AERIS (Air Environment Responsive Intelligent System) Berbasis Sensor MQ-135 dan Filter Arang Aktif

Oleh Chayara Alima Rafeyfa Fiande, Firda Centrina, Hana Callysta Cahyono Putri, Hawwa Najiyyah, Izzah Abyana Wafiyah, Shafiyyah Nurul Hasna.

Latar Belakang

Pencemaran udara merupakan salah satu permasalahan lingkungan global yang hingga saat ini masih menjadi perhatian utama dalam bidang kesehatan masyarakat dan teknik  lingkungan.  World Health Organization (WHO) melaporkan bahwa pada tahun 2022 sebagian besar populasi dunia terpapar udara dengan kualitas yang tidak memenuhi standar kesehatan, terutama akibat tingginya konsentrasi partikel halus (PM2.5), karbon dioksida (CO?), dan senyawa organik volatil (VOC). Polutan tersebut tidak hanya ditemukan di lingkungan luar ruangan, tetapi juga banyak terakumulasi di dalam ruangan tertutup (indoor air pollution) yang seringkali memiliki tingkat konsentrasi lebih tinggi akibat keterbatasan ventilasi dan aktivitas manusia di dalamnya. Kondisi ini menjadi semakin kompleks seiring dengan meningkatnya urbanisasi dan penggunaan ruang tertutup sebagai tempat aktivitas utama manusia, seperti bekerja, belajar, dan beristirahat, sehingga kualitas udara dalam ruangan telah menjadi isu global yang berdampak langsung terhadap kesehatan manusia.

Selain itu, Kemenkes (2023) menyatakan bahwa paparan partikel PM2.5 dalam jangka panjang telah terbukti memiliki korelasi kuat dengan peningkatan risiko penyakit kardiovaskular,  gangguan  pernapasan  hingga  kematian.  Studi yang dilakukan oleh Satish et al.  (2012) menunjukkan bahwa peningkatan kadar CO?di dalam ruangan dapat menurunkan kemampuan pengambilan keputusan dan fungsi kognitif manusia secara signifikan. Selain itu, menurut data yang dipublikasikan oleh Kemenkes pada tahun 2022, fenomena sick building syndrome juga banyak ditemukan yang ditandai dengan gejala seperti sakit kepala, iritasi mata, dan kelelahan, sehingga menunjukkan bahwa kualitas udara dalam ruangan memiliki dampak langsung terhadap kesehatan dan produktivitas manusia.

Sebagian besar sistem yang tersedia di pasaran masih memiliki harga yang relatif tinggi sehingga kurang terjangkau oleh masyarakat umum. Selain itu, tingkat kesadaran masyarakat terhadap pentingnya kualitas udara dalam ruangan masih rendah, sehingga kebutuhan akan sistem monitoring belum menjadi prioritas utama, ditambah minimnya indikator visual yang dapat menunjukkan kualitas udara secara langsung.

Berdasarkan permasalahan tersebut, penelitian ini menawarkan solusi berupa  perancangan alat deteksi dan penyaring udara sederhana berbasis sensor yang mampu bekerja secara otomatis dan real-time serta lebih terjangkau. Sistem ini dirancang menggunakan mikrokontroler  yang  terintegrasi  dengan  sensor  kualitas udara seperti sensor MQ-135, yang berfungsi untuk memantau kualitas udara, gas berbahaya seperti karbon dioksida dan polutan (PM2.5). Selanjutnya, sistem akan dihubungkan dengan mekanisme penyaringan udara menggunakan arang dan kapas filter. Kemudian sistem akan aktif secara otomatis ketika terdeteksi penurunan kualitas udara, serta dilengkapi indikator visual berupa indikator kualitas udara untuk memberikan informasi kepada pengguna secara langsung. Dengan desain  yang  sederhana,  ekonomis,  dan  mudah  diimplementasikan,  alat ini diharapkan dapat menjadi solusi praktis dalam meningkatkan kualitas udara di ruangan tertutup.

Metode penelitian

Kami menggunakan metode observasi  dengan  mengamati  beberapa  variabel  seperti berikut:

1. Variabel Bebas

Variabel  bebas  dalam  penelitian  ini  adalah  durasi  waktu  penggunaan  alat  penyaring udara, yaitu lamanya alat dioperasikan dalam proses penyaringan  udara  di  dalam  ruangan tertutup. Variabel ini diatur dalam beberapa interval waktu, seperti 5 menit, 10 menit, dan 15 menit, untuk mengetahui pengaruh lama penggunaan alat terhadap perubahan kualitas udara.

