Filtrasi Hepa Terhadap Partikulat PM2.5: Rekayasa Kualitas Udara

Udara merupakan salah satu kebutuhan utama bagi manusia. Namun, kualitas udara dapat menurun akibat adanya berbagai polutan, salah satunya particulate matter (PM). PM2.5 menjadi perhatian khusus karena memiliki ukuran sangat kecil sehingga dapat masuk jauh ke dalam sistem pernapasan.

Salah satu teknologi yang dapat digunakan untuk mengendalikan PM2.5 di dalam ruangan adalah High-Efficiency Particulate Air (HEPA) filter. Filter ini bekerja dengan melewatkan udara melalui media berserat yang mampu menangkap partikel berukuran sangat kecil. Penggunaan HEPA menjadi salah satu bentuk rekayasa kualitas udara karena konsentrasi partikulat di dalam ruangan dapat dikurangi tanpa harus menghilangkan sumber polutan secara langsung.

PM2.5 merupakan partikulat udara dengan diameter aerodinamis sekitar 2,5 µm atau lebih kecil. Partikel ini dapat berasal dari asap kendaraan, pembakaran, asap rokok, aktivitas memasak, debu halus, maupun sumber partikulat lainnya.

HEPA (High-Efficiency Particulate Air) merupakan media penyaring udara dengan struktur serat yang dirancang untuk menangkap partikel berukuran sangat kecil. Dalam sistem pemurni udara, kipas menghisap udara ruangan kemudian melewatkannya melalui filter HEPA sehingga partikulat tertahan sebelum udara kembali ke ruangan. Penelitian di Indonesia menunjukkan bahwa penggunaan air purifier dengan HEPA dapat menurunkan konsentrasi PM2.5 secara signifikan. Salah satu penelitian menggunakan air purifier dengan filter HEPA dan memperoleh penurunan PM2.5 sekitar 90% pada kondisi pengujian tertentu.

Filtrasi HEPA tidak hanya bekerja seperti saringan biasa. Partikel ditangkap melalui beberapa mekanisme yang terjadi ketika udara melewati jaringan serat filter.

1. Intersepsi (Interception)

Partikel mengikuti aliran udara dan ketika bergerak cukup dekat dengan serat filter, partikel akan bersentuhan dengan permukaan serat dan tertahan.

2. Impaksi Inersia (Inertial Impaction)

Partikel yang memiliki ukuran lebih besar atau massa lebih tinggi cenderung tidak mampu mengikuti perubahan arah aliran udara. Partikel kemudian menabrak serat filter dan tertahan.

3. Difusi (Diffusion)

Partikel yang sangat kecil mengalami gerakan acak atau gerak Brown. Gerakan ini meningkatkan kemungkinan partikel bertumbukan dengan serat dan kemudian tertangkap.

4. Gaya Elektrostatis

Pada media filter tertentu, gaya elektrostatik dapat membantu menarik dan menahan partikel pada permukaan serat sehingga efisiensi penyaringan meningkat.

Secara sederhana:

Udara kotor → Kipas → Filter HEPA → PM2.5 tertahan → Udara lebih bersih

Ketika air purifier dinyalakan, kipas akan menarik udara dari lingkungan sekitar. Udara tersebut membawa berbagai partikulat, termasuk PM2.5, kemudian diarahkan menuju media HEPA.

Saat melewati filter, partikulat akan tertahan melalui mekanisme intersepsi, impaksi, difusi, dan interaksi elektrostatis. Udara yang telah melewati filter kemudian dikembalikan ke ruangan dengan konsentrasi partikulat yang lebih rendah.

Efektivitas sistem tidak hanya ditentukan oleh kemampuan media HEPA, tetapi juga dipengaruhi oleh laju aliran udara, ukuran ruangan, jumlah unit purifier, posisi alat, kondisi filter, dan pertukaran udar dengan lingkungan luar.

Beberapa faktor penting yang menentukan keberhasilan pengurangan PM2.5 antara lain:

1. Laju Aliran Udara

Semakin optimal aliran udara yang melewati filter, semakin banyak udara ruangan yang dapat diproses.

2. Luas Permukaan Filter

Filter yang memiliki luas permukaan lebih besar dapat memberikan area penyaringan yang lebih luas. Karena itu, media HEPA umumnya dibuat dalam bentuk lipatan (pleated).

3. Ukuran Ruangan

Ruangan yang lebih besar membutuhkan kapasitas pemurnian udara yang lebih tinggi agar konsentrasi PM2.5 dapat dikurangi secara efektif.

4. Jumlah Air Purifier

Penggunaan lebih dari satu unit dapat meningkatkan kemampuan pemurnian pada ruangan tertentu. Penelitian FKM UI tahun 2025 melaporkan penurunan rata-rata PM2.5 hingga 98,8% pada skenario penggunaan dua air purifier dalam kondisi eksperimen.

5. Kondisi Filter

Filter yang telah banyak menampung partikulat dapat mengalami peningkatan hambatan aliran sehingga perlu diperiksa dan diganti sesuai kebutuhan.

Teknologi HEPA dapat diterapkan pada berbagai lingkungan yang membutuhkan pengendalian partikulat.

1. Rumah dan Ruang Kerja

Air purifier dengan HEPA dapat digunakan untuk mengurangi partikulat halus yang berasal dari aktivitas dalam ruangan maupun udara luar.

