan listrik. Medan listrik tidak akan menghasilkan pergerakan muatan dalam bahan dielektrik. Sifat inilah yang menyebabkan bahan dielektrik itu merupakan isolator yang baik. Dalam bahan dielektrik, semua elektron-elektron terikat dengan kuat pada intinya sehingga terbentuk suatu struktur regangan (lattices) benda padat, atau dalam hal cairan atau gas, bagian-bagian positif dan negatifnya terikat bersama-sama sehingga tiap aliran massa tidak merupakan perpindahan dari muatan [14]. 2.3.4 Dieletric Barrier Discharge (DBD) Dielektric Barrier Discharge (DBD) merupakan peluahan listrik yang menggunakan dua buah elektroda terpisah dengan isolator dielektrik. Elektroda positif merupakan elektroda jarum dan elektroda negatif berupa logam berbentuk silinder tabung dan dielektrik berupa tabung berbahan kaca pyrex yang berfungsi sebagai penghalang discharge. Disini plasma dekat ke permukaan cairan sehingga spesies aktif yang dihasilkan bisa berinteraksi dengan cairan. Interaksi plasma dengan cairan menghasilkan peluahan dengan cairan itu sendiri. Plasma DBD dapat dibuat dengan mempertahankan tegangan pada kisaran 1100 kV dengan frekuensi 50 Hz-1 MHz dengan kerapatan arus filamen berkisar antara 100-1000 A/cm2. Pada umumnya, metode DBD digunakan untuk pengujian yang membutuhkan wadah untuk sampel yang akan diterapkan plasma dimana wadah sampel tersebut terbuat dari bahan dielektrik. Selain itu dengan menggunakan metode DBD dapat mengoptimalkan muatan listrik pada sampel karena adanya medan listrik eksternal. 20 Untuk gambar dari konfigurasi plasma DBD dapat dilihat pada gambar 2.8. Gambar 2.8 Konfigurasi DBD tipe planar dengan plat paralel terpisah dengan sebuah dielektrik silinder [9] Untuk konfigurasi plasma DBD sendiri ada yang menggunakan single electric dan double dielektric. Untuk gambar dari konfigusrasi DBD tipe planar dengan plat paralel terpisah dengan single dielectric dan double dielectric dapat dilihat pada gambar 2.9 a. b. Gambar 2.9 a. Konfigurasi DBD tipe planar dengan plat paralel terpisah dengan dua dielektrik silinder (double dielectric), dan b. Konfigurasi DBD tipe planar dengan plat paralel terpisah dengan sebuah dielektrik silinder (single dielectric) 2.4 Partial Discharge Partial discharge (PD) atau biasa disebut peluahan sebagian merupakan fenomena peluahan muatan elektrik yang bisa menjembatani sistem isolasi baik secara sebagian maupun menyeluruh di dalam suatu bahan dielektrik. Fenomena PD disebabkan oleh banyak faktor diantaranya adalah kualitas bahan dielektrik, celah/rongga dalam bahan elektrik. Apabila fenomena PD ini terjadi secara terusmenerus maka akan menimbulkan panas berlebih pada daerah tertentu yang nantinya akan merusak bahan isolasi dan mengarah kepada kegagalan sistem. 21 2.5 Hidrogen Udara adalah suatu campuran gas yang terdapat pada lapisan yang mengelilingi bumi dan komponen campuran gas tersebut tidak selalu konstan [23]. Udara merupakan atmosfer yang berada di sekeliling bumi yang fungsinya sangat penting untuk kehidupan manusia di dunia ini, tanpa adanya udara maka tidak akan ada kehidupan. Komposisi atmosfer di muka bumi terdiri dari komposisi atmosfer kering (tanpa kandungan air) dan yang memiliki kandungan air. Untuk komposisi unsur pada atmosfer kering saat ini adalah nitrogen (78,1%), oksigen (21%), argon (0,9%) dan karbon dioksida (0,03%). Selain itu terdapat juga berbagai jenis gas-gas pada level yang sangat kecil kurang dari 0,02% seperti neon (Ne), helium (He), metana (CH4), kripton (Kr), hidrogen (H2), nitrous oksida (N2O), xenon (Xe), sulfur oksida (S20), karbon monoksida (CO), dan lain-lainnya [24]. Dalam proses pengolahan POME dengan menggunakan metode DBD akan dihasilkan gas-gas yag terbentuk yang antara lainnya seperti hidrogen, CO, CO2 dan CH4. Gas hidrogen yang dihasilkan dari plasma DBD inilah yang nantinya dapat dimanfaatkan sebagai energi alternatif biogas. Hidrogen sendiri merupakan gas yang memiliki banyak kelebihan dibandingkan gas lainnya. Hidrogen adalah unsur kimia yang pada tabel periodik memiliki lambang H dan nomor atom 1. Gas hidrogen pada suhu dan tekanan standar tidak berwarna, tidak berbau, bersifat nonlogam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar. Hidrogen adalah unsur teringan di dunia. Hidrogen adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa unsur alam semesta. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana (CH4). Unsur ini ditemukan dalam kelimpahan yang besar di bintang-bintang dan planet-planet gas raksasa. Di seluruh alam semesta ini, hidrogen kebanyakan ditemukan dalam keadaan atomik dan plasma yang sifatnya berbeda dengan molekul hidrogen. Sebagai plasma, elektron hidrogen dan proton terikat bersama, dan menghasilkan konduktivitas elektrik yang sangat tinggi dan daya pancar yang tinggi (menghasilkan cahaya dari matahari dan bintang lain). 22 Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana. Hidrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis. Hidrogen mempunyai kandungan energi per satuan berat tertinggi, dibandingkan dengan bahan bakar manapun. 2.4.1 Karakteristik Hidrogen Akhir-akhir penggunaan hidrogen sebagai bahan bakar alternatif dan terbarukan sedang ramai dibicarakan dan memiliki trend yang positif. Hidrogen merupakan bahan bakar alternatif dan terbarukan dapat dijadikan sebagai pengganti bahan bakar fosil. Hidrogen sebagai bahan bakar alternatif memiliki prospek yang menjanjikan karena densitas energinya yang tinggi yaitu 122 Kj/g, 2.75 kali lebih besar dari densitas energi bahan bakar fosil dan menghasilkan pembakaran tanpa CO serta dapat diproduksi dengan menggunakan limbah organik [24]. Hidrogen dalam pembakarannya tidak menghasilkan CO dan hanya menghasilkan air, hidrogen merupakan gas teringan dan unsur ke-7 paling ringan diantara unsur lainnya dalam tabel periodik. Untuk sifat fisik dari hidrogen dapat dilihat pada tabel 2.2. Wujud Tabel 2.2 Karakteristik sifat fisik gas hidrogen [11] gas pada 298ºK (gas teringan) Klasifikasi/kategori unsur non logam Warna tidak berwarna Bau tidak berbau Titik lebur -259,14ºC atau 13,99ºK Titik didih 252,87ºC atau 20,271ºK Densitas 0,08988 g/cm³ pada 293ºK Densitas energi 122 kJ/gr Massa atom standar (Ar) 1,008 (1,00784-1,00811) Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di udara bebas. Entalpi pembakaran hidrogen adalah -286 kJ/mol. Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia: 23 H2 (g) + ½ O2 (g) 2 H2 (g) + O2 (g) H2O (l) ∆H = -286 kJ/mol (2.11) 2 H2 O (l) ∆H = -572 kJ/mol (2.12) Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen meledak seketika disulut dengan api dan akan meledak sendiri pada temperatur 560°C. Lidah api hasil pembakaran hidrogen-oksigen murni memancarkan gelombang ultraviolet dan hampir tidak terlihat dengan mata telanjang. Oleh karena itu, sangatlah sulit mendeteksi terjadinya kebocoran hidrogen secara visual. 2.6 Sensor Untuk penjelasan mengenai sensor diuraikan pada sub-sub bab di bawah ini. 2.6.1 Pengertian Sensor Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia. Variabel keluaran dari sensor yang diubah menjadi besaran listrik disebut transduser. Pada saat ini, sensor telah dibuat dengan ukuran sangat kecil dengan orde nanometer. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan permakaian dan menghemat energi [25]. Secara ringkas dapat disimpulkan sensor merupakan alat yang mampu menagkap fenomena atau gejala fisika dan kimia lalu kemudian mengubahnya menjadi besaran sinyal listrik baik itu arus ataupun tegangan. 2.6.2 Sensor Gas Sensor gas dapat digolongkan dari cara pengerjaannya (semikonduktor, oksidasi, katalis, infrared, dan lain sebagainya). Ada dua jenis sensor gas, yaitu sensor gas portabel dan sensor gas yang terpasang. Jenis sensor yang pertama merupakan alat yang biasanya dipasang di saku, sabuk atau topi pegawai dan jenis sensor kedua yaitu sensor yang telah terpasang, biasanya alat sensor ini di pasang di dekat ruang kontrol, dan biasanya dapat membaca lebih dari satu jenis gas yang berbahaya. Untuk penjelasan mengenai karakteristik sensor gas dapat dilihat pada sub-sub bab di bawah ini. 24 2.6.2.1 Karakteristik Sensor Gas Untuk penjelesan mengenai karakteristik sensor gas dapat dilihat pada sub-sub bab di bawah ini. 2.6.2.1.1 Pengaruh Tekanan Parsial Oksigen Dalam penggunaan sensor, tekanan parsial oksigen di atmosfer (PO2) memiliki hubungan terhadap resistansi sensor gas tertentu. Dalam keadaan udara bersih, semakin tinggi tekanan pasrsial gas oksigen maka semakin tinggi pula resistansi sensor. Untuk melihat hubungan antara tekanan pasrsial gas oksigen dengan resistansi sensor dapat dilihat pada gambar 2.10. Gambar 2.10 Pengaruh tekanan parsial gas oksigen (PO2) pada resistensi sensor 2.6.2.1.2 Sensitivitas Terhadap Sensor Dalam pengguanaan sensor kita harus mengetahui karteristik sensitivitas setiap sensor gas yang digunakan Setiap sensor gas memiliki karakteristik sensitivitas