Pemanfaatan Limbah Ampas Tebu (Saccharum Offinarum) dengan Campuran Semen Terhadap Penyerapan Bunyi Panel Akustik
Widya Angreni1*, Mursal2, Irhamni3, Maulinda4
1 Program Studi Farmasi Sekolah Tinggi Ilmu Kesehatan Assyifa, Banda Aceh Indonesia
2,3 Program Studi Fisika Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh Indonesia
4 Program Studi Teknik Industri Universitas Serambi Mekkah, Banda Aceh Indonesia
*Koresponden email: mbawid46@gmail.com
Diterima : 10 April 2023 Disetujui: 9 Mei 2023
Abstract
Fiber-reinforced composite materials are engineering materials that are currently widely used because of their better specific strength and stiffness than engineering materials. Natural fiber is an alternative choice as a composite reinforcement because natural fiber is a composite material that is environmentally friendly and can be recycled. Bagasse waste has a fairly high economic value, is easy to obtain, inexpensive, does not endanger health, and can be naturally degraded (biodegradability) so that later using it as a composite reinforcing fiber can overcome environmental problems. This study aims to determine the effect of bagasse fiber composition on sound absorption and flexural strength of acoustic panels. Acoustic panels are made by mixing bagasse fiber, cement, and water. The composition of bagasse fiber is varied from 2% to 10%.
Sound absorption testing was carried out using the reverberation chamber method based on ISO-354 (1985), with white noise as a sound source. The results showed that the greater the fiber composition of the bagasse, the greater the sound absorption coefficient value of the panel. The best sound absorption with an absorption coefficient of 0.4 occurs in panels with 10% bagasse fiber composition, using white noise as a sound source.
Keywords: acoustic panel, bagasse fiber, sound absorption, white noise, fiber composition
Abstrak
Material komposit yang diperkuat dengan serat merupakan material rekayasa teknik yang saat ini banyak digunakan karena memiliki kekuatan dan kekakuan spesifik yang lebih baik daripada material teknik. Serat alam merupakan pilihan alternatif sebagai penguat komposit karena serat alam merupakan material komposit yang ramah lingkungan dan bisa didaur ulang. Selain memiliki nilai ekonomis yang tinggi, limbah ampas tebu sangat mudah didapat, murah, tidak membahayakan kesehatan, dan dapat terdegradasi secara alami (biodegradability) sehingga nantinya dapat dimanfaatkan sebagai serat penguat komposit mampu mengatasi permasalahan lingkungan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh (komposisi/persentase/kandungan) serat ampas tebu terhadap penyerapan suara panel akustik. Panel akustik dibuat dengan mencampurkan serat ampas tebu, semen, dan air. Variasi (komposisi/persentase/kandungan) serat ampas tebu dimulai dari 2% sampai 10%. Untuk uji karakteristik penyerapan suara dilakukan dengan menggunakan metode ruang dengung berdasarkan ISO-354 (1985), dengan sumber suara white noise. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi komposisi serat ampas tebu, semakin tinggi pula nilai koefisien penyerapan suara dari panel tersebut. Serapan suara terbaik dengan nilai koefisien penyerapan 0,4 terjadi pada panel dengan persentase serat ampas tebu 10%, menggunakan sumber suara white noise.
Kata kunci : panel akustik, serat ampas tebu, penyerapan suara, white noise, komposisi serat
1. Pendahuluan
Panel akustik merupakan suatu produk material yang dimaksudkan untuk kebutuhan akustik ruang.
Panel akustik mempunyai fungsi utama sebagai bahan penyerap suara [1]. Ada beberapa panel akustik yang telah tersedia di pasaran seperti, Traflek, Board 230, Akustik Mat Eva, dan lain-lain. Ketersediaan papan akustik di pasaran saat ini memiliki harga yang tinggi, berkisar antara Rp.250.000 - Rp.4.000.000 dengan bahan baku polimer berukuran 1 x 1 x 0,002 m3 [2]. Sehingga perlu dilakukan usaha dalam mendapatkan material alternatif ekonomis, namun memiliki kualitas akustik yang baik sebagai bahan baku pembuatan panel akustik.
