Laju Absorpsi dan Laju Evaporasi LECA sebagai Media

4.3 Laju Absorpsi dan Laju Evaporasi LECA sebagai Media

Penyimpan Air Sebagai media penyimpan air, LECA haruslah memiliki sifat absorpsi yang baik. Medium penyimpan air yang mampu menyimpan air secara efisien dengan waktu penyimpanan yang lama akan meminimalisir penggunaan air untuk fungsional tertentu. Absorpsi yang LECA bergantung pada porositas. Porositas yang tinggi akan menjadikan LECA memiliki daya absorpsi yang tinggi. Hal ini dikarenakan semakin banyak pori yang terbentuk maka akan semakin banyak pula air yang dapat mengisi LECA. Pengujian absorpsi dilakukan dengan menghitung selisih densitas setelah LECA direndam dalam air selama 30 menit seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.6. Gambar 4.6 LECA direndam dalam aquades. Pengujian tersebut untuk mengetahui banyaknya air yang mengisi pori- pori LECA dalam waktu tertentu. Grafik hasil karakterisasi laju absorpsi ditunjukkan pada Gambar 4.7. Tiga variasi awal persen massa PEG yaitu 5, 10, dan 15 memberikan laju absorpsi dalam rentang yang hampir sama yaitu 3-3,3x10 -2 gm. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan PEG pada komposisi tersebut belum efektif dikarenakan air masih sulit untuk berpindah dari pori satu ke pori lainnya. Gambar 4.7 Laju absorpsi dan laju evaporasi LECA dengan variasi persen massa PEG 5, 10, 15, 20, dan 25. Fenomena lain teramati pada laju absorpsi dengan penambahan PEG 20. Pada komposisi tersebut, laju absorpsi naik secara signifikan. Interkoneksi antar pori pada komposisi ini masih dijadikan sebagai alasan untuk menjelaskan fenomena tersebut. Selain laju absorpsi, laju evaporasi dari LECA pun penting untuk diketahui. Laju evaporasi diestimasi dari pengurangan massa LECA setelah didiamkan selama 2 jam pada suhu kamar. Berdasarkan data yang diperoleh, laju evaporasi yang tertinggi adalah LECA dengan PEG sebesar 25. Diduga bahwa pada penambahan persen massa PEG tersebut, semakin banyak pori yang menjadi jalan bagi udara untuk menguapkan air. Penentuan sifat yang efektif pada material komposit sangat perlu untuk diketahui. Metode yang biasa digunakan untuk memahami macroscopically inhomogeneous medium adalah Effective Medium Theory EMT. Pendekatan teori ini banyak menyumbang pemahaman penting dalam dunia komposit seperti pemahaman mengenai pengaruh impuritas dan pemahaman mengenai material yang berpotensi crack. Ferrari, 1991: 251. Penambahan impuritas sangat perlu untuk diketahui perilaku alaminya agar dapat dikembangkan material yang tepat untuk aplikasi tertentu. Sifat fisis dari suatu material yang ditambah dengan impuritas tidak akan tepat kecuali dicari distribusi dari impuritas yang diberikan. Salah satu impuritas yang dapat memberikan efek besar adalah impuritas yang dapat menyebabkan void Steinhardt, 1992: 1. LECA merupakan material dengan void pori didalam matrik karbon. Hal ini telah memberikan karakteristik seperti yang telah dijelaskan pada Bab 4.1 Penambahan persen massa PEG sebesar 20 telah menyebabkan porositas dan laju absorpsi melonjak dengan tajam. Karakteristik porositas dan laju absorpsi pada penambahan persen massa PEG tersebut dapat dijelaskan dengan EMT. Material berpori LECA memiliki tiga tife kontak yaitu region pori dengan pori, region karbon dengan karbon, dan region pori dengan karbon. Tiga tife region tersebut dapat diilustrasikan pada Gambar 4.8. Gambar 4.8 Tiga tife kontak dalam material berpori, region a pori dengan pori b karbon dengan pori, dan c karbon dengan karbon. Gambar 4.8 menunjukkan bahwa pergerakan air pada media berpori dipengaruhi oleh tiga tife kontak region tersebut. Resistensi cairan ini sangat penting untuk menjelaskan absorpsi yang dimiliki LECA. Air yang melewati region pori dengan pori akan lebih mudah bergerak dikarenakan resistansi pada region ini kecil. Resistansi yang besar akan dialami air yang melewati region pori dengan karbon sedangkan untuk air yang melewati region karbon dengan karbon, resistansi yang dihasilkan akan lebih besar lagi Masturi et al., 2012: 88-89. Untuk dua pori yang mengalami kontak, resistansinya adalah jumlah resistansi seri dari porous bulk R bp dan neck pori atau biasa disebut dengan contriction resistance R c sehingga total resistansinya adalah R pp = R bp + R c 4.1 Untuk dua karbon yang mengalami kontak, total resistansinya seperti pada Persamaan 4.2. R kk = R k = 1A k d 2 = 1A k d 4.2 dengan absorpsi karbon k k adalah absorpsi rata-rata dari karbon ke karbon. Untuk kontak pori dan karbon, resistansi total dideskripsikan dengan Persamaan 4.3. R pk = ½ R k 4.3 dan absorpsi rata-rata adalah 2A k . Absorpsi pori dan absorpsi karbon dimisalkan sebagai A 1 dan A 2 , dimana A 1 A 2 . Dalam porous material, tiga probabilitas kontak region ditunjukkan pada Persamaan 4.1, 4.2, dan 4.3. 4.4 4.5 4.6 dimana α adalah fraksi dari pori yang terhubung satu sama lain dan f adalah porositas dan packing fraction dari kisi sehingga rumusan EMT untuk tiga tife kontak region tersebut disajikan pada Persamaan 4.7. 0 = 4.7 dengan A pp = Absorpsi rata-rata dari region pori dengan pori pada saat terjadi kontak, A kk = Absorpsi rata-rata dari region karbon dengan karbon pada saat terjadi kontak, dan A pk = Absorpsi rata-rata dari region pori dengan karbon dan z adalah nomor koordinasi Masturi et al., 2012: 87-89. Dapat disimpulkan bahwa kemampuan absorpsi rata-rata dari region pori dengan pori lebih besar dari pada absorpsi pori dengan karbon dan absorpsi karbon dengan karbon.

4.4 Unjuk Kerja LECA sebagai Media Tanam Hidroponik