JURNAL R'SET TEKNOLOGI PENCEGAHAN

JURNAL R'SETTEKNOLOGI PENCEGAHAN

PENGETARAN INDUSTRI

Menyajikan :

1. Misbachul Moenir, Novarina lrnaning Handayani

Recycling Limbah Padat lndustri Peleburan Besi (lron S/ag) Sebagai Bahan Campuran

lndustri Beton yang Benryawasan Lingkungan

2 Sri Moertinah, Sartamtomo

Pengolahan Air Limbah lndustri Kertas Secara Anaerobik UASB Skala Labolatorium Pada

Berbagai Suhu

3 Ais Lestari Kusumawardhani, Basir, Subandriyo, Nilawati

Pemanfaatan Limbah Padat lndustri Rokok Untuk Pestisida Nabati

4 Yr.rsup Setiawan, Sri Punarati, Kristaufan J.P

Proses lJp-Flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) Untuk Peningkatan Kinerja dan

Penghematan Biaya Operasional Pengolahan Air Limbah lndustri Kertas

5 Subandriyo

Pengaruh Suhu dan Waktu Ekstraksi Terhadap Karakteristik Tanin dari Limbah Padat Kayu

Pinus (Pinus sp) Yang di Ekstraksi Dengan Pelarut Air

6 Rita Dwi Ratnani, Mohammad EndiYulianto, lndah Hartati

Pengembangan Produksi Bioplastik Untuk Kerajinan Asesoris

7 Marihati

Pengaruh Bakteri Halofilik Terhadap Kemurnian Na Cl Garam Rakyat Guna Penerapan

Green lndustry Di lndustri Berbasis Garam Rakyat

Ulasan Buku (Aris Mukimin)

Diterbitkan Oleh :

BALAI BESAR TEKNOLOGI PENCEGAHAN PENCEMARAN INDUSTRI SEMARANG

,IURNAL RISETTPPTAkreditasi : No.

279tAUW2MBy05/2010Berlaku sampai Mei 2012

Vol. 2 No.lMei2012

Halaman

r-67

tsst..J 20a7-0965

,ll1lLr[lIlrllltuulluiluil

Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri Vol. 2, No. 1, Mei 2012

JURNAL RISETTEKNOLOGI PENCEGAHAN PENCEMARAN INDUSTRI

Berdasarkan Keputusan Kepala LIPI No. 279/AUI/P2MBI/05/2010 diklasifikasikan sebagai MajalahIlmiah dan Nomor 536/D/2007 tanggal 6 Mei 2010 sebagai Majalah Berkala Ilmiah Terakreditasi.

Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri merupakan majalah ilmiah yang berkaitandengan bidang teknologi pencegahan pencemaran industri yang terbit 2 kali dalam setahun. Majalah ini

juga memuat karya tulis ilmiah keindustrian lainnya serta terkait dengan ilmu lingkungan. Majalah inidahulu bernama Bulletin Penelitian dan Pengembangan Industri.

DEWAN REDAKSI

Penanggung Jawab Kepala BBTPPI SemarangPemimpin Redaksi Drs. Sigit Kartasanjaya (Kimia Lingkungan)

Mitra Bestari edisi ini Dr. Ir. Eddy Hermawan, M.Sc (Meteorologi,) Dr. Bambang Cahyono, M.Sc (Kimia organik)Prof. Dr. Ir. Purwanto ( Teknologi Kimia - lingkungan) Prof. Dr.ret.nat. Drs.Karna Wijaya, M. Eng (Kimia Energi dan Kimia Bahan)

Dewan Redaksi Ir. Sri Murtinah, M.Si (Teknologi lingkungan), Ir. Nani Harihastuti, M.Si (Teknologi lingkungan), Ir. Marihati (Simulasi dan Kontrol Proses), Dra. Muryati, Apt (Simulasi dan Kontrol Proses),

Drs. Misbachul Munir, M.Si (Teknologi Lingkungan), Ir. Ais Lestari Kusumawardhani (Simulasi dan Kontrol Proses),Aris Mukimin, S.Si, M.Si (Kimia Lingkungan), Subandriyo, S.Si (Ilmu Lingkungan), Silvy Djayanti, ST, M.Si (Ilmu Lingkungan)Redaksi Pelaksana Drs. M. Nasir, MA (Tekno Ekonomi ), Hanny Vistanty, ST, MT (Teknik Kimia),M. Syarif Romadlon, S.Si (Fisika)

Sekretaris Aniek Yuniati Sisworo, ST, Rustiana Yuliasni, STSetting/Tata naskah dan Tata Kelola Website Nur Zen,ST, Ahmad Nashorudin Muamar, S.AP, Arif Hidayat, S. Kom

Distribusi Eko Widowati, SH, Santoso

Dari Redaksi:Dengan segala kerendahan hati, kami panjatkan puji syukur kehadirat Allah Yang Maha Kuasa, yang telah melimpahkan

taufik, hidayah dan nikmat-Nya sehingga Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri ini dapat hadir kehadapan parapembaca.

Pada edisi Vol 2, No 1, Mei 2012 yang baik ini kami selaku ketua redaksi mohon pamit , selama ± 30 tahun kamimengasuh dari terbitan awal bernama Warta Balai Industri Semarang No 1 tahun 1982 menjadi jurnal Teknologi PencegahanPencemaran Industri terbitan 2012 . Ada banyak pelajaran yang dapat dipetik selama kami mengasuh jurnal ini.Jurnal ini sangatdibutuhkan bagi rekan-rekan peneliti di Balai Besar Teknologi Pencegaham Pencemaran Industri maupun peneliti di berbagaiKementerian Republik Indonesia. Semoga pengasuh yang baru dapat lebih meningkatkan peran jurnal ini khusunya bagi masyarakatindustri. Pada penerbitan Jurnal Riset kali ini, kami sajikan jurnal penelitian mengenai :

- Recycling Limbah Padat Industri Peleburan Besi (Iron Slag) Sebagai Bahan Campuran Industri Beton yang BerwawasanLingkungan

- Pengolahan Air Limbah Industri Kertas Secara Anaerobik UASB Skala Labolatorium Pada Berbagai Suhu- Pemanfaatan Limbah Padat Industri Rokok Untuk Pestisida Nabati- Proses Up-Flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) Untuk Peningkatan Kinerja dan Penghematan Biaya Operasional Pengolahan

Air Limbah Industri Kertas- Pengaruh Suhu dan Waktu Ekstraksi Terhadap Karakteristik Tanin dari Limbah Padat Kayu Pinus (Pinus sp) Yang di Ekstraksi Dengan

Pelarut Air- Pengembangan Produksi Bioplastik Untuk Kerajinan Asesoris- Pengaruh Bakteri Halofilik Terhadap Kemurnian Na Cl Garam Rakyat Guna Penerapan Green Industry Di Industri Berbasis

Garam Rakyat

Redaksi mengucapkan terima kasih kepada para penulis yang telah menyumbangkan karya ilmiahnya untuk dipublikasikandi Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri. Kritik dan saran dari pembaca untuk memperbaiki mutu dan penampilanJurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri sangat kami harapkan.

Alamat Redaksi/Penerbit

Balai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri (BBTPPI)Jl. Ki Mangunsarkoro 6 Semarang, Telp. (024) 8316315 Fax. (024) 8414811

i

Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri Vol. 2, No. 1, Mei 2012ii

JURNAL RISETTEKNOLOGI PENCEGAHAN PENCEMARAN INDUSTRI

Vol. 2 No 1, Mei 2012

DAFTAR ISI

1. Misbachul Moenir, Novarina Irnaning Handayani...........................................................................Recycling Limbah Padat Industri Peleburan Besi (Iron Slag) Sebagai Bahan Campuran IndustriBeton yang Berwawasan Lingkungan

2 Sri Moertinah, Sartamtomo..........………………………………………..............................................Pengolahan Air Limbah Industri Kertas Secara Anaerobik UASB Skala Labolatorium Pada Berbagai Suhu

3 Ais Lestari Kusumawardhani, Basir, Subandriyo, Nilawati ..........…………..................................Pemanfaatan Limbah Padat Industri Rokok Untuk Pestisida Nabati

4 Yusup Setiawan, Sri Purwati, Kristaufan J.P.....…………………………………..............................Proses Up-Flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) Untuk Peningkatan Kinerja dan PenghematanBiaya Operasional Pengolahan Air Limbah Industri Kertas

5 Subandriyo..................................................................................................................................Pengaruh Suhu dan Waktu Ekstraksi Terhadap Karakteristik Tanin dari Limbah Padat Kayu Pinus(Pinus sp) Yang di Ekstraksi Dengan Pelarut Air

6 Rita Dwi Ratnani, Mohammad Endi Yulianto, Indah Hartati ...........………....................................Pengembangan Produksi Bioplastik Untuk Kerajinan Asesoris

7 Marihati.....................................................…………………………………….................................Pengaruh Bakteri Halofilik Terhadap Kemurnian Na Cl Garam Rakyat Guna Penerapan GreenIndustry Di Industri Berbasis Garam RakyatUlasan Buku (Aris Mukimin)..............................................................................................................

1

11

21

29

41

49

59

67

JURNAL RISET TPPIAkreditasi : No.

279/AUI/P2MBI/05/2010Berlaku sampai Mei 2012

Vol. 2 No.1Mei 2012

Halaman1 - 67

Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri Vol. 2, No. 1, Mei 2012 iii

PEDOMAN PENULISAN NASKAHJURNAL RISET

TEKNOLOGI PENCEGAHAN PENCEMARAN INDUSTRI

PETUNJUK UMUM

JURNAL RISET TEKNOLOGI PENCEGAHAN PENCEMARAN INDUSTRI adalah publikasi ilmiah dibidangteknologi pencegahan pencemaran industri. Jurnal ini diterbitkan oleh Balai Besar Teknologi Pencegahan PencemaranIndustri yang merupakan kelanjutan dari Bulletin Penelitian dan Pengembangan Industri yang terbit terakhir padabulan November 2009.

Naskah dapat ditulis dalam Bahasa Indonesia atau Bahasa Inggris yang baik dan benar. Naskah dapatberupa hasil penelitian dan pengembangan, kajian ilmiah, analisis dan pemecahan masalah dibidang teknologipencegahan pencemaran industri. Naskah tersebut belum pernah dipublikasikan dalam publikasi ilmiah lainnya.

PETUNJUK PENULISAN

1. Setiap naskah harus diketik menggunakan program MS Word, fontasi Time New Roman, 1,5 spasi, padakertas HVS ukuran A4 (kwarto) 70 g, maksimal 15 halaman, margin kiri 30 mm dan kanan 25 mm, marginbawah dan atas masing masing 25 mm. Naskah dikirim rangkap 2 (dua) disertai soft copy dalam CD ataudikirimkan lewat e-mail atau e-pesan.

2. Susunan Naskah yang berasal dari hasil Riset adalah sebagi berikut : Judul, Nama dan alamat institusipenulis, Abstrak Berbahasa Indonesia, Kata Kunci Berbahasa Indonesia, Abstract Berbahasa Inggris,Keywords, Pendahuluan, Metodologi, Hasil dan Pembahasan, Kesimpulan, ucapan terima kasih (kalau ada)dan Daftar Pustaka. Naskah yang bukan hasil riset disesuaikan dengan format ilmiah yang berlaku.

3. Judul : ditulis dengan huruf besar font 14 pt bold (format all caps), singkat, jelas, menggambarkan isi naskah/naskah, maksimal 16 kata.

4. Nama Penulis : dengan font 12 pt bold ditulis nama lengkap, tanpa gelar akademik. Apostrop ditulis dibelakangnama penulis dengan format superscript. Jarak antara judul dan nama penulis adalah 2 spasi.

5. Abstrak dan Abstract : abstrak memuat perumusan masalah, tujuan, metodologi, hasil utama, kesimpulandan implikasi hasil penelitian. Maksimal 250 kata. Judul abstrak dan abstract ditulis dengan font 11 pt bold.Isinya ditulis dengan font 11 pt italic (huruf miring). Margin kiri 40 mm dan margin kanan 30 mm. Jarak namapenulis dan abstrak adalah 2 spasi. Abstract berbahasa Inggris adalah terjemahan dari Abstrak.

6. Kata Kunci dan Key words : maksimal 8 kata. Key words adalah terjemahan bahasa Inggris kata kunci.Judul Kata Kunci dan ditulis dengan font 11 pt bold. Isinya ditulis dengan font 11 pt italic. Margin disamakandengan abstrak. Jarak abstrak dan Kata Kunci dan Abstract dan Key words masing masing 2 spasi.

7. Isi Naskah : ditulis dengan font 12 pt.8. Gambar dan Tabel : harus diberi urut. Judul tabel ditulis diatas tabel, sedangkan judul gambar ditulis

dibawahnya. Penempatan tabel dan gambar harus berdekatan dengan teks yang mengacunya. Gambar/grafik hendaknya menggunakan format beresolusi tinggi dan kontras. Hindari gambar dan tabel ditulis padalampiran. Jumlah halaman gambar dan tabel tidak boleh lebih dari 30 % dari seluruh halaman.

9. Daftar Pustaka : disusun menurut abjad• Buku : nama penulis, tahun penerbitan, judul, volume, edisi, nama penerbit, kota penerbit. Referensi

dari naskah yang tidak dipublikasikan dan komunikasi pribadi tidak dicantumkan dalam DaftarPustaka, tetapi ditulis dalam teks.

• Terbitan berkala : nama penulis, tahun penerbitan, judul naskah, nama terbitan, volume dan nomorterbitan dan nomor halaman.

• Pustaka dari Proceeding : nama penulis, judul pustaka, nama proceeding, nama penerbit, tahun.• Website/internet : nama penulis, judul, nama serial on line, tahun serial, tanggal dikutip, nama

website.10. Naskah akan dievaluasi oleh dewan penyunting, dengan kriteria penilaian : kebenaran isi, orisinilitas, kejelasan

uraian dan kesesuaian dengan sasaran jurnal. Naskah yang tidak dapat dimuat akan diberitahukan kepadapenulisnya.