yang berbeda-beda. Untuk mengetahui karatetistik sensitivitas tersebut dapat dilihat pada data sheet sensor yang digunakan. Sensor memperlihatkan kepekaan yang berbeda-beda terhadap berbagai gas. Tingkat kepekaan relatif suatu sensor terhadap gas juga bergantung pada jenis sensor dan temperatur, ini disebabkan resitansi sensor berbeda dari satu sensor ke sensor lainnya. Maka karakteristik sensitivitas sensor dinyatakan sebagai rasio resistansi sensor dalam berbagai konsentrasi gas (Rs) dengan resistansinya dalam konsentrasi tertentu suatu gas target (Ro). Untuk Ro sendiri umumnya dinyatakan 25 sebagai resistansi sensor pada 100 ppm udara bersih. Untuk karakteristik sensitivitas sensor tertentu terhadap berbagai gas dapat dilihat pada gambar 2.11. Gambar 2.11 Karakteristik sensitivitas sensor tertentu terhadap berbagai gas 2.6.2.1.3 Rangkaian Pengukuran Dasar Rangkaian pengukuran dasar ini memuat informasi rangkaian yang ada dari sensor dan sebagai prinsip pengoperasian sensor. Untuk rangkaian pengukuran dasar dapat dilihat pada gambar 2.12. Gambar 2.12 Rangkaian pengukuran dasar 26 keterangan: 1 dan 4 = elektroda pemanas 2 dan 3 = elektroda sensor VH = voltage heater (tegangan pemanas) Vc = voltage circuit (tegangan sirkuit sensor) RL = load resistance (tahanan beban) VRL = tegangan antar kedua terminal tahanan beban RS = tahanan semikonduktor sensor Pada gambar 2.12 merupakan gambar pengukuran sensor. Sensor memerlukan 2 buah tegangan, yang mana tegangan untuk pemanas (VH) dan tegangan sirkuit/rangkaian sensor (VC). Tegangan pemanas dipakai pada pemanas terintegrasi untuk mempertahankan elemen sensor pada suhu tertentu yang optimal. Tegangan sirkit digunakan untuk memungkinkan pengukuran tegangan (VRL) antar kedua terminal tahanan beban (RL) yang dihubungkan seri dengan sensor. Untuk pengoperasian sensor sendiri menggunakan tegangan catu daya 5 V, tegangan ini digunakan untuk VC dan VH. Konsumsi daya (Ps) pada semikonduktor di bawah 15 mW. Besarnya konsumsi daya dapat dihitung menggunakan rumus berikut: Ps = (Vc−VL)2 Rs (2.13) Untuk menghitung tahanan sensor (Rs), dapat menggunakan rumus berikut: Rs = Vc−VRL VRL RL (2.14) 27 BAB III Bahan dan Metode Dalam pelaksanaan penelitian tugas akhir ini, penulis melakukan beberapa langkah yang dapat dilihat pada gambar 3.1. Mulai Studi literatur Perancangan reaktor plasma Pengambilan sampel limbah cair kelapa sawit Pelaksanaan pre-treatment awal sampel limbah cair kelapa sawit tidak Penelitian dengan penerapan tegangan tinggi AC dengan metode DBD Analisis gas H2 yang dihasilkan pada limbah cair kelapa sawit ya Analisis data dan pembahasan Selesai Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian 28 3.1 Studi Literatur Studi literatur dilakukan dengan membaca artikel dan jurnal mengenai perkembangan minyak kelapa sawit dan pemanfaatan gas hidrogen, dan artikel lainnya tentang limbah cair kelapa sawit melalui internet serta membaca beberapa tugas akhir mengenai pemanfaatan teknologi plasma DBD. 3.2 Pengambilan Sampel Limbah Cair Sawit dan Pre-treatment Limbah cair kelapa sawit (POME) mengandung konsentrasi bahan organik yang cukup tinggi. POME ini umumnya berwarna kecoklatan, mengandung padatan terlarut dan tersuspensi berupa koloid dan residu minyak dengan kandungan BOD yang tinggi. Sebelum melaksanakan penelitian tugas akhir ini, penulis beserta kawan-kawan mengambil sampel POME sebanyak 20 liter dari mahasiswa teknik kimia universitas bung hatta (UBH). Kerja sama dengan mahasiswa UBH ini diperlukan nantinya untuk mengetahui kandungan COD dan BOD dari POME setelah proses plasma DBD. Setelah sampel POME didapatkan, dilakukan pre-treatment (pemeliharaan POME) dengan cara memasukkan sampel ke dalam kulkas. Pre-treatment ini untuk menjaga kandungan limbah masih dalam kondisi semula. Pada instalasi pengolahan limbah cair kelapa sawit, terdapat beberapa kolam pengolahan limbah cair yang umum digunakan yaitu kolam lemak (fat pit), kolam pendingin (cooling pond), kolam anaerobic (anaerobic pond), dan kolam aerobic (aerobic pond). Pengambilan sampel dalam penelitian ini dilakukan pada kolam lemak yaitu kolam penampung limbah cair dari proses sludge separator dan pencucian yang telah menjadi minyak dan didinginkan sebentar di kolam pendingin. Setelah itu POME dialirkan ke bak anerobik untuk dilakukan proses anaerobik. Proses anaerobik ini untuk mendegradasi senyawa organik seperti karbohidrat, protein dan lemak tanpa oksigen. Setelah itu dilanjutkan ke proses aerobik di kolam aerobik sebelum dialirkan ke perairan. Sehingga sebelum dibuang ke perairan kandungan organik pada POME berkurang. 29 3.3 Peralatan Penelitian Penelitian ini dilakukan di laboratorium tegangan tinggi dengan menggunakan metode plasma dielectric barrier discharge (DBD). Untuk peralatan penelitian pengujian POME yang digunakan antara lain: a. Trafo tegangan tinggi b. Resistor proteksi 375 Ω c. Elektroda jarum dan plat d. Reaktor plasma e. Tabung akrilik penampungan gas f. Sensor gas MQ-8 (sensor gas hidrogen) g. Pico Data Logger ADC-20 h. Mikrokontroller arduino uno i. P6015 AC high voltage probe j. P6021 AC current probe k. Osiloskop tektronik DPO 5400 l. Kabel koaksial dan konektor m. Laptop Untuk penjelasan mengenai peralatan-peralatan yang digunakan dalam penelitian diuraikan pada sub-sub bab di bawah ini. 3.3.1 Trafo Tegangan Tinggi Trafo tegangan tinggi berfungsi untuk mengkonversi tegangan rendah AC menjadi tegangan tinggi AC sesuai dengan yang diterapkan pada sampel POME untuk membangkitkan plasma DBD. Trafo yang digunakan adalah trafo tiga belitan Hafely dengan perbandingan belitan 2 x 220 V/100 kV dan daya nominal 7,5 kVA. Untuk mengatur tegangan masukan ke trafo digunakan regulator tegangan. 30 3.3.2 Resistor Proteksi Resistor proteksi berfungsi sebagai pelindung trafo tegangan tinggi, peralatan komputer/laptop dan peralatan penelitian ketika terjadi breakdown. Resistor ini juga untuk mengatur arus maksimum yang mengalir pada rangkaian agar dapat mengamankan elektroda jarum. Resistor yang dipakai mempunyai rating 140 kV, 375 Ω. 3.3.3 Elektroda Jarum-Plat Datar Elektroda yang digunakan dalam penelitian ini adalah elektroda jarum-plat datar. Elektroda jarum-plat datar ini digunakan untuk membangkitkan plasma terhadap sampel uji POME. Elektroda jarum yang digunakan terbuat dari tembaga non laminasi sebanyak 28 buah elektroda jarum dengan jarak antar elektoda 3 cm dan dengan ketebalan sekitar 3 mm dan panjang elektroda 6 cm yang mana sepanjang 4 cm dimasukkan ke dalam reaktor kaca pyrex. Untuk elektroda plat datar memiliki panjang 50 cm dan lebar 30 cm serta ketebalan 3mm. Untuk gambar dari konfigurasi elektroda jarum dapat dilihat pada gambar 3.2. Gambar 3.2 Konfigurasi elektroda jarum 3.3.4 Reaktor Plasma DBD Reaktor yang dimaksud adalah suatu tabung penampung bahan dielektrik cair sebagai tempat terbentuknya plasma. Reaktor ini diletakkan diantara 2 elektroda bertegangan tinggi. Reaktor yang digunakan berbahan kaca pyrex dengan ukuran panjang panjang 39,5 cm, lebar 23,5 cm dan tinggi 5,2 cm dan ketebalan sekitar 1 cm. 31 Untuk gambar dari reaktor plasma DBD dapat dilihat pada gambar 3.3. Gambar 3.3 Reaktor plasma DBD Pada gambar 3.3 dapat dilihat bahwa reaktor kaca plasma DBD terdiri dari elektroda jarum yang dirangkai pada penutup reaktor yang terbuat dari akrilik dan untuk menutup ke reaktor kaca menggunakan baut dan mur besi. Pada reaktor juga terdapat kran tempat masuknya selang gas yang terhubung ke kotak penampungan gas untuk dibaca oleh sensor MQ-8. Pada reaktor juga terdapat elektroda jarum berjumlah 28 buah yang terbuat dari tembaga non laminasi setebal 3 mm dengan jarak antar elektroda 3 cm dengan panjang total 6 cm, dimana 4 cm masuk ke dalam reaktor dan 2 cm ke luar dari tutup reaktor. Setiap elektroda saling berhubungan dengan cara disolder satu sama lainnya. 3.3.5 Tabung Gas Berfungsi menampung gas yang dihasilkan dari proses plasma DBD yang terhubung melalui selang penghubung. Di atas tabung gas ini diletakkan sensor gas MQ-8 untuk membaca sensor yang dihasilkan dari proses plasma DBD. Tabung penampungan gas terbuat dari plastik akrilik yang dilem pada setiap sisi sudutnya. 32 3.3.6 Sensor Gas MQ-8 Sensor gas yang digunakan adalah sensor gas untuk mendeteksi gas hidrogen yaitu sensor MQ-8. Sensor gas hidrogen (MQ-8) adalah salah satu sensor gas yang memiliki sensivitas tinggi terhadap gas hidrogen. Sensor ini juga memiliki kepekaan terhadap alkohol, gas LPG dan asap masakan namun kecil kepekaannya. Sensor ini bekerja dengan stabil dan mempunyai umur yang panjang dalam pemakaiannya. Sensor ini dapat digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas pada peralatan rumah tangga maupun industri. Jangkauan deteksi gas hidrogen yaitu berkisar dari 100-10000 ppm. Untuk gambar karateristik sensitivitas sensor MQ-8 dapat dilihat pada gambar 3.4. Gambar 3.4 Grafik karakteristik sensitifitas MQ-8, pada suhu 20 ˚C, kelembaban 65%, konsentrasi oksigen 21%, RL 10 KΩ. 33 3.3.7 Pico Data Logger ADC-20 Alat yang berfungsi untuk membaca tegangan gas yang dihasilkan dari proses plasma yang dihubungkan dengan sensor gas. 3.3.8 Mikrokontroller Arduino Uno Mikrokontroller yang dipakai yaitu Arduino Uno yang berfungsi untuk pembacaan data dari sensor. 