River Trach Cleaner (RTC) Berbasis Internet of Thing sebagai Teknologi Pengambil Sampah Automatis pada Muara Sungai

Abstrak :

Masalah sampah dan limbah di Indonesia menjadi sorotan publik. Sampah dan limbah telah menjadi permasalahan nasional yang telah lama terjadi dan belum maksimal dalam penanganan sistem pengolahannya. Menurut Kementrian Lingkungan Hidup dan Kehutanan (KLHK) dan Kementrian Perindustrian pada tahun 2016, jumlah timbulan sampah di Indonesia sudah mencapai 65,2 juta ton pertahun. Sedangkan dari limbah B3, sisa industri yang dikelola tahun 2017 sebesar 60,31 juta ton. Data itu juga mengatakan bahwa Indonesia merupakan negara dengan jumlah pencemaran sampah plastik ke laut terbesar kedua di dunia setelah China. 

Masalah sampah dan limbah tersebut sangat terkait dengan pertambahan penduduk, pertumbuhan ekonomi dan perubahan pola konsumsi masyarakat. Penelitian lain yang dilakukan oleh Jenna R. Jambeck dari University of Georgia menyebutkan, Indonesia memiliki populasi pesisir sebesar 187,2 juta yang setiap tahunnya menghasilkan 3,22 juta ton sampah plastik yang tak terkelola dengan baik. Sekitar 0,48-1,29 juta ton dari sampah plastik tersebut diduga mencemari lautan. Padahal sampah yang mencemari lautan dapat mengganggu ekosistem pantai dan bisa menurunkan kualiatas air laut. 

Salah satu sumber sampah di laut adalah dari sungai. Sampah yang mencemari sungai akan mengalir yang akan bermuara di laut. Tujuan penulis dari permasalahan tersebut merumuskan solusi berupa River Trash Cleaner (RTC), suatu teknologi untuk mengurangi sampah yang ada di laut. RTC merupakan sebuah alat yang dapat membersihkan sampah yang mengalir di sungai secara otomatis. Sampah yang ada di sungai akan diarahkan ke RTC untuk disaring yang mengakibatkan sampah terperangkap. 

Sampah yang terperangkap ini akan diangkat secara otomatis menggunakan belt conveyor yang digerakkan oleh motor DC yang kemudian akan di tampung di reservoir. Teknologi ini dilengkapi dengan sistem Internet of Things (IOT) yang memberikan informasi mengenai sampah yang tertampung untuk kemudian disampaikan kepada petugas kebersihan secara otomatis. Sensor akan bekerja mendeteksi volume sampah yang telah ditampung. Jika sampah di reservior telah penuh, maka alat ini akan mengirimkan notifikasi kepada petugas kebersihan untuk segera diangkut dan diolah. Selain itu data sampah yang terkumpul setiap harinya akan tersimpan di database. 

Data ini akan diolah sebagai informasi yang dapat digunakan untuk monitoring juga sebagai bahan evaluasi untuk menyelesaikan permasalahan sampah di masyarakat. Dari penjelasan tersebut kami berharap River Trash Cleaner (RTC) memiliki mekanisme teknologi yang baik untuk di instalasi di muara sungai yang langsung berhubungan dengan laut. Oleh karena itu, prototype model dari gagasan ini dibuat sebagai solusi langkah awal untuk mengurangi jumlah sampah guna menjadikan Indonesia yang terkenal keindahan alamnya ini menjadi bebas dari sampah.  

Latar Belakang 

Indonesia saat ini tengah dilanda permasalahan sampah yang mana sampah sering kali berakhir di tempat yang bukan semestinya. Realita yang kita hadapi saat ini sampah banyak mencemari lautan. Sampah dan limbah telah menjadi permasalahan nasional yang telah lama terjadi dan belum maksimal dalam penanganan sistem pengolahannya. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Jenna R. Jambeck dari University of Georgia, pada tahun 2010 ada 275 juta ton sampah plastik yang dihasilkan di seluruh dunia. 

