PROGRAM UJIAN SEKOLAH PROYEK KOLABORASI BIDANG MIPA BERBASIS LINGKUNGAN

 Mulai Tahun Ajaran 2020 - 2021, Kelas XII di SMAN 2 Padalarang melakukan Ujian Sekolah berupa Proyek Kolaboratif beberapa mata pelajaran. Salah satunya yaitu bidang MIPA yang terdiri dari Mata Pelajaran Fisika, Kimia, dan Biologi. Berikut ini contoh Program Ujian Sekolah yang kami susun. 

BAB I PENDAHULUAN

Mata pelajaran peminatan IPA yang terdiri dari fisika, biologi, dan kimia merupakan mata pelajaran yang mempelajari fenomena alam, hubungan antara komponen di dalamnya baik berupa biotik dan abiotik serta dimanfaatkan untuk memecahkan berbagai permasalahan lingkungan hidup di bumi ini.

Salah satu permasalahan yang perlu segera dipecahkan adalah sampah.

Masalah mengenai sampah ini terdiri dari:

1. volume sampah yang semakin hari semakin banyak,
2.  pemilahan sampah diterapkan secara disiplin dan menyeluruh oleh masyarakat,
3. prinsip 3R untuk sampah anorganik belum efektif, dan
4. pemanfaatan sampah organik belum maksimal.

Pada artikel berikut ini dipaparkan mengenai banyaknya sampah yang bertebaran di jalan area hutan (Perhutani) menuju TPA Sarimukti, padahal di lokasi tersebut terpancang pengumuman larangan membuang sampah di area hutan negara.

Jalan Cipeundeuy-Rajamandala memang membelah kawasan hutan dan juga menjadi jalur perlintasan armada truk pengangkut sampah TPA Sarimukti. Kendati larangan jelas terlihat, praktik pembuangan sampah liar itu tetap berlangsung.

Desi   Fatmala,   26   tahun,   pemilik   warung   di   Cigangsa    mengaku    tumpukan sampah tersebut sempat dibersihkan sebelumnya. Sekira tiga bulan lalu, lokasi itu bahkan sempat bersih dari sampah.

Namun, sampah-sampah kembali menggunung. Ia tak mengetahui identitas pelaku pembuang sampah liar tersebut. Walau demikian, tuturnya, para pelaku menggunakan sepeda motor saat membuang sampahnya yang dibungkus plastik- plastik. Mereka biasanya melakukan tindakan itu pada pagi, sore, dan malam hari. 

Selain mencemari lingkungan, ia juga khawatir tumpukan sampah berdampak buruk bagi kesehatan warga. Apalagi, kondisi saat ini tengah pandemi Covid-19. 

"PR" juga menelusuri titik-titik pembuangan sampah liar di ruas jalan tersebut. Rupanya, timbunan-timbunan sampah masih bisa ditemui hingga di area TPA Sarimukti. Sejumlah tumpukan sampah sisa kelapa ditumpuk begitu saja di pinggir jalan.

Di lokasi perlintasan truk pengangkut TPA yang telah masuk wilayah Cipatat, ceceran sampah juga bertebaran di badan jalan. Sebagian ceceran sampah terlindas roda kendaraan serta dikerumuni lalat.***

https://www.pikiran-rakyat.com/bandung-raya/pr-011292349/tumpukan-sampah-liar- bertebaran-di-dekat-tpa-sarimukti-kabupaten-bandung-barat

Berdasarkan artikel tersebut konsep-konsep pengetahuan dan keterampilan pada mata pelajaran fisika, biologi, dan kimia selanjutnya dapat digunakan untuk memecahkan permasalahan sampah tersebut. Melaui pembelajaran berbasis proyek dengan judul “Pembuatan Energi Terbarukan dari Sampah Organik” diharapkan mata pelajaran peminatan IPA dapat mengatasi permasalahan mulai dari volume sampah hingga pemanfaatan sampah organik secara maksimal.

 BAB II DASAR TEORI

A.     Energi Terbarukan dari Sampah

Dewasa ini permasalahan energi di dunia termasuk juga di Indonesia adalah karena adanya krisis bahan bakar minyak (BBM) yang bersumber dari fosil. Beberapa upaya yang telah dilakukan adalah dengan cara mengurangi subsidi BBM dengan harapan masyarakat dapat menghemat penggunaannya. Upaya lain adalah mengelola sumber minyak dan energi lain selain BBM yang bersifat baru dan terbarukan, salah satunya adalah bioetanol dari sampah sayuran.