3.3.9 P6015 AC Voltage Probe Probe ini berfungsi untuk mengukur dan membaca tegangan terapan pada rangkaian serta meperkecil tegangan tersebut dengan skala 1:1000 untuk dapat dibaca dan ditampilkan pada osiloskop tektronix DPO 5104 Digital Phospor Oscilloscope. Dengan kata lain probe ini berfungsi sebagai voltage divider (pembagi tegangan). Probe ini memiliki resistansi Z1 = 100 MΩ dan Z2 = 100 kΩ serta kapasitansi 3 pF. 3.3.10 P6021 AC Current Probe Probe ini berfungsi untuk mendeteksi arus pulsa, yang kemudian akan ditampilkan pada tektronix DPO 5104 Digital Phospor Oscilloscope. Probe ini memiliki 125 lilitan di dalamnya. 3.3.11 Kabel Koaksial dan Konektor Osiloskop ini berfungsi sebagai penampil bentuk gelombang tegangan impuls dan arus yang mengalir di elektroda. 3.3.12 Laptop Laptop berfungsi untuk menyimpan data tegangan dan grafik gambar keluaran sensor gas MQ-8. Untuk penyimpanan menggunakan software picologger dan nantinya data diolah menggunakan software microsoft excel untuk mencari nilai rata-rata 34 tegangan keluaran sensor gas hidrogen dan mencari respon waktu inisiasi kenaikan tegangan keluaran dan ditampilkan data yang telah diolah dalam bentuk grafik. 3.4 Skematik Pengukuran Skematik pengukuran merupakan gambar rangkaian penelitian plasma DBD POME. Untuk gambar dari skematik rangkaian penelitian plasma DBD pada POME dapat dilihat pada gambar 3.5. Gambar 3.5 Skematik penelitian plasma DBD pada POME Dalam proses penerapan plasma DBD pada POME akan menghasilkan spesies aktif seperti OH- , H+, O3 dan H2O2. Spesies aktif ini merupakan hidroksil aktif yang akan memecah molekul pada POME, yang selanjutnya akan mengawali pembentukan gas. Untuk proses pembentukan gas pada plasma DBD dapat dilihat pada gambar 3.6. Gambar 3.6 Proses pembentukan gas 35 Dalam penelitian yang dilakukan menerapkan variasi tegangan 10 kV, 15 Kv, 20 kV, 25 kV dan variasi waktu selama 1 jam. Di setiap penerapan variasi tegangan dilakukan penelitian sebanyak 5 kali dan dilakukan rata-rata dari 5 kali penelitian tersebut. 3.5 Prosedur Kerja Penelitian Pada penelitian tugas akhir ini, sebelum melaksanakan penelitian penulis melakukan prosedur kerja. Pertama, sebelum POME dimasukkan ke dalam reaktor plasma DBD, POME harus dalam keadaan dingin sebagai tindakan pre-treatment POME. Kedua, POME dimasukkan ke dalam botol dan diukur sebanyak 800 mL dan sebelumnya kondisi reaktor harus dalam keadaan bersih dan bila diperlukan di lap menggunakan kain atau tisu, karena sisa POME yang melekat pada dinding-dinding samping kaca reaktor dapat memicu breakdown dan flash over di dinding luar reaktor, setelah POME dimasukkan ke dalam reaktor maka reaktor ditutup dan dikunci menggunakan baut agar gas yang dihasilkan tidak keluar dari reaktor. Terakhir, sebelum diterapkan tegangan tinggi dicek terlebih dahulu rangkaian pembangkitan tegangan tinggi AC dan ground rangkaian. 36 BAB IV Hasil dan Pembahasan Bab ini membahas hasil yang didapat dari penelitian limbah cair kelapa sawit (POME) dengan metode DBD menggunakan tegangan tinggi AC 50 Hz. Dalam penerapan plasma DBD ini penulis menggunakan 4 variasi tegangan yaitu 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 kV yang masing-masing variasi tegangan dilakukan 5 kali penelitian variasi waktu selama 1 jam dengan objek POME sebanyak 800 mL. Penelitian plasma DBD ini dilakukan selama Juni sampai Juli 2017. Penelitian ini menggunakan 1 buah sensor gas hidrogen MQ-8 yang terhubung dengan Picolog Pico Data Logger yang mana tersambung ke mikrokontroller arduino uno. Untuk pembahasan lebih rinci mengenai hasil dan pembahasan tentang gas hidrogen yang terbentuk dapat dilihat pada sub bab di bawah ini. 4.1 Pengujian Sensor Gas Hidrogen MQ-8 Pengujian dilakukan untuk mengetahui berapa tegangan keluaran sensor gas hidrogen MQ-8. Hasil tegangan keluaran sensor diambil selama 1 jam dan data dicuplik setiap 1 detik kemudian direkam dan tersimpan di dalam laptop. Untuk penelitian dimulai dari tegangan 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 kV. Untuk penjelasan mengenai data-data yang didapat selama penelitian dari setiap variasi tegangan dapat dilihat pada sub-sub bab di bawah ini. 4.1.1 Variasi Tegangan 10 kV Pada penelitian untuk variasi tegangan 10 kV dilakukan sebanyak 5 kali penelitian, lalu didapatkan nilai tegangan keluaran awal dan nilai tegangan keluaran akhir yang terbaca oleh sensor gas hidrogen. 37 Untuk gambar dari grafik penelitian pertama, pengaruh variasi tegangan 10 kV hari Rabu 21 Juni 2017 terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen dapat dilihat pada gambar 4.1. Gambar 4.1 Grafik penelitian pertama, pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen, Rabu 21 Juni 2017 Pada gambar 4.1 dapat dilihat pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen, dimana tegangan yang dihasilkan naik secara konstan mulai dari 36,025 mV sampai 43,295 mV dan memiliki perbedaan kenaikan tegangan dari akhir hingga awal sebesar 7,27 mV selama waktu proses 1 jam. Kenaikan tegangan secara konstan menunjukan adanya gas hidrogen yang dihasilkan dari proses degradasi POME plasma DBD. 38 Penelitian kedua untuk variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada hari Selasa 4 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.2. Gambar 4.2 Grafik penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Selasa 4 Juli 2017 Pada gambar 4.2 dapat dilihat bahwa tegangan naik seiring dengan perubahan waktu. Tegangan awal sebesar 36, 771 mV naik secara perlahan sampai pada 56,496 mV dan memiliki perbedaan dari tegangan akhir dan awal sebesar 19,725 mV. Penelitian ketiga untuk variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Kamis 6 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.3. Gambar 4.3 Grafik penelitian ketiga, pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Kamis 6 Juli 2017 39 Pada gambar 4.3 dapat dilihat bahwa kenaikan tegangan terjadi mulai dari 33,572 mV sampai 77,346 mV dan memiliki perbedaan tegangan sebesar 43,774 mV. Kenaikan tegangan menunjukkan adanya peningkatan produksi gas hidrogen. Penelitian keempat untuk variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Senin 10 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.4. Gambar 4.4 Grafik penelitian keempat, pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Senin 10 Juli 2017 Pada gambar 4.4 dapat dilihat bahwa kenaikan tegangan secara konstan sesuai dengan perubahan waktu. Kenaikan tegangan dimulai dari 29,335 mV sampai 83,666 mV dan memiliki perbedaan kenaikan tegangan dari hingga awal sebesar 54,331 mV. Penelitian kelima atau terakhir untuk variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Jumat 14 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.5. Gambar 4.5 Grafik penelitian kelima, pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Jumat 14 Juli 2017 40 Pada gambar 4.5 dilihat tegangan keluaran sensor meningkat setelah mencapai respon waktu kenaikan tegangan dan meningkat seiring perubahan waktu. Semakin lama waktu maka tegangan keluaran sensor semakin meningkat. Kenaikan tegangan di awali pada 23,894 mV hingga 32,647 mV dan memiliki perbedaan tegangan sebesar 8,753 mV. Setelah dilakukan penelitian sebanyak 5 kali untuk variasi tegangan 10 kV, penulis menyajikan gambar grafik pengaruh tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran gas hidrogen yang dapat dilihat pada gambar 4.6. Grafik Pengaruh Variasi Tegangan 10 kV Dari 5 Kali Penelitian Terhadap Tegangan keluaran Sensor Gas Hidrogen Selama 3600 Detik Tegangan Keluaran (mV) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 Waktu (detik) Penelitian ke-1 Penelitian ke-4 Penelitian ke-2 Penelitian ke-5 Penelitian ke-3 Gambar 4.6 Grafik pengaruh variasi tegangan 10 kV dari 5 kali penelitian terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen selama 3600 detik Pada gambar 4.6 dapat dilihat bahwa untuk pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen bahwa kenaikan tegangan keluaran meningkat seiring dengan perubahan waktu. Tegangan keluaran sensor tertinggi terjadi pada penelitian keempat sebesar 84,974 mV dan tegangan keluaran akhir terendah pada penelitian kelima sebesar 32,647 mV. 41 4.1.2 Variasi Tegangan 15 kV Pada variasi tegangan 15 kV juga dilakukan sebanyak 5 kali penelitian,. Gambar penelitian pertama pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen, Jumat 23 Juni 2017 dapat dilihat pada gambar 4.7. Gambar 4.7 Grafik penelitian pertama, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Jumat 23 Juni 2017 Pada gambar 4.7 dapat dilihat bahwa kenaikan tegangan bertambah seiring dengan perubahan waktu. Kenaikan tegangan cukup konstan dan linier dimulai dari 53,787 mV hingga 76,987 mV dan memiliki perbedaan tegangan sebesar 23,2 mV. Hal ini menunjukkan bahwa semakin lama waktu maka tegangan keluaran sensor gas hidrogen juga semakin meningkat. 