Kediri (28/08)— Upaya mengembangkan teknologi pengolahan limbah organik berbasis teknologi terus dilakukan oleh siswa Madrasah Aliyah Negeri (MAN) 3 Kediri. Salah satunya melalui pengembangan alat komposter berbasis teknologi yang dibuat oleh Tegar Satrio Pambudi (XI-A) dan Davin Syahreza (XI-D) di bawah binaan Futikhatul Dea Maharani, S.Pd. selaku guru pembina riset MAN 3 Kediri.
Pengembangan alat tersebut memasuki tahap validasi selama bulan Agustus. Kegiatan ini bertujuan memperoleh masukan, penilaian, dan rekomendasi dari para ahli dari berbagai bidang yang berkaitan dengan sistem komposter. Validasi difokuskan pada aspek dan instrumen pendukung alat, sehingga bukan merupakan kegiatan review terhadap produk komposter secara umum.
Proses validasi dilaksanakan secara daring melalui berbagai media komunikasi. Konsultasi dan penilaian dilakukan melalui Zoom Meeting, video conference, panel diskusi melalui pesan langsung (DM) Instagram, serta grup WhatsApp. Melalui mekanisme tersebut, siswa memperoleh kesempatan untuk menjelaskan sistem kerja alat, menyampaikan data, mendiskusikan kendala, serta mendapatkan masukan yang dapat digunakan sebagai bahan penyempurnaan alat.
Validator berasal dari beberapa perguruan tinggi dan institusi kesehatan lingkungan, yaitu UPN “Veteran” Jawa Timur, Politeknik Negeri Malang (Polinema), UIN Raden Mas Said Surakarta, dan UPTD Puskesmas Padang.
Dari UPN “Veteran” Jawa Timur, validasi melibatkan Andreas Nugroho Sihananto, S.Kom., M.Kom. dan Dr. Dinna Hadi Sholikah, S.P., M.P., keduanya merupakan Dosen sekaligus Asisten Ahli bidang Informatika dan Agroekoteknologi. Dari Politeknik Negeri Malang, validator adalah Faqih Fadillah, S.Pd., M.T., dosen Teknik Mesin. Sementara dari UIN Raden Mas Said Surakarta terdapat Dandyade Candra, S.Kom., Penata Layanan Operasional bidang Elektronika, serta Elza Ardyana Sari, A.Md.Kes., Sanitarian Ahli bidang Kesehatan Lingkungan.
Kompos sebagai Bagian dari Pengelolaan Sampah Berkelanjutan
Salah satu aspek penting yang menjadi perhatian dalam proses validasi adalah pemahaman mengenai karakteristik kompos yang baik serta proses pengomposan yang sesuai dengan prinsip dan standar yang berlaku.
Dalam perspektif agroekoteknologi, kompos bukan sekadar pupuk, melainkan salah satu elemen penting dalam mewujudkan sistem pertanian yang berkelanjutan. Proses pengomposan perlu memperhatikan keseimbangan bahan, terutama rasio karbon dan nitrogen (C/N). Rasio C/N sekitar 25:1 hingga 30:1 merupakan salah satu kondisi yang mendukung proses dekomposisi secara optimal.
Bahan hijau yang relatif kaya nitrogen dapat dipadukan dengan bahan cokelat atau bahan berkayu yang kaya karbon. Keseimbangan tersebut membantu menyediakan kondisi yang sesuai bagi aktivitas mikroorganisme pengurai.
Kompos juga memiliki karakteristik pelepasan unsur hara secara bertahap. Berbeda dengan pupuk sintetis yang sebagian unsur haranya dapat tersedia dengan cepat, unsur hara dari bahan organik yang telah terdekomposisi dapat dilepaskan secara lebih bertahap. Kondisi ini membantu mengurangi risiko kehilangan unsur hara melalui pencucian atau leaching.
Kompos matang juga dapat mendukung kesehatan tanah melalui keberadaan komunitas mikroorganisme yang berperan dalam ekosistem tanah. Dalam kondisi tertentu, mikroorganisme yang menguntungkan dapat membantu menekan perkembangan mikroorganisme patogen melalui kompetisi ruang dan nutrisi maupun mekanisme lainnya.
Kriteria Bahan Kompos
Jenis limbah yg dikelola dalam proses pengomposan adalah segala macam sayuran atau buah yang belum melalui proses pengolahan/pemasakan apapun, bahkan diutamakan limbah organik yang memiliki kadar air rendah sehingga dapat mempermudah pencacahan dan pengomposan. Kadari air dalam limbah akan sangat berpengaruh pada sistematika kinerja alat ditambah lagi output kompos yang dihasilkan bukanlah kompos cair melainkan padat sehingga dibutuhkan pengeringan yang cukup lama apabila bahan memiliki kadar air yang tinggi.