11. Pendapat atau pernyataan ilmiah merupakan tanggung jawab penulis.12. Hal hal yang belum jelas dapat mengubungi redaksi.

Alamat Redaksi : REDAKSI JURNAL RISET TEKNOLOGI PENCEGAHAN PENCEMARAN INDUSTRIBalai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran IndustriJl. Ki Mangunsarkoro No. 6 SemarangTelepon : 024-8316315, Fax : 024-8414811, Email : [email protected]@yahoo.co.id

ISSN No. 2087-0965ISSN No. 2087-0965

Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri Vol. 2, No. 1, Mei 2012iv

JURNAL RISET TEKNOLOGI PENCEGAHAN PENCEMARAN INDUSTRI( RESEARCH JOURNAL OF INDUSTRIAL POLLUTION CONTROL TECHN0LOGY )

ISSN 2087-0965 Vol. 2, No. 1, Mei 2012ABSTRAK

RECYCLING LIMBAH PADAT INDUSTRI PELEBURAN BESI (IRON SLAG) SEBAGAI BAHAN CAMPURANINDUSTRI BETON YANG BERWAWASAN LINGKUNGAN

Misbachul Moenir, Novarina Irnaning HandayaniBalai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri

Jl. Ki Mangunsarkoro No. 6 SemarangEmail : [email protected]

Sejalan dengan pesatnya pembangunan khususnya dibidang konstruksi akan meningkatkan kebutuhan bajasecara nasional. Pada tahun 2010 total kebutuhan baja sebanyak 11 juta ton, sekitar 8 juta ton merupakanproduksi nasional dan sisanya masih impor. Salah satu karakteristik industri baja adalah besarnya jumlah limbahyang berupa slag atau terak yang dihasilkan. Menurut Peraturan Pemerintah Nomor 85 Tahun 1999, limbahpadat industri baja diklasifikasikan sebagai limbah B-3 (bahan beracun dan berbahaya), apabila tidak dikeloladengan baik dapat menimbulkan pencemaran lingkungan. Jumlah limbah padat slag adalah 335 kg/ton produkpig iron dengan komposisi CaO = 40-43 %, SiO2 = 31-36 %, Al2O3 = 13-15 %, MgO = 4–6 %. Pengelolaan slagsampai saat ini hanya ditimbun dalam areal pabrik (open dumping) dengan jumlah limbah yang cukup besar.Salah satu penanganan yang direkomendasikan adalah melakukan proses solidifikasi dan dimanfaatkan sebagaibahan yang bermanfaat, yaitu untuk beton. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemanfaatan Limbah BahanBerbahaya dan Beracun iron slag untuk beton sebagai pengganti agregat sampai 100 % dapat memenuhistandar produk beton mutu sedang sesuai SNI dengan kuat tekan terkecil 250 kg/cm2. Hasil analisis TCLPpada semua komposisi masih jauh dibawah ambang batas baku mutu TCLP Zat Pencemar Dalam LimbahUntuk Menentukan Sifat Racun menurut Peraturan pemerintah Nomo 85 Tahun 1999. Pemanfaatan iron slagsebagai agregat beton ini dapat menjadi salah satu cara yang dapat digunakan untuk menurunkan resikopencemaran dan kerusakan lingkungan akibat iron slag.

Kata kunci : Limbah padat industri baja, slag, beton, aman bagi lingkungan

PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI KERTAS SECARA ANAEROBIK UASBSKALA LABORATORIUM PADA BERBAGAI SUHU

Sri Moertinah, SartamtomoBalai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri


Telah dilakukan penelitian untuk mengolah air limbah industri kertas kraft dengan sistem biologis anaerobikUASB dengan tujuan mencari teknologi tepat untuk pengolahan air limbah industri organik tinggi . Sasaranpenelitian adalah mencari hydraulic retention time optimum pada berbagai suhu percobaaan. Penelitian dilakukansecara laboratorium dengan menggunakan bakteri anaerobik didalam reaktor UASB (Up flow anaerobik SludgeBlanket) volume 6 L pada suhu kamar, volume 5,25 L pada suhu 40 oC, dan volume 5,5 L pada suhu 55 oC .Sebagai variabel percobaan adalah waktu tinggal hydraulic. Penelitian menghasilkan kondisi optimum prosespengolahan anaerobik suhu kamar secara kontinyu pada OLR(Organik Loading Rate) 1,44 – 6,88 g/L harimenunjukan waktu tinggal hydraulic optimum adalah 24 jam dengan penurunan COD = 84 %; suhu 40 oC padapada OLR 1,16 - 6,76 g/Lhari menunjukkan waktu tinggal optimum adalah 24 jam dengan penurunan COD84,01 % ; suhu 55 oC (thermophilic) pada OLR 1,21 – 7,3 g/L hari menunjukan waktu tinggal optimum 20 jamdengan penurunan COD = 87,5 % . Dibanding sistem biologis anaerobik mesophilic , maka sistem biologisthermophilic untuk pengolahan air limbah industri kertas adalah sedikit lebih cepat. Untuk memenuhi BMLC(Baku Mutu Limbah Cair) industri kertas, air limbah terolah anaerobik masih memerlukan pengolahan lanjutsecara aerob atau dapat juga dengan sistem wetland.

Kata kunci : Air limbah, kertas, pengolahan anaerobik


Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri Vol. 2, No. 1, Mei 2012 v

PROSES UP-FLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET (UASB) UNTUK PENINGKATAN KINERJA DANPENGHEMATAN BIAYA OPERASIONAL PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI KERTAS

Yusup Setiawan, Sri Purwati, Kristaufan J.P.Balai Besar Pulp dan Kertas (BBPK)

Jl. Raya Dayeuhkolot No. 132 BandungE-mail : [email protected]

Pengurangan konsumsi air di industri kertas saat ini menyebabkan karakteristik air limbah menjadi semakinpekat dengan kandungan polutan organik terlarut. Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) di industri kertasdengan proses aerobik lumpur aktif tidak mampu lagi mengolah air limbah beban organik tinggi sehingga berakibatkinerja IPAL menurun. Untuk peningkatan kinerja IPAL diperlukan pengolahan awal dengan proses anaerobikseperti UASB agar proses lumpur aktif kembali beroperasi normal. Penelitian pengolahan air limbah kertasdengan menggunakan reaktor UASB dan reaktor lumpur aktif telah dilakukan. Waktu tinggal air limbah dalamreaktor divariasikan dari 48 jam diturunkan sampai 12 jam dan pengaruhnya selama pengolahan air limbahdianalisis terhadap efisiensi pengolahan, kualitas hasil olahan dan biogas yang dihasilkan. Penghematan biayaoperasional pengolahan air limbah dengan penggunaan reaktor UASB juga dikaji.

Hasil menunjukkan bahwa pengolahan dengan sistem gabungan UASB - lumpur aktif dengan masing-masingwaktu tinggal 12 jam dapat mereduksi COD sampai 91%, BOD5 sampai 98% dan TSS sampai 85% dengankualitas efluen yang memenuhi baku mutu. Ditinjau dari aspek ekonomi penggunaan UASB berpotensi dapatmenghemat biaya listrik sebesar 87% dari pengolahan aerobic lumpur aktif.

Kata kunci : UASB, lumpur aktif, peningkatan kinerja, penghematan biaya



PEMANFAATAN LIMBAH PADAT INDUSTRI ROKOKUNTUK PESTISIDA NABATI

Ais Lestari Kusumawardhani, Basir, Subandriyo, NilawatiBalai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri


Telah dilakukan penelitian pemanfaatan limbah padat industri rokok dengan mengisolasi kandungan nikotinuntuk bahan pestisida nabati, yaitu bakterisida atau fungisida. Limbah padat berupa gagang tembakau dandebu tembakau dari dust unit masih mengandung senyawa aktif nikotin, diharapkan dapat berfungsi sebagaipestisida nabati. Isolasi nikotin dilakukan dengan cara maserasi, distilasi dan sulfatasi dijadikan Nikotin Sulfat.Penelitian menggunakan Rancangan Acak Lengkap Faktorial dengan variabel bahan baku, yaitu limbah padatdari gagang kasar (small fine/SF) dan debu tembakau dari dust unit (DU) dengan perbandingan bahan : air =1:10; 1:15 dan 1:20 pada saat maserasi. Selanjutnya Nikotin Sulfat diuji khasiatnya terhadap bakteri Ralstoniasolanacearum, fungi Fusarium oxysporum dan Curvularia sp. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar nikotintertinggi, yaitu 3,67% diperoleh dari perlakuan limbah padat (SF) dengan perbandingan bahan : air = 1 : 20. Ujikhasiat terhadap bakteri Ralstonia solanacearum masih dapat tumbuh pada media PDA yang telah diberi 1%Nikotin Sulfat-20, baik dari (SF) maupun dari (DU). Demikian pula uji khasiat terhadap jamur Fusarium danCurvularia masih dapat tumbuh pada konsentrasi 1% bahan aktif Nikotin Sulfat-20, baik dari (SF) maupun dari(DU). Namun pengaruh Nikotin Sulfat-20 dari DU terhadap Curvularia maupun Fusarium memberikan efekpenghambat pertumbuhan lebih kuat dibanding dengan Nikotin Sulfat-20 dari SF.

Kata kunci : limbah padat indutri rokok, isolat nikotin, pestisida nabati.

Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri Vol. 2, No. 1, Mei 2012vi



PENGARUH SUHU DAN WAKTU EKSTRAKSI TERHADAP KARAKTERISTIK TANIN DARI LIMBAH PADATKULIT KAYU PINUS (Pinus sp) YANG DI EKSTRAKSI DENGAN PELARUT AIR

SubandriyoBalai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri

Jl. Ki Mangunsarkoro No. 6 SemarangEmail :[email protected]

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu dan waktu ekstraksi terhadap karakteristik tanin darilimbah padat kulit kayu pinus yang diekstraksi dengan pelarut air. Penelitian menggunakan rancangan faktorialdua faktor. Faktor A (suhu) dan B (waktu) terdiri atas 3 taraf. Faktor A adalah A1 = 60oC, A2 = 70oC, dan A3 = 80oC,sedangkan faktor B yaitu B1 = 2 jam, B2 = 3 jam dan B3 = 4 jam. Ekstrak yang diperoleh selanjutnya dihitungkandungan kadar ekstrak tanin, dan dianalisa kadar tanin terkondensasi, kelarutan tanin dalam air, kadar tanindan bilangan stiasny.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengaruh faktor suhu dan waktu ekstraksi serta interaksi antara keduafaktor memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap kadar ekstrak tanin yang dihasilkan, kandungan taninterkondensasi dan bilangan stiasny oleh suhu dan waktu ekstraksi, sedangkan interaksi antara kedua faktorhanya terjadi pada taraf 5 %. Untuk kelarutan tanin dalam air hanya dipengaruhi oleh suhu ekstraksi, sedangkanlama ekstraksi tidak berpengaruh nyata.

Kondisi optimal untuk memperoleh tanin dari kulit kayu Pinus dengan kualitas dan kuantitas yang baik dapatdilakukan dengan cara mengekstraksi serbuk kulit kayu tersebut pada suhu 80oC selama 3 jam dengan kadarekstrak tanin 43,0 % dengan nilai kelarutan dalam air sebesar 0,9340 gr tanin/gr air, kandungan tanin terkondensasisebesar 82,5 % dan bilangan stiasny 107,3 %.

Kata kunci : Kulit kayu pinus, ekstraksi, suhu ekstraksi, waktu ekstraksi, tanin.

PENGEMBANGAN PRODUKSI BIOPLASTIKUNTUK KERAJINAN ASESORIS

Rita Dwi Ratnani1, Mohammad Endi Yulianto2, Indah Hartati 1

1Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Wahid Hasyim, Jalan Menoreh Tengah x/22 Semarang, 502362Jurusan Teknik Kimia PSD III, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Jl.Prof.Sudharto,S.H Tembalang, Semarang 50275

Email : [email protected]

Salah satu hasil samping dari industri biodiesel berupa gliserol. Penggunaan plastik secara luas disebabkankarena keunggulan dari plastik. Plastik membuat begitu banyak polusi dan berbagai upaya telah dilakukanuntuk memecahkan masalah ini. Salah satu upaya ini adalah untuk membuat plastik biodegradable dari gliseroldalam Sequencing Batch Bioreaktor. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui optimasi parameter-parameterproses, mengembangkan produksi bioplastik untuk kerajinan asesoris dan evaluasi tekno ekonomi produkvitasPHA. Penelitian tentang produksi polyhydroxyalkanoates melalui fermentasi gliserol dalam bioreaktor curahsekuensing diselidiki secara eksperimental. Urutan penelitian dilakukan dalam beberapa langkah: aplikasibioplastik untuk kerajinan asesoris dan evaluasi tekno ekonomi. Perolehan PHA tertinggi dicapai dari durasiperendaman selama 2 jam dalam larutan metanol. Proses optimasi menunjukkan bahwa variabel yang palingberpengaruh adalah konsentrasi nitrogen dan perolehan PHA tertinggi dicapai dari proses yang dilakukandengan konsentrasi nitrogen 4 mg / L, konsentrasi Phospor konsentrasi 2mg / L, konsentrasi oksigen 5 mg / Ldan pada kondisi aerobik -anaerob rasio 1:4. Aneka kerajinan asesoris yang dibuat dapat berupa bros, kalung,dan gelang. Berdasarkan perhitungan analisa tekno ekonomi, BEP yang dicapai cukup rendah. Sehingga asesorisdari limbah plastik dan plastik biodegradabel cukup layak untuk diproduksi secara komersial.

