Analisis Model Matematika Penyebaran Asap Pabrik Gula Semboro Jember Menggunakan Metode Volume Hingga Untuk Mengasah Kemampuan TCK

Abstract

Indonesia merupakan negara agraris, yaitu negara yang sebagian besar pen- duduknya bermata pencaharian sebagai petani. Telah banyak produk unggulan yang dihasilkan dari bidang pertanian di seluruh wilayah Indonesia karena tanah- nya yang subur. Hasil pertanian atau perkebunan yang menjadi komoditi utama dibeberapa daerah Indonesia adalah kopi, teh, tebu, buah-buahan, sayuran, dan masih banyak lagi. Provinsi Jawa Timur khususnya di Kabupaten Jember memi- liki beberapa produk unggulan seperti edamame, tebu, kopi, dan cokelat. Jember memiliki beberapa kecamatan dengan kondisi tanah dengan tingkat keasaman yang sesuai untuk dijadikan lahan perkebunan tanaman tebu yaitu sekitar 6.4 sampai 7.7. Tanaman tebu ini yang akan diolah menjadi gula. Salah satu pabrik gula yang masih aktif beroperasi terletak di Kecamatan Semboro. Asap yang di- hasilkan oleh pabrik yang sedang beroperasi ini akan mencemari udara di daerah sekitar pabrik. Hal ini yang menyebabkan terjadinya pemanasan global. Global warming atau yang kita kenal dengan pemanasan global saat ini menjadi salah satu permasalahan yang cukup kompleks di seluruh dunia tak terkecuali Indone- sia. Salah satu penyebab terjadinya pemanasan global adalah polusi udara yang terus meningkat tiap tahunnya, sedangkan populasi hutan yang menjadi salah satu pencegah terjadinya pemanasan global semakin menurun. Polusi udara bahkan menjadi hal yang biasa dirasakan masyarakat terutama di daerah perko- taan yang salah satu penyebab utamanya adalah asap hasil pembakaran bahan bakar kendaraan dan hasil pembakaran kegiatan industri. Asap pabrik gula Sem- boro menjadi salah satu penyebab polusi udara untuk daerah sekitarnya. Dari latar belakang tersebut, maka dilakukan penelitian yang memiliki tu- juan untuk mengetahui model matematika penyebaran asap pabrik gula Semboro Jember, menyelesaikan model menggunakan metode volume hingga, menganalisis pengaruh kecepatan angin terhadap penyebaran asap pabrik, untuk mengetahui efektivitas metode volume hingga dalam menganalisis masalah penyebaran asap pabrik, dan untuk mengasah kemampuan TCK peneliti sebagai calon guru. Tahapan kegiatan penelitian meliputi: pertama, menentukan model mate- matika penyebaran asap pabrik gula Semboro Jember. Tahapan ini meliputi studi pustaka tentang penyebaran asap pabrik kemudian membuat model matematika persamaan momentum dan persamaan massa. Model yang terbentuk didiskritisasi QUICK sehingga diperoleh matriks global. Setelah mendapatkan matriks global langkah selanjutnya adalah melakukan komputasi dengan MATLAB. Selanjutnya melakukan simulasi dengan FLUENT yang digabung dengan gambar atau penam- pakan dari atas pabrik gula Semboro Jember menggunakan Google Earth untuk mengethaui pola penyebaran asap pabrik dan daerah yang terdampak. Kemudian melakukan validasi untuk mengasah kemampuan TCK peneliti. Adapun hasil penelitian dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Model matematika penyebaran asap pabrik gula Semboro Jember adalah persamaan yang dinyatakan berdasarkan persamaan momentum dan per- samaan kontinuitas massa yang diselesaikan menggunakan metode volume hingga dengan teknik diskritisasi QUICK. Berikut ini adalah persamaannya. Cw " ½u à ¡u¢x¢y ¢x¢y ¡ D(¢y¢t ¢x + ¢x¢t ¢y ) + 1 !# ¢y¢t + Ce " ½u à u¢x¢y ¢x¢y ¡ D(¢y¢t ¢x + ¢x¢t ¢y ) ¡ 1 !# ¢y¢t + Cs " ½ à ¡uv¢x¢y ¢x¢y ¡ D(¢y¢t ¢x + ¢x¢t ¢y ) + v !# ¢x¢t + Cn " ½ à uv¢x¢y ¢x¢y ¡ D(¢y¢t ¢x + ¢x¢t ¢y ) ¡ v !# ¢x¢t = ¡½u à T0(¢y¢t + ¢x¢t) + qc¢x¢y ¢x¢y ¡ D(¢y¢t ¢x + ¢x¢t ¢y ) ! ¢x¢y ¡ P(¢y¢t + ¢x¢t) + uvd ¢y¢t ¢x + vvd ¢x¢t ¢y + (2u¹ + v¹) ¢y¢t ¢x + (u¹ + 2v¹) ¢x¢t ¢y + (v¹ + u¹)¢t + fi¢x¢y¢t (1) dimana, fi = ¡cd £ LAD £ jV j £ ui (2) 2. Hasil simulasi MATLAB menunjukkan semakin besar kecepatan angin maka konsentrasi asap pabrik yang terbawa oleh angin semakin banyak dan se- makin jauh/luas wilayah yang terdampak. Selain itu, semakin jauh jarak dari cerobong asap maka konsentrasi asap akan semakin sedikit. 3. Hasil simulasi MATLAB menunjukkan semakin besar tekanan maka kon- sentrasi asap pabrik yang dihasilkan semakin banyak, sehingga konsentrasi asap pada daerah yang terdampak akan semakin banyak. 4. Hasil simulasi MATLAB menunjukkan semakin banyak konsentrasi awal maka konsentrasi asap pabrik yang tersebar akan semakin banyak juga pada daerah yang dilalui asap tersebut. 5. Hasil simulasi FLUENT menunjukkan daerah-daerah yang terdampak oleh penyebaran asap pabrik yaitu pada bulan Desember - April asap pabrik menyebar ke daerah Semboro Selatan, Pasar Semboro, Beteng, Besuki, Karangrejo sampai Paleran sedangkan pada bulan Mei - Oktober asap pabrik menyebar ke daerah Semboro Utara, Darungan, Gembongan sampai Pu- cukan. 6. Metode volume hingga merupakan metode yang efektif untuk menganalisis penyebaran asap pabrik gula Semboro Jember dengan tingkat kesalahan perhitungan error relatif kurang dari 0.01. 7. Hasil validasi menunjukkan valid untuk mengasah kemampuan TCK peneliti dalam analisis model matematika penyebaran asap pabrik gula Semboro Jember.