Seiring dengan teknologi yang terus berkembang, permasalahan lingkungan yang mulai muncul adalah limbah, salah satunya ampas tebu. Dimana tebu merupakan jenis tanaman yang hanya dapat ditanam di daerah yang beriklim tropis. Di Indonesia, perkebunan tebu menempati luas area + 232 ribu hektar. Tebu-
tebu itu diproses menjadi gula di pabrik-pabrik gula. Saat prosesnya, limbah tebu yang didapatkan dari pabrik gula berkisar antara 9,5 juta ton/tahun. Limbah tebu yang berupa ampas yang belum dimanfaatkan dari pabrik gula sebanyak 800.000 ton, kemudian sebagian limbah tersebut dimanfaatkan oleh industri kertas dan industri jamur sebanyak 500.000 ton, oleh sebab itu masih ada kelebihan ampas tebu sekitar 300.000 ton yang tidak terpakai dan membuat nilai ampas tebu menjadi sangat rendah [3].
Sampai saat ini limbah ampas tebu (sugar cane bagasse) yang dimanfaatkan sebatas untuk pakan ternak, sebagai bahan baku dalam pembuatan pupuk, pulp, particle board; dan sebagai bahan bakar boiler di pabrik gula. Selain itu nilai ekonomi yang diperoleh juga belum tinggi. Oleh sebab itu, perlu dilakukan pengembangan pada teknologi sehingga terjadi modifikasi dalam penggunaan limbah pertanian yang ada [3].
Untuk mengetahui karakteristik panel akustik tersebut, dilakukan pengujian akustik berdasarkan ISO-354, yaitu pengukuran koefisien absorpsi suara di dalam ruang dengung. Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan bahan dalam menyerap suara. Pengukuran dengan metode ini akan menginformasikan nilai koefisien absorpsi dari suatu panel akustik.
Pada Penelitian ini, sampel dibuat dengan mencampurkan serat ampas tebu, semen, dan air.
(Komposisi) serat ampas tebu mulai dari 2% sampai 10%. Uji karakteristik penyerapan suara menggunakan metode ruang dengung berdasarkan ISO-354 (1985), dengan sumber suara white noise. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh (komposisi) serat ampas tebu terhadap penyerapan suara pada panel akustik.
2. Metode Penelitian
Preparasi sampel panel akustik meliputi pencampuran antara serat ampas tebu, semen dan air.
Pertama-tama ditimbang serat ampas tebu tiap persentase yaitu; 2%, 4%, 6%, 8% dan 10% sesuai dengan komposisi yang ditentukan. Kemudian ditimbang juga komposisi semen dan air yang telah ditentukan.
Setelah itu, proses pembuatan sampel dengan komposisi 98% : 2% yaitu dengan cara mencampur serat ampas tebu dengan semen hingga merata, kemudian dicampur dengan air sedikit demi sedikit sampai merata, begitu pula dengan komposisi yang lain pada proses pencampurannya.
Proses pembentukan merupakan langkah yang paling kritis dalam pembuatan panel meliputi serat ampas tebu yang telah bercampur dengan semen dan air untuk dibentuk menjadi lembaran. Campuran bahan yang telah merata dimasukkan ke dalam cetakan berukuran 1 x 1 x 0,01 m3 sedikit demi sedikit, kemudian dikeringkan sampai benar-benar kering. Bentuk dan ukuran sampel terlihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Bentuk dan ukuran sampel Sumber: Data penelitian, 2023
Sampel yang telah jadi akan dilakukan pengujian yang berdasarkan ISO-354 Measurement Of sound absorbtion In Reverberation Room yaitu pengujian material dalam ruang dengung untuk mendapatkan koefisien absorpsi (α), sebagai parameter kualitas akustik material. Pengukuran dilakukan di Laboratorium Akustik Unsyiah dalam ruang dengung dengan ukuran : panjang = 5,6 m, lebar = 3,9 m, dan tinggi = 3,3 m. Luas permukaan ruang dengung = 106,4 m2, dan volume ruang = 72,1 m3. Langkah–langkah yang dilakukan dalam pengujian akustik sebagai berikut :