Menurut saran bu Dr. Dinna Hadi Sholikah, S.P., M.P.terkait bahan baku, bahan baku kompos perlu ditambahkan limbah yang kaya Nitrogen berasal dari limbah daun hijau, Fosfor dari bunga-bunga, Kalium dari batang ataupun bonggol-bonggol. Bahan hijau yang relatif kaya nitrogen dapat dipadukan dengan bahan cokelat atau bahan berkayu yang kaya karbon. Keseimbangan tersebut membantu menyediakan kondisi yang sesuai bagi aktivitas mikroorganisme pengurai. Meski demikian perlu dihindari limbah berbahan kayu, karena dapat memperlama proses dekomposisi/penguraian hingga pematangan kompos.
Mengenali Kompos yang Matang
Salah satu acuan yang digunakan dalam pembahasan karakteristik kompos adalah SNI 19-7030-2004 mengenai spesifikasi kompos dari sampah organik domestik. Secara umum, kompos yang telah matang dapat dikenali melalui beberapa karakteristik, antara lain warna yang cenderung gelap atau menyerupai tanah/humus, aroma yang tidak menyengat atau busuk, serta suhu yang telah mendekati suhu lingkungan.
Stabilnya suhu menjadi salah satu indikator bahwa aktivitas dekomposisi yang menghasilkan panas telah menurun. Kondisi kompos yang matang penting agar produk akhir aman dan tidak mengganggu pertumbuhan tanaman ketika diaplikasikan.
Berdasarkan hasil review dari bu Dr. Dinna Hadi Sholikah, S.P., M.P. Secara umum, alat yang dirancang tergolong Baik karena mampu memodifikasi alat pengomposan seperti kerja maggot dalam mempercepat proses penghancuran bahan, terdapat nilai kebaharuan yang diusulkan dengan menggunakan sensor untuk deteksi parameter pengomposan.
Perspektif Informatika: ESP32 sebagai Pusat Sensor dan Internet of Things (IoT)
Dari perspektif informatika, alat komposter yang dikembangkan mengintegrasikan ESP32, sensor, dan actuator. ESP32 berfungsi sebagai pusat pemrosesan yang menerima data dari sensor, menjalankan logika pengendalian, serta dapat mengirimkan data secara nirkabel ke smartphone, tab atau laptop.
Dalam sistem komposter, mikrokontroler tersebut berperan mengumpulkan data dari berbagai sensor, mengolah data berdasarkan ambang batas tertentu, mengendalikan aktuator, dan menyiapkan data untuk ditampilkan kepada pengguna.
Sensor yang digunakan dapat mencakup sensor suhu, sensor kelembapan, serta sensor gas. Sensor suhu seperti DS18B20 atau DHT22 dapat digunakan untuk memantau kondisi suhu di dalam komposter. Sensor kelembapan membantu memantau kadar air media, sedangkan sensor gas dapat digunakan untuk memperoleh informasi mengenai kondisi gas tertentu di dalam sistem.
Data sensor selanjutnya dapat digunakan dalam sistem kendali. Misalnya, ketika kelembapan berada di bawah batas yang ditentukan, sistem dapat memberikan perintah kepada aktuator. Begitu pula ketika parameter tertentu menunjukkan kondisi yang perlu ditangani, sistem dapat mengaktifkan mekanisme pengadukan atau sirkulasi udara.
ESP32 memiliki keunggulan berupa konektivitas Wi-Fi dan Bluetooth yang mendukung pengembangan sistem IoT. Dalam sistem komposter, mikrokontroler tersebut berperan mengumpulkan data dari berbagai sensor, mengolah data berdasarkan ambang batas tertentu, mengendalikan aktuator, dan menyiapkan data untuk ditampilkan kepada pengguna.
Berdasarkan informasi dari bapak Andreas Nugroho Sihananto, S.Kom., M.Kom. Pemenmpatan EPS32 sudah aman dan baik serta sistem sudah dikembangkan menggunakan protokol seperti MQTT (Message Queuing Telemetry Transport). Data tersebut kemudian dapat divisualisasikan melalui dashboard sehingga pengguna dapat memantau kondisi komposter menggunakan perangkat. Pada tahap pengembangan ini, siswa telah berfungsi dengan optimal karena mampu menghubungkan alat dengan smartphone. Sehingga, sensor yang telah diprogram menggunakan ESP32 telah dapat bekerja dan memberikan dukungan terhadap proses pemantauan kondisi pengomposan melalui smartphone.