Sebagian besar etanol di dunia, saat ini digunakan sebagai bahan bakar. Produksi etanol menggunakan bahan baku pertanian melalui fermentasi dari karbohidrat yaitu bahan-bahan yang mengandung gula seperti gula tebu, gula bit, molase (tetes), sari buah dan lain lain. Etanol atau etil-alkohol adalah alkohol yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Sifat etanol tidak beracun, dapat digunakan sebagai pelarut farmasi dan industri makanan serta minuman, tidak berwarna, tidak berasa tapi memilki bau yang khas, dan bisa memabukkan jika diminum (Juwita, 2012).

Sampah merupakan permasalahan penting yang terus menerus ditemui di Indonesia. Tumpukan sampah organik terus meningkat. Pengolahan sampah organik menjadi etanol pada prinsipnya adalah memanfaatkan karbohidrat yang masih tersisa pada limbah tersebut dan diubah menjadi etanol secara fermentasi aerobik. Selanjutnya sisa karbohidrat yang belum diolah seluruhnya menjadi etanol, diolah kembali melalui fermentasi anaerobik menjadi gas metan (biogas), hal ini dapat meningkatkan efisiensi penggunaan bahan bakar selain mengurangi beban pembuangan sampah (Zain, 2012).

Komposisi utama sampah kota adalah 65% berisi sampah organik. Sampah organik dari wilayah kota adalah biomassa yang berat keringnya 75%. Sampah organik berupa pati, hemiselulosa, selulosa, dan terdiri atas sayur-sayuran, buah- buahan, dedaunan, kulit buah, bambu dan ranting kayu, sehingga bisa digunakan

sebagai bahan baku etanol karena melalui reaksi hidrolisis selulosa diubah menjadi gula dan selanjutnya dengan reaksi fermentasi diperoleh bioetanol (Irawan, 2010).

Istilah bioetanol dalam industri digunakan untuk senyawa etanol atau etil- alkohol dengan rumus kimia C2H5OH. Etanol termasuk alkohol primer yaitu alkohol yang gugus hidroksinya terikat pada atom karbon primer (Retno dan Nuri 2011). Pada suhu kamar, etanol berupa zat cair bening, mudah menguap, dan berbau khas. Sifat fisika-kimia etanol lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 2.4. Dalam kehidupan sehari-hari, alkohol dapat ditemukan dalam minuman beralkohol atau dalam air tape, dan lain-lain sebagi hasil dari proses fermentasi. Selain itu etanol juga bisa ditemukan dalam spiritus dan alkohol rumah tangga (alkohol 70% yang digunakan sebagai pembersih luka) (Jhonprimen dkk., 2012).

Proses pembuatan bioetanol dari bahan baku berpati seperti ubi kayu, jagung, dan sebagainya terbagi dalam beberapa tahap, yaitu (Lubad dan Widiastuti, 2010):

1.          Proses Hidrolisis: proses konversi pati menjadi glukosa.

2.          Proses Fermentasi: proses konversi glukosa (gula) menjadi etanol dan CO2.

3.          Proses Distilasi: proses pemurnian etanol hasil fermentasi menjadi etanol dengan kadar 95%-96%.

4.          Proses Dehidrasi: proses penghilangan air dari 96% menjadi 99,5%.

Bioetanol merupakan salah satu biofuel yang hadir sebagai bahan bakar alternatif yang lebih ramah lingkungan dan sifatnya terbarukan. Bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan. Bioetanol memiliki keunggulan karena mampu menurunkan emisi CO2 hingga 18%, dibandingkan dengan emisi bahan bakar fosil seperti minyak tanah (Komarayati & Gusmailina, 2010).

               B.     Fermentasi

Sebelum tahun 1980, penelitian dan penerapan proses fermentasi masih terbatas pada proses fermentasi untuk pembuatan bahan makanan, termasuk pakan ternak, dan belum banyak dilakukan untuk pengolahan limbah organik serta penyuburan tanah. Di Indonesia kita sudah mengenal proses fermentasi ini melalui proses peragian kedelai dalam pembuatan tempe, tauco, kecap; fermentasi singkong menjadi tape; fermentasi susu menjadi keju, yogurt; serta masih banyak lagi produk fermentasi hasil kerja mikroorganisme fermentasi yang sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia.