42 Pada penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluran sensor gas hidrogen pada Rabu 5 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.8. Gambar 4.8 Grafik penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Rabu 5 Juli 2017 Pada gambar 4.8 dapat dilihat tegangan keluaran sensor meningkat seiring dengan perubahan lama waktu penerapan plasma DBD. Kenaikan tegangan diawali dari tegangan 31,877 mV hingga 67,495 mV dan memiliki perbedaan tegangan sebesar 35,618 mV. Penelitian ketiga, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen Kamis 6 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.9. Gambar 4.9 Grafik penelitian ketiga, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Kamis 6 Juli 2017 43 Pada gambar 4.9 dapat dilihat tegangan keluaran sensor naik secara linier seiring dengan lamanya waktu penerapan plasma DBD. Tegangan awal sensor sebesar 40,259 mV dan tegangan pada akhir sebesar 78,305 mV. Perbedaan tegangan keluaran dari akhir hingga awal sebesar 38,046 mV. Penelitian keempat, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen Senin 10 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.10. Gambar 4.10 Grafik penelitian keempat, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Senin 10 Juli 2017 Pada gambar 4.10 dapat dilihat tegangan keluaran sensor gas hidrogen naik secara linear seiring dengan perubahan waktu. Tegangan awal keluaran sensor yang terbaca sebesar 46,449 mV dan tegangan akhir keluaran sensor sebesar 104,850 mV. Perbedaan tegangan akhir dan awal ini sebesar 58,401 mV. Penelitian terakhir, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Jumat 14 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.11. 44 Untuk gambar dari variasi tegangan 15 kV pada Jumat 14 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Gambar 4.11 Grafik penelitian kelima, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Jumat 14 Juli 2017 Pada gambar 4.11 dapat dilihat tegangan yang dihasilkan pada awalnya turun lalu seiring perubahan waktu naik secara konstan. Hal ini dikarenakan pada saat awal masih adanya gas hidrogen yang terdapat pada kotak penampungan gas hidrogen dari penelitian sebelumnya, setelah gas di dalam kotak penampungan stabil seiring perubahan waktu tegangan mulai naik seperti biasa. Tegangan di awali dari 35,307 mV hingga 40,538 mV dan memiliki perbedaan tegangan 5,231 mV. Setelah dilakukan penelitian sebanyak 5 kali untuk pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen Penulis menyajikan grafik dari 5 kali penelitian untuk variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen yang dapat dilihat pada gambar 4.12 halaman 47. 45 Untuk gambar dari pengaruh variasi tegangan 15 kV dari 5 kali penelitian terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen dapat dilihat pada gambar 4.12. Grafik Pengaruh Variasi Tegangan 15 kV dari 5 Kali Penelitian Terhadap Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen Selama 3600 Detik 120 Tegangan Keluaran (mV) 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 Waktu (detik) penelitian ke-1 penelitian ke-4 penelitian ke-2 penelitian ke-5 penelitian ke-3 Gambar 4.12 Grafik pengaruh variasi tegangan 15 kv dari 5 kali penelitian terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen selama 3600 detik Pada gambar 4.12 dapat dilihat bahwa variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen selama 5 kali penelitian. Tegangan keluaran akhir tertinggi terjadi pada penelitian keempat dengan tegangan keluaran sebesar 104,850 mV dan tegangan keluaran akhir yang terendah pada penelitian kelima sebesar 40,538 mV. 46 4.1.3 Variasi Tegangan 20 kV Pada penelitian variasi tegangan 20 kV dilakukan 5 kali penelitian untuk melihat pengaruh variasi tegangan terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen. Untuk gambar dari penelitian pertama dari variasi tegangan 20 Kv dapat dilihat pada gambar 4.13. Gambar 4.13 Grafik penelitian pertama, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Jumat 23 Juni 2017 Pada gambar 4.13 dapat dilihat bahwa tegangan keluaran sensor gas hidrogen meningkat seiring dengan perubahan waktu. Tegangan awal sensor sebesar 48,766 mV hingga akhir sebesar 89,353 mV dan memiliki perbedaan sebesar 40,587 mV. Penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen, Rabu 5 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.14. Gambar 4.14 Grafik penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Rabu 5 Juli 2017 47 Pada gambar 4.14 grafik penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluarsan sensor Rabu 5 Juli 2017 dapat dilihat bahwa tegangan keluaran sensor mengalami kenaikan yang fluktuatif, pada awal-awal tegangan mengalami kenaikan sampai detik 200, setelah itu tegangan tegangan turun, lalu dari detik 922 tegangan naik lagi dan dari detik 2100 sampai akhir tegangan fluktuatif sedikit demi sedikit sampai detik akhir. Tegangan awal yang terbaca sebesar 57,745 mV dan pada akhir (detik 3600) tegangan sebesar 93,011 mV. Perbedaan tegangan sebesar 35,266 mV. Penelitian ketiga, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen, Kamis 6 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.15. Gambar 4.15 Grafik penelitian ketiga, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Kamis 6 Juli 2017 Pada gambar 4.15 dapat dilihat tegangan keluaran sensor mengalami kenaikan seiring dengan perubahan waktu. Pada awalnya tegangan naik sampai detik 246, setelah itu tegangan turun sampai detik 770, setelah itu tegangan naik lagi sampai detik akhir. Tegangan awal yang terbaca sebesar 40,653 mV dan tegangan akhir sebesar 100,547 mV dan memiliki perbedaan tegangan sebesar 59,894 mV. 48 Penelitian keempat, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Senin 10 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.16. Gambar 4.16 Grafik penelitian keempat, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Senin 10 Juli 2017 Pada gambar 4.16 dapat dilihat tegangan meningkat seiring dengan perubahan waktu. Tegangan awal sebesar 59,175 mV dan meningkat hingga tegangan akhir 123,456 mV, memiliki perbedaan tegangan sebesar 64,281 mV. Secara keseluruhan dari gambar 4.16 produksi gas yang dihasilkan meningkat, hanya pada detik 1690 mengalami saturasi sampai detik 2000, setelahnya tegangan kembali meningkat. Penelitian kelima dari variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen, Kamis 13 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.17. Gambar 4.17 Grafik penelitian kelima, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Kamis 13 Juli 2017 Pada gambar 4.17 dapat dilihat bahwa tegangan keluaran sensor naik secara linier seiring dengan perubahan waktu. Tegangan awal sebesar 28,238 mV dan tegangan 49 akhir sebesar 57,220 mV dan memiliki perbedaan tegangan sebesar 28,982 mV. Secara keseluruhan dari gambar 4.17 dapat dilihat bahwa tegangan sensor naik secara linier seiring dengan lamanya penerapan plasma DBD. Hal ini mengindikasikan adanya peningkatan produksi gas hidrogen akibat pengaruh penerapan variasi tegangan 20 kV. Berdasarkan dari 5 kali penelitian pada variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen, penulis melakukan rata-rata dari perubahan peningkatan tegangan keluaran dari akhir hingga awal didapat nilai sebesar 45,802 mV. Rata-rata peningkatan tegangan dari awal hingga akhir variasi 20 kV ini jika dibandingkan dengan dengan penelitian sebelumnya (variasi 10 kV dan variasi 15 kV) mengalami peningkatan. Berikut grafik dari 5 kali penelitian untuk variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen dapat dilihat pada gambar 4.18. Tegangan Keluaran (mV) Grafik Pengaruh Variasi Tegangan 20 kV dari 5 Kali Penelitian Terhadap Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen Selama 3600 Detik 140 120 100 80 60 40 20 0 0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 Waktu (detik) Penelitian ke-1 Penelitian ke-4 Penelitian ke-2 Penelitian ke-5 Penelitian ke-3 Gambar 4.18 Grafik pengaruh variasi tegangan 20 kV dari 5 kali penelitian terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen selama 3600 detik Pada gambar 4.18 dapat dilihat trend kenaikan tegangan keluaran sensor meningkat seiring dengan perubahan waktu, semakin lama waktu penerapan plasma DBD maka tegangan keluaran juga semakin meningkat dalam selang waktu 1 jam. Tegangan akhir tertinggi berada pada penelitian keempat sebesar 123,456 mV dan tegangan akhir terendah berada pada penelitian kelima sebesar 57,220 mV. 50 4.1.4 Variasi Tegangan 25 kV Pada penelitian variasi tegangan 25 kV dilakukan 5 kali penelitian. Untuk