Kata Kunci : Polihidroksialkanoat, fermentasi, Sequencing Batch Bioreaktor

Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri Vol. 2, No. 1, Mei 2012 vii



PENGARUH BAKTERI HALOFILIK TERHADAP KEMURNIAN NaCl GARAM RAKYAT GUNA PENERAPANGREEN INDUSTRY DI INDUSTRI BERBASIS GARAM RAKYAT

MarihatiBalai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri

Jl. Ki Mangunsarkoro No. 6 Semarang Email : [email protected]

Dalam proses kristalisasi maksimum garam NaCl pada konsentrasi air garam 25-300 Be terjadi peristiwakopresipitasi senyawa NaCl dengan senyawa magnesium dan kalium yang mengakibatkan rendahnya kemurnianNaCl yang diperoleh. Bakteri halofilik adalah bakteri berpigmen yang terdapat dalam bittern atau air garamlewat tua (>300 Be) yang mampu menghasilkan metabolit berupa senyawa organik bermuatan negatip lebihtinggi dibanding bakteri lainnya. Keberadaan mikroba halofilik berpigmen dengan jumlah yang cukup di mejakristalisasi garam dihipotesiskan tidak hanya membantu penyerapan sinar matahari saja tetapi metabolit yangdihasilkan juga dapat membantu mengurangi efek kopresipitasi pada proses pengendapan garam-garam NaCl-Mg-K. Untuk itu perlu dilakukan penelitian guna mengetahui kondisi operasi pemurnian NaCl dimeja kristalisasidengan memanfaatkan bakteri halofilik. Sumber bakteri untuk pembuatan Starter bakteri halofilik adalah larutangaram tua (25O Be) PT. Garam di Sampang. Variabel yang digunakan adalah persentase starter bakteri halofilik(S) dan konsentrasi media Luria Berthani (X) dengan komposisi : 0,1S - 0,1 X; 0,1 S – 0,01 X; 0,1 S – 0,001 X;0,001 S – 0,1 X; 0,001 S – 0,01 X; 0,001 S – 0,001X; 0,001 S – 0,1 X; 0,001S – 0,01X; 0,001S – 0,001X.Dilakukan dua kali percobaan dimana percobaan pertama berlangsung pada suhu ruangan 35O C, kepekatanlarutan garam tua 25O Be, sedangkan percobaan kedua berlangsung pada suhu ruangan 31O C, dan kepekatanlarutan garam tua 27O Be. Dari hasil percobaan maka komposisi 0,01S – 0,01 X diambil sebagai salah satukomposisi terbaik yang menghasilkan garam 268,15 gr dengan kandungan NaCl 98,0%, untuk kontrolmenghasilkan garam 247,5 gr dengan kandungan NaCl 95,01%. Hasil uji coba prototype meja garam berkapasitas8 L dengan kepekatan larutan garam tua 27O Be, komposisi pemakaian bakteri halofilik dan nutrisinya 0,01 S –0,01 X menghasilkan 714 gr garam yang kandungan NaCl-nya 99,58%.

Kata kunci : Halofilik, Luria Berthani, green industry, garam rakyat, prototype

Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri Vol. 2, No. 1, Mei 2012viii


ISSN 2087-0965 Vol. 2, No. 1, Mei 2012ABSTRACT

RECYCLING IRON SLAG FOR MATERIALS IN CONCRETE INDUSTRYTHAT ENVIRONMENTAL FRIENDLY

Misbachul Moenir, Novarina Irnaning HandayaniCenter of Industrial Pollution Control Technology of Semarang


Construction field’s rapid growth has increased the national steel demand. In 2010, from total 11 million tons ofsteel demand , about 8 million tons of them came from national production and the rest are still imported. One ofthe characteristics of the steel industry is the formed of massive ammount slag waste. According to GovernmentRegulation No. 85 of 1999, the iron slag is classified as dangerous waste, commonly called as dangerous wasteand will cause environmental pollution if it is not managed properly. One ton iron slag produced 335 kg slagwhich are composed of CaO = 40-43%, SiO2 = 31-36%, Al2O3 = 13-15%, MgO = 4-6%. Currently slag managementjusts only doing by open dumping of large arround slag waste. The alternative treatment recommended is bysolidification, used then as concrete.

The results showed that the utilization of iron slag waste for aggregate substitution for concrete up to 100% canmeet the medium Indonesian standards of quality (SNI, with 250 kg/cm2 minimum compressive strength). TCLPcontaminant in the waste to determine toxicity under maximum standard according government regulations No.85/1999. Iron slag utilization as concrete building material can reduce the environmental pollution

Key word : Solid waste steel industry, slag, concrete, environmental friendly

THE TREATMENT OF PAPER INDUSTRY WASTE WATER IN LABORATORY SCALE USING ANAEROBICUASB AT VARIETY OF TEMPERATURE

Sri Moertinah, SartamtomoCenter of Industrial Pollution Control Technology of Semarang


A research laboratory of kraft paper industry waste water treatment by biological anaerobic UASB has beendone in order to look for high organic waste water treatment appropiate technology. The target of the researchis to look for optimum hydraulic retention time at many kind of experimental temperature. The research hasbeen done in laboratory by using anaerobic bactery in 6 L volume of UASB at room temperature; 5,25 L volumeat 40 oC temperature; 5,5 L volume at 55 oC temperature. The experiment variabel is hydraulic retention time.The research results optimum anaerobic treatment in continual room temperature at OLR (Organic LoadingRate) 1,44 – 6,88 gr/L.day show optimum hydraulic retention time 24 hour with 84 % COD removal ; in 40 oC atOLR 1,16 – 6,76 g/L day show optimum hydraulic retention time 24 hour with 84,01 % COD removal; in 55 oC(thermophilic) at OLR 1,21 – 7,3 g/Lday show optimum hydraulic retention time 20 hour with 87,5 % CODremoval. Compare d with mesophilic anaerobic biological treatment, so thermophilic anaerobic biological paperindustry waste water treatment is a litle quicker. For fulfill the effluent standard of waste water paper industry ,so anaerobic waste water treatment still need more treatment by aerobic or wetland system .

Key words : Waste water, paper, anaerobic treatment

ISSN 2087-0965 Vol. 2, No. 1, Mei 2012

Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri Vol. 2, No. 1, Mei 2012 ix



THE USE SOLID WASTE OF CIGARETTE INDUSTRY FOR BIO-PESTICIDEUP-FLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET (UASB) PROCESS FOR BETTER PERFORMANCE

AND COST EFFICIENCY OF WASTE WATER TREATMENT OF PAPER INDUSTRY

Ais Lestari Kusumawardhani, Basir, Subandriyo, NilawatiCenter of Industrial Pollution Control Technology of Semarang


A research on utilizing solid waste of Clove Cigarette Industry was done by isolating its nicotine content forbiopesticide i.e bactericide or fungicide. The waste in the form of tobacco stems and tobacco dust from the dustunit contain nicotine compound having biopesticidal properties. Isolation of nicotine was done by maceration,distillation and sulfatation to become Nicotine Sulfate. The experimental research used a Completely RandomizedFactorial Design with variable raw materials i.e, rough/small fine (SF) and tobacco dust from the dust unit (DU)by the ratio of material : water = 1:10; 1:15 and 1:20 each, at the time of maceration. Efficacy test were done toNicotine Sulphate against bacteria Ralstonia solanacearum, fungi Fusarium oxysporum and Curvularia sp. Theresults showed that the highest levels of nicotine, which is 3.67% was obtained from (SF) with a ratio of material: water 1:20. Efficacy test of the bacterium Ralstonia solanacearum is still able to grow on PDA media that hasbeen given a Nicotine Sulphate-20, both of the (SF) and from (DU). However, the efficacy test of the fungusFusarium and Curvularia can still grow at a concentration of 1% active ingredient nicotine, both of the (SF) andfrom (DU). However, the effect of Nicotine Sulphate-20 from DU to inhibite growth both on the Fusarium andCurvularia was stronger than that of SF.

Keywords : solid waste of Clove Cigarette Industry, nicotine isolate, biopesticide

UP-FLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET (UASB) PROCESS FOR BETTER PERFORMANCE ANDCOST EFFICIENCY OF WASTE WATER TREATMENT OF PAPER INDUSTRY

Yusup Setiawan, Sri Purwati, Kristaufan J.P.Center Of Pulp And Paper

Jl. Raya Dayeuhkolot No. 132 BandungEmail : [email protected]

High reducing of water consumption that has been done by paper industry led to the characteristics of wastewater becomes more concentrated containing dissolved organic pollutants. Wastewater treatment plant (WWTP)in paper industry using aerobic activated sludge process can no longer treat wastewater of high organic loadsthat result in decreased the performance. To improve the performance of this WWTP, it is required an additionalprocessing with anaerobic processes such as UASB in order the activated sludge process can be operatednormally. Research of waste water treatment operated continuously using UASB and activated sludge reactorshave been conducted. Hydraulic retention time (HRT) of wastewater was varied from 48 hours down gradually to12 hours. During the wastewater treatment process, the influence of HRT to the efficiency treatment, the qualityof effluent and the biogas produced was analyzed. The process of formation of granular sludge in UASB reactorand operational cost saving of waste water treatment with the use of UASB reactor was also studied.

The results showed that combination treatment of UASB - activated sludge processes on the HRT of 12 hour canreduce up to 91% COD, BOD5 and TSS up to 98% to 85% with effluent quality that meets quality standards. Useof UASB in waste water treatment of paper industry could save electricity costs by 87% from activated sludgetreatment process.

Key words: UASB, activated sludge, performance improvement, cost saving

Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri Vol. 2, No. 1, Mei 2012x



THE EFFECT OF TEMPERATURE AND DURATION ON TANNIN CHARACTERISTIC OF WATEREXTRACTION OF SOLID WASTE OF PINUS WOODS

SubandriyoCenter of Industrial Pollution Control Technology of Semarang


The aim of this research was to effect of temperature and time of extraction with solvent water to the characteristicof the tannin from the bark of pine solid waste. A research use completely randomized design with 2 factor.Factor A (temperature) and B (time) consists of 3 degree. Factor A is A1: 600C; A2 : 70 0C and A3 : 800C where asfactor b is B1 : 2 hours, B2 : 3 hours and B3 : 3 hours. The extract obtained was analyzed subsequent levelscontain extract tannins, condensed tannin, tannin water solubility, contain tannins and stiasny number.

The result showed that the influence of temperature, extraction time factor and the interaction betwen these twofactor provide a significant influence on levels tannin extract, condensed tannins content and stiasny number bytemperature and extraction time, while the interaction between these two factor only occurs at the level of 5 %.The tannins in the water solubility is only affected by extraction temperature, extraction time while not influencereal.

The optimal conditions to obtain tannin from bark pine with the quality and quantity of the good can be done byextracting the bark powder at a temperature of 800C for 3 hours with tannin extract content 43,0 % by value oftannin water solubility of 0,9340 g tannins/g of water, condensed tannin content 82,5 % and stiasny number107,3 %.

Keywords : pine bark, extraction, extraction temperature, extraction time, tannin.

BIPLASTIC PRODUCT DEVELOPMENT FOR ACCESSORIES CRAFT INDUSTRY


1Department Of Chemical Engineering , Faculty Of Engineering, Wahid HasyimUniversity, Jalan Menoreh Tengah x/22 Semarang2Department Of Chemical Engineering PSD III, Faculty Of engineering, Diponegoro University, Jl.Prof.Sudharto,S.H Tembalang, Semarang

Email : [email protected]

Glycerol is a by product from biodiesel industry. The widespread utilization of plastic has contributed to a seriousplastic waste burden. Several efforts are made in order to overcome the problems caused by plastic pollution.One of the efforts is by producing biodegradable plastic from glycerol in a Sequencing Batch Bioreactor. Theobjectives of this research were to optimize the process parameter, to develop the bioplastic production foraccessories craft and to evaluate the techno-economic of the PHA production. The polyhydroxyalkanoatesproduction through glycerol fermentation in a sequencing batch bioreactor was experimentally investigated. Thesequences of the research were include: application of the bioplastic for accessories and evaluation of thetechno-economi. The highest yield of PHA was achieved in the 2 hours of methanol submerging. The optimizationprocess showed that the most influencing variable was concentration of nitrogen. The highest recovery of thePHA was achieved on nitrogen concentration of 4 mg / L, phosphor concentration of 2mg / L, oxygen concentrationof 5 mg / L and ratio of aerobic -anaerobic 1:4. The accessories made are include necklace, hanger pin andbracelet. Based on the techno-economic evaluation, the break even point is low enough. Thus the commercialproduction of accessories from bioplastics is reasonable.

Keywords: Polyhydroxyalkanoates, fermentation, Sequencing Batch Bioreactor, accessories

Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri Vol. 2, No. 1, Mei 2012 xi



THE EFFECT OF HALOPHYLIC MICROORGANISMS ON NACL PURITY OF SALT FOR GREENINDUSTRY IMPLEMENTATION IN PEOPLE OWNED INDUSTRY

MarihatiCenter of Industrial Pollution Control Technology of Semarang


In the crystallization process of the maximum salt concentration of NaCl in brine 25-30O Be NaCl compoundevent coprecipitation with magnesium and potassium compounds which resulted in low purity NaCl obtained.Halophilic pigmented bacterium is a bacterium found in salt water through the Bittern or old salt water (> 30O Be)that is able to produce metabolites of negatively charged organic compound is higher than other bacteria. Thepresence of microbes halophilic pigmented with a sufficient amount of salt crystallization in the table is hypothesizednot only helps the absorption of sunlight alone but the resulting metabolites may also help reduce the effect ofcoprecipitation in the process of deposition of salts NaCl-Mg-K. For that we need to do research to determine theoperating conditions over the kitchen NaCl crystallization purification by using halophilic bacteria. Source ofbacteria for the manufacture of starter halophilic bacteria is an old salt solution (25O Be) PT. Garam in Sampang.Variable used is the percentage of halophilic bacteria (S) and the concentration of Luria Berthani medium (X)with the composition: 0.1 S - 0.1 X, 0.1 S - 0.01 X, 0.1 S - 0.001 X; 0.001 S - 0.1 X; 0.001 S - 0.01 X; 0.001 S -0.001 X; 0.001 S - 0.1 X; 0.001 S - 0.01 X; 0.001 S - 0.001 X. Conducted two trials in which the first experimenttook place at room temperature of 35O C, the concentration of salt solution 25O Be old, while the second trial tookplace at room temperature of 31O C, and the concentration of 27O Be an old salt solution. From the experimentalresults of the composition 0.01 S - 0.01 X is taken as one of the best compositions that produce 268.15 grams ofthe salt content of 98.0% NaCl, to control yield 247.5 g of salt with NaCl content of 95.01%. The results of testinga prototype with a capacity of 8 L table salt with a salt solution concentrations of 27O Be older, use of halophilicbacteria and halophilic nutrition 0.01 S - 0.01 X produces 714 grams of NaCl salt content was 99.58%.