2. Rumah Sakit

HEPA digunakan pada sistem pengendalian udara tertentu untuk membantu mengurangi partikulat dan kontaminan biologis di lingkungan yang membutuhkan kualitas udara tinggi.

3. Laboratorium

Filtrasi HEPA dapat digunakan sebagai bagian dari sistem pengendalian kualitas udara pada ruangan laboratorium.

4. Industri

Filter berperforma tinggi dapat digunakan untuk mengendalikan partikulat pada proses produksi dan menjaga kebersihan udara.

5. Sekolah dan Ruang Publik

Air purifier dapat menjadi salah satu strategi tambahan untuk mengurangi paparan PM2.5 di dalam ruangan.

Kajian internasional menunjukkan bahwa penggunaan unit filtrasi udara dapat menurunkan konsentrasi PM2.5 dalam ruangan, meskipun efektivitasnya dipengaruhi kondisi ruangan dan cara penggunaan.

Studi Nasional

Suryantoro dan Kusriyanto (2023) mengembangkan air purifier yang dilengkapi HEPA filter dan sensor PMS5003 untuk memantau PM2.5. Pengujian menunjukkan konsentrasi PM2.5 pada ruangan 3 × 3 m turun dari 506 µg/m³ menjadi 50 µg/m³ dalam 45 menit, sedangkan pada ruangan 5 × 7,5 m turun dari 669 µg/m³ menjadi 49 µg/m³ dalam 60 menit. Penelitian tersebut melaporkan efektivitas pengurangan PM2.5 sekitar 90% pada kondisi pengujian.

Studi Internasional

Sebuah studi mengenai penggunaan HEPA air cleaner pada lingkungan rumah menunjukkan penurunan PM2.5 dalam ruangan dari rata-rata 33,5 ± 10,3 µg/m³ menjadi 17,2 ± 10,7 µg/m³. Hasil tersebut menunjukkan bahwa penggunaan HEPA dapat menjadi salah satu strategi untuk memperbaiki kualitas udara dalam ruangan.

Kajian sistematis lainnya menemukan bahwa intervensi filtrasi udara dapat menghasilkan penurunan PM2.5 dalam ruangan sekitar 11–82%, meskipun hasilnya berbeda bergantung pada kondisi lingkungan dan teknologi filtrasi.

Penggunaan HEPA dapat dipandang sebagai bentuk rekayasa kualitas udara, karena sistem dirancang untuk mengendalikan konsentrasi partikulat melalui proses fisik.

Konsepnya dapat digambarkan sebagai:

Sumber PM2.5 → Udara tercemar → Air purifier/HEPA → Partikel tertahan → Udara lebih bersih

Namun, HEPA sebaiknya dipandang sebagai salah satu bagian dari strategi pengendalian kualitas udara, bukan satu-satunya solusi. Pengurangan sumber polusi, ventilasi yang tepat, pemeliharaan filter, dan pengaturan kondisi ruangan tetap diperlukan. Kajian terbaru juga menekankan bahwa efektivitas air cleaner sangat dipengaruhi kondisi ruangan, operasi alat, dan perilaku pengguna.

Cheek, E., Guercio, V., Shrubsole, C., & Dimitroulopoulou, S. (2021). Portable air purification: Review of impacts on indoor air quality and health. Science of the Total Environment, 766, 142585. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142585 (

Ebrahimifakhar, A., Poursadegh, M., Hu, Y., Yuill, D. P., & Luo, Y. (2024). A systematic review and meta-analysis of field studies of portable air cleaners: Performance, user behavior, and by-product emissions. Science of the Total Environment, 912, 168786.

Fatmah, K. (2025). Pengaruh perbedaan jumlah air purifier sederhana dengan filter HEPA (Meltblown Nonwoven Polypropylene) terhadap efektivitas penurunan konsentrasi PM2.5 di dalam ruangan [Skripsi, Universitas Indonesia]. 

Guo, H., et al. (2020). How efficiently can HEPA purifiers remove priority fine and ultrafine particles from indoor air? Environment International, 140, 106001. 

Kamallah, M. A. (2025). Pengaruh jumlah lipatan filter HEPA (Meltblown Nonwoven Polypropylene) terhadap efektivitas penurunan konsentrasi Particulate Matter 2.5 (PM2.5) pada udara dalam ruangan [Skripsi, Universitas Indonesia]. 

Li, J., et al. (2021). A review on reducing indoor particulate matter concentrations from personal-level air filtration intervention under real-world exposure situations. Indoor Air. 

Park, H. J., Lee, H. Y., Suh, C. H., et al. (2021). The effect of particulate matter reduction by indoor air filter use on respiratory symptoms and lung function: A systematic review and meta-analysis. Allergy, Asthma & Immunology Research, 13(5), 719–732.

Robertson, N. M., Qiu, A., Raju, S., McCormack, M. C., & Koehler, K. (2024). Cleaning indoor air—what works for respiratory health: An updated literature review and recommendations. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 154(4), 847–860. 

Sidiq, M., Naurah, A., Ilmi, I. K., Maharani, C. D., & Nugraha, B. I. (2025). Efektivitas penggunaan High-Efficiency Particulate Air (HEPA) filter terhadap asma pada pasien anak. eJournal Kedokteran Indonesia. 

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, 6(Edisi Khusus).