Karakterisasi dan Kalibrasi Sistem Sensor Gas untuk Pengukuran Emisi Sulfur Dioksida dan Nitrogen Dioksida

Maulidya Maharani, Dr. Ir. Nur Abdillah Siddiq, S.T., IPP. ; Prof. Dr. Ir. Agus Budhie Wijatna, M.Si., IPM.

2026 | Skripsi | FISIKA TEKNIK

Insinerasi merupakan metode pengolahan sampah yang berpotensi menghasilkan gas berbahaya, khususnya sulfur dioksida (SO2) dan nitrogen dioksida (NO2) yang ambang batasnya diatur dalam Permen LHK No. 70 Tahun 2016. Instrumen pemantau emisi standar umumnya berbiaya tinggi sehingga sensor gas berbiaya rendah berbasis semikonduktor menjadi alternatif yang perlu dikaji melalui karakterisasi dan kalibrasi. 

Penelitian ini mengkarakterisasi dan mengkalibrasi sensor MQ-136 untuk SO2 dan sensor MEMS NO2 untuk NO2 menggunakan ESP32 sebagai sistem akuisisi data. Kalibrasi dilakukan secara komparatif terhadap Bosean Single Gas Detector SO2 dan Bosean Single Gas Detector NO2. Hubungan resistansi sensor terhadap konsentrasi gas dimodelkan dengan fungsi pangkat melalui regresi linear pada ruang logaritmik. Kinerja sensor dievaluasi menggunakan MAE, MAPE, dan RMSE. 

Karakterisasi menunjukkan bahwa Rs MQ-136 menurun seiring meningkatnya konsentrasi SO2, sedangkan rasio Rs/R0 sensor MEMS NO2 meningkat seiring meningkatnya konsentrasi NO2. Keduanya mengikuti pola nonlinear fungsi  pangkat dengan R² = 0,9852 dan R² = 0,9824. Persamaan kalibrasi MQ-136 diperoleh secara empiris, sedangkan MEMS NO2 mengacu pada kurva datasheet dengan dan R0 11,1 kilo ohm. Setelah dikalibrasi, MQ-136 menghasilkan MAPE = 5,4 persen dan RMSE = 0,3 ppm, sedangkan MEMS NO2 menghasilkan MAPE = 2,8 persen dan RMSE = 0 ppm. Keduanya bernilai di bawah 10% sehingga dapat dijadikan dasar pengembangan sistem pemantauan emisi insinerator. 

Incineration is a waste treatment method that potentially generates hazardous gases, particularly sulfur dioxide (SO2) and nitrogen dioxide (NO2), whose emission limits are regulated under MoEF Regulation No. 70 of 2016. Standard emission monitoring instruments are generally costly. Therefore, low cost semiconductor based gas sensors represent an alternative that requires characterization and calibration before use.

This study characterized and calibrated the MQ-136 sensor for SO2 and the MEMS NO2 sensor for NO2 employing an ESP32 as the data acquisition system. Calibration was performed comparatively against the Bosean Single Gas Detector SO2 and Bosean Single Gas Detector NO2. The relationship between sensor resistance and gas concentration was modeled by a power function through linear regression in logarithmic space. Sensor performance was evaluated by MAE, MAPE, and RMSE.

Characterization results show that the Rs of the MQ-136 decreases as SO2 concentration increases, while the Rs/R0 ratio of the MEMS NO2 sensor increases as NO2 concentration increases. Both follow a nonlinear power function pattern with R² values of 0.9852 and 0.9824, respectively. The calibration equation for the MQ-136 was obtained empirically, while the MEMS NO2 sensor refers to the datasheet sensitivity curve with R0 = 11.1 kilo ohm. After calibration, the MQ-136 yielded a MAPE of 5.4% and RMSE of 0.3 ppm, while the MEMS NO2 sensor yielded a MAPE of 2.8% and RMSE of 0 ppm. Both values fall below 10%, indicating that the sensors are suitable as a foundation for developing an incineration emission monitoring system.

Kata Kunci : Karakterisasi sensor, kalibrasi komparatif, MQ-136, MEMS NO2. / Sensor characterization, comparative calibration, MQ-136, MEMS NO2.