Key words: Halophilic, Luria Berthani, green industry, the salt of the people, prototype

Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri Vol. 2, No. 1, Mei 2012xii


Recycling Limbah Padat Industri Peleburan Besi (Iron Slag) Sebagai Bahan Campuran Industri Beton Yang Berwawasan Lingkungan

1

RECYCLING LIMBAH PADAT INDUSTRI PELEBURAN BESI(IRON SLAG) SEBAGAI BAHAN CAMPURAN INDUSTRI

BETON YANG BERWAWASAN LINGKUNGAN

Misbachul Moenir , Novarina Irnaning HandayaniBalai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri


Naskah diterima 16 Februari 2012, disetujui 9 April 2012

ABSTRAK

Sejalan dengan pesatnya pembangunan khususnya dibidang konstruksi akan meningkatkankebutuhan baja secara nasional. Pada tahun 2010 total kebutuhan baja sebanyak 11 juta ton, sekitar 8 jutaton merupakan produksi nasional dan sisanya masih impor. Salah satu karakteristik industri baja adalahbesarnya jumlah limbah yang berupa slag atau terak yang dihasilkan. Menurut Peraturan Pemerintah Nomor85 Tahun 1999, limbah padat industri baja diklasifikasikan sebagai limbah B-3 (bahan beracun danberbahaya), apabila tidak dikelola dengan baik dapat menimbulkan pencemaran lingkungan. Jumlah limbahpadat slag adalah 335 kg/ton produk pig iron dengan komposisi CaO = 40-43 %, SiO2 = 31-36 %, Al2O3 =13-15 %, MgO = 4–6 %. Pengelolaan slag sampai saat ini hanya ditimbun dalam areal pabrik (open dumping)dengan jumlah limbah yang cukup besar. Salah satu penanganan yang direkomendasikan adalah melakukanproses solidifikasi dan dimanfaatkan sebagai bahan yang bermanfaat, yaitu untuk beton. Hasil penelitianmenunjukkan bahwa pemanfaatan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun iron slag untuk beton sebagaipengganti agregat sampai 100 % dapat memenuhi standar produk beton mutu sedang sesuai SNI dengankuat tekan terkecil 250 kg/cm2. Hasil analisis TCLP pada semua komposisi masih jauh dibawah ambangbatas baku mutu TCLP Zat Pencemar Dalam Limbah Untuk Menentukan Sifat Racun menurut Peraturanpemerintah Nomo 85 Tahun 1999. Pemanfaatan iron slag sebagai agregat beton ini dapat menjadi salahsatu cara yang dapat digunakan untuk menurunkan resiko pencemaran dan kerusakan lingkungan akibatiron slag.

Kata kunci : Limbah padat industri baja, slag, beton, aman bagi lingkungan

ABSTRACT

Construction field’s rapid growth has increased the national steel demand. In 2010, from total 11million tons of steel demand , about 8 million tons of them came from national production and the rest arestill imported. One of the characteristics of the steel industry is the formed of massive ammount slag waste.According to Government Regulation No. 85 of 1999, the iron slag is classified as dangerous waste, commonlycalled as dangerous waste and will cause environmental pollution if it is not managed properly. One toniron slag produced 335 kg slag which are composed of CaO = 40-43%, SiO2 = 31-36%, Al2O3 = 13-15%,MgO = 4-6%. Currently slag management justs only doing by open dumping of large arround slag waste.The alternative treatment recommended is by solidification, used then as concrete.

The results showed that the utilization of iron slag waste for aggregate substitution for concrete upto 100% can meet the medium Indonesian standards of quality (SNI, with 250 kg/cm2 minimum compressivestrength). TCLP contaminant in the waste to determine toxicity under maximum standard accordinggovernment regulations No. 85/1999. Iron slag utilization as concrete building material can reduce theenvironmental pollution

Key word : Solid waste steel industry, slag, concrete, environmental friendly



2

PENDAHULUAN.

Sejalan dengan pesatnya pembangunankhususnya dibidang konstruksi pada dekadeterakhir ini akan meningkatkan kebutuhan bajasebagai bagian dalam strukur bangunan. Totalkebutuhan baja nasional tahun 2010 diperkirakansebesar 11 juta ton, sementara produksi nasionalsebesar 8 juta ton dan 3 juta ton lainnya impor.Untuk itu target produksi baja nasional (nationaldemand) pada tahun tersebut diharapkan naik 12persen menjadi sekitar hampir sembilan juta tondibandingkan tahun lalu sebesar delapan juta ton.(Asmarini,2010)

Saat ini suplai produk baja dari dalam negerimasih terbatas pada produk baja untuk konstruksidan belum memproduksi baja untuk kebutuhantertentu seperti untuk mesin/peralatan produksi danotomotif. Pengembangan industri baja nasionalyang dilaksanakan sejak tahun 2004 telah mampumeningkatkan konsumsi baja perkapita per tahundari 29 kg menjadi 44 kg pada tahun 2009,meskipun angka tersebut masih jauh biladibandingkan dengan konsumsi baja di negaraAsean lainnya, seperti Malaysia dan Korea Selatan,yang masing-masing 343 kg dan 1 ton per kapitaper tahun (www.gapensi jatim.org)

Salah satu dampak operasional industripeleburan logam baja adalah besamya jumlahlimbah yang berupa slag atau terak yangdihasilkannya, hal ini disebabkan oleh kandunganlogam di dalam biji yang relatif kecil. Apabila slagyang dihasilkan tidak dikelola dengan baik, makaakan dapat menimbulkan masalah padalingkungan. Hal ini tentu tidak diharapkan, baik olehperusahaan maupun oleh masyarakat umum. Olehkarena itu slag perlu mendapat penanganan yangtepat.

Terak/slag adalah limbah industri peleburanbesi atau baja yang berbentuk bongkahan kecil-kecil yang diperoleh dari hasil samping pembuatanbaja dalam tanur dengan temperatur yang tinggi.Jumlah limbah padat slag ini adalah 335 kg/tonproduk pig iron dan slag tersebut terdiri dari CaO =40 – 43 %, SiO2 = 31 – 36 %, Al2O3 = 13 – 15 %,MgO = 4 – 6 % (Roy, 1980).

Di banyak negara penggunaan granulatedslag sebagai bahan pengganti agregat standaruntuk konstruksi jalan sudah banyak dilakukan,disamping untuk lapis permukaan juga untuk basecourse atau sub–base. Pada tahun 1991 di Amerika,granulated slag digunakan sebagai binder untukgravel slag, terdiri dari campuran agregat standarditambah 15 s/d 20 % granulated slag, 1 % basicactivator ( hydrated lime ) dengan kadar air 10 %.ASA (Australian Slag Association) tahun 2002 telahmembahas penggunaan slag untuk berbagaikeperluan, diantaranya BFS (Blast Furnace Slag)digunakan untuk agregat campuran semen, bahanstabilisasi tanah dan pondasi, BOS (Blast OxygenSlag) untuk bahan lapis pondasi, agregat penutup,agregat campuran beraspal dan EAFS (Electric ArcFurnace Slag) untuk campuran beraspal, lapispondasi dan timbunan (Australian Slag Association,2002)

Puslitbang PU telah melakukan penelitianlaboratorium pemanfaatan limbah padat industribaja (slag) untuk bahan campuran dalam konstruksiprasarana jalan dengan hasil agregat slag dapatdigunakan untuk lapis pondasi dan campuranberaspal. Dalam pelaksanaan di lapangancampuran beraspal yang menggunakan agregatslag menunjukkan kinerja yang lebih baik dariagregat standar (Puslitbang PU, DepartemenPekerjaan Umum).

Pengelolaan slag sampai saat ini hanyaditimbun dalam areal perusahaan (open dumping)dan dengan jumlah yang cukup besar sehinggakelihatan menggunung. Menurut PeraturanPemerintah Nomor 85 Tahun 1999, limbah padatindustri baja diklasifikasikan sebagai limbah B-3atau limbah yang mengandung bahan beracun danberbahaya antara lain logam berat yaitu Cr, Pb,Cd dan Zn. Oleh karena itu industri peleburan besiatau baja dilarang membuang limbah B-3 tersebutsecara langsung ke media lingkungan tanpapengolahan terlebih dahulu (pasal 3) dan wajibmelakukan reduksi, mengolah dan atau menimbunlimbah B-3 (pasal 9 ayat 1).

Salah satu penanganan yangdirekomendasikan oleh peraturan pemerintahtersebut adalah dilakukan proses solidifikasi dandimanfaatkan sebagai bahan yang bermanfaat,



3

salah satunya untuk beton. Beberapa persyaratanpenggunaan slag untuk beton (Waller , 1998)adalah :

a.Mempunyai sifat yang mendekati mutu bahanstandar terhadap sifat dari bahan campuranbeton.

b.Tersedianya slag yang cukup dan mudahdidapat, untuk menjaga kelanjutan penggunaanslag sebagai bahan campuran beton.

c.Memecahkan problem polusi (pencemaranlingkungan) dan kerusakan lingkungan yangdiakibatkan oleh slag tersebut.

d.Secara ekonomi penggunaan slag dapatmenekan harga jual produk beton sehinggadapat kompetitif terhadap bahan standar.

Beton didefinisikan sebagai campuransemen portland atau produk semen hidrolik yanglain, agregat halus, agregat kasar dan air denganatau tanpa menggunakan bahan tambahan.Macam dan jenis beton menurut bahanpembentuknya adalah beton normal, bertulang,pra-cetak, pra-tekan, beton ringan, beton tanpatulangan, beton fiber dan lainnya.

Proses awal terjadinya beton adalah pastasemen yaitu proses hidrasi antara air dengansemen, selanjutnya jika ditambahkan denganagregat halus menjadi mortar dan jika ditambahkandengan agregat kasar menjadi beton. Penambahanmaterial lain akan membedakan jenis beton,misalnya yang ditambahkan adalah tulangan bajaakan terbentuk beton bertulang.

Kekuatan tekan beton akan bertambahdengan naiknya umur beton. Kekuatan tekan betonakan naiknya secara secara cepat (linier) sampaiumur 28 hari, tetapi setelah itu kenaikannya akankecil. Kekuatan tekan beton pada kasus-kasustertentu terus akan bertambah sampai beberapatahun di muka. Biasanya kekuatan tekan rencanabeton dihitung pada umur 28 hari. Untuk strukturyang menghendaki kekuatan awal tinggi,makacampuran dikombinasikan dengan semen khususatau ditambah dengan bahan tambah kimia dengantetap menggunakan jenis semen tipe I (OPC-I).Laju kenaikan umur beton sangat tergantung daripenggunaan bahan penyusunnya, dan yang paling

utama adalah penggunaan bahan semen karenasemen cenderung secara langsung memperbaikikinerja kuat tekannya.

Kuat tekan beton mengidentifikasikan mutudari sebuah struktur. Semakin tinggi tingkatkekuatan struktur yang dikehendaki, semakin tinggipula mutu beton yang dihasilkan. Beton harusdirancang proporsi campurannya agarmenghasilkan suatu kuat tekan rata-rata yangdisyaratkan. Pada tahap pelaksanaan konstruksi,beton yang telah dirancang campurannya harusdiproduksi sedemikian rupa sehingga memperkecilfrekuensi terjadinya beton dengan kuat tekan yanglebih redah dari kuat tekan yang disyaratkan.

Menurut SNI 03-1974-1990, kuat tekanbeton adalah besarnya beban persatuan luas yangmenyebabkan benda uji beton hancur bila di bebanidengan gaya tekan tertentu yang dihasilkan olehmesin uji tekan, dengan rumus :

Pf’c = ——— .......(1) A

Dimana :f’c = kuat tekan beton ( kg/cm2 = Mpa = N / mm )P = beban maksimum dalam N atau kgA = luas permukaan benda uji ( mm2 )

METODOLOGI PENELITIAN

a. Bahan dan Peralatan

Bahan penelitian yang digunakan adalah ironslag (limbah padat industri peleburan besi/baja) darisalah satu industri peleburan besi/baja diSemarang, pasir Muntilan, agregat (batu belah),semen Portland tipe I dan air.