gambar dari penelitian pertama dari variasi tegangan 25 Kv, Jumat 23 Juni 2017 dapat dilihat pada gambar 4.19. Gambar 4.19 Grafik penelitian pertama, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Jumat 23 Juni 2017 Pada gambar 4.19 dapat dilihat tegangan keluaran meningkat seiring dengan perubahan waktu penerapan plasma DBD. Tegangan awal sensor sebesar 52,247 mV dan tegangan akhir keluaran sensor sebesar 104,413 mV dan perbedaan tegangan sebesar 52,166 mV. Penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen, Jumat 14 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.20. Gambar 4.20 Grafik penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Jumat 14 Juli 2017 51 Pada gambar 4.20 dapat dilihat tegangan keluaran sensor naik seiring dengan perubahan waktu. Tegangan awal yang terbaca pada sensor sebesar 26,417 mV dan tegangan akhir sensor (detik 3600) sebesar 67,707 mV dan memiliki perbedaan tegangan sebesar 41,29 mV. Penelitian ketiga, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen, Sabtu 15 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.21. Gambar 4.21 Grafik penelitian ketiga, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Sabtu 15 Juli 2017 Pada gambar 4.21 dapat dilihat bahwa tegangan keluaran meningkat ecara linier seiring dengan perubahan waktu. Tegangan awal sensor sebesar 23,311 mV dan tegangan akhir sensor sebesar 64,401 mV, memiliki perbedaan tegangan sebesar 41,09 mV. Kenaikan tegangan yang terjadi menunjukkan bahwa terjadinya peningkatan produksi biogas (gas hidrogen). 52 Penelitian keempat, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen, Sabtu 15 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.22. Gambar 4.22 Grafik penelitian keempat, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Sabtu 15 Juli 2017 Pada gambar 4.22 dapat dilihat bahwa tegangan yang dihasilkan mengalami peningkatan seiring dengan perubahan waktu. Pada awalnya pembacaan tegangan sensor naik hingga detik 190, setelah itu tegangan turun sampai detik 424, setelah tegangan naik kembali sampai detik 4204, dan setelahnya teganan mengalami fluktuatif secara perlahan naik dan turun sampai akhir. Naik turunnya tegangan keluaran sensor gas hidrogen ini mungkin disebabkan tegangan yang kurang stabil sehingga pada penerapan tegangan tinggi. Tegangan awal pembacaan sensor gas hidrogen sebesar 30,756 mV dan tegangan akhir pembacaan sensor (sampai detik 3600) sebesar 67,247 mV. Perbedaan tegangan awal dan akhir ini sebesar 36,491 mV. Hal ini menunjukkan adanya peningkatan produksi gas hidrogen. 53 Penelitian kelima, untuk pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen, Sabtu 15 Juli 2017 dapat dilihat pada gambar 4.23. Gambar 4.23 Grafik penelitian kelima, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor, Sabtu 15 Juli 2017 Pada gambar 4.23 dapat dilihat tegangan keluaran sensor mengalami peningkatan secara linier seiring dengan perubahan waktu. Tegangan awal pembacaan sensor sebesar 33,653 mV dan tegangan akhir pembacaan sensor sebesar 77,084 mV. Perbedaan tegangan yang terjadi antara akhir dan awal ini sebesar 43,431 mV. 54 Untuk gambar dari grafik pengaruh variasi tegangan 25 kV dari 5 kali penelitian selama 3600 detik dapat dilihat pada gambar 4.24. Tegangan Keluaran (mV) Grafik Pengaruh Variasi Tegangan 25 kV dari 5 Kali Penelitian Terhadap Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen Selama 3600 Detik 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 Waktu (detik) Penelitian ke-1 Penelitian ke-2 Penelitian ke-4 Penelitian ke-5 Penelitian ke-3 Gambar 4.24 Grafik pengaruh variasi tegangan 25 kv dari 5 kali penelitian terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen selama 3600 detik Pada gambar 4.24 dapat dilihat pengaruh variasi tegangan 25 kV yang dilakukan sebanyak 5 kali terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen selama 3600 detik, yang mana tegangan keluaran mengalami peningkatan seiring dengan perubahan waktu. Tegangan keluaran akhir tertinggi berada pada penelitian pertama sebesar 104,413 mV dan tegangan keluaran akhir terendah berada pada penelitian ketiga sebesar 64,401 mV. 4.2 Nilai Minimum dan Maksimum Tegangan Keluaran Sensor Serta Respon Kenaikan Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen Nilai minimum dan maksimum tegangan keluaran sensor ini merupakan nilai terendah dan tertinggi dari setiap penelitian untuk variasi tegangan 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 kV. Respon kenaikan merupakan respon waktu dimana tegangan keluaran 55 mulai stabil mengalami peningkatan. Untuk penjelasan mengenai nilai minimum dan maksimum serta respon kenaikan tegangan keluaran diuraikan pada sub-sub bab di bawah ini. 4.2.1 Variasi Tegangan 10 kV Pada variasi tegangan 10 kV ini dilakukan 5 kali penelitian. Dari 5 kali penelitian ini didapatkan nilai tegangan terendah dan tegangan tertinggi serta respon kenaikan tegangan untuk variasi 10 kV. Pada penelitian pertama, pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Rabu 21 Juni 2017, didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 35,989 mV pada detik 1 dan tegangan tertinggi sebesar 43,335 mV pada detik 3599. Pada penelitian pertama dari variasi tegangan 10 kV pada 21 Juni 2017 didapat bahwa respon waktu kenaikan tegangan dimulai pada detik 91 dengan nilai tegangan sebesar 36,125 mV naik terus secara linier hingga akhir. Pada penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Selasa 4 Juli 2017, didapatlah nilai tegangan terendah 35,015 mV pada detik 721 dan tegangan tertinggi sebesar 56,512 mV pada detik 3599. Pada penelitian kedua, untuk respon waktu kenaikan tegangan mulai stabil pada detik 800 dan tegangan secara linier secara perlahan naik seiring dengan perubahan hingga akhir. Pada penelitian ketiga, pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Kamis 6 Juli 2017, didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 33,53 mV pada detik 2 dan nilai tegangan tertinggi pada detik 78,138 mV pada detik 2894. Pada penelitian ketiga, respon waktu kenaikan tegangan dimana kenaikan tegangan mulai stabil pada detik 545 dan setelahnya tegangan naik secara linier hingga detik 2898 dan setelah itu tegangan mengalami fluktuatif secara perlahan walaupun tidak terlalu signifikan. 56 Pada penelitian keempat, pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Senin 10 Juli 2017, didapatlah nilai tegangan terendah 27,729 mV pada detik 343 dan nilai tegangan tertinggi sebesar 84,974 mV pada detik 3291. Pada penelitian keempat, respon waktu kenaikan tegangan dimana tegangan naik secara stabil pada detik 430 dan setelah itu tegangan naik secara linier, pada detik 2847 hingga detik 3000 tegangan mengalami penurunan, dan setelahnya tegangan naik kembali secara perlahan hingga akhir. Pada penelitian kelima, pengaruh variasi tegangan 10 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Jumat 14 Juli 2017, didapatlah tegangan terendah sebesar 23,443 mV pada detik 654 dan tegangan tertinggi sebesar 32,655 mV pada detik 3598. Pada penelitian kelima, respon waktu kenaikan tegangan yang mulai stabil dimulai pada detik 984 lalu tegangan naik secara linier seiring perubahan waktu hingga akhir. Setelah melakukan 5 kali penelitian untuk variasi tegangan 10 kV, dapat diketahui untuk nilai tegangan keluaran terendah dan nilai keluaran tertinggi yang dapat dilihat pada gambar 4.25. 57 Untuk gambar 4.25 grafik nilai minimun dan maksimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Grafik Nilai Minimum dan Maksimum Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen dalam 5 Kali Penelitian dari Variasi Tegangan 10 kV 84,974 Tegangn Keluaran (mV) 90 78,138 80 70 56,512 60 43,335 50 40 35,989 35,015 33,53 32,655 27,729 30 23,443 20 10 0 1 2 3 4 5 Penelitian kerata-rata nilai minimum sebesar 31,1412 mV minimum maksimum rata-rata nilai maksimum sebesar 59,1228 mV Gambar 4.25 Grafik nilai minimum dan maksimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen dalam 5 kali penelitian dari variasi tegangan 10 kV Pada gambar 4.25 dapat dilihat bahwa nilai tegangan keluaran minimum dalam 5 kali penelitian dari variasi tegangan 10 kV berada pada penelitian kelima sebesar 23,433 mV dan tegangan keluaran maksimum dari 5 kali penelitian berada pada penelitian keempat dengan nilai 84,974 mV. 58 Untuk respon waktu kenaikan tegangan, dari 5 kali penelitian didapat nilai ratarata respon kenaikan tegangan pada detik 570. Berikut disajikan grafik respon kenaikan tegangan sensor mulai stabil yang dapat dilihat pada gambar 4.26. Grafik Respon Kenaikan Tegangan 5 Kali Penelitian dari Variasi Tegangan 10 kV 1200 984 Pada detik ke- 1000 800 800 545 600 430 400 200 91 0 1 2 3 4 5 Penelitian kerata-rata respon pada detik ke-570 Gambar 4.26 Grafik respon kenaikan tegangan dari 5 kali penelitian pada variasi tegangan 10 kV Pada gambar 4.26 dapat dilihat bahwa respon kenaikan pada umumnya untuk variasi tegangan 10 kV berkisar pada detik 400-an dan respon kenaikan tegangan di bawah dari detik ke-1000. Untuk respon waktu kenaikan tegangan keluaran tercepat terjadi pada penelitian pertama pada detik ke-91 tegangan keluaran mulai stabil naik. 4.2.2 Variasi Tegangan 15 kV Pada penelitian dengan variasi tegangan 15 kV juga dilakukan sebanyak 5 kali penelitian. Penelitian pertama dari variasi tegangan 15 kV pada Jumat 23 Juni 2017 didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 53,758 mV pada detik 1 dan tegangan tertinggi sebesar 76,988 mV pada detik 3598. Pada penelitian pertama, respon waktu kenaikan tegangan dimana kenaikan tegangan mulai stabil pada detik 604 dan setelahnya tegangan naik secara linier hingga akhir. 