30
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini membahas mengenai metodologi penelitian berupa garis besar penelitian, prosedur penelitian, variabel penelitian, flowchart, pengumpulan data, pengolahan data, validasi perhitungan dan rencana penelitian.
III.1 Garis Besar Penelitian
Secara garis besar penelitian ini dilaksanakan dalam beberapa tahap, yakni tahap pencarian referensi dengan studi literatur, kemudian tahap pengumpulan data dan tahap pengolahan atau perhitungan data. Pada tahap studi literatur ialah pencarian beberapa referensi yang terkait dengan penelitian tugas akhir. Kemudian pada tahap pengumpulan data digunakan untuk menunjang perhitungan pada penelitian ini. data yang dikumpulkan antara lain konsentrasi surfaktan, massa jenis mikroplastik jenis fiber, pH, suhu, dan kuat arus. Tahap pengolahan dan perhitungan data, ialah hasil akhir dari proses penelitian.
III.2 Prosedur Penelitian
III.2.1 Lokasi Penelitian
Pada penelitian ini dilakukan di Laboratorium Terpadu Institut Teknologi Kalimantan.
III.2.2 Waktu Penelitian
Penelitian ini dimulai pada bulan Maret sampai dengan bulan Mei 2021.
III.2.3 Objek Penelitian
Pada penelitian ini objek penelitian adalah penurunan mikroplastik dengan metode elektrokoagulasi menggunakan variasi perbedaan densitas mikroplastik jenis fiber, konsentrasi surfaktan dalam air limbah laundry buatan, dan kuat arus yang mengalir didalam proses elektrokoagulasi.
31 III.2.4 Variabel Penelitian
Pada penelitian ini variabel yang digunakan antara lain sebagai berikut:
1. Variabel bebas: Kuat arus, waktu, jenis mikroplastik.
2. Variabel terikat: Jumlah partikel serat mikroplastik
3. Variabel kontrol: pH larutan dan konsentrasi deterjen di dalam larutan.
III.3 Tahapan Penelitian
Pada tahapan penelitian ini dilaksanakan sebagai urutan pengerjaan penelitian secara sistematis.
III.3.1 Studi Literatur
Pada penelitian ini dilakukan studi awal sebagai acuan dalam mengangkat masalah serta penanganannya. Referensi yang digunakan berasal dari 10 tahun terakhir.
III.3.2 Pembuatan Air Limbah Laundry Buatan
Pada penelitian ini digunakan air limbah laundry buatan untuk kondisi ini diatur dan dibuat sesuai dengan kebutuhan peneliti sehingga penelitian ini dilakukan dengan mengadakan manipulasi terhadap objek.
Tujuan dari penelitian eksperimental ialah untuk menyelidiki ada tidaknya hubungan sebab akibat maupun pengaruh dari hubungan tersebut dengan memberikan perlakuan – perlakuan tertentu terhadap beberapa komponen.
Konsentrasi deterjen yang digunakan pada pembuatan air limbah laundry pada penelitian ini sebanyak 1600 mg/L. Untuk mendapatkan konsentrasi tersebut dengan melarutkan 1600 mg/L deterjen dengan 1 L air aquadest.
Kemudian ditambahkan mikroplastik buatan dengan perbedaan densitas sebesar 1.39 g/mL pada jenis kain Polyester (PET) dan jenis kain Polyamide (PA) sebanyak 250 mg/L. Dasar pemilihan konsentrasi surfaktan dan densitas mikroplastik jenis fiber jenis fiber mengacu pada tinjauan pustaka
32 mengenai densitas mikroplastik jenis fiber dan karakteristik air limbah laundry.
III.3.3 Pembuatan Mikroplastik Buatan
Pada penelitian ini, mikroplastik yang digunakan berasal dari serat – serat sintesis yang terdapat pada kain. Kain yang digunakan merupakan kain yang terbuat dari serat sintesis dengan densitas sebesar 1.39 g/mL pada jenis kain Polyester (PET) dan jenis kain Polyamide (PA) dengan densitas sebesar 1.13 - 1. 35 g/mL. Pemilihan jenis serat kain dilakukan berdasarkan pada tabel II.2. dengan menggunting kain sehingga terlihat serat kain, kemudian dilakukan pemisahan serat kain menggunakan shredder. Serat kain yang terlepas kemudian dimasukkan kedalam botol penyimpanan dan diberi label sesuai nama atau kode reaktor.