Gambar 1. Iron slag kasar Gambar 2.Iron slag halus


Peralatan yang digunakan adalah cetakanbeton dan alat uji kuat tekan.

b. Proses pembuatan beton

Beton adalah material yang berasal daricampuran semen, agregat kasar, agregat halus,air dan zat tambahan sebagai campuran jikadiperlukan syarat khusus. Pembuatan beton padapenelitian ini , perbandingan semen, pasir danagregat mengacu pada SNI 7394-2008 denganmutu K 175 dan K 225 . Iron slag difungsikansebagai pengganti agregat (kerikil) dalampembuatan beton. Variabel yang digunakan adalahukuran iron slag dan jumlah penambahan iron slag.Secara lengkap perbandingan bahan dalampenelitian ini adalah :A.Komposisi 1 (K 175, dengan faktor air 0,66)a. Ukuran agregat < 15 mm- Percobaan 1 (P-1), penggantian slag = 25 % dari

berat agregat

- Percobaan 2 (P-2), penggantian slag = 50 % dariberat agregat

- Percobaan 3 (P-3), penggantian slag = 75 % dariberat agregat

- Percobaan 4 (P-4), penggantian slag = 100 %dari berat agregat

b. Ukuran agregat > 15 mm- Percobaan 5 (P-5), penggantian slag = 25 % dari

berat agregat- Percobaan 6 (P-6), penggantian slag = 50 % dari

berat agregat- Percobaan 7 (P-7), penggantian slag = 75 % dari

berat agregat- Percobaan 8 (P-8), penggantian slag = 100 %

dari berat agregat

B. Komposisi 2 (K 225, dengan faktor air 0,58)a. Ukuran agregat < 15 mm- Percobaan 9 (P-9), penggantian slag = 25 % dari

berat agregat- Percobaan 10 (P-10), penggantian slag = 50 %

dari berat agregat- Percobaan 11 (P-11), penggantian slag = 75 %


dari berat agregat

b. Ukuran agregat > 15 mm- Percobaan 13 (P-13), penggantian slag = 25 %




dari berat agregat

Semua bahan-bahan diatas (semen, pasir,batu kerikil dan iron slag) dengan perbandingansesuai dengan variabel yang ditentukan, dicampurmerata dan ditambah air (faktor air) disesuaikandengan komposisinya. Setelah tercampurhomogen kemudian dilakukan pencetakan denganalat cetakan beton dan selanjutnya diangin-anginkan selama kurang lebih satu/dua hari untukmemastikan bahwa beton tersebut telah kering dantidak hancur bila diangkat/dipindah (curing time).Setelah masa curing time dianggap sudah

Gambar 3.Agregat(batu kerikil) Gambar 4.Pasir Muntilan

Gambar 5. Alat Cetak Beton

Gambar 6 : Alat Uji Kuat tekan


Jurnal Riset Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri Vol. 2, No. 1, Mei 2012 5

mencukupi, beton tersebut disimpan pada tempatyang terlidung dari sinar matahari dan diberipenutup yang basah selama 28 hari

c. Pengujian produk beton

Pengujian produk beton dilakukan padaumur 7 hari, 14 hari, 21 hari dan 28 hari (Helmut,R.A, 1998), yang meliputi pengujian kuat tekandan uji TCLP(Toxicity Characteristic LeachingProcedure). Hasil pengujian yang diperolehdibandingkan dengan standar atau acuan yangdigunakan. Pengujian kuat tekan mengacu SNI 15-2094-2000 dan uji TCLP mengacu US EPA (USEnvironmental Protection Agency) dan analisalogam menggunakan AAS

d. Analisis Data

Data yang diperoleh dalam penelitian ini,kemudian dianalisis secara statistik untkmengetahui ada tidaknya pengaruh (interaksi)antara variabel, sebagai berikut :

- Hubungan antara umur produk beton dengankuat tekan

- Hubungan antara komposisi kandungan iron slagdalam beton dengan kuat tekan

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

a. Karakteristik bahan

Dari hasil identifikasi bahan, iron slag yangakan digunakan sebagai pengganti agregat dalampenelitian ini dinyatakan sebagai limbah B-3 yangtercantum dalam lampiran 1, tabel 2, PeraturanPemerintah Nomor 85 tahun 1999, dimana iron slagtermasuk limbah B-3 dari sumber spesifik dari kodekegiatan 2710, 2731 dan 2891 (jenis industri/kegiatan peleburan/pengolahan besi dan baja), dankode limbahnya adalah D 208 dengan bahanpencemar utama adalah logam berat (Cr, Pb, Cddan Zn).

Iron slag digolongkan dalam limbah B-3,sehingga pengelolaannya harus mengacu pada PP85/1999 dan Kep.Ka.Bapedal No. 03/Bapedal/09/1995, tentang Persyaratan Teknis Pengelolaan

Limbah B-3 bab tata cara kerja proses stabilisasi/solidifikasi, poin 1 menyebutkan limbah B-3sebelum dilakukan proses stabilisasi/solidifikasiharus dianalisis karakteristiknya untuk menentukanproses stabilisasi/solidifikasi yang akan dilakukan.Hasil analisis karakteristik termuat di Tabel 1.

Tabel 1. Hasil analisis karakteristik slag(kandungan logam berat)

Sumber : BBTPPI Semarang, 2009

b. Produk beton

Pembuatan beton dilakukan berdasar padaSNI 7394-2008, dengan mutu K-175 dan K 225.Pada penelitian ini dilakukan percobaan denganvariabel penggantian agregat dengan iron slagberkisar antara 25 – 100 % (Agung dan Triwulan,2003) dan ukuran agregat < 15 mm dan > 15 mm.Selanjutnya dilakukan uji kuat tekan yangmenunjukkan kemampuan produk beton untukmenerima gaya tekan persatuan luas, sehinggakuat tekan menunjukkan kualitas produk beton.Semakin tinggi nilai kuat tekan akan semakin tinggikualitas produk. Hasil uji kuat tekan produk betonpada berbagai perlakuan dapat dilihat pada tabelberikut :

1. K-175 dengan agregat < 15 mm

Berdasarkan data yang didapat daripercobaan dan dengan menggunakan statistik (oneway anova), hubungan antara umur produk betonK-175 dengan agregat < 15 mm dan rata-rata kuattekan pada berbagai perlakuan dapat dilihat padaTabel 2 dan Gambar 7 berikut.

Parameter Satuan HasilAnalisis Metode uji

Khromium (Cr) ppm 82,97 SM 3111B dan AAS

Timbal (Pb) ppm 6,22 1 SM 3111B dan AAS

Kadmiun (Cd) ppm 0,9796 SM 3111B dan AAS

S e n g (Zn) ppm 84,21 SM 3111B dan AAS

Tembaga (Cu) ppm 31,55 SM 3111B dan AAS




6

Dari perhitungan statistik diatas, dapat dilihatbahwa :

o Kuat tekan yang paling rendah adalah 242,55Kg/cm2 (beton umur 7 hari)

o Kuat tekan yang paling tinggi adalah 383,49Kg/cm2 (beton umur 28 hari)

o Kuat tekan rata-rata adalah 307,23 Kg/cm2

Hubungan antara kuat tekan dengan umurproduk beton ditunjukkan seperti pada Gambar 7berikut :

Gambar 7. Grafik hubungan kuat tekan beton K-175dengan agregat < 15 mm pada berbagai perlakuan

dengan waktu

2. K-175 dengan agregat > 15 mm

Dengan menggunakan statistik (one wayanova), hubungan antara umur produk beton K-175 dengan agregat > 15 mm dan rata-rata kuattekan pada berbagai perlakuan dapat dilihat padaTabel 3 dan Gambar 8 berikut.



o Kuat tekan yang paling tinggi adalah 343,07 Kg/cm2 (beton umur 28 hari)


Hubungan antara kuat tekan dengan umurproduk beton ditunjukkan seperti pada Gambar 8berikut .

Tabel 2 : Hasil perhitungan kuat tekan beton K-175, agregat <15 mm berbagai perlakuan terhadap umur beton.

N MeanStd.

Deviation Std. Error

95% ConfidenceInterval for Mean Mini

mumMaximum

Between-Component

VarianceLowerBound

UpperBound

Umur 7 hari 5 247,6620 10,19831 4,56082 234,9991 260,3249 230,29 255,35

Umur 14 hari 5 281,1340 11,57322 5,17570 266,7640 295,5040 261,42 289,86

Umur 21 hari 5 312,4980 10,19759 4,56050 299,8360 325,1600 295,65 320,91Umur 28 hari 5 334,2800 13,42546 6,00405 317,6101 350,9499 311,21 343,07

Total 20 293,8935 35,15041 7,85987 277,4426 310,3444 230,29 343,07ModelFixed Effects 11,42562 2,55485 288,4775 299,3095

Random Effects 18,8797 233,8096 353,9774 1399,67547

N MeanStd.



mumMaximum

Between-Component

VarianceLowerBound

UpperBound

Umur 7 hari 5 247,6620 10,19831 4,56082 234,9991 260,3249 230,29 255,35Umur 14 hari 5 281,1340 11,57322 5,17570 266,7640 295,5040 261,42 289,86

Umur 21 hari 5 312,4980 10,19759 4,56050 299,8360 325,1600 295,65 320,91Umur 28 hari 5 334,2800 13,42546 6,00405 317,6101 350,9499 311,21 343,07Total 20 293,8935 35,15041 7,85987 277,4426 310,3444 230,29 343,07ModelFixed Effects 11,42562 2,55485 288,4775 299,3095Random Effects 18,8797 233,8096 353,9774 1399,67547

Tabel 2 : Hasil perhitungan kuat tekan beton K-175, agregat >15 mm berbagai perlakuan terhadap umur beton.

Kua

t Tek

an (K

g/cm

2


0

50

100

150

200

250

300

350

400

7 hari 14 hari 21 hari 28 hari

Waktu

Kontrol

Percob. 5Percob. 6Percob. 7

Percob. 8


7

Gambar 8. Grafik hubungan kuat tekan beton K-175dengan agregat > 15 mm pada berbagai perlakuan

dengan waktu

3. K-225 dengan agregat < 15 mm

Dengan menggunakan statistik (one wayanova), hubungan antara umur produk beton K-225 dengan agregat < 15 mm dan rata-rata kuattekan pada berbagai perlakuan dapat dilihat padaTabel 4 dan Gambar 9 berikut.



o Kuat tekan yang paling tinggi adalah 320,25 Kg/cm2 (beton umur 28 hari)


Hubungan antara kuat tekan dengan umurproduk beton ditunjukkan seperti pada Gambar 9berikut :

Gambar 9. Grafik hubungan kuat tekan beton K-1225dengan agregat < 15 mm pada berbagai

perlakuan dengan waktu

Kua

t Tek

an (K

g/cm

2

Tabel 4. Hasil perhitungan kuat tekan beton K-225, agregat < 15 mm berbagai perlakuan terhadap umur beton

N MeanStd.



mumMaximum

Between-Component

VarianceLowerBound

UpperBound

Umur 7 hari 5 226,0460 13,82991 6,18492 208,8739 243,2181 211,65 246,93

Umur 14 hari 5 256,6080 15,72342 7,03173 237,0848 276,1312 240,25 280,36

Umur 21 hari 5 291,1960 13,49957 6,03719 274,4341 307,9579 274,57 310,26

Umur 28 hari 5 303,3820 15,28377 6,83511 284,4047 322,3593 283,01 320,25

Total 20 269,3080 33,85912 7,57113 253,4614 285,1546 211,65 320,25

ModelFixed Effects 14,61441 3,26788 262,3804 276,2356

Random Effects 17,49527 213,6303 324,9857 1181,62133

N MeanStd.



mumMaximum

Between-Component

VarianceLowerBound

UpperBound

Umur 7 hari 5 226,0460 13,82991 6,18492 208,8739 243,2181 211,65 246,93

Umur 14 hari 5 256,6080 15,72342 7,03173 237,0848 276,1312 240,25 280,36

Umur 21 hari 5 291,1960 13,49957 6,03719 274,4341 307,9579 274,57 310,26

Umur 28 hari 5 303,3820 15,28377 6,83511 284,4047 322,3593 283,01 320,25

Total 20 269,3080 33,85912 7,57113 253,4614 285,1546 211,65 320,25

ModelFixed Effects 14,61441 3,26788 262,3804 276,2356

Random Effects 17,49527 213,6303 324,9857 1181,62133

Tabel 5. Hasil perhitungan kuat tekan beton K-225, agregat > 15 mm berbagai perlakuan terhadap umur beton

Kua

t Tek

an (K

g/cm

2



8

4. K-225 dengan agregat > 15 mm

Dengan menggunakan statistik (one wayanova), hubungan antara umur produk beton K-225dengan agregat < 15 mm dan rata-rata kuat tekanpada berbagai perlakuan dapat dilihat pada Tabel5 dan Gambar 10 berikut.

Dari perhitungan statistik diatas, dapat dilihatbahwa :o Kuat tekan yang paling rendah adalah 215,51

Kg/cm2 (Beton umur 7 hari)o Kuat tekan yang paling tinggi adalah 320,06 Kg/

cm2 (Beton umur 28 hari)o Kuat tekan rata-rata adalah 264,51 Kg/cm2

Hubungan antara kuat tekan dengan umur produkbeton ditunjukkan seperti pada Gambar 10berikut :

Gambar 10. Grafik hubungan kuat tekan beton K-225dengan agregat > 15 mm pada berbagai perlakuan

dengan waktu

Pada saat semen bercampur air maka akanterjadi reaksi kimia hidrasi dan akan melepaskanpanas (eksotermis). Reaksi kimia tersebut adalahsebagai berikut :

Ca3Al2O6 + H2O Ca3Al2(OH)12

Ca2SiO4 + x H2O Ca2SiO4. x H2O

Ca3SiO5 + (x + 1 )H2O Ca2SiO4 .xH2O + Ca(OH)12

Dari reaksi tersebut dapat dijelaskan bahwaproses pengerasan semen bukan dari prosespengeringan, tetapi karena proses hidrasi. Proseshidrasi terjadi bila semen bersentuhaan dengan air

dengan arah kedalam dan keluar. (Mulyono, 2004).Pada saat air ditambahkan dalam semen, setiapsenyawa akan mengalami reaksi hidrasi danmempunyai andil dalam pembentukan concrete.Kalsium silikat mempunyai kontribusi terhadapkekuatan concrete, dimana tricalcium silicateberperan sebagai pembentuk kekuatan awal (7 haripertama), sedangkan dikalsium silikat bereaksilambat dan mempunyai kontribusi dalampembentukan kekuatan pada tahap berikutnya.Senyawa C3S (trikalsium silikat) yang ada dalamsemen apabila terkena air akan cepat bereaksi danmenghasilkan panas yang akan mempengaruhikecepatan mengeras sebelum hari ke 14.Sedangkan senyawa C2S (dikalsium silikat)memberikan ketahanan terhadap serangan kimia(chemical attack) dan mempengaruhi susutterhadap pengaruh panas dari lingkungan.Senyawa C3A (trikalsium aluminat) bereaksi secaraeksotermis dan berlangsung dengan cepat denganmemberikan kekuatan awal yang sangat cepatpada 24 jam pertama. Oleh karena itu, untukmenjaga proses hidrasi dapat berjalan dengansempurna, maka produk beton dijaga agar tetapbasah. Oleh karena itu perlu diperhatikan bahwasetelah pencetakan produk beton selesai, proseshidrasi akan berlangsung terus selama masih adaair atau uap air dan semen yang belum terhidrasimasih ada dan kekuatan produk beton akanbertambah sejalan dengan bertambahnya umurproduk beton, hingga tidak ada lagi proses hidrasi.