1. Mikrofon dikalibrasi dengan menggunakan Piston Phone Nor-1251.
2. Selanjutnya dilakukan pengukuran suhu dan kelembaman udara ruang dengung.
3. Berikutnya, Background Noise Level (BNL) diukur untuk menentukan nilai BNL.
4. Loudspeaker diletakkan pada jarak 1m di antara sampel dan dinding ruang control room.
5. Mikrofon diletakkan dengan jarak minimal 1 meter dari sampel maupun dinding ruangan.
6. Waktu dengung ruang kosong (tanpa sampel) diukur dengan menggunakan filter 1/3 oktaf dengan rentang frekuensi 125 Hz - 4 kHz .
1 m
1 m
1 cm
7. Pengukuran waktu dengung kemudian diukur dengan bahan uji panel akustik. Gambar 2 menunjukkan skema pengukuran.
Gambar 2. Skema pengukuran pengujian akustik Sumber: Data penelitian, 2023
3. Hasil Dan Pembahasan
Dari pengujian akustik diperoleh data berupa waktu dengung ruang kosong (T1) dan waktu dengung ruang yang berisi sampel (T2). Data pengukuran waktu dengung ruang kosong, waktu dengung ruang dengan sampel dilampirkan pada Lampiran 4A. Dari data tersebut dapat dihitung koefisien absorpsi dengan menggunakan persamaan (2.4). Hasil perhitungan koefisien absorpsi dari panel akustik dapat dilihat pada Tabel 1 yang merupakan hasil pengujian akustik. Untuk data lengkap pengujian akustik terlampir pada lampiran 4B.
Tabel 1. Koefisien absorpsi dengan komposisi serat ampas tebu 2% menggunakan jenis bunyi white noise
Frek Konstanta V C S Waktu Dengung α
(Hz) Sabine (m3) (m/s) (m2) T1 T2
125 55,3 72,1 347,68 1 2,20 2,18 0,06
160 55,3 72,1 347,68 1 1,45 0,72 8,02
200 55,3 72,1 347,68 1 2,42 1,49 2,97
250 55,3 72,1 347,68 1 2,93 3,20 -0,34
315 55,3 72,1 347,68 1 1,13 3,44 -6,81
400 55,3 72,1 347,68 1 2,48 3,71 -1,54
500 55,3 72,1 347,68 1 4,21 3,96 0,17
630 55,3 72,1 347,68 1 3,93 5,24 -0,73
800 55,3 72,1 347,68 1 2,79 4,05 -1,27
1000 55,3 72,1 347,68 1 3,91 3,81 0,07
1250 55,3 72,1 347,68 1 3,91 3,91 0,00
1600 55,3 72,1 347,68 1 4,06 4,05 0,01
2000 55,3 72,1 347,68 1 3,94 3,67 0,22
2500 55,3 72,1 347,68 1 3,57 3,50 0,06
3150 55,3 72,1 347,68 1 3,13 3,03 0,12
4000 55,3 72,1 347,68 1 2,63 2,65 -0,03
Sumber: Data penelitian, 2023
Berdasarkan Tabel 1 maka didapatkan grafik hubungan antara koefisien absorpsi terhadap frekuensi yang dapat dilihat pada Gambar 3 dengan komposisi 2% dan menggunakan jenis suara white noise.
Gambar 3. Koefisien absorpsi dengan komposisi 2% menggunakan sumber suara white noise
Sumber: Data penelitian, 2023
Berdasarkan Gambar 3 merupakan grafik hubungan antara koefisien absorpsi terhadap frekuensi dengan komposisi 2% dan menggunakan jenis suara white noise. Dari gambar tersebut terlihat bahwa sebagian kecil nilai koefisien absorbsi yang didapat bernilai di atas 1 (α>1) dan berada di bawah nol atau bernilai minus juga dan penyerapan suara terbaik terjadi pada frekuensi 2000 Hz dengan nilai 0,22.