Perspektif Teknik Mesin: Pengadukan, Aerasi, dan Material
Dari bidang teknik mesin, validasi turut memberikan wawasan mengenai mekanisme kerja alat. Salah satu aspek penting adalah sistem pengadukan. Pada komposter berbentuk drum, mekanisme rotasi perlu mempertimbangkan kecepatan putaran, torsi, dan daya motor agar bahan dapat tercampur secara merata.
Sistem pemindah daya seperti pulley, V-belt, gearbox, rantai, maupun roda gigi perlu disesuaikan dengan beban kerja alat. Pemilihan motor dan rasio reduksi yang tepat diperlukan agar sistem dapat bekerja sesuai kebutuhan ketika komposter berisi bahan organik.
Aspek lain adalah mekanisme pencacahan. Bahan organik yang memiliki ukuran lebih kecil memiliki luas permukaan kontak yang lebih besar sehingga dapat membantu proses penguraian. Oleh karena itu, desain pisau, material, gaya potong, dan torsi poros menjadi bagian yang perlu diperhatikan dalam pengembangan mesin.
Teknik mesin juga berkaitan dengan pengaturan temperatur dan aerasi. Sistem pengomposan aerobik memerlukan pasokan oksigen yang cukup. Karena itu, desain lubang atau saluran aerasi perlu mempertimbangkan sirkulasi udara di dalam ruang komposter.
Selain itu, keberadaan cairan lindi perlu diperhatikan melalui desain kemiringan dasar, saluran drainase, dan mekanisme pembuangan. Pemilihan material juga penting karena lingkungan di dalam komposter cenderung lembap dan dapat mengalami perubahan pH. Material seperti stainless steel atau HDPE dapat menjadi alternatif berdasarkan kebutuhan dan karakteristik bagian alat.
Bapak Faqih Fadillah, S.Pd., M.T. menunjukkan alat komposter memiliki konsep yang inovatif karena mengintegrasikan sistem pencacahan, pengadukan otomatis, pemanasan, serta monitoring dalam satu sistem komposter. Desain alat sudah cukup baik dan berpotensi meningkatkan efisiensi proses pengomposan dibandingkan komposter konvensional. Namun, perlu dilakukan penyempurnaan pada aspek keselamatan kerja, khususnya perlindungan terhadap komponen pemanas (heater) dan instalasi kelistrikan. Selain itu, perlu ditambahkan data hasil pengujian yang lebih komprehensif untuk membuktikan efektivitas alat, seperti waktu pengomposan, kualitas kompos yang dihasilkan, konsumsi energi, tingkat kebisingan, serta perbandingan dengan komposter konvensional. Konsistensi antara desain, spesifikasi alat, dan sistem kontrol yang digunakan juga perlu diperjelas agar dokumentasi penelitian lebih akurat dan mudah direplikasi. Secara umum alat layak untuk diuji coba dan dikembangkan lebih lanjut.
Perspektif Elektronika: Integrasi Sensor, Mikrokontroler, dan Aktuator
Secara elektronika, sistem komposter dapat dipahami melalui tiga bagian utama, yaitu input, processing, dan output.
Bagian input terdiri atas berbagai sensor yang membaca kondisi di dalam komposter. Data tersebut kemudian diproses oleh ESP32 sebagai bagian processing. Selanjutnya, sistem memberikan respons melalui bagian output berupa aktuator maupun tampilan informasi.
Komponen elektronika dapat meliputi mikrokontroler ESP32, sensor suhu, sensor kelembapan, sensor pH, sensor gas, motor pengaduk, kipas atau blower, serta sistem catu daya. Setiap komponen memiliki fungsi yang saling berkaitan dalam mendukung proses pemantauan dan pengendalian.
Penggunaan sensor memungkinkan kondisi di dalam komposter diketahui berdasarkan data, bukan hanya pengamatan secara visual. Data tersebut dapat menjadi dasar bagi sistem untuk memberikan respons secara otomatis sesuai dengan program yang telah dibuat.
Berdasarkan hasil konsultasi dan penilaian dari Bapak Dandyade Candra, S.Kom. Alat komposter otomatis memiliki konsep yang baik dan telah menunjukkan integrasi antara proses mekanik, sensor, sistem kontrol, dan monitoring. Desain chopper, rotary blade, agitator, ruang pengomposan, penyaringan, serta sistem monitoring telah memberikan gambaran alur kerja alat yang cukup jelas. Program ESP32 juga telah memiliki fungsi monitoring pH, suhu, kelembapan, RTC, LCD, Blynk, penyimpanan parameter, dan alarm. Penentuan kompos matang sebaiknya tidak hanya berdasarkan pH sekitar 6,5, tetapi dikombinasikan dengan parameter suhu, kelembapan, waktu proses, serta parameter kualitas kompos lainnya. Dengan penambahan data pengujian dan penyempurnaan sistem kontrol, alat ini berpotensi menjadi sistem komposter otomatis yang lebih kuat dan layak untuk diterapkan.”