Dari hasil percobaan diatas, rata-rata kuattekan produk beton pada umur 14 hari akanmengalami kenaikan yang cukup signifikan biladibandingkan dengan produk beton pada umur 7hari. Hal tersebut menunjukkan bahwa proseshidrasi pada produk beton masih berjalan.Demikian juga produk beton pada umur 21 hari dan28 hari dimana kuat tekannya akan terus meningkatdan tertinggi pada umur 28 hari (Helmut, 1998).

Fungsi iron slag sebagai bahan aditif dalambeton bisa sebagai pengisi (filler) yang akanmenambah internal kohesi dan mengurangiporositas sebagai daerah transisi yang merupakandaerah terkecil dalam beton, sehingga betonmenjadi lebih kuat. Disamping itu slag akanmemberikan konstribusi terhadap perubahan

Kua

t Tek

an (K

g/cm

2



9

kekuatan yang terjadi pada beton pada umur 7sampai dengan 28 hari, penambahan kekuatanbeton merupakan akibat kombinasi antara hidrasisemen dan reaksi pozzolan. (Jackson, 1977).

Dikaitkan dengan Peraturan Menteri NegaraLingkungan Hidup Nomor 2 Tahun 2008 TentangPemanfaatan Limbah Bahan Berbahaya danBeracun, recycle slag untuk beton telah memenuhipasal 6 ayat 3 yang mensyaratkan produkpemanfaatan tersebut sebagai produk akhir yangharus memenuhi SNI (Standar Nasional Indonesia)atau standar lain yang setara. Dari hasil penelitiandiatas dengan penggantian slag sebagai penggantiagregat sampai 100 % masih dapat memenuhistandar produk beton mutu sedang (kuat tekanterkecil 250 kg/cm2).

c. Uji toksisitas

Pengujian toksisitas (TCLP) dimaksudkanuntuk mengetahui tingkat keluruhan (leached) darisifat B-3 dalam bahan ( iron slag) setelahmengalami proses stabilisasi dan solidifikasidengan dijadikan produk beton. Hai ini dilakukan

untuk memenuhi pasal 34 ayat 3 PP 18/1999tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya danBeracun (limbah B-3) dan Keputusan KepalaBapedal Nomor 03/Bapedal/09/1995, tentangPersyaratan Teknis Pengelolaan Limbah B-3, yangmenyebutkan bahwa setiap pengolahan limbah B-3 dengan cara stabilisasi dan solidifikasi wajibmemenuhi persyaratan uji TCLP. Pada penelitianini pengujian TCLP hanya dilakukan padaparameter logam berat saja terutama parameterCr, Cu, Cd, Pb dan Zn. Hasil uji TCLP produk betonyang dihasilkan tersaji pada Tabel 6 di bawah ini.

Tabel 6 memperlihatkan bahwa hasil ujiTCLP produk beton yang berasal dari campuranpasir, semen dan slag pada semua komposisi jauhdibawah ambang batas baku mutu TCLP ZatPencemar Dalam Limbah untuk menentukan sifatracun menurut Peraturan pemerintah Nomor 85Tahun 1999. Dengan lolosnya uji TCLP tersebutmenunjukkan bahwa produk beton dapat dijaminkeamanannya bagi kesehatan dan lingkungankarena uji TCLP pada hakekatnya merupakansalah satu uji toksisitas untuk pengujian sifat racun

Bahan / ProdukHasil Analisa (ppm)

Cr Cu Cd Pb Zn

A. Komposisi 1 (K 175, dengan faktor air 0,66)

- Agregat < 15 mm

Percobaan 1 < 0,030 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,155

Percobaan 2 < 0,030 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,143

Percobaan 3 < 0,030 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,134

Percobaan 4 0,024 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,201

- Agregat > 15 mm

Percobaan 5 < 0,030 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,248

Percobaan 6 < 0,030 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,221

Percobaan 7 0,036 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,312

Percobaan 8 0,075 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,248

B. Komposisi 2 (K 225, dengan faktor air 0,58)

- Agregat < 15 mm

Percobaan 9 < 0,030 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,154

Percobaan 10 < 0,030 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,221

Percobaan 11 < 0,030 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,138

Percobaan 12 < 0,030 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,148

- Agregat > 15 mm

Percobaan 13 < 0,030 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,054

Percobaan 14 0,065 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,078

Percobaan 15 0,059 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,119

Percobaan 16 0,062 < 0,005 < 0,005 < 0,030 0,124

Baku Mutu TCLP(PP 85/1999)

5,0 10,0 1,0 5,0 50,0

Tabel 6.Hasil Pengujian TCLP Produk BetonPada Berbagai Komposisi


dari limbah B-3. Apabila pengelohan limbah B-3secara benar seperti diatas memungkinkan slagtersebut dapat dikeluarkan dari daftar limbah B-3dalam PP 18/1999 jo PP 85/1999 (delisting)

KESIMPULAN

Iron slag sebagai salah satu limbah yangtergolong B-3 dapat dimanfaatkan sebagaipengganti agregat pada pembuatan beton.Penggantian sampai 100 % agregat dengan ironslag dapat memenuhi standar produk beton mutusedang (kuat tekan terkecil 250 kg/cm2). Dengandemikian telah memenuhi pasal 6 ayat 3 PeraturanMenteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 2 Tahun2008, produk dari pemanfaatan sebagai produkakhir harus memenuhi SNI (standar NasionalIndonesia) atau standar lain yang setara.

Hasil uji TCLP produk beton yang berasaldari campuran pasir, semen dan iron slag padasemua komposisi jauh dibawah ambang batasbaku mutu TCLP Zat Pencemar Dalam Limbahuntuk menentukan sifat racun menurut Peraturanpemerintah Nomo 85 Tahun 1999.

Pemanfaatan iron slag sebagai agregatbeton ini dapat menjadi salah satu cara yang dapatdigunakan untuk menurunkan resiko pencemarandan kerusakan lingkungan akibat iron slag.

DAFTAR PUSTAKAAgung B. dan Triwulan, 2003 : Pengaruh

Pemakaian Abu Terbang ex Batubara PadaCampuran Semen Terhadap Sifat FisikaBeton, Seminar Hasil Penelitian Bahan, PAU-UGM, Yogyakarta

Australian Slag Association, 2002 : A Guide to Useof Iron and Steel Slad in Road, ASA, Australia

Asmarini T., 2010 : Produksi Baja NasionalDitargetkan Naik 12%, www.ecozone.com,Selasa, 6 April 2010 15:46 wib

BSN, 1990 : SNI 03-1974-1990, tentang MetodePengujian Kuat Tekan Beton, BSN, Jakarta

BSN, 2000 : SNI 15-2094-2000, tentangPersyaratan Mutu Beton, BSN Jakarta

BSN, 2008 : SNI 7394-2008, tentang Tata CaraPerhitungan Harga Satuan Pekerjaan Betonuntuk Konstruksi Gedung dan Perumahan),BSN, Jakarta

Fred, W, 1993 : Use of Waste Material in Hot MixAs phalt, Dan County deraptment of PublicWork, 1919 Alliant Energy Centre, Madison.

Gapensi Jatim, 2011 : Konsumsi Baja NasionalMasih Jauh Tertinggal, www.gapensi jatim.org)08 April 2011 13:27 WIB.

Helmut, R.A, 1998 : The Nature of Concrete, JohnWiley & Son, Inc, New York.

Jackson, N., 1977 : Civil Engineering Material, GreatBritain, Unwin Brothers, England

Joni T., 1996, Pemanfaatan Limbah Slag PeleburanLogam Sebagai Agregat Pada Bata Beton KuatTekan Tinggi, Balai Industri Ujung Pandang,Ujung Pandang

Kementerian Lingkungan Hidup, 1999 : PerauranPemerintan No. 18 Tahun 1999 tentangPengelolaan Limbah B-3, KLH, Jakarta

Kementerian Lingkungan Hidup, 1999 : PerauranPemerintan No. 85 Tahun 1999 tentangPerubahan Perauran Pemerintan No. 18Tahun 1999 tentang Pengelolaan Limbah B-3, KLH, Jakarta

Kementerian Lingkungan Hidup, 2008 : PerauranMenteri Negara Lingkungan Hidup No. 2Tahun 2008 tentang Pemanfaatan Limbah B-3, KLH, Jakarta

Puslitbang Jalan dan Jembatan, 2001: PengaruhPenambahan Slag dan Katalis Terhadap Sifat-Sifat Campuran Beraspal dan CampuranBeton Semen untuk Perkerasan jalan,Departemen Pekerjaan Umum, BadanLitbang, Puslitbang Jalan dan Jembatan,Bandung

Puslitbang Jalan dan Jembatan, 2002 : PenggunaanAgregat Standar dan Slag untuk KonstruksiPrasarana Jalan, Departemen PekerjaanUmum, Badan Litbang, Puslitbang Jalan danJembatan, Bandung

Puslitbang Jalan dan Jembatan, 2002 : PenggunaanBahan Bangunan (Waste Material) UntukKonstruksi Prasarana Jalan, DepartemenPekerjaan Umum, Badan Litbang, PuslitbangJalan dan Jembatan, Bandung

Puslitbang PU, 2008 : Penggunaan Slag Besidan Baja Untuk Campuran Aspal Panas,Departemen Pekerjaan Umum, Badan Litbang PU,Jakarta

Ronald H, 2007 : Studi Pemanfaatan LimbahTerak Baja Sebagai Pengganti Agregat PadaCampuran Beton, ITB, Bandung

Roy, DM., 1980 : Hydration, Structure andProperties of Blast Furnace Slag, National SlagAssociation, Pencylvania, USA

Tri Mulyono, 2005 : Teknologi Beton, PenerbitANDI, Yogyakarta



Pengolahan Air Limbah Industri Kertas Secara Anaerobik UASB Skala Labolatorium Pada Berbagai Suhu

PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI KERTAS SECARA ANAEROBIKUASB SKALA LABORATORIUM PADA BERBAGAI SUHU

Sri Moertinah, SartamtomoBalai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri


Naskah diterima 16 Februari 2012, diterima 9 April 2012

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian untuk mengolah air limbah industri kertas kraft dengan sistem biologisanaerobik UASB dengan tujuan mencari teknologi tepat untuk pengolahan air limbah industri organiktinggi . Sasaran penelitian adalah mencari hydraulic retention time optimum pada berbagai suhu percobaaan.Penelitian dilakukan secara laboratorium dengan menggunakan bakteri anaerobik didalamreaktor UASB (Up flow anaerobik Sludge Blanket) volume 6 L pada suhu kamar, volume 5,25 L padas u h u 4 0

oC, dan volume 5,5 L pada suhu 55 oC . Sebagai variabel percobaan adalah waktu tinggal hydraulic.Penelitian menghasilkan kondisi optimum proses pengolahan anaerobik suhu kamar secara kontinyu padaOLR(Organik Loading Rate) 1,44 – 6,88 g/L hari menunjukan waktu tinggal hydraulic optimum adalah 24jam dengan penurunan COD = 84 %; suhu 40 oC pada pada OLR 1,16 - 6,76 g/Lhari menunjukkan waktutinggal optimum adalah 24 jam dengan penurunan COD 84,01 % ; suhu 55 oC (thermophilic) pada OLR1,21 – 7,3 g/L hari menunjukan waktu tinggal optimum 20 jam dengan penurunan COD = 87,5 % . Dibandingsistem biologis anaerobik mesophilic , maka sistem biologis thermophilic untuk pengolahan air limbahindustri kertas adalah sedikit lebih cepat. Untuk memenuhi BMLC (Baku Mutu Limbah Cair) industri kertas,air limbah terolah anaerobik masih memerlukan pengolahan lanjut secara aerob atau dapat juga dengansistem wetland.

Kata kunci : Air limbah, kertas, pengolahan anaerobik

ABSTRACT

A research laboratory of kraft paper industry waste water treatment by biological anaerobic UASBhas been done in order to look for high organic waste water treatment appropiate technology. The target ofthe research is to look for optimum hydraulic retention time at many kind of experimental temperature.The research has been done in laboratory by using anaerobic bactery in 6 L volume of UASBa t r o o m t e m p e r a t u r e ; 5 , 2 5 L v o l u m e a t 4 0

oC temperature; 5,5 L volume at 55 oC temperature.The experiment variabel is hydraulic retention time. The research results optimum anaerobic treatment incontinual room temperature at OLR (Organic Loading Rate) 1,44 – 6,88 gr/L.day show optimum hydraulicretention time 24 hour with 84 % COD removal ; in 40 oC at OLR 1,16 – 6,76 g/L day show optimumhydraulic retention time 24 hour with 84,01 % COD removal; in 55 oC (thermophilic) at OLR 1,21 – 7,3 g/Lday show optimum hydraulic retention time 20 hour with 87,5 % COD removal. Compare d with mesophilicanaerobic biological treatment, so thermophilic anaerobic biological paper industry waste water treatmentis a litle quicker. For fulfill the effluent standard of waste water paper industry , so anaerobic waste watertreatment still need more treatment by aerobic or wetland system .

Key words : Waste water , paper, anaerobic treatment.

11



12

PENDAHULUAN

Air limbah industri organik tinggi yang dapatdiurai oleh mikroba apabila tidak dikelola secarabenar dapat menyebabkan terjadinya pencemaranlingkungan . Industri tersebut a.l adalah industrialkohol, gula, pulp dan kertas dan lain-lain. Padasaat ini salah satu alternatif teknologi yangdigunakan untuk mengolah air limbah industriorganik tinggi yang dapat diurai oleh mirobatersebut adalah dengan sistem biologis anaerobik.Proses anaerobik adalah proses biodegradasisenyawa organik menjadi gas metan (CH4) danCarbon dioksida (CO2) tanpa tersedianya molekulOksigen. Pada dasarnya proses anaerobikdidominasi oleh oleh dua kelompok bakteri yaitubakteri asidogenik dan metanogenik. Bakteriasidogenik terdiri dari bakteri pembentuk asambutirat, propionat dan bakteri asetogenikpembentuk asam asetat. Sedang bakterimetanogenik, yaitu bakteri asetofilik yang dapatmerubah substrat asam asetat menjadi gas metan,dan bakteri hidrogenofilik yang dapat merubah H2dan CO2 menjadi gas metan.