Koefisien absorpsi adalah kemampuan suatu bahan menyerap bunyi yang datang padanya, dan biasanya nilai koefisien absorpsi tersebut berkisar antara 0 dan 1. Semakin besar nilai koefisien absorpsi suatu bahan, semakin besar pula kemampuan bahan tersebut dalam menyerap bunyi. Besarnya koefisien absorpsi bunyi yang diperoleh dari pengukuran dengan variasi komposisi serbuk ampas tebu, dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Data hasil pengujian koefisien absorpsi bunyi dengan variasi komposisi serat ampas tebu menggunakan jenis bunyi white noise.
Komposisi Frek (Hz)
2% 4% 6% 8% 10%
125 0,06 0,98 -0,30 0,00 -2,78
160 8,02 0,00 3,02 0,00 0,06
200 2,97 0,26 2,32 0,02 0,22
250 -0,34 -0,93 0,82 1,97 -1,79
315 -6,81 -0,31 -0,06 0,00 7,40
500 0,17 0,01 0,07 0,43 0,17
630 -0,73 0,05 0,25 0,34 1,74
800 -1,27 -0,01 0,09 0,13 1,76
1000 0,07 0,07 -0,03 0,33 0,33
1250 0,00 0,04 1,37 0,27 0,11
1600 0,01 0,05 0,18 0,27 0,30
2000 0,22 -0,02 0,02 0,23 0,45
2500 0,06 -0,09 0,22 0,33 0,36
3150 0,12 -0,04 -0,01 0,15 0,33
4000 -0,03 0,22 0,10 0,19 0,38
Sumber: Data penelitian, 2023
Berdasarkan data Tabel 2, diperoleh grafik hubungan frekuensi terhadap koefisien absorpsi rata- rata berdasarkan variasi komposisi serbuk ampas tebu (Gambar 4).
Koefisien Absorpsi
Frekuensi (Hz)
Gambar 4. Koefisien absorpsi pada panel akustik menggunakan sumber bunyi White noise
Gambar 4 menunjukkan hubungan antara frekuensi terhadap koefisien absorpsi berdasarkan komposisi serbuk ampas tebu yang bervariasi yaitu 2%, 4%, 6%, 8% dan 10% dengan menggunakan sumber bunyi white noise. Dari gambar tersebut terlihat bahwa semakin besar komposisi serat ampas tebu pada sampel, semakin besar pula koefisien absorbsi yang dihasilkan kecuali pada frekuensi di bawah 1,25 kHz. Ini terjadi karena semakin banyak komposisi serat ampas tebu pada sampel, maka jumlah serat di dalam panel semakin banyak. Di samping itu ada kemungkinan juga terbentuknya pori yang lebih banyak sehingga penyerapan bunyi semakin besar. Penyerapan bunyi terbaik terjadi pada panel dengan komposisi 10% serbuk ampas tebu, dengan nilai koefisien absorbsi yang diperoleh rata-rata 0,4 di atas frekuensi 1,25 kHz.
Pada semua sampel yang telah diuji dengan menggunakan sumber bunyi white noise, sebagian kecil nilai koefisien absorbsi yang didapat bernilai di atas 1 (α>1) dan berada di bawah nol atau bernilai minus seperti yang terlihat pada Gambar 4. Hal ini disebabkan karena terjadi efek difraksi atau lebih dikenal dengan edge effects yang dihasilkan dari difraksi gelombang di setiap sudut sampel, selain itu gap udara antar bahan dan lantai juga dapat meningkatkan penyerapan suara sehingga koefisien absorpsi yang dihasilkan lebih besar dari 1. Kemudian terjadi refleksi pada sampel saat pengukuran waktu dengung ruang dengan sampel yang dapat membuat koefisien absorpsi yang dihasilkan bernilai minus.
4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa penambahan serbuk ampas tebu dapat meningkatkan nilai penyerapan bunyi pada sampel. Semakin besar komposisi serbuk ampas tebu pada sampel, semakin besar pula koefisien absorbsi yang dihasilkan kecuali pada frekuensi di bawah 1,25 kHz. Dan penyerapan bunyi terbaik terjadi pada panel dengan komposisi 10% serbuk ampas tebu.