59 Penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Rabu 5 Juli 2017 didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 31,877 mV pada detik 0 dan 1, nilai tegangan tertinggi sebesar 67,533 mV pada detik 3433. Pada penelitian kedua, respon waktu kenaikan tegangan mulai stabil pada detik 86 dan setelah itu tegangan naik linier secara konstan, namun pada detik 2025 hingga detik 2121 tegangan secara perlahan turun sekitar 0,09 mV, hal ini mungkin disebabkan tegangan terapan yang kurang stabil sehingga mengakibatkan tegangan keluaran turun. Setelah itu tegangan kembali naik secara perlahan hingga akhir. Penelitian ketiga, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Kamis 6 Juli 2017 didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 34,008 mV pada detik 611 dan tegangan tertinggi sebesar 78,305 mV pada detik 3600. Pada penelitian ketiga, respon waktu kenaikan tegangan dimana kenaikan tegangan mulai stabil pada detik 661 dan setelahnya tegangan naik secara linier seiring dengan perubahan waktu penerapan plasma hingga akhir. Penelitian keempat, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Senin 10 Juli 2017 didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 43,6 mV pada detik 206 dan nilai tegangan tertinggi sebesar 104,938 mV pada detik 3589. Pada penelitian keempat, respon waktu kenaikan tegangan dimana tegangan naik secara stabil pada detik 228 dan setelah itu tegangan naik secara linier, dan tegangan pada detik 2034 mulai mengalami saturasi dan terjadinya naik dan turun tegangan tanpa bertambahnya tegangan keluaran yang cukup signifikan. Penelitian kelima, pengaruh variasi tegangan 15 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Jumat 14 Juli 2017 didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 30,619 mV pada detik 1206 dan nilai tegangan tertinggi sebesar 40,558 mV pada detik 3598 dan detik 3599. 60 Pada penelitian kelima, respon waktu kenaikan tegangan dimana tegangan naik secara stabil pada detik 1212. Pada gambar 4.11 dapat dilihat pada awalnya tegangan naik kemudian turun lalu naik lagi secara linier hingga akhir. Hal ini dikarenakan pada penelitian sebelumnya kotak penampungan telah terisi dengan gas dan untuk penelitian selanjutnya langsung dilakukan penelitian, sehingga gas pada kotak belum stabil seperti kondisi awal penelitian. Setelah melakukan 5 kali penelitian, dihitung nilai rata-rata dari tegangan terendah dan tegangan tertinggi. Untuk rata-rata tegangan terendah dari variasi tegangan 15 kV didapatlah nilai sebesar 38,772 mV dan untuk nilai rata-rata dari tegangan tertinggi dari variasi 15 kV sebesar 73,6238 mV. Gambar dari nilai minimum dan nilai maksimum tegangan keluaran dari variasi tegangan 15 kV dapat dilihat pada gambar 4.27. Grafik Nilai Minimum dan Maksimum Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen dalam 5 Kali Penelitian dari Variasi Tegangan 15 kV Tegangan Keluaran (mV) 120 104,938 100 76,988 80 60 78,305 67,533 53,758 43,6 31,877 40 34,008 40,558 30,619 20 0 1 2 3 4 5 Penelitian kerata-rata nilai minimum sebesar 38,772 minimum maksimum rata-rata nilai maksimum sebesar 76,6238 mV Gambar 4.27 Grafik nilai minimum dan maksimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen dalam 5 kali penelitian dari variasi tegangan 15 kV 61 Pada gambar 4.27 dapat dilihat bahwa tegangan minimum dan maksimum dari variasi 25 memiliki nilai yang bervariasi. Umumnya tegangan awal sensor berkisar pada 30-445 mV, dan tegangan maksimum berkisar pada rentang 65-80 mV. Nilai minimum tegangan keluaran sensor dari 5 kali penelitian berada pada penelitian kelima sebesar 30,619 mV dan nilai maksimum tegangan keluaran berada pada penelitian keempat sebesar 104,938 mV. Dari 5 kali penelitian yang dilakukan, didapatkan nilai rata-rata dari respon waktu kenaikan tegangan pada detik 652. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 4.28. Grafik Respon Kenaikan Tegangan 5 Kali Penelitian dari Variasi Tegangan 15 kV 1400 1212 1200 Pada detik ke- 1000 800 661 604 600 400 228 200 86 0 1 2 rata-rata respon pada detik 558,2 3 4 5 Penelitian ke- Gambar 4.28 Grafik respon kenaikan tegangan dari 5 kali penelitian pada variasi tegangan 15 kV Pada gambar 4.28 dapat dilihat bahwa respon kenaikan pada umumnya untuk variasi tegangan 15 kV berfluktuasi untuk pada kisaran detik 300 sampai 900. Untuk respon kenaikan tegangan pada gambar 4.28 di bawah dari detik ke-1300 dan untuk yang tercepat pada penelitian kedua pada detik ke-86 dan untuk respon terlama pada penelitian kelima pada detik ke-1212. 62 4.2.3 Variasi Tegangan 20 kV Pada penelitian dengan variasi tegangan 20 kV juga dilakukan sebanyak 5 kali penelitian. Penelitian pertama dari variasi tegangan 20 kV pada Jumat 23 Juni 2017 didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 48,658 mV pada detik 191 dan tegangan tertinggi sebesar 91,024 mV pada detik 3054. Pada penelitian pertama, respon waktu kenaikan tegangan dimana kenaikan tegangan mulai stabil pada detik 770 dan setelahnya tegangan naik secara linier hingga pada detik 3050 tegangan mulai terlihat saturasi. Penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Rabu 5 Juli 2017 didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 57,745 mV pada detik 0 dan nilai tegangan tertinggi sebesar 94,637 mV pada detik 3435. Pada penelitian kedua, respon waktu kenaikan tegangan dimana kenaikan tegangan mulai stabil pada detik 876 dan setelahnya tegangan naik secara perlahan dan fluktuatif seiring dengan perubahan waktu penerapan hingga akhir. Respon kenaikan tegangan keluaran ini yang awalnya naik lalu turun, kemudian naik kembali secara perlahan mungkin disebabkan karena tegangan yang tidak stabil dan kondisi kotak penampungan gas yang sudah mulai terisi penuh dengan berbagai gas gas hidrogen dan gas lainnya. Penelitian ketiga, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Kamis 6 Juli 2017 didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 40,653 mV pada detik 0 dan tegangan tertinggi sebesar 101,113 mV pada detik 3467. Pada penelitian ketiga, respon waktu kenaikan tegangan dimana kenaikan tegangan mulai stabil pada detik 661 dan setelahnya tegangan naik secara linier seiring dengan perubahan waktu penerapan plasma hingga akhir. Penelitian keempat, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Senin 10 Juli 2017 didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 59,175 mV pada detik 0 dan nilai tegangan tertinggi sebesar 125,312 mV pada detik 3460. 63 Pada penelitian keempat, respon waktu kenaikan tegangan dimana tegangan naik secara stabil pada detik 10 dan setelah itu tegangan naik secara linier seiring dengan perubahan, hanya pada detik 1690 sampai detik 2000 tegangan mengalami penurunan, setelahnya naik lalu mulai nampak saturasi tegangann naik dan turun secara perlahan hingga akhir. Penelitian kelima, pengaruh variasi tegangan 20 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Kamis 13 Juli 2017 didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 23,236 mV pada detik 4 dan nilai tegangan tertinggi sebesar 57,24 mV pada detik 3599. Pada penelitian kelima, respon waktu kenaikan tegangan dimana tegangan naik secara stabil pada detik 253. Pada gambar 4.17 dapat dilihat tegangan naik secara linier hingga akhir. Hal ini menunjukkan adanya peningkatan produksi gas hidrogen. Setelah melakukan 5 kali penelitian, dihitung nilai rata-rata dari tegangan minimum dan tegangan maksimum. Untuk rata-rata tegangan minimum dari variasi tegangan 20 kV didapatlah nilai sebesar 46,8918 mV dan untuk nilai rata-rata dari tegangan maksimum dari variasi 20 kV sebesar 93,8652 mV. 64 Untuk gambar dari rata-rata tegangan minimum dan nilai rata-rata dari tegangan maksimum dapat dilihat pada gambar 4.29. Grafik Nilai Minimum dan Maksimum Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen dalam 5 Kali Penelitian dari Variasi Tegangan 20 kV Tegangan Keluaran (mV) 120 100 91,024 101,113 94,637 93,8652 80 59,175 57,24 57,745 60 46,658 46,8918 40,653 40 20 0 1 2 3 4 5 Penelitian kerata-rata nilai maksimum sebesar 93,8652 mV rata-rata nilai minimum sebesar 46,8918 mV minimum maksimum Gambar 4.29 Grafik