Sekitar 4,8-12,7 juta ton diantaranya terbuang dan mencemari laut. Indonesia memiliki populasi pesisir sebesar 187,2 juta yang setiap tahunnya menghasilkan 3,22 juta ton sampah plastik yang tak terkelola dengan baik. Sekitar 0,48-1,29 juta ton dari sampah plastik tersebut diduga mencemari lautan. 

Banyak dari hasil akhir produk minuman menggunakan plastik sekali pakai sebagai packaging. Minuman-minuman tersebut dapat dengan mudah ditemui di berbagai gerai ritel, baik modern maupun tradisional. Pertumbuhan industri minuman yang sangat pesat tentu saja akan menghasilkan pertumbuhan jumlah sampah plastik yang semakin banyak. 

Terlebih saat ini kapasitas pengolahan limbah plastik masih terbilang minim. Salah satu sumber sampah di laut adalah dari sungai. Sampah yang mencemari sungai akan mengalir yang akan bermuara di laut. Melihat dari permasalahan tersebut, penulis merumuskan solusi berupa River Trash Cleaner (RTC), suatu teknologi untuk mengurangi sampah yang ada di laut. 

RTC merupakan sebuah alat yang dapat membersihkan sampah yang mengalir di sungai secara otomatis. Di zaman milinial ini dibutuhkan kerja yang serba otomatis dan manajemen waktu yang baik. Oleh karena itu Teknologi ini dilengkapi dengan sistem Internet of Things (IOT) yang memberikan informasi mengenai sampah yang tertampung untuk kemudian disampaikan kepada petugas kebersihan secara otomatis. Sensor akan bekerja mendeteksi volume sampah yang telah ditampung. 

Jika sampah di reservior telah penuh, maka alat ini akan mengirimkan notifikasi kepada petugas kebersihan untuk segera diangkut dan diolah. Selain itu data sampah yang terkumpul setiap harinya akan tersimpan di database. Data ini akan diolah sebagai informasi yang dapat digunakan untuk monitoring juga sebagai bahan evaluasi untuk menyelesaikan permasalahan sampah di masyarakat. Dari penjelasan tersebut kami berharap River Trash Cleaner (RTC) memiliki mekanisme teknologi yang baik untuk di instalasi di muara sungai yang langsung berhubungan dengan laut. 

Desain Eksisting: 

Terletak di dalam DAS Teluk Chesapeake, Baltimore memiliki komunitas dan ekonomi besar yang mencakup pantai yang dinamis, aktivitas berperahu dan memancing, pelabuhan utama, serta industri dan sektor lain yang mengandalkan air berkualitas baik untuk berkembang. Inner Harbor adalah salah satu tempat wisata terpenting di negara bagian Maryland dan merupakan daya tarik terbesar di Baltimore. 

Dengan meningkatnya pariwisata ke daerah Baltimore, masalah bersejarah limbah padat yang mengapung di Pelabuhan menuntut solusi yang mendesak. John Kellett (Clearwater Mills LLC), yang memiliki latar belakang luas dalam ilmu lingkungan, konstruksi kapal, dan inisiatif pelestarian air, menghasilkan dan mempresentasikan idenya untuk Waterwheel kepada petugas Kota Baltimore, yang setuju untuk menyediakan dana yang cukup untuk melaksanakan proyeknya . 

Waterwheel adalah solusi ideal yang ramah lingkungan, mampu mengumpulkan hingga 25 ton limbah padat yang mengapung setiap hari sambil didukung secara eksklusif oleh sumber energi bersih - tenaga air dan tenaga surya. Hal ini memberikan manfaat lingkungan yang besar bagi Kincir Air jika dibandingkan dengan metode penyaringan lainnya, seperti penggunaan perahu bermotor, karena dapat secara efektif meningkatkan kualitas air dan estetika lokal, semuanya tanpa emisi karbon. 