Proses metabolisme anaerobik dapat dibagidalam tiga tahap yaitu hidrolisa, asidifikasi danmetanasi . Pada tahap hidrolisa senyawa polimerdidegradasi menjadi monomer yang kemudianoleh bakteri asidogenik akan didegradasi menjadiasam-asam organik pada tahap asidifikasi. Asamorganik dalam bentuk asetat akan diubah menjadigas metan dan CO2 pada tahap metanasi. Tahapmetanasi merupakan tahapan dimana COD airlimbah dapat direduksi dalam jumlah yang palingtinggi.

Menurut Jules Van Lier (1996) secara umumbakteri dibagi menjadi tiga golongan yaitupsychrophilic (suhu optimum < 20 oC), mesophilic(suhu optimum 20 -40 oC), thermophilic (suhuoptimum > 45 oC)

Pemilihan bakteri thermofilik untukmengolah air limbah bersuhu tinggi dengankandungan organik tinggi akan lebihmenguntungkan karena air limbah dapat langsungdiolah kedalam sistem biologis anaerob tanpadidinginkan terlebih dulu. Namun tinggi rendahnyasuhu air limbah ini juga tergantung situasi dan

kondisi lapangan. Beberapa air limbah bersuhurendah karena dari sumbernya sudah rendah , akantetapi ada juga air limbah dari sumber masihbersuhu tinggi namun sesampainya dilokasi IPALsuhunya sudah turun sehingga akan lebihmenguntungkan kalau didalam pengolahan airlimbah tersebut digunakan bakteri mesophilic. Airlimbah industri kertas kraft merupakan air limbahorganik tinggi yang dapat diurai olehmikroorganisme dan dari sumbernya air limbahtersebut bersuhu cukup t inggi. Namunsesampainya dilokasi IPAL suhun akan turuntergantung jauh dekatnya lokasi IPAL tersebut darisumber limbah. Dengan latar belakang tersebutdalam rangka membantu industri untuk mengolahair limbah organik tinggi dan dapat diurai olehmikroba maka dilakukan penelitian pengolahan airlimbah industri kertas kraft secara anerobik UASB(Up flow Anaerobik Sludge Blanket) skalalaboratorium pada berbagai suhu . Sistem UASBadalah pengolahan biologis anaerob dengankecepatan tinggi dengan menggunakan lumpurmikroba dengan aliran dari bawah keatas.

Tujuan penelitian adalah mencari hydraulicretention time optimum dalam pengolahan airlimbah industri kertas kraft dengan system biologisanaerobik UASB skala laboratorium pada berbagaisuhu pengolahan.

Hypotesa penelitian adalah sistem biologisanaerobik adalah teknologi pendahuluan yangdapat digunakan untuk pengolahan air limbahindustri kertas kraft.

METODOLOGI

Bahan Baku Penelitian

Sebagai bahan baku penelitian adalah airlimbah industri kertas kraft dari salah satu industrikertas kraft di Jawa Tengah, lumpur biologisanaerobik, nutrien N, P, K, bahan-bahan kimiauntuk analisa air limbah seperti COD, BOD5,alkalinitas.

Alat Penelitian

Peralatan untuk percobaan anaerobik UASB(Up Anaerobik Sludge Blanket) skala laboratoriumberjumlah 3 unit dengan volume reaktor untuk suhukamar 6 L, suhu 55 oC volume 5 L dan 40 oC volume



13

5,25 L. Masing-masing dilengkapi denganthermostat, pompa dan pemanas water bath sepertiterlihat pada gambar 1, dan peralatan untuk analisaair limbah.

Gambar 1. Alat percobaan anaerobik UASBskala laboratorium

PROSEDUR PENELITIAN

a. Identifikasi karakteristik dan beban cemaranair limbah dilakukan dengan cara pengambilancontoh air limbah di bak equalisasi yang masukke IPAL karena kebetulan industri yang diambilsebagai bahan baku penelitian sudah punyaIPAL (influent), dan effluent diambil beberapakali, dianalisis dilapangan dan di laboratorium,terhadap parameter suhu, pH, COD, BOD danTSS sehingga dapat diketahui karakteristiknya.

b. Penelitian pengolahan air limbah secaralaboratorium dengan sistem biologis UASBpada berbagai suhu percobaan (suhu kamar, 40oC , 55 oC)

* Tahap aklimitisasi mikroba

Percobaan dimulai dengan proses aklimatisasimikroba anaerobik. Sebagai sumber mikrobaadalah sludge domestik dicampur dengan sludgedari IPAL anaerobik industri tahu yang sudahberjalan, dimasukkan kedalam reaktor anaerobikpercobaan, dipastikan bahwa sluge sudah hidup, dicampur dengan sludge industri kertas yangditeliti dipanaskan secara bertahap sampaimencapai suhu percobaan. Penambahan airlimbah dilakukan secara bertahap dandisirkulasikan secara kontinyu. Tambahkannutrien urea, phosphat, diputar terus dan diamatisampai lumpur menjadi hitam. Tambahkankedalam air limbah nutrisi dan gula/glukosa, pHakan turun sampai selanjutnya pH akan netraldengan sendirinya

* Tahap percobaan pendahuluan dengan sistembatch

Untuk tahap awal sebagai penjajagan dilakukanpercobaan secara batch dengan variabelhydraulic retention time/waktu pengolahan 48jam, 36 jam, 24 jam, 18 jam.

* Tahap percobaan dengan sistem kontinyu

Selanjutnya dilakukan percobaan secarakontinyu.

Kondisi proses pengolahan : pH = 6,5 -8, MLVSS= 2000 – 3 000 mg/L,BOD : N : P = 100 : 2,5 : 0,5

Volume reaktor suhu kamar = 6 L; suhu 55 oC =5,5 L dan suhu 40 oC = 5,25 L.

Variabel percobaan=suhu kamar, 40oC dan 50 oC

Hydraulic retention time : 12, 18, 24, 30 jam

Pada percobaan pengolahan air limbah skalalaboratorium secara kontinyu dengan UASBtersebut , air limbah industri kertas dimasukkankedalam reaktor berisi lumpur mikroba yangsudah siap untuk mengolah limbah. Pemasukanair limbah secara bertahap sedikit demi sedikit .

c. Analisis/pengujian hasil percobaan

Analisis hasil percobaan dilakukan terhadap pH& COD air limbah sebelum diolah dan hasilpercobaan masing-masing variabel setelahdiolah dengan sistem UASB. Air limbah hasilpengolahan kondisi operasi optimum dianalisa



14

sesuai parameter kunci industri kertas kraft yangberlaku di Jawa Tengah.

d. Evaluasi hasil penelitian

Sebagai tolok ukur evaluasi percobaanlaboratorium adalah % penurunan COD darimasing-masing variabel percobaan. Hasiloptimum dibandingkan BMLC industri kertaskraft Jawa Tengah.

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Hasil penelitian Industri Kertas Kertas YangDipakai Sebagai Percobaan

1.Tinjauan proses produksi, limbah danpenangananya.

Dari pengamatan dilapangan maka secara garisbesar diagram alir proses produksi disajikanpada gambar 2. Jenis produk yang dihasilkanoleh perusahaan adalah sack kraft 36.750 ton /tahun, medium liner dan kraft 11.950 ton/tahun,paper board 13.350 ton/tahun. Bahan bakuadalah pulp dan kertas bekas.

Gambar 2.Diagram alir proses pembuatan kertaskraft industri yang diteliti

Dari diagram alir proses produksi dapatdilihat jenis limbah yang dihasilkan dari prosesproduksi adalah limbah padat , limbah cair danlimbah gas .Gambaran jenis, sumber danpenanganan limbah yang dihasilkan perusahaansecara keseluruhan disajikan pada tabel 1.

Tabel 1. Jenis limbah jumlah dan penangannya

Dari tabel 1, terlihat bahwa perusahaan jugasudah melakukan pengolahan air limbah danupaya minimisasi limbah.

Upaya minimisasi limbah yang dilakukanadalah sbb :

a. Air limbah

- Penggunaan limbah (reuse 60 %) filtrat DAFuntuk pemasakan hidra pulper

- Penggunaaan air effluent untuk penyiapan nutrisi,menyiram tanaman, penghijauan

- Penggunaan air effluent, untuk suply air hidrantpemadam

- Penggunaan air effluent untuk make updiproduksi di PM 7/8

b. Limbah padat

- Fiber dari proses DAF 100 % di recovery danreuse untuk campuran bubur kertas di Hidrapulper PM7

Proses/Alat Bahan Keluar

Hydra Pulper

Stock Prep

Silinder

Press

Dryer I

Dryer II

Pope Reel

Mesinpotong

Gudang Barang Jadi

Limbah cair

Limbah padat

Limbah cair

Limbah cair

Limbah cair

Limbahpadat

Limbah gas(uap)

Limbahpadat

Limbahpadat

Kirim (in roll)F inishingin sheet

Limbah padat(sisiran/broke)

Bahanmasuk

AirBahan bakuPulp/waste paper

TapiokaRosin sizeAlum dll

No Jenis Kegiatan Jumlah/hari m3 Penanganan1. Produksi L Padat L Cair L Padat L Cair

-Stock preparation

Boiler

-Abu batubara

5 m3 /hari

4,2 m3 /hari

3000 m 3 /hari TPA daur ulang

Dikirim ke

Power Plant

sebagai

campuran

pembuatan

batu bata dan

paving block

Krofta

2 UPL/Krofta

-Fiber DAF

-Sludge

15 m3 /hari

0,6 m3 /hari

1300 m 3 /hari Reuse Recycle

Recovery

Dibakar di Boiler

IPAL

3 Domestic 0,5 m3 25 m3 TPA (daur

ulang)

Septic

Tank

4 Pemeliharaan

kendaraan

-Accu bekas 4-6 bh/th Dikirim ke P.T

Umbul Mulya

5 Penerangan

Lampu Mercury/TL

10-15 bh/6 bl Dikirim ke PPLI

6 Perawatan Mesin

-Oli bekas

3- 4 drum/3 bl Ke P.T

Um bul

Mulyo



15

- Sludge dari filter press dari proses clarifier dibakardi boiler

- Fly ash pembakaran kembali (feeding). Fly ashyang masih mengandung kalori , dibakar kembalisehingga abu yang dihasilkan kecil.

Diagram alir proses pengolahan air limbah disajikanpada gambar 3, sedang hasil pengolahan air limbahdisajikan pada tabel 2.

Gambar 3. Diagram alir proses pengolahan air limbahpabrik yg diteliti

Apabila dilihat secara keseluruhan secaraumum pengelolaan lingkungan yang sudahdilakukan oleh perusahaan sudah cukup baik,namun masih perlu disempurnakan. Pabrik sudahmendapat sertifikat SML ISO 14001, upayapenerapan produksi bersih juga sudah dilakukanperusahaan

2. Identifikasi karakteristik air limbah industri yangditeliti

Dari hasil pemantauan air limbah yangdisajikan pada tabel 2 , nilai influen CODberfluktuatif dari 450,13 - 2553,5 mg/L; sedangBOD berfluktuatif = 141,77 – 994,5 mg/L; suhuserkitar 39 0C, apabila dilihat hasill uji effluent padaumumnya parameter COD sudah memenuhi BMLCyang dipersyaratkan namun pada influent COD =2553,5 dan 1813,6 mg/L maka hasil air limbahterolah sudah melampaui BMLC industri kertasyang dipersyaratkan , sedang untuk BOD disemuapemantauan sudah memenuhi BMLC. Darikenyataan ini sebaiknya perlu dicari batasmaksimum COD maksimum yang boleh masuk keIPAL agar air terolah selalu memenuhi BMLC ,harga ini merupakan dasar perencanaan bakequalisasi.

Reuse ke PM7/8:-Fiber 100%-Filtrat 60% Inlet PM 7/8

DAFReuse 30 %

FilterPress

SludgePadat

Recycle 70 %

Filtrat 40 %Sumuran

Reuse ke PM/Nutrisi/hidrant

Clarifier BakKontrolAerasi 1 Aerasi 2

Aerasi 2

No Period LabBOD COD TSS

pH SuhuoCKdr

mg/LBbn

kg.hrKdr

mg/LBbnkg/hr

Kdrmg/L

Bbnkg/hr

1 Sept 09 ScfIn

Out480,02

59,8 89,71316,58161,67 242,51

9965,27 97,91

7,747 33

2 Okt 09 ScfIn

Out336,76

62,6 93,9977,46160,54 240,81

111,566,52 99,78

7,747,5 32

3 Nov 09 ScfIn

Out333,7622,41 33,62

984,3862,06 93,09

10827,5 41,25

7,938,15 32

4 Des 09 ScfIn

Out994,537,5 56,25

2553,5194,85 292,28

148,537,5 56,25

7,527,46 33

5 Jan 10 ScfIn

Out141,7742,92 63,38

450,13115,78 173,67

128,533,5 50,25

7,747,78 32

6 Feb 10 ScfIn

Out660,6666,07 99,11

1813,60196,40 294,6

10427 40,5

7,397,59 31

7 Juli 2010 Lit BBTPPISmg

InOut

372,532,26 48,39

877,3152,7 229,05

343191 286,5

77

3933

InOut

349,410,75 16,13

899,9136,6 204,9

11640 60

77

3933

BMLC Ind kertaskasar/kraft 90 175 80 6-9

Tabel 2. Hasil analisis air limbah industri kertas kraft yang diteliti

Keterangan : penelitian BBTPPI Semarang 7 Juli 2010 ; Debit : 1500 m3 /hariKapasitas : 170 ton/hari ; Scf : pemantauan oleh laboratorium Sucofindo



16

Hasil Penelitian Pengolahan Air Limbah IndustriKertas Secara Laboratory Anaerobik UASB

1. Percobaan pengolahan pendahuluan air limbahindustri kertas secara batch laboratoris biologisUASB pada suhu kamar , 40 oC dan 55 oC(mewakili kondisi thermophilic). Hasil percobaanpendahuluan secara batch disajikan padatabel 3.