Fermentasi merupakan proses penguraian atau perombakan bahan organik yang dilakukan dalam kondisi tertentu oleh mikroorganisme fermentatif. Kondisi lingkungan yang mendukung proses fermentasi antara lain adalah (1) derajat keasaman atau pH rendah, antara 3-4; (2) kadar garam dan kandungan gula yang tinggi; (3) kadar air sedang antara 30-50%, (4) kandungan antioksidan dari tanaman rempah dan obat, serta (5) adanya mikroorganisme fermentasi.

Biasanya dalam proses fermentasi alkohol digunakan khamir murni dari strain Saccharomyces cerevisiae. Khamir ini mempunyai kelompok enzim (zymase) yang berperan pada fermentasi senyawa gula, seperti glukosa dan fruktosa menjadi etanol dan karbondioksida (Hasanah dkk., 2012). Perubahan ini dicapai bukan oleh satu enzim tunggal tetapi oleh sekelompok enzim, yaitu suatu sistem enzim, lebih dari selusin enzim bekerja berurutan, masing-masing menyebabkan terjadinya suatu reaksi kimiawi yang menghasilkan suatu perubahan spesifik pada produk yang dibentuk oleh reaksi enzim yang tepat mendahuluinya. Reaksi terakhir sekian banyak enzim dalam sistem tersebut menghasilkan produk akhir dalam fermentasi alkohol berupa etanol dan CO2- (Pelczar dan Chan, 2013).

Jalur metabolisme proses ini sama dengan glikolisis sampai dengan terbentuknya piruvat. Setelah proses glikolisis, dua tahap reaksi enzim berikutnya adalah reaksi perubahan asam piruvat menjadi asetaldehida oleh enzim piruvat dekarboksilase, dan reaksi reduksi asetaldehida oleh enzim alkohol dehidrogenase menjadi etanol. Perhatikan gambar berikut!

Secara umum Saccharomyces cerevisiae di Indonesia digunakan untuk pembuatan tape dan roti. Oleh karena itu, isolat Saccharomyces cerevisiae dapat dijumpai pada ragi tape dan ragi roti. Ragi roti dapat menjadi salah satu alternatif pengganti penggunaan isolat Saccharomyces cerevisiae dalam proses fermentasi produksi etanol. Hal ini disebabkan ragi roti mudah diperoleh di pasaran dan tidak memerlukan perlakuan yang spesifik (Reed, 1991 dalam Jayanti, 2011).

Perubahan biokimiawi yang dilakukan oleh khamir ialah sebagai berikut:

 BAB III 

PELAKSANAAN PROYEK

A.     Judul Proyek

Adapun judul proyek ini yaitu “Pembuatan Energi Terbarukan dari Sampah Organik”.

 

            B.     Tujuan

Melalui pelaksanaan pembelajaran berbasis proyek mata pelajaran fisika, kimia, dan biologi diharapkan peserta didik mampu:

1.       melakukan pemilahan sampah rumah tangga

2.       memanfaatkan sampah organik menjadi sumber energi baru

            C.     Alat dan Bahan

1.       Ember/Tong/Wadah Berpenutup

2.       Alat pemotong/Pencacah/Pisau/Lumpang Alu

3.       Saringan Halus

4.       Botol Bekas/Wadah untuk filtrat

5.       Termometer

6.       Korek Api

7.       Timbangan/Neraca

8.       Gelas ukur

9.       Sampah organik dari rumah tangga seberat 1 Kg

10.   Ragi instan/Fermipan

Berikut ini contoh gambar alat dan bahan yang digunakan untuk proyek.

            D.     Prosedur Kerja

1. Pemilahan sampah. Kumpulkan sampah organik dari rumah dalam suatu wadah! Harus diperhatikan bahwa sampah harus segar (dipilah secepatnya), karena bila tidak dilakukan dengan baik dapat terjadi pembusukan “liar” yang menyebabkan bau.