a b
c
III.4 Desain Eksperimen
Dalam penelitian ini, penamaan reaktor berdasarkan dari variasi yang dilakukan dalam proses elektrokoagulasi. Penamaan reaktor terlampir pada tabel III.1 di bawah ini
Gambar III.1 (a) Kain yang digunakan untuk membuat mikroplastik artificial; (b) proses pemisahan serat kain dari kain menggunakan shredder; (c)
hasil serat kain
33 Tabel III.1 Skema Alur Reaktor
Waktu (menit)
0 30 60
Kuat Arus (A) 10 (PET 1) (PET 2) (PET 3) 1.39 Massa Jenis Mikroplastik (g/mL) 5 (PA 1) (PA 2) (PA 3) 1.13
Berdasarkan tabel III.1 mengenai skema dari alur penamaan reaktor berdasarkan penggabungan parameter uji seperti waktu yang digunakan dalam pengambilan sampel pada menit ke-0, ke-30, dan ke-60. Pemilihan waktu berdasarkan penelitian terdahulu mengenai penurunan mikroplastik jenis mikrobeads dengan metode koagulasi dan mencapai waktu maksimum efisiensi 85%-100% pada menit ke 40 (Perren et al., 2018). Kemudian parameter uji yaitu kuat arus. Besaran kuat arus yang digunakan adalah 5 A dan 10 A. pemilihan besaran kuat arus berdasarkan penelitian yang di lakukan oleh (Perren et al., 2018) bahwa kuat arus optimum untuk menyisihkan microbeads yaitu pada 11A.
Parameter uji selanjutnya yaitu massa jenis dari mikroplastik jenis fiber sebesar 1.39 g/mL dan 1.13 g/mL. Oleh sebab itu maka disusunlah skema reaktor yang memiliki komposisi berdasarkan nilai kuat arus, waktu, dan massa jenis mikroplastik yang digunakan. Sehingga dalam satu reaktor memuat besaran kuat arus 10A, dengan waktu pengambilan sampel pada menit ke – 0 dan penambahan mikroplastik sebanyak 250 mg/L. Penamaan PET 1 berdasarkan singkatan dari serat polyester(PET) dan angka 1 menunjukan bahwa sampel ini diambil pada awal mula proses atau dalam kata lain pada menit ke – 0. Penamaan selanjutnya yaitu berdasarkan komposisi perlakuan yang diberikan ke dalam reaktor memuat kuat arus sebesar 10A, pengambilan sampel pada menit ke – 0, dan penambahan mikroplastik dengan massa jenis sebesar 1.13 g/mL, dengan kode PA 1. PA merupakan singkatan dari mikroplastik jenis fiber yaitu polyamide dan begitupula dalam penamaan sampel reaktor lainnya. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan menggabungkan beberapa parameter yang akan diberi perlakuan tertentu dalam beberapa kondisi pada objek penelitian. Tujuan
34 dilakukannya penggabungan parameter dengan penambahan perlakuan ditujukan untuk melihat bagaimana pengaruh dari pemberian perlakuan pada objek penelitian.
III.5 Proses Identifikasi Mikroplastik
Untuk mengetahui jumlah mikroplastik maka akan dilakukan identifikasi mengenai jumlah mikroplastik pada sampel. Proses identifikasi terbagi menjadi beberapa tahapan yaitu tahap pengambilan sampel pada air limbah laundry secara duplo sebanyak 100 ml dengan pipet volumetrik dan di saring menggunakan pompa vacuum dan kertas saring whatman GF/C, lalu kertas saring dioven dengan suhu 90°C sampai terlihat mengering secara kasat mata (Oladejo, 2017), sampel kering diletakan di dalam desikator selama 15 menit dan kemudian sampel diamati menggunakan mikroskop dengan perbesaran 10x pada lensa objektif dan perbesaran 10x pada lensa okuler. Sehingga perbesaran total 100x.
III.5.1 Skema Reaktor
Pada penelitian ini digunakan reaktor dengan beaker glass berkapasitas 1000 ml dengan menggunakan alat bantu power supply, dua plat aluminium (Al) (10 cm x 4 cm) digunakan sebagai pasangan anoda / katoda. Elektroda dipasang secara paralel. Jarak antara anoda dan katoda adalah 2cm (Lu et al., 2016). Berikut pada Gambar III.1 merupakan skema reaktor yang akan digunakan dalam penelitian ini
35 Gambar III.2 Skema Reaktor Elektrokoagulasi
III.5.2 Alat dan Bahan
Pada penelitian ini digunakan alat dan bahan sebagai penunjang untuk mendapatkan hasil yang akurat dalam penelitian. Alat dan bahan yang digunakan antara lain :
1. Kertas Whatman GF/C 2. Tabung vials
3. Elektroda aluminium 4. Pompa Vakum 5. Neraca analitik 6. Mikroskop binokuler 7. Beaker glass 1000 ml 8. Power supply DC
36 9. Hot Plate
10. Pipet volumetrik 100 ml 11. Deterjen
12. Serat kain 13. Magnetic stirrer 14. Oven
15. Amplas
III.5.3 Proses Elektrokoagulasi di dalam Reaktor Batch
Pada penelitian ini digunakan arus listrik yang berasal dari Dirrect Current (DC) power supply dengan kapasitas maksimum sebesar 10 A dan tegangan sebesar 60 Volt. Kuat arus yang dialirkan menuju kedua elektroda dengan material aluminium yang berdimensi 4 cm x 10 cm berkisar pada 5 A dan 10 A. Untuk percobaan pada penelitian ini, menggunakan beaker glass dengan kapasitas 1000 ml sebagai reaktor. Penelitian ini menggunakan limbah laundry buatan yang terbuat dari campuran air aquadest dengan deterjen seberat 1600 mg/L dan serat mikroplastik seberat 250 mg partikel/L yang berasal dari kain berjenis polyester dan polyamide.