nilai minimum dan maksimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen dalam 5 kali penelitian dari variasi tegangan 20 Kv Pada gambar 4.29 dapat dilihat bahwa nilai minimum tegangan keluaran berada pada penelitian ketiga sebesar 40,653 mV dan nilai maksimum berada pada penelitian ketiga juga sebesar 101,113 mV. Untuk rata-rata nilai minimum sebesar 46,8918 mV dan untuk rata-rata nilai maksimum sebesar 93,8652 mV. 65 Berdasarkan pada 5 kali penelitian dari variasi tegangan 20 kV didapat nilai ratarata respon kenaikan tegangan pada detik 514. Untuk lebih memahami dari respon kenaikan tegangan dapat dilihat pada grafik respon kenaikan pada gambar 4.30. Pada detik ke- Grafik Respon Kenaikan Tegangan 5 kali Penelitian dari Variasi Tegangan 20 kV 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 876 770 661 253 10 1 2 3 4 5 Penelitian kerata-rata respon pada detik 514 Gambar 4.30 Grafik respon kenaikan tegangan dari 5 kali penelitian pada variasi tegangan 20 kV 4.2.4 Variasi Tegangan 25 kV Pada penelitian dengan variasi tegangan 25 kV juga dilakukan sebanyak 5 kali penelitian. Penelitian pertama dari variasi tegangan 25 kV pada Jumat 23 Juni 2017 didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 51,433 mV pada detik 416 dan tegangan tertinggi sebesar 104, 481 mV pada detik 3593. Pada penelitian pertama, respon waktu kenaikan tegangan dimana kenaikan tegangan mulai stabil pada detik 535 dan setelahnya tegangan naik secara linier hingga pada detik 2762, setelah itu tegangan mulai terlihat saturasi dan berfluktuasi. Penelitian kedua, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Jumat 14 Juli 2017 selama 2 jam, didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 26,5 mV pada detik 4 dan 10 dan nilai tegangan tertinggi sebesar 68,033 mV pada detik 5853. 66 Pada penelitian kedua, respon waktu kenaikan tegangan dimana kenaikan tegangan mulai stabil pada detik 241 dan setelahnya tegangan naik secara perlahan dan fluktuatif seiring dengan perubahan waktu penerapan hingga akhir. Penelitian ketiga, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Sabtu 15 Juli 2017 didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 22,28 mV pada detik 14 dan tegangan tertinggi sebesar 64,867 mV pada detik 3331. Pada penelitian ketiga, respon waktu kenaikan tegangan dimana kenaikan tegangan mulai stabil pada detik 195 dan tegangan yang dihasilkan naik secara linier seiring dengan perubahan waktu penerapan plasma DBD. Penelitian keempat, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Sabtu 15 Juli 2017 selama 2 jam,didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 30,756 mV pada detik 0 dan nilai tegangan tertinggi sebesar 71,62 mV pada detik 6980. Pada penelitian keempat, respon waktu kenaikan tegangan dimana tegangan naik secara stabil pada detik 758 dan setelah itu tegangan naik secara linier seiring dengan perubahan waktu, pada detik 4205 tegangan mengalami fluktuasi naik dan turun sampai dengan akhir atau detik 7200. Penelitian kelima, pengaruh variasi tegangan 25 kV terhadap tegangan keluaran sensor gas hidrogen pada Sabtu 15 Juli 2017, didapatlah nilai tegangan terendah sebesar 32,991 mV pada detik 333 dan nilai tegangan tertinggi sebesar 70,104 mV pada detik 3596. Pada penelitian kelima, respon waktu kenaikan tegangan dimana tegangan naik secara stabil pada detik 626. Pada gambar 4.23 dapat dilihat tegangan naik secara linier seiring dengan perubahan waktu. Hal ini mengindikasikan bahwa adanya peningkatan produksi gas hidrogen setelah selang waktu respon kenaikan tegangan stabil. 67 Setelah melakukan 5 kali penelitian, dihitung nilai rata-rata dari tegangan terendah dan tegangan tertinggi. Untuk rata-rata tegangan terendah dari variasi tegangan 25 kV didapatlah nilai sebesar 32,772 mV dan untuk nilai rata-rata dari tegangan tertinggi dari variasi 25 kV sebesar 78,0244 mV. Berikut ini disajikan grafik nilai tegangan terendah dan tegangan tertinggi dari 5 kali penelitian pada variasi tegangan 25 kV yang dapat dilihat pada gambar 4.31. Tegangan Keluaran (mV) Grafik Nilai Minimum dan Maksimum Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen dalam 5 Kali Penelitian dari Variasi Tegangan 25 kV 120 104,481 100 72,05 80 60 77,104 71,62 64,867 51,433 40 32,991 30,756 26,4 22,28 20 0 1 2 3 Penelitian Ke- rata-rata nilai minimum sebesar 32,772 mV minimum 4 5 rata-rata nilai maksimum sebesar 78,0244 mV maksimum Gambar 4.31 Grafik nilai minimum dan maksimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen dalam 5 kali penelitian dari variasi tegangan 25 kV Pada gambar 4.31 dapat dilihat bahwa nilai tegangan keluaran terendah dalam 5 kali penelitian dari variasi tegangan 25 kV berada pada penelitian ketiga dengan nilai sebesar 22,28 mV dan untuk nilai tegangan tertinggi berada pada penelitian pertama dengan nilai sebesar 104,481 mV. Setelah 5 kali penelitian untuk variasi tegangan 25 kV didapat nilai rata-rata respon waktu kenaikan tegangan keluaran sensor pada detik 471. Untuk lebih jelasnya 68 disajikan grafik respon kenaikan tegangan 5 kali penelitian dari variasi tegangan 25 kV dapat dilihat pada gambar 4.32. Untuk gambar dari grafik respon kenaikan tegangan 5 kali penelitian dari variasi tegangan 25 kV dapat dilihat pada gambar 4.32. Grafik Respon Kenaikan Tegangan 5 kali Penelitian dari Variasi Tegangan 25 kV 758 800 Pada detik ke- 700 600 626 535 500 400 241 300 195 200 100 0 1 rata-rata respon pada detik 471 2 3 4 5 Penelitian ke- Gambar 4.32 Grafik respon kenaikan tegangan dari 5 kali penelitian pada variasi tegangan 25 kV Pada gambar 4.32 dapat dilihat bahwa respon kenaikan tegangan pada variasi tegangan 25 kV berada di bawah detik ke-800 dan nilai rata-rata respon kenaikan tegangan pada variasi 25 kV berada pada detik 471. 4.3 Nilai Rata-rata Minimum dan Maksimum Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen Dari Semua Variasi Tegangan Berdasarkan dari 5 kali penelitian untuk setiap variasi tegangan 10 kV, 15 kv, 20 kV dan 25 kV, didapatlah nilai rata-rata minimum dan maksimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen yang dijelaskan pada sub-sub bab di bawah ini. 69 4.3.1 Nilai Rata-rata Minimum Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen Dari Semua Variasi Tegangan Berdasarkan pada perhitungan nilai rata-rata 5 kali penelitian dari setiap masingmasing variasi tegangan didapatkan nilai rata-rata minimum untuk setiap variasi tegangan. Pada variasi tegangan 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 nilai rata-rata minimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen berturut-turut adalah 31,1412 mV, 38,772 mV, 46,8918 mV dan 32,772 mV. Berikut ini disajikan gambar grafik nilai rata-rata minimum tegangan keluaran sensor dari semua variasi tegangan yang dapat dilihat pada gambar 4.33. Grafik Nilai Rata-rata Minimum Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen Dari Semua Variasi Tegangan 46,8918 Tegangan Keluaran (mV) 50 45 38,772 40 35 32,772 31,1412 30 25 20 15 10 5 0 10 kV 15 kV 20 kV 25 kV Variasi Tegangan Gambar 4.33. Grafik nilai rata-rata minimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen dari semua variasi tegangan Pada gambar 4.33 dapat dilihat bahwa nilai rata-rata minimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen terendah berada pada variasi tegangan 10 kV. Berdasarkan gambar 4.33 dapat disimpulkan bahwa nilai rata-rata minimum tegangan keluaran sensor bervariasi. 70 4.3.2 Nilai Rata-rata Maksimum Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen Dari Semua Variasi Tegangan Berdasarkan pada 5 kali penelitian di setiap variasi tegangan, didapatkan nilai rata-rata maksimum untuk setiap variasi tegangan. Pada variasi tegangan 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 nilai rata-rata maksimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen berturut-turut adalah 59,1228 mV, 76,6238 mV, 93,8652 mV dan 78,0244 mV. Berikut ini disajikan gambar grafik nilai rata-rata minimum tegangan keluaran sensor dari semua variasi tegangan yang dapat dilihat pada gambar 4.34. Grafik Nilai Rata-rata Maksimum Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen Dari Semua Variasi Tegangan 93,8652 Tegangan Keluaran (mV) 100 90 70 60 78,0244 76,6238 80 59,1228 50 40 30 20 10 0 10 kV 15 kV 20 kV 25 kV Variasi Tegangan Gambar 4.34 Grafik nilai rata-rata maksimum tegangan keluaran sensor gas hidrogen dari semua variasi tegangan Pada gambar 4.34 dapat dilihat nilai rata-rata tertinggi tegangan keluaran sensor gas hidrogen dari semua variasi tegangan berada pada variasi tegangan 20 kV. Jika dilihat dan dibandingkan dengan trend peningkatan tegangan variasi 10 kV, 15 kV dan 20 kV, variasi tegangan 25 kV mengalami penurunan dibandingakan 20 kV. Hal ini dikarenakan tingginya tegangan terapan yang diberikan menyebabkan sebagian energi itu dirubah menjadi energi lain yang menghasilkan uap air, uap air ini memicu terjadinya spark (peluahan di luar reaktor), spark ini mengakibatkan turunnya tegangan, sehingga tegangan keluaran sensor mengalami penurunan. 