Dengan kemampuan untuk beroperasi secara terus menerus dan universal, desain memungkinkan penempatannya berfluktuasi berdasarkan kondisi sungai dan lokasi puing-puing dan limbah yang diperhitungkan. Sistem ini sangat efisien selama dan setelah peristiwa badai ketika aliran air dan pemuatan sampah berada pada puncaknya.

Kincir air memanfaatkan dua sumber energi hijau terbarukan: tenaga air dari arus sungai (kincir air undercut) dan energi tambahan dari panel surya fotovoltaik. Energi matahari dihasilkan secara terus menerus oleh 30 panel dan disimpan dalam sel baterai untuk digunakan memompa air ke roda ketika arus sungai tidak memberikan tenaga penggerak yang cukup untuk memutar roda sendiri.

Desain Waterwheel terdiri dari beberapa bagian berbeda, yang semuanya bekerja secara bersamaan untuk membuang limbah dari permukaan air secara efisien. Bagian utama dari desain terdiri dari platform baja terapung yang menahan peralatan dan diamankan dengan tiang yang didorong ke dasar sungai. Struktur penutup terletak di platform untuk memberikan perlindungan angin dan hujan ke sabuk konveyor dan tempat sampah tempat pembuangan limbah. 

Penutup juga menyediakan lokasi untuk memasang panel surya tambahan. Tong sampah ditempatkan di air untuk mengarahkan sampah ke mulut ban berjalan, yang kemudian mengangkat kotoran dari air dan membawanya ke tempat sampah. Tempat sampah ditempatkan di tongkang terpisah sehingga, ketika penuh, dapat dengan mudah digerakkan oleh kapal layanan ke jalur perahu atau fasilitas transfer lainnya, kemudian dibawa ke fasilitas pemulihan sumber daya dengan kendaraan roll-off standar.

Penyempurnaan Desain:

Penyempurnaan desain dilakukan pada model ini pada bagaian sistem kerja menggunakan kecerdasaan buatan sehingga dapat menentukan waktu untuk melakukan penggantian trash bag. selanjutnya dilakukan pengujian performa RTC yang meliputi pengujian sistem pengukuran serta pengujian waktu yang dibutuhkan ESP32 untuk melakukan http-request ke server.

Proses pengujian sistem pengukuran dilakukan pada media reservior yang diletakkan dengan posisi miring ke bawah. Pengujian dimaksudkan untuk mengetahui tingkat akurasi jarak sampah dengan sensor pada proses pengukuran yang diukur dengan sensor ultrasonik. Pada pengujian pertama kami membandingkan pengukuran yang dideteksi sensor dengan ukuran jarak sebenarnya.

 Pengujian keakuratan sensor HCSR04 dilakukan dengan mengubah jarak antara HCSR04 dengan penghalang atau benda. Rentang jarak yang digunakan adalah mulai dari jarak 0.5 cm sampai 5 cm. Rentang ini disesuaikan. dengan prototype reservoir yang akan dibuat dengan ketinggian 5 cm. Berdasarkan data yang diperoleh didapatkan error rata-rata 0.09 cm atau 0.9 mm. Pengukuran ini sudah cukup akurat dan dapat diterima karena nilai error masih memenuhi nilai maksimum error pengukuran yang diizinkan. 

Jumlah sampah yang di-monitoring akan di proses oleh server. Jika pada indikator atau grafik menunjukkan reservoir sudah penuh, maka server akan mengirimkan notifikasi kepada petugas kebersihan agar segera diangkut. Notifikasi dikirimkan melalui e-mail yang sudah di-setting dari RTC. Dalam pengujian, notifikasi dapat diterima dengan baik oleh pengguna, sehingga alat ini sudah bekerja cukup baik dalam memberikan tanda sampah telah penuh. Berikut merupakan notifikasi yang dikirimkan melalui email.