2. Variabel Terikat

Variabel terikat dalam penelitian ini adalah  konsentrasi  partikel  atau  kualitas  udara setelah penggunaan alat dibandingkan dengan kondisi awal sebelum alat dioperasikan.

Variabel ini diukur menggunakan sensor MQ-135 untuk mengetahui perubahan tingkat polusi udara akibat penggunaan alat penyaring udara.

3. Variabel Kontrol

Variabel kontrol dalam penelitian ini meliputi ukuran ruangan, volume ruangan, posisi alat dan sensor, serta jumlah ventilasi yang digunakan selama proses pengujian. Variabel-variabel tersebut dijaga dalam kondisi yang tetap dan tidak berubah selama penelitian berlangsung, dengan tujuan agar hasil pengukuran kualitas udara tidak dipengaruhi oleh faktor luar selain variabel bebas.

Cara kerja alat AERIS akan berjalan seperti diagram alir berikut.

Gambar 1. Diagram alir

Hasil Penelitian

Gambar 2. Tabel Hasil Pengujian Alat

Pada pengujian pertama, nilai udara pada menit ke-0 menunjukkan angka 1287 ppm. Selanjutnya, setelah dilakukan proses filtrasi udara selama 10 menit, nilai menurun menjadi 718 ppm yang menunjukkan bahwa kualitas udara berada dalam kategori baik. Pada menit ke-0, kipas secara otomatis menyala untuk melakukan proses filtrasi udara. Kemudian, pada menit ke-10 kipas berhenti beroperasi karena sensor telah mendeteksi bahwa kualitas udara sudah berada pada kondisi yang baik.

Gambar 3. Alat AERIS

Pembahasan

Hasil penelitian menunjukkan bahwa perangkat AERIS yang memakai sensor MQ-135 dan filter arang aktif mampu mengukur kualitas udara serta mendukung proses penyaringan udara sederhana di ruangan tertutup. Selama pengujian, sensor MQ-135 menunjukkan perubahan nilai ppm seiring dengan perubahan kualitas udara. Setelah udara melewati filter arang aktif, nilai ppm berkurang, sehingga kualitas udara meningkat. Ini membuktikan bahwa arang aktif berfungsi sesuai dengan prinsip adsorpsi, yaitu menyerap partikel dan kontaminan di udara. Hasil studi ini juga sejalan dengan beberapa riset sebelumnya yang menyebutkan bahwa sensor MQ-135 efektif untuk pemantauan kualitas udara. Namun, dalam beberapa pengujian ditemukan adanya sedikit keterlambatan pada bacaan sensor. Perbedaan ini mungkin  disebabkan oleh faktor lingkungan, sensitivitas dari sensor, serta kondisi kualitas udara di sekitar perangkat saat pengujian dilakukan.

Kesimpulan

1. AERIS berbasis sensor MQ-135 dan arang aktif berhasil dirancang dan dapat bekerja dengan baik dalam mendeteksi kualitas udara serta menyaring udara di ruangan tertutup. Sensor MQ-135 mampu membaca tingkat pencemaran udara, sedangkan arang aktif berfungsi membantu menyaring  udara  sehingga  kualitas  udara  menjadi  lebih  baik.  Dengan demikian, alat ini dapat digunakan sebagai solusi sederhana untuk meningkatkan kualitas udara di ruangan tertutup.

2. Kinerja alat AERIS berbasis sensor MQ-135 dan arang aktif beroperasi dengan baik karena sensor MQ-135 mampu mendeteksi kualitas udara, sedangkan filter dan arang aktif dapat membantu menyaring polutan udara di ruangan tertutup.

Saran

Saran bagi peneliti selanjutnya, kami sarankan untuk menggunakan sensor yang lebih sensitif dan melakukan kalibrasi ulang menggunakan alat ukur standar industri agar pembacaan  kadar  polutan  lebih akurat. Lalu disarankan untuk memperbaiki desain fisik alat agar aliran udara (airflow) lebih fokus melewati filter sehingga proses pembersihan udara menjadi lebih cepat. Optimalisasi Penempatan di Ruang Tertutup dan letakkan alat di area sentral atau titik yang memiliki  aliran  udara  alami (seperti dekat pintu atau ventilasi) untuk memastikan seluruh udara di dalam ruangan tertutup dapat tersirkulasi dan tersaring secara merata.