71 4.4 Nilai Rata-rata Respon Kenaikan Tegangan Keluaran Sensor Dari Semua Variasi Tegangan Berdasarkan pada penelitian POME yang telah dilakukan sebanyak 5 kali penelitian untuk setiap variasi tegangan, didapatlah rata-rata respon kenaikan dari setiap variasi tegangan 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 kV. Berikut ini gambar dari rata-rata respon kenaikan tegangan keluaran sensor yang dapat dilihat pada gambar 4.35. Grafik Rata-rata Respon Kenaikan Tegangan Keluaran Sensor Gas Hidrogen dari Semua Variasi Tegangan 600 570 558,2 Tegangan Keluaran (mV) 514 471 500 400 300 200 100 0 10 kV 15 kV 20 kV 25 kV Variasi Tegangan Gambar 4.35 Grafik rata-rata respon kenaikan tegangan keluaran sensor gas hidrogen dari semua variasi tegangan. Pada gambar 4.35 dapat dilihat bahwa dengan respon kenaikan tegangan paling cepat terjadi pada variasi tegangan 25 kV, dengan begitu semakin besar tegangan terapan yang diberikan maka respon waktu kenaikan tegangan akan semakin cepat 72 BAB V Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Berdasarkan dari penelitian yang telah dilakukan didapatlah kesimpulan bahwa: a. Semakin besar tegangan terapan plasma maka semakin banyak juga korona yang terjadi pada elektroda jarum, sehingga gas yang terionisasi semakin banyak dan semakin banyak pula produksi gas yang dihasilkan, tetapi pada variasi tegangan 25 kV dikarenakan terjadinya spark nilai tegangan keluaran maksimumnya lebih rendah dibandingkan variasi 20 kV. b. Nilai rata-rata maksimum tegangan keluaran sensor dari 4 variasi tegangan didapatkan nilai yang bervariasi dengan nilai secara berturut-turut 59,1228 mV, 76,6238 mV, 93,8652 mV, 78,0244 mV. c. Nilai rata-rata respon kenaikan tegangan keluaran sensor semakin cepat dengan semakin besarnya tegangan terapan yang diberikan. Nilai rata-rata respon kenaikan tegangan dari variasi 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 kV secara berurutan pada detik 570, 558,2, 514 dan 471. d. Faktor-faktor yang mempengaruhi produksi biogas antara lain, kondisi limbah, tegangan terapan dan sensitivitas pembacaan sensor. 5.2 Saran Untuk penelitian selanjutnya, agar dapat lebih mengembangkan dari reaktor plasma DBD yang digunakan oleh penulis dan juga menggunakan baut serta mur plastik agar pada luar dinding reaktor tidak mudah terjadinya breakdown. Untuk jumlah dari elektroda jarumnya dapat dibandingkan dengan yang lebih banyak. Satu hal yang perlu diingat sekali selama penelitian safety penelitian yang mana pentanahan setelah penelitian dilakukan karena jika terlupa dapat mengakibatkan kecelakaan atau cedera yang fatal 73 DAFTAR KEPUSTAKAAN [1] E. Arianto, “Pertumbuhan Produksi Minyak Sawit Indonesia 1964-2007,” http://strategika.wordpress.com/2008/12/05/pertumbuhan-sawit-indonesia/, Jakarta, 2008. [2] F. Hasan, “Refleksi Industri Kelapa Sawit 2015 Dan Prospek 2016.” GAPKI, Jakarta, 2016. [3] I. Investment, “Minyak Kelapa Sawit Indonesia - Produksi & Ekspor CPO _ Indonesia Investments,” 2014. [Online]. Available: https://www.indonesiainvestments.com/id/bisnis/komoditas/minyak-sawit/item166? [Accessed: 12-May-2017]. [4] A. E. Samah and Y. Nuryati, “Pengembangan Industri CPO dan Prospeknya di Pasar Uni Eropa.pdf,” Buletin Ilmiah Litbang Perdagangan, vol. 3, no. 2. Buletin Ilmiah Litbang Perdagangan, pp. 282–306, 2009. [5] A. Hazmi and R. Desmiarti, “Aplikasi Plasma Dengan Metoda Dielectric Barrier Discharge ( Dbd ) Untuk Pengolahan Limbah Cair Kelapa Sawit,” vol. 2, no. 2, pp. 46–50, 2013. [6] D. I. Kebun and S. Sei, “Analisis ekonomi pemanfaatan limbah cair di kebun sawit sei manding, riau,” no. 1, pp. 109–115, 2006. [7] Sri Yuli Ningsih, “Analisa Gas Yang Dihasilkan Dari Proses Plasma Pada Pengolahan Limbah Cair Kelapa Sawit Dengan Metode Dielectric Barrier Discharge (DBD) Menggunakan Tegangan Tinggi AC,” Universitas Andalas, 2016. [8] M. Hadiwidodo and H. S. Huboyo, “Penurunan Warna, Cod Dan Tss Limbah Cair Industri Tekstil Menggunakan Teknologi Dielectric Barrier Discharge Dengan Variasi Tegangan Dan Flow Rate Oksigen,” vol. 7 No. 2, p. 16, 2009. [9] Edwardo, “Analisa Volume Gas Yang Dihasilkan Dari Proses Plasma Pada Pengolahan Limbah Cair Kelapa Sawit Dengan Metode Dielectric Barrier Discharge (Dbd) Menggunakan Tegangan Tinggi Ac,” Andalas, 2016. 74 [10] S. Pengajar, T. Elektro, and P. Negeri, “PLASMA TERHADAP DEGRADASI PARAMETER LIMBAH CAIR,” vol. XII, no. April, pp. 55–65, 2015. [11] H. Suhada, “Fuel Cell Sebagai Penghasil Energi Abad 21,” vol. 3, no. 2, pp. 92– 99, 2001. [12] M. P. dan P. R. Indonesia, “No Title.” Kementerian Lingkungan Hidup Republik Indonesia, Jakarta, 1997. [13] P. MENTERI, “Baku Mutu Air Limbah,” Kementerian Lingkungan Hidup Republik Indonesia, vol. Nomo 5, no. 1815. Kementerian Lingkungan Hidup Republik Indonesia, Jakarta, p. 6, 2014. [14] B. L. Tobing, Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi, Edisi Pert. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama, 2003. [15] A. P. & A. Riyanto, “Tugas Kimia Teknik Fluida Plasma.” Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. Hamka, Jakarta, 2013. [16] D. Corio, A. Hazmi, and R. Desmiarti, “Teknologi Sistem Plasma Radio – Frekuensi (RF) Untuk Menghilangkan Bakteri Escherichia Coli Pada Air Minum,” J. Nas. Tek. Elektro, vol. 3, no. 2, pp. 142–147, 2014. [17] D. Cahya, “BAB II: Definisi Plasma,” vol. 3 Nomor 2, pp. 8–34, 2014. [18] M. N. Pandji Triadyaksa, Anggoro Eko Setiawan, Ari Sugiarto SL, Umar Hanafi, “Pembangkitan Plasma Lucutan Pijar Korona menggunakan Sumber Tegangan Tinggi DC,” Semin. Nas. Tek. Ketenagalistrikan 2005, pp. 12–15, 2005. [19] E. Results, C. Pulsed, D. Barrier, D. For, and P. Cointrol, “R. Korzekwa, L. Rosocha, and 2. Falkenstein Los Alamos National Laboratory P.O. BOX 1663, E-525 Los Alamos, NM 87545,” pp. 97–102, 1997. [20] A. Hazmi, R. Desmiarti, E. P. Waldi, and A. Hadiwibowo, “Penghilangan Mikroorganisme dalam Air Minum dengan Dielectric Barrier Discharge,” vol. 10, no. 1, pp. 1–4, 2012. [21] P. W. K. Ratri, “Alat Pendeteksi Pencemaran Udara untuk Parameter Kadar Gas Hidrogen Berbasis AVR ATmega8,” 2013. 75 [22] S. E. Manahan, “Environmental Science, Technology, And Chemistry” Environmental Chemistry, First Edit. California: CRC Press, 2000. [23] O. W. Sn, “Kendali Motor Dc Menggunakan Sensor Srf (Sonar Range Finder) Pada Robot Webcam Berbasis Android,” Politeknik Negri Sriwijaya, 2015. 76 LAMPIRAN LAMPIRAN A Gelombang Tegangan dan Arus Tektronix DPO 5104 Digital Phospor Oscilloscope Untuk Variasi Tegangan 10 kV, 15 kV, 20 kV dan 25 kV Gambar A.1 Gelombang tegangan dan arus untuk variasi tegangan 10 kV Gambar A.2 Gelombang tegangan dan arus untuk variasi tegangan 15 kV Gambar A.3 Gelombang tegangan dan arus untuk variasi tegangan 20 kV Gambar A.4 Gelombang tegangan dan arus untuk variasi tegangan 25 kV LAMPIRAN B Gelombang Tegangan dan Arus Osiloscop Menggunakan Aplikasi National Instruments LabView 2012 Gambar B.1 Probe arus untuk tegangan 10 kV Gambar B.2 Probe tegangan 10 kV Gambar B.3 Probe arus untuk tegangan 15 kV Gambar B.4 Probe tegangan 15 kV Gambar B.5 Probe arus untuk tegangan20 kV Gambar B.6 Probe tegangan 20 kV Gambar B.7 Probe arus untuk tegangan 25 kV Gambar B.8 Probe tegangan 25 kV LAMPIRAN C Foto Penelitian Plasma DBD Pada Pengolahan Limbah Cair Kelapa Sawit Menggunakan Tegangan Tinggi AC Gambar C.1 Reaktor kaca plasma DBD Gambar C.2 Korona yang terjadi pada elektroda jarum selama penelitian plasma DBD tegangan tinggi AC Gambar C.3 Korona yang terjadi pada elektroda jarum selama penelitian plasma DBD tegangan tinggi AC Gambar C.4 Limbah setelah penerapan plasma DBD Gambar C.5 Uap air yang dihasilkan setelah penerapan plasma DBD pada penutup reaktor Lampiran D Tabel Kadar BOD dan COD POME Sebelum dan Sesudah Penerapan Plasma DBD Tabel D.1 Pengukuran Kadar COD Jenis Sampel Tegangan (Kv) Percobaan Ke- Sampel Volume Sampel (ml) Volume Tio Sulfat yang digunakan (ml) Kadar COD (ppm) % Pengurangan 90 7120 0 70 80 60 60 60 70 60 60 60 60 55 60 50 50 5520 6320 4720 4720 4720 5520 4720 4720 4720 4720 4320 4720 3920 3920 22,47 11,24 33,71 33,71 33,71 22,47 33,71 33,71 33,71 33,71 39,33 33,71 44,94 44,94 1 Blanko Sampel Awal Lama 10 15 I II I II 1 2 III I II 20 25 III IV V I II 5 1 2 Tabel D.2 Pengukuran Kadar COD Jenis Sampel Tegangan (Kv) Percobaan Ke- Sampel Volume Sampel (ml) Blanko Sampel Awal Lama 0,6 10 15 20 25 I II I II III I II III IV V I II 10 Volume Tio Sulfat yang digunakan (ml) Kadar BOD (ppm) % Pengurangan 1 40 0 50 2000 0 30 1200 40,00 20 30 20 20 30 20 20 15 15 20 20 20 800 1200 800 800 1200 800 800 600 600 800 800 800 60,00 40,00 60,00 60,00 40,00 60,00 60,00 70,00 70,00 60,00 60,00 60,00 Catatan: Pengukuran Kadar COD dan BOD ini bekerja sama dengan Mahasiswa Teknik Kimia Universitas Bung Hatta