2.  Timbang sampah seberat 1 Kg!

3.  Pemotongan sampah organik. Potong atau tumbuk sampah yang telah dikumpulkan tersebut menjadi potongan yang lebih kecil dan lebih halus!

4.    Masukkan ragi instan/fermipan dan aduk merata dengan sampah tersebut!

5. Masukkan sampah kedalam wadah berpenutup!

6. Catat suhu awal di permukaan sampah tersebut!

7.  Tutup rapat wadah lalu simpan di tempat yang terhindar dari panas matahari langsung!

8.  Diamkan dan amati selama 2 minggu (14 hari)!

9. Setelah 2 minggu akan terbentuk cairan dalam wadah tersebut. Pisahkan cairan dengan cara menyaring sampah tersebut! Simpan cairan pada botol/wadah filtrat!

10.  Nyalakan api di permukan sampah berupa padatan dengan hati-hati! Amati dan catat apa yang terjadi!

11. Timbang dan catat berat akhir sampah berupa padatan!

12.  Ukur dan catat volume cairan/filtrat hasil penyaringan sampah tersebut!

13. Ingat untuk selalu mendokumentasikan semua proses yang dilakukan dalam pelaksanaan proyek ini!

Sebagai bahan presentasi proyek, buatlah Diagram Alir prosedur Pembuatan Energi Terbarukan dari Sampah Organik seperti contoh berikut ini!

E.     Hasil Pengamatan

Keterangan:

v  Warna sampah dipaparkan sesuai pengamatan berdasarkan jenis sampahnya (sayuran,buah-buahan dll). Hari selanjutnya boleh dituliskan warna semakin gelap, kecoklatan dll.

v  Pengamatan bau berdasarkan ada/tidaknya bau, menyengat/tidak.

v  Volume hari ke-1 sampai ke-13 diisi dengan ada/tidaknya cairan, bertambah/berkurang/terlihat tetap.

v  Keterangan diisi dengan pengamatan lain yang muncul di luar tabel tersebut, misalnya terlihat buih putih, muncul asap, belatung dll.

    F. Analisis Data

1. Buatlah grafik suhu hasil pengamatan proyek mulai hari pertama hingga hari terakhir! Tentukanlah suhu optimum ragi agar fermentasi berlangsung maksimal! (Suhu optimum ragi diperlihatkan dengan produksi bioetanol yang paling banyak)
2. Bagaimanakah perubahan warna berdasarkan hasil pengamatan proyek mulai hari pertama hingga hari terakhir? Jelaskan arti perubahan warna tersebut jika dihubungkan dengan reaksi yang terjadi!
3.  Bau yang dihasilkan berdasarkan hasil pengamatan proyek mulai hari pertama hingga hari terakhir menandakan adanya suatu gas. Analisi olehmu, jenis dan rumus kimia gas tersebut! Lengkapi dengan persamaan reaksi kimianya!
4. Bagaimana berat sampah padatan berdasarkan hasil pengamatan proyek mulai hari pertama hingga hari terakhir? Analisis olehmu, mengapa terjadi perubahan berat sampah
5. Berdasarkan hasil pengamatan jenis cairan, tentukan jenis cairan tersebut!
6. Jelaskan tujuan penggunaan korek api pada proyek tersebut (untuk mengetes adanya senyawa apa)!
7. Berdasarkan hasil pengamatan proyek mulai hari pertama hingga hari terakhir, manakah yang merupakan energi terbarukan (sampah padatan/gas/cairan dll)? Jelaskan alasanmu dan lengkapi dengan nama senyawanya!

DAFTAR PUSTAKA

Azizah, N dkk. (2012). Pengaruh Lama Fermentasi Terhadap Kadar Alkohol, pH, dan, produksi gas pada Proses Fermentasi Bioetanol dari Whey Dengan Substitusi Kulit Nanas. Jurnal Aplikasi Teknologi Pangan, Vol. 1 No. 2.

https://www.pikiran-rakyat.com/bandung-raya/pr-011292349/tumpukan-sampah-liar- bertebaran-di-dekat-tpa-sarimukti-kabupaten-bandung-barat

Umam, Muzid Syauqil. (2018). Pengaruh konsentrasi ragi roti (saccharomyces cerevisiae) dan waktu fermentasi terhadap kadar bioetanol Nira siwalan (borassus flabellifer l.) Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim : Skripsi Tidak Diterbutkan.

