Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Makalah ini membahas inovasi dalam desain dan bahan pengering surya untuk meningkatkan efisiensi dan mengurangi waktu pengeringan, terutama untuk produk pangan seperti irisan jahe. Dalam studi ini, pengering surya dioperasikan dengan pemanas udara surya zigzag yang dilengkapi reflektor dan dilapisi secara termal dengan kombinasi 2% karbon nanotube, 2% CuO (tembaga oksida), dan 96% cat hitam. Tujuan dari pendekatan ini adalah untuk meningkatkan penyerapan panas dan efisiensi termal pengering, yang secara langsung berkontribusi pada penurunan konsumsi energi dan waktu pengeringan. Analisis mikrostruktur dan morfologi permukaan yang dilapisi dilakukan menggunakan teknik difraksi sinar-X, mikroskop elektron pemindai, spektroskopi sinar-X dispersif energi, dan pemetaan unsur untuk memastikan distribusi dan kualitas bahan nanopartikel yang digunakan.
Dalam studi ini, kelayakan penggunaan pengering kabinet dengan nampan berputar untuk mengeringkan irisan jahe juga diuji, khususnya ketika perangkat penyimpanan energi ditambahkan ke sistem. Irisan jahe yang awalnya memiliki kadar air sebesar 90% berhasil dikurangi menjadi 12% dalam waktu 7 jam 15 menit. Berbagai karakteristik pengeringan dan parameter kualitas dievaluasi dan dibandingkan antara beberapa konfigurasi: menggunakan permukaan berlapis dengan reflektor, permukaan berlapis tanpa reflektor, dan reflektor tanpa permukaan berlapis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan reflektor meningkatkan suhu keluaran pemanas udara sebesar 10–12%, sementara penggunaan permukaan berlapis memberikan peningkatan tambahan sebesar 8–10%.
Efisiensi termal rata-rata dari pemanas udara yang digunakan dalam studi ini ditemukan sebesar 70,2%, sementara efisiensi eksergi rata-ratanya adalah 4,4%. Unit penyimpanan energi yang menggunakan kombinasi karbon nanotube + tembaga oksida-parafin memiliki efisiensi termal keseluruhan rata-rata sebesar 31,19% dan efisiensi eksergi keseluruhan rata-rata sebesar 11,9%. Hasil ini menunjukkan bahwa sistem penyimpanan energi yang digunakan mampu meningkatkan daya simpan panas dan memperpanjang waktu pengeringan hingga sekitar 3 jam selama periode tanpa sinar matahari.
Peningkatan suhu keluaran yang signifikan menunjukkan bahwa desain pengering dengan lapisan termal berbasis nanoteknologi ini mampu meningkatkan kapasitas penyerapan energi dan pengeringan, sehingga mengurangi ketergantungan pada sumber energi eksternal. Dengan demikian, pendekatan ini tidak hanya mengurangi waktu pengeringan secara keseluruhan, tetapi juga meningkatkan efisiensi energi dan mengurangi jejak karbon dari proses pengeringan. Hal ini sangat relevan dalam konteks keberlanjutan, di mana efisiensi energi menjadi kunci dalam menghadapi tantangan energi global.
Namun, salah satu temuan penting dari penelitian ini adalah bahwa meskipun efisiensi termal dapat ditingkatkan, efisiensi eksergi sistem tetap relatif rendah. Hal ini menunjukkan bahwa meskipun energi diserap dan disimpan secara efektif, masih ada ruang untuk perbaikan dalam konversi energi menjadi kerja yang berguna dalam sistem. Oleh karena itu, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk meningkatkan efisiensi eksergi dari sistem pengering surya, misalnya dengan meningkatkan desain penyimpanan energi atau memperkenalkan bahan perubahan fase (PCM) yang lebih efisien.
Studi ini juga menggarisbawahi pentingnya pengembangan perangkat penyimpanan energi yang efektif untuk digunakan selama jam-jam tanpa sinar matahari. Penambahan unit penyimpanan energi berbasis parafin yang diisi dengan karbon nanotube dan tembaga oksida tidak hanya membantu memperpanjang waktu pengeringan, tetapi juga memungkinkan penggunaan pengering surya secara lebih konsisten sepanjang hari. Hal ini penting untuk aplikasi di daerah dengan cuaca yang berubah-ubah atau musim yang lebih pendek, di mana sinar matahari langsung tidak selalu tersedia.
Secara keseluruhan, inovasi yang dijelaskan dalam studi ini menawarkan pendekatan yang menjanjikan untuk meningkatkan efisiensi pengeringan surya, khususnya dalam pengeringan produk pangan. Dengan penggunaan bahan nano yang canggih dan desain termal yang optimal, teknologi ini memiliki potensi untuk diterapkan secara luas dalam skala industri dan rumah tangga, memberikan solusi yang lebih hijau dan berkelanjutan untuk kebutuhan pengeringan di masa depan.