Pada penelitian ini reaktor uji dikondisikan seperti keadaan aslinya yang memiliki pH dengan range yang sama dengan air limbah laundry pada kondisi secara umum. pH pada reaktor berkisar pada angka 8. Untuk mendapatkan fase homogen pada larutan didalam reaktor, menggunakan magnetic stirrer yang diatur pada kecepatan maksimum yaitu 1500 rpm dalam waktu 15 – 30 menit. Setelah tercapai fase homogen, putaran diturunkan hingga 150 rpm selama 60 menit agar terbentuk flok sehingga serat yang dalam fase mengapung dan melayang dapat mengendap pada dasar reaktor. Pada proses tersebut akan dilakukan proses elektrokoagulasi dengan elektroda aluminium yang dialiri oleh arus listrik. Selama proses elektrokoagulasi, dilakukan pengambilan sampel dalam tiga interval waktu yaitu pada menit ke – 0, menit ke – 30, dan menit ke – 60. Sampel dimasukkan kedalam botol sampel dan dilakukan pengukuran parameter sampel secara langsung yang meliputi kekeruhan (TDS), pH, suhu, dan
37 konduktivitas. Setelah dilakukan pengukuran terhadap parameter terkait lalu sampel di saring menggunakan kertas saring whatman GF/C yang diletakkan pada instalasi pompa vakum. Kemudian filtrat diamati menggunakan mikroskop optic dengan perbesaran lensa okuler 10x dan perbesaran lensa objek 10x, sehingga total perbesaran sebesar 100x. Setelah itu, Pengujian untuk mengidentifikasi gugus fungsi dan komposisi molekul permukaan polimer dapat dilakukan dengan Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR). Sampel dikompresi dalam sel kompresi landasan berlian dan spektrum diperoleh dengan spektrometer inframerah transformasi Fourier Thermo Nicolet 5700 Fourier (Bayo, López- Castellanos, et al., 2020). Pengujian FTIR menggunakan sampel polyester dan polyamide. Kemudian dilakukan pengolahan data untuk menguji hipotesis menggunakan metode statistik.
III.5.4 Analisis Data Menggunakan Metode Statistik
Dalam proses analisis penurunan mikroplastik menggunakan metode elektrokoagulasi pada air limbah laundry artificial digunakan metode uji berbasis statistik. Adapun tahap pengujian dimulai dari uji normalitas data, kemudian pengujian homoditas data, dan metode uji selanjutnya yang ditentukan berdasarkan hasil pengujian sebelumnya apakah distribusi data homogen atau tidak dan apakah distribusi data tersebut normal atau tidak normal. Apabila distribusi data tidak homogen dan distribusi tidak normal maka pengujian selanjutnya akan menggunakan metode uji non parametrik seperti Wilcoxon, friedman dan Kruskal Walis.
Namun, apabila data tersebut homogen dan distribusi data adalah normal maka pengujian selanjutnya dapat menggunakan pengujian statistik.
38 III.5.5 Flowchart
Secara sistematis, skema dari langkah-langkah pengerjaan penelitian tugas akhir disajikan dalam bentuk flowchart yang dapat dilihat pada Gambar III.3 sebagai berikut:
Pada Gambar III.2 dapat dilihat bahwa alur penelitian tahap awal dimulai dari studi literatur pada penelitian terdahulu maupun jurnal artikel ilmiah. Kemudian di lanjutkan dengan pembuatan air limbah laundry buatan dengan menggunakan air destilasi kemudian ditambahkan larutan detergen dengan konsentrasi dan pembuatan mikroplastik. Lalu dilanjutkan dengan tahap persiapan alat dan bahan untuk melakukan proses penurunan mikroplastik dengan menggunakan metode elektrokoagulasi. Pada tahap penurunan mikroplastik menggunakan elektrokoagulasi maka akan dilakukan pengambilan sampel dilakukan pada menit ke-0, 30 dan 60 pada interval waktu yang telah ditentukan kemudian dilakukan pengujian berdasarkan parameter uji berupa pH dan suhu. Kemudian pada tahap selanjutnya ialah data hasil parameter uji dianalisis menggunakan metode
Gambar III.3 Flowchart penelitian
39 statistik dan membuat pembahasan mengenai hasil pengujian sehingga menghasilkan kesimpulan.
III.6 Rencana Jadwal Penelitian
Adapun pada penelitian ini Adapun jadwal dari tahap persiapan penelitian hingga tahap penyusunan laporan tugas akhir sebagai berikut :
Tabel III.2 Rencana Jadwal Penelitian
No Kegiatan
Jadwal/Bulan
Maret April Mei
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 Persiapan Penelitian Tugas Akhir 2 Pembuatan Air Limbah laundry buatan 3 Pembuatan dan Perakitan Reaktor 4 Pembuatan Mikroplastik Buatan 5 Pengujian Penurunan Mikroplastik
dengan Elektrokoagulasi 6 Pengumpulan data terkait parameter uji 7 Pengolahan Hasil Data dan Analisis 8 Penyusunan Laporan Tugas Akhir dan
Konsultasi dengan Dosen Pembimbing