Zamrry, Hari. Pembuatan Kompos Dengan Teknologi Fermentasi. [Tersedia Online] https://harizamrry.com/2008/07/23/pembuatan-kompos-dengan- teknologi-fermentasi/ diakses pada 4 Februari 2021.

FORMAT KISI-KISI DAN RUBRIK PENILAIAN

PENILAIAN PROYEK KOLABORASI UJIAN SEKOLAH 2021

SMA NEGERI 2 PADALARANG

 

 

A. Identitas Mata Pelajaran

Kelompok Mata Pelajaran       :    Mata Pelajaran Peminatan MIPA

 

Daftar Mata Pelajaran                 :	1.	Fisika
	2.	Kimia
	3.	Biologi
Tim Penilai                                :	1.	Dra Yulia Evy Christini (Biologi)
	2.	Agie Ginanjar, S.Pd. (Fisika)
	3.	Patimah Suningsih, S.Pd. (Kimia)
	4.	Meta Indah A, S.Pd. (Kimia & Fisika)

Tahun Ajaran                             :      2020/2021

B.      Deskirpsi umum Proyek Kolaborasi

·         Siswa berkelompok merancang persiapan, pelaksanaan dan melaporkan proyek percobaan pengomposan sampah organik limbah rumah tangga

·         Hasil akhir proyek praktikum berupa bentuk video dokumentasi persiapan, pelaksanaan dan paparan hasil percobaan

·          Video diunggah pada kanal youtube siswa dengan batas waktu pengunggahan tanggal 17 Maret 2021

·         Keterangan dan panduan lebih lanjut tentang proyek penugasan disampaikan oleh guru mata pelajaran pada saat kegiatan pembelajaran

·    Pantauan progres pengerjaan proyek dilakukan oleh guru mata pelajaran yang terlibat berkolaborasi dengan wali kelas

 

C.      Kisi-kisi Penilaian

1.      Kisi Penilaian Umum

Kompetensi Inti :

a.    Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya yang tercermin dari perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerja sama, toleran, damai), santun, responsif, dan pro-aktif sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.

b.    Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingintahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.

c.   Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan

 

2.      Kisi Penilaian Mata Pelajaran

a.        Mata Pelajaran Fisika

1)        Membuat prosedur kerja ilmiah dan keselamatan kerja.

2)    Menyajikan hasil pengukuran besaran fisis berikut ketelitiannya dengan menggunakan peralatan dan teknik yang tepat serta mengikuti kaidah angka penting untuk suatu penyelidikan ilmiah.

3)   Menyajikan karya hasil penelusuran informasi data dalam bentuk digital serta penerapannya dalam bidang teknologi informasi.

4)  Menyajikan ide/gagasan dampak keterbatasan sumber energi bagi kehidupan dan upaya penyelesaian masalah dengan energi alternatif.

 

b.        Mata Pelajaran Kimia

1)  Menerapkan metode ilmiah berkaitan dengan hakikat ilmu Kimia serta peran kimia dalam kehidupan.

2)    Mensintesis senyawa karbon dari bahan-bahan yang ada di lingkungan sekitar.

3)   Menyajikan ide/gagasan tentang faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi pada sintesis senyawa karbon.

4)    Menyajikan hasil pengukuran suatu reaksi kimia dalam bentuk persamaan reaksi kimia

 

c.        Mata Pelajaran Biologi

1)    Menerapkan metode ilmiah dan prinsip keselamatan kerja berkaitan dengan perubahan lingkungan, penyebab, dan dampaknya bagi kehidupan.

2)    Menyajikan ide/gagasan peranan dalam kehidupan jamur berdasarkan ciri-ciri, dan cara reproduksi.

3)        Menyajikan data proses metabolisme sebagai reaksi enzimatis dalam makhluk hidup.

4)        Menerapkan prinsip-prinsip bioteknologi sebagai upaya peningkatan kesejahteraan manusia.

 

D.     Rubrik Penilaian

1.      Rubrik Penilaian Sikap

 

2.      Rubrik Penilaian Pengetahuan dan Keterampilan Mata Pelajaran

a.      Mata Pelajaran Fisika

 

b.      Mata Pelajaran Kimia

 

c.      Mata Pelajaran Biologi