5. Referensi
1. Dian Y. Sari, Ari Minardi, Restu Kristiani, Iwan Yahya, dan Harjana. 2016. Kinerja Akustik dan Mekanik Panel Sandwich Berbasis Ampas Tebu dan Bambu. J. Fis. dan Apl., 12(2), 75-79 (2016) 2. Arenas, J. P., & Sakagami, K. 2020. Sustainable acoustic materials. Sustainability (Switzerland),
12(16): 10–14
3. Fernianti, D. 2018. Karbonisasi Ampas Teh yang Sudah Diseduh dan Aktifasi Menggunakan Asam Sulfat (H2SOa4). Jurnal Distilasi (Vol. 3)
4. Lindawati, L. 2017. Karakteristik Akustik Panel Serat Aren Dengan Bahan Perekat Latex. Jurnal Inotera, 2(1), 19–22.
5. Öz, H. M., & Köse, E. 2020. Gürültü Önleyici Akustik Malzemelerin Performans Düzeylerinin İncelenmesi. European Journal of Science and Technology, 18: 1–10
6. Rohim, A. M., Fianti, F., & Nurbaiti, U. 2020. Potensi Sekam Padi dan Jerami sebagai Alternatif Material Akustik. Physics Education Research Journal, 2(1): 35–42
7. Siti, H., & Zulfiana, I. S. 2018. Efektifitas Material Akustik Pengendali Kebisingan pada Ruang Genset di Pusat Perbelanjaan di Gorontalo. JST (Jurnal Sains Terapan), 4(2): 116–121
8. Wijaya, D. R. P., Martono, Y., & Riyanto, C. A. 2019. Synthesis and Characterization of Nano Activated Carbon Tea Waste (Camellia sinensis L.) Viewed from the Content and Ratio of Phy. Educ.
Res. J. Vol. 3 No. 2 (2021), 113-120 120 https://ejournal.walisongo.ac.id/index.php/perj/index Orthophosphoric Acid. Indonesian Journal of Chemical Research, 3(2): 49– 58
9. R. Kristiani, Iwan Yahya, dan Harjana. 2014. Kinerja Serapan Bunyi Komposit Ampas Tebu Berdasarkan Variasi Ketebalan dan Jumlah Quarter Wavelength Resonator terhadap Kinerja Bunyi. J.
Fis. dan Apl., 10(1), 14-18.
10. Cok Istri P. K. Kencanawati, I Ketut G. Sugita. 2019. Karakter Fisik dan Akustik Biokomposit Polyester Yucalac C-108 B dengan Ampas Tebu Sebagai Material Peredam Bunyi. Jurnal Ilmiah Teknik Desain Mekanika, 8(3). ISSN 2302-5182
11. Puspitarini, Y., Musthofa A.S, F., Yulianto, A. 2014. Koefisien Serap Bunyi Ampas Tebu sebagai Bahan Peredam Suara, Jurnal Unnes, 4(2), hal. 96-100, Semarang, Indonesia.
12. Suban, S. L. dan Farid, M. 2015. Pengaruh Panjang Serat terhadap Nilai Koefisien Absorpsi Suara dan Sifat Mekanik Komposit Serat Ampas Tebu dengan Matriks Gipsum, Jurnal Teknik ITS, 2(1), hal 2301- 9271
13. F. Ridhola, Elvaswer. 2015. Pengukuran Koefisien Absorbsi Maerial Akustik dari Serat Alam Ampas Tebu sebagai Pengendali Kebisingan, JIF (Jurnal Ilmu Fisika), 7(1), 1-6.
14. Titit P. Sari, Elvaswer. 2020. Pengaruh Densitas Panel Serat Ampas Tebu terhadap Koefisien Absorbsi Bunyi dan Impedansi Akustik. JFU (Jurnal Fisika Unand), 9(3), 304-310.
15. R. Arwanda, Ridwan A. Sani. 2020. Koefisien Absorbsi Bunyi Bahan Beton Komposit Serat Daun Nanas Dengan Menggunakan Metode Tabung Impedansi. Jurnal Einstein, 8(1), 21-24.