Daftar Pustaka

Aswaldi, H. (2025). Penerapan teknologi Internet of Things (IoT) untuk monitoring kualitas udara dalam ruangan. Journal of Computer Science and Information Technology, 1(2), 39–45. https://doi.org/10.70716/jocsit.v1i2.255

Bhakti,  M. A.  C., Lestari,  T.  E.,  &  Wandy.  (2023).  Data analysis of indoor air quality with and without HEPA filter in air purifier (Study case: East Jakarta residential area). E3S Web of Conferences, 448, 03008. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202344803008

Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan Republik Indonesia. (2020). Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan Republik Indonesia Nomor P.14/MENLHK/SETJEN/KUM.1/7/2020 tentang Indeks Standar Pencemar Udara. Berita Negara Republik Indonesia Tahun 2020 Nomor 774.

Kumar, M., Mishra, G., Sharma, A., Shaini, A., & Saxena, S. (2025). Air quality monitoring using MQ135 gas sensor  and  Arduino  Uno.  International  Journal  of  Latest  Technology  in Engineering, Management & Applied Science (IJLTEMAS), 14(5), 1097. https://doi.org/10.51583/IJLTEMAS.2025.140500119 

Masruhi, M., Nakkir, M., & Efendi, R. (2023). Rancang bangun alat monitoring kualitas udara berbiaya rendah berbasis Arduino UNO dengan menggunakan sensor Grove Air Quality  dan  Adafruit  SHT31-D.  Jurnal  Mekanova:  Mekanikal, Inovasi dan Teknologi, 9(2), 149–154.

Pebralia, J., Akhsan, H., & Amri, I.  (2024).  Implementasi  Internet  of  Things  (IoT)  dalam monitoring kualitas udara pada ruang terbuka. Jurnal Surya Energy, 8(2), 126–133.

Satish,  U.,  Mendell,  M.  J., Shekhar, K., Hotchi, T., Sullivan, D., Streufert, S., & Fisk, W. J. (2012). Is CO?an indoor pollutant? Direct effects of low-to-moderate CO?concentrations on human decision-making performance. Environmental Health Perspectives, 120(12), 1671–1677.

Sembiring, M. T., & Sinaga, T. S. (2003). Arang Aktif (Pengenalan dan Proses Pembuatannya). Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Setiawan, D., & Abdurrahman. (2025). Monitoring kualitas udara untuk mengukur konsentrasi partikel udara berbasis Internet of Things. Jurnal Teliska, 18(2), 7–14. https://doi.org/10.5281/zenodo.15855170

Suryantoro, H., & Kusriyanto, M. (2023). Sistem  monitoring  partikel  (PM2.5)  air  purifier untuk mengetahui kualitas udara berbasis sensor PMS5003 dan Arduino. Indonesian Journal of Laboratory.

Taufiq, A. J., Hayat, L., Muchtasjar, B., Iskahar, Romandolo, D. G., & Amarudin, R.  B. (2024).  Sistem  monitoring  polusi  udara berbasis sensor MQ-135 untuk deteksi gas CO?dan CO: Studi kasus di lingkungan perkotaan. Techno, 25(2), 131–138.

United  States  Environmental  Protection  Agency.  (2008).  Guide  to  air  cleaners  in  the home (EPA 402-F-08-004). Office of Air and Radiation, Indoor Environments Division.

World  Health  Organization.  (2021).  WHO  global  air  quality  guidelines:  Particulate  matter (PM2.5 and PM10), ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon  monoxide. World Health Organization. https://doi.org/10.4060/9789240034228

World  Health  Organization.   (2023). WHO  Ambient          Air       Quality            Database,         2022            update:

Status report. World Health Organization . https://apps.who.int/iris

Waworundeng,  J.,  &  Lengkong,  O.  (2018).  Sistem  monitoring  dan notifikasi kualitas udara dalam ruangan dengan platform IoT. CogITo Smart Journal, 4(1), 94–103.