Perspektif Kesehatan Lingkungan
Dari sisi kesehatan lingkungan, pengelolaan sampah organik melalui komposter memiliki hubungan erat dengan sanitasi dan pencegahan pencemaran. Sampah organik yang dibiarkan terbuka dapat menjadi tempat berkembang biak berbagai vektor seperti lalat, tikus, dan kecoa.
Penggunaan alat komposter yang tertutup dapat membantu mengurangi akses vektor terhadap sampah. Pengelolaan bahan organik yang tepat juga dapat membantu mengendalikan terbentuknya bau serta mengurangi potensi pencemaran tanah dan air akibat cairan lindi.
Pengomposan yang dikelola dengan baik juga mendukung upaya mengurangi volume sampah yang harus dibawa ke tempat pemrosesan akhir. Dengan demikian, pengolahan sampah dari sumbernya dapat menjadi bagian dari upaya mewujudkan lingkungan yang lebih bersih dan sehat.
Menurut Ibu Elza Ardyana Sari, A.Md.Kes. Secara umum, Alat Komposter merupakan alat yang inovatif dan memiliki potensi yang baik dalam membantu pengelolaan limbah organik rumah tangga, memiliki desain dan konstruksi yang cukup kuat sehingga mampu mengolah bahan organik menjadi kompos dengan ukuran yang relatif halus. Integrasi sistem dengan smartphone juga menjadi keunggulan karena dapat membantu pengguna dalam melakukan pemantauan kondisi alat secara lebih praktis. Beberapa aspek perlu penyempurnaan, terutama pada estetika dan finishing rangka, seperti pengecatan besi agar alat terlihat lebih rapi, menarik, dan terlindungi dari korosi. Aspek keamanan juga perlu diperhatikan, khususnya pada bagian komponen yang bergerak dan sambungan mesin. Dari sisi hasil komposting, kualitas kompos akhir sebaiknya dilengkapi dengan pengujian laboratorium untuk mengetahui karakteristik dan kandungan unsur hara kompos sehingga kualitas produk dapat dibuktikan secara objektif. Selain itu, penggunaan bahan baku dapat dikembangkan lebih beragam dengan memperhatikan komposisi bahan organik agar kandungan unsur hara pada kompos yang dihasilkan dapat lebih optimal. Secara keseluruhan, alat sudah menunjukkan kinerja yang baik, konstruksi yang kuat, serta inovasi teknologi yang bermanfaat bagi pengelolaan sampah organik rumah tangga. Dengan beberapa perbaikan pada finishing, keamanan, variasi bahan baku, dan pengujian kualitas kompos, alat ini berpotensi untuk digunakan sebagai teknologi komposting yang lebih efektif, praktis, dan ramah lingkungan.
Validasi sebagai Bagian dari Proses Pengembangan
Kegiatan validasi yang dilakukan selama bulan Agustus memberikan ruang bagi siswa untuk mendapatkan masukan lintas bidang. Perbedaan latar belakang validator membuat pengembangan alat dapat dilihat dari berbagai sudut pandang, mulai dari agroekoteknologi, informatika, teknik mesin, elektronika, hingga kesehatan lingkungan.
Masukan yang diperoleh tidak berhenti pada proses penilaian, tetapi juga dapat menjadi bahan diskusi dan perbaikan. Siswa dapat melakukan penyempurnaan terhadap bagian-bagian tertentu dari alat berdasarkan hasil konsultasi dan rekomendasi validator.
Bagi Tegar Satrio Pambudi dan Davin Syahreza, proses tersebut menjadi pengalaman pembelajaran yang mempertemukan berbagai disiplin ilmu dalam satu proyek. Sementara bagi MAN 3 Kediri, pengembangan alat komposter ini menjadi salah satu bentuk pembelajaran berbasis proyek yang mendorong siswa untuk menghubungkan ilmu pengetahuan dengan persoalan nyata di lingkungan sekitar.
Melalui proses validasi yang melibatkan para ahli dari berbagai bidang, pengembangan alat komposter diharapkan dapat terus disempurnakan sebagai bagian dari inovasi siswa dalam mendukung pengelolaan sampah organik yang lebih terukur, berbasis teknologi, dan berkelanjutan.