Tabel3.Hasil percobaan pendahuluanpengolahan air limbah industri kertassecara batch anaerobic, variabel waktupengolahan pada berbagai suhu, pHantara :6,5 – 8,5, alkalinitas : 1033 –1586 mg/L; MLVSS : 2000 – 3000 mg/L.

Gambar 4 : Grafik % penurunan COD vs waktupengolahan air limbah dengan sistem biologis UASB

secara batch pada berbagai suhu pengolahan

Dari gambar 4 terlihat bahwa semakin lamawaktu pengolahan maka % penurunan CODsemakin tinggi. Hal ini disebabkan karena kontakantara bahan organik dengan mikroba dalam airlimbah semakin lama semakin sempurna sehinggaproses peruraian makin sempurna. Untuk UASBanaerobik thermophilic ( 55 0C) pengolahanoptimum adalah sekitar 24 jam dengan %penurunan COD = 90 %. Untuk UASB pada suhu40 oC dan suhu kamar , waktu pengolahan optimum

adalah 36 jam dengan % penurunan COD = 90 %dan 91 %.

2. Percobaan pengolahan air limbah industri kertassecara kontinyu laboratoris biologis UASBvariabel waktu tinggal hydraulic pada suhukamar , 40 oC dan 55 oC

Pada penelitian ini secara laboratoriumkontinyu air limbah industri kertas akan diolahsecara biologis anaerob UASB. Variabel yang akandiamati adalah waktu tinggal hydraulic, selain ituCOD loading rate (Organik Loading Rate ) jugaakan dihitung.

OLR = COD inf x Q / Volume reaktor

OLR = Organik Loading Rate kg/m 3 hari = g/L hari

COD inf = konsentrasi COD masuk reaktor kg/ m3= g/L

Q = debit air limbah m 3 /hari

Volume reaktor m3 atau liter

Sistem UASB adalah pengolahan air limbahbiologis anaerob dengan menggunakan mikrobaberbentuk granul dengan aliran keatas. Adaberbagai bentuk reaktor UASB. Reaktor yangdikembangkan pada percobaan digambarkandimuka. Baffle dibagian atas berfungsi untukmencegah agar mikroba tidak ikut aliran effluentkeluar. Selain itu juga berfungsi untuk mengaturkelancaran aliran gas yang keluar dari reaktor.Mikroba dalam reaktor akan terdorong keataskarena desakan gas methane yang terbentuk.Benturan dengan buffle menyebabkan mikrobaakan turun lagi kebawah. Gerakan dari mikrobaakan menyebabkan kontak antara mikroba denganbahan pencemar didalam air limbah , sehinggasenyawa organik akan turun dan kandungan bahanpencemar didalam air limbah menurun. Apabilaproses berjalan dengan baik mikroba yang aktifakan berbentuk semacam granule bergerak naikturun diseluruh reaktor. Pada penelitian setelahaklimitasi mikroba anaerob baik yang mesophilicmaupun thermophilic maka air limbah industrikertas dimasukan kedalam reaktor yang sudahberisi sludge mikroba secara bertahap sedikit demisedikit. Ada 3 reaktor yang satu berisi mikrobaanaerob mesophilic (suhu kamar), reaktor dengansuhu 40 oC, dan yang ketiga reaktor dengan suhu55 oC. Air limbah pH nya diusahakan netral antara

Waktupengola-han jam

55 oC 40 oC kamarCOD mg/L COD mg/L COD mg/L

inf eff % pnrn inf eff % pnrn inf eff % pnrn16 2085,7 302,1 85,52 2085,7 280 86,58 2085,7 232,9 88,83

24 2085,7 201,4 90,34 2085,7 244,3 88,29 2085,7 235 88,73

36 2085,7 218,6 89,52 2085,7 188,6 90,96 2085,7 157,9 92,43

48 2085,7 180 91,37 2085,7 169,3 91,88 2085,7 174,3 91,64

82

84

86

88

90

92

94

16 jam 24 jam 36 jam 48 jamWaktu Tinggal(Jam)

55 oC

40 oC

30 oC

Penu

runa

n CO

D( %

)



17

6,5 – 8,5 ; MLVSS = 2000 – 3000 mg/L; BOD : N : P= 100 : 2,5 : 0,5 ; alkalinitas = 2000 mg/L. Sebagaivariabel percobaan adalah waktu tinggal hydraulicair limbah yang diatur dari air limbah yang masukreaktor. Pengamatan dilakukan untuk setiap debitair limbah yang dimasukan dengan menganalisakandungan COD yang masuk dan keluar reaktormulai hari ke 0 sampai hasil COD effluent konstandan tidak terjadi penurunan lagi.

Untuk mendapatkan waktu tinggal yangoptimal maka % penurunan COD rata-rata padakondisi yang dianggap sudah konstan untukmasing-masing variabel waktu tinggal (diatur daridebit air limbah yang masuk reaktor). Percobaantiap variabel dilakukan antara 7 – 30 hari untukmendapatkan COD effluent yang dianggap konstan.Hasil percobaan dengan berbagai nilai waktu tinggaldari parameter COD pada berbagai suhudiperlihatkan pada tabel 4 s/d 6 dan digambarkandalam grafik 5 s/d 7. Hasil COD yang dihasilkanadalah COD effluent yang dianggap konstan.

Tabel 4.Hasil penelitian pengolahan air limbahindustri kertas secara laboratoriskontinyu anaerobik UASB pada suhu 55oC (thermophilic) dengan variabel waktutinggal hydraulic. Volume reaktor = 5, 51; pH = 6,8 – 8,4.

Gambar 5. Penurunan COD vs waktu tinggalhydraulic untuk pengolahan air limbah industri

kertas secara anaerobik UASB kontinyupada suhu 55 o C (thermophilic)

Tabel 5. Hasil penelitian pengolahan air limbahindustri kertas secara laboratoriskontinyu anaerobik UASB pada suhu40 oC dengan variabel waktu tinggalhydraulic . Volume reaktor = 5,25 L ;pH = 6,7 – 8,1

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

6 jam 12 jam 1 8 j am 24 jam

Waktu Tinggal(Jam)

Penu

runa

n CO

D(%

)

Waktu tinggal/tgbln pengambilancontoh th 2010

CODmg/L Debit air

limbahcc/menit

OLRg/L hr

% penuru-nan COD

%penurun-an CODrata-rataInfluent Effluent

30 jam 2,92 86,15

12 – 8 1893,52 241,8 6,76 87,2320 – 8 1486,43 261,46 1,52 82,41

28 – 8 1702,5 190,4 3,38 88,92

24 jam 3,65 84,016 – 9 1075,3 186,9 1,176 82,62

16 – 9 1440,9 207,5 1,44 85,6

22 - 9 1160,65 187,9 1,16 83,81

18 jam 4,86 81,81

30 – 9 4775,06 815,6 6,36 82,42

11 – 10 3582,2 673,45 4,77 81,20

12 jam 7,29 81,16

29 – 10 1580,79 296,74 3,16 81,232 – 11 1717,41 316,16 3,44 81,59

11 – 11 2200,58 426,9 3,72 80,66

6,73 jam 13 74,2


CODmg/L Debit air

limbahcc/menit

OLRg/L hr

% penuru-nan COD


24 jam 3,82 88,99

6 – 9 1474 176,6 1,62 88,0216 – 9 1206,8 158,82 1,21 86,84

22 – 9 3082,09 242,86 3,082 92,12

18 jam 5,09 87,1330 – 9 2387,53 328,62 3,11 86,24

4 – 10 2486,19 395,55 3,28 84,09

11 – 10 1734,53 293,16 2,31 83,07

12 jam 7,64 80,25

27 – 10 1546,45 341,44 3,09 77,92

29 – 10 1424,67 296,64 2,85 79,182 – 11 1307,57 210,77 2,61 83,88

11 -11 2343,38 467,96 4,65 80,03

6,32 jam 14,5 74,66

10 – 12 1922,045 545,86 7,3 71,6

15 – 12 1844,96 406,98 7,004 77,94

17 - 12 1486,43 374,86 5,64 74,46



18

Gambar 6. Grafik penurunan COD vs waktu tinggalhydraulic untuk pengolahan air limbah industri kertas

secara anaerobik UASB kontinyu pada suhu 40oC

Tabel 6.Hasil penelitian pengolahan air limbahindustri kertas secara laboratoris kontinyuanaerobik UASB pada suhu kamar denganvariabel waktu tinggal hydraulic. Volumereaktor = 6 L ; pH = 6,7 – 8,1

Dari hasil percobaan terlihat bahwa semakinlama waktu tinggal hydraulic air limbah maka %penurunan COD makin meningkat, hal inidisebabkan karena waktu kontak antara mikrobajuga makin sempurna sehingga peruraian zat-zatorganik juga makin sempurna, maka % penurunanCOD pada pengolahan air limbah semakin tinggi.

Apabila dilihat hasil pengolahan air limbahindustri kertas secara anaerobik thermophilic suhu55 oC , mesophilic suhu kamar dan suhu 40 oC ,

50

55

60

65

70

75

80

85

90

6 jam 12 jam 18 jam 24 jam 30 jam

Waktu Tinggal(Jam)

Penu

run

an C

OD

(%)


CODmg/L Debit air

limbahcc/menit

OLRg/L hr

% penuru-nan COD


30 jam 3,12 86,03

12 – 8 1762,4 215,7220 – 8 1401,8 231,02

28 – 8 1584,04 209,1

24 jam 3,82 846 – 9 1397,2 254,3 1,44 81,8

16 – 9 1628,2 244,35 1,627 84,9

22 – 9 1630 239,61 1,639 85,3

18 jam 5,09 80,2

27 – 10 2821,63 469,61

29 -10 2900,55 422,262 – 11 3431,37 454,28

12 jam 7,64 76,42 – 11 1541,76 363,62 3,082 76,48

8 – 11 788,86 199,51 1,575 74,71

11 - 11 3441,6 757,5 6,88 77,99

30 jam 3,12 86,03

maka untuk proses pengolahan anaerobikthermophilic adalah sedikit lebih cepat dari padayang mesophilic hal ini disebabkan karena padasuhu yang lebih tinggi kecepatan peruraian bahan-bahan organik adalah lebih cepat .

Dari gambar grafik gambar 5 s/d 7 dan tabel4 s/d 6 diperoleh waktu tinggal hydraulic optimalpada suhu kamar dengan Organik Loading Rate(OLR) 1,44 – 6,88 g/L hari adalh 24 jam dengan %penurunan COD = 84 % ; suhu 40 oC dan OLR1,16 – 6,76 g/L hari adalah 24 jam dengan %penurunan COD = 84,01 %; sedang pada suhuthermophilic 55 oC dan OLR 1,21 – 7,3 g/L hariadalah 20 jam dengan % penurunan COD =87,5 %.

Apabila nilai COD hasil pengolahanlaboratorium air limbah industri kertas secaraanaerobik tersebut dibandingkan dengan BMLCindustrikertas Perda Ja Teng No : 10 Tahun 2004untuk kertas kasar ternyata masih belummemenuhi (batas ambang parameter COD 175mg/L). Apabila dibandingkan dengan pengolahanair limbah P.T Pura saat ini yang didominasi dengansistem biologis lumpur aktif, hasil air limbah terolahsering memenuhi BMLC industri kertas walaupunmasih berfluktuatif . Hasil penelitian belum dapatdievaluasi secara keseluruhan karena hasilpengolahan air limbah secara anaerobik menurutLetinga et all, 1979, merupakan proses pengolahanpendahuluan, jadi harus disempurnakan denganproses pengolahan secara aerob atau dapat jugadengan sistem wetland, sehingga memenuhi BakuMutu Air limbah.

70

72

74

76

78

80

82

84

86

88

12 ja m 18 jam 24 j am 30 j am

W a ktu T in gg a l(Ja m )Gambar 7. Grafik penurunan COD vs waktu tinggal

hydraulic untuk pengolahan air limbah industri kertassecara anaerobik UASB kontinyu pada suhu kamar

Penu

runa

n C

OD

(%)



19

Berkaitan dengan hal tersebut penelitian iniakan dilanjutkan dengan penelitian pengolahan airlimbah industri kertas anaerobik –wetland skalalapangan sehingga hasilnya dapat dibandingkan.

KESIMPULAN DAN SARAN

1. Kesimpulan

Hasil penelitian menunjukan bahwa baikproses pengolahan anaerobik thermophilic maupunmesophilic ternyata dapat digunakan untukmengolah air limbah industri kertas.

Air limbah terolah sistem biologis anaerobmerupakan pengolahan pendahuluan, karena itupengolahan masih harus disempurnakan lagidengan proses aerob, wetland ataupun lainnyasupaya air limbah memenuhi Baku Mutu Air Limbahyang dipersyaratkan. Kondisi optimum prosespengolahan anaerobik suhu kamar secara kontinyulaboratoris pada OLR 1,44 – 6,88 g/L harimenunjukan waktu tinggal hydraulic optimumadalah 24 jam dengan % penurunan COD = 84 %;suhu 40 oC pada OLR 1,16 – 6,76 g/L harimenunjukkan waktu tinggal optimum adalah 24 jadengan % penurunan COD = 84,01 %; thermophilic55 oC pada OLR 1,21 – 7,3 g/L hari menunjukkanwaktu tinggal optimum 20 jam dengan %penurunan COD = 87,5 %.

Dibandingkan dengan sistem biologisanaerobik mesophilic, maka sistem biologisthermophilic untuk air limbah industri kertas adalahsedikit lebih baik.

2. Saran

Penelitian ini sebaiknya ditindak lanjutidengan pembuatan pilot proyek IPAL skalalapangan untuk mengolah air limbah industri kertasdengan cara biologis anaerobik UASB – Aerob atauanaerobik – wetland. Untuk perencanaaan pilotproyek IPAL skala lapangan maka data hasilpenelitian laboratorium ini dapat digunakan sebagaidasar perhitungan disesuaikan dengan kapasitasserta situasi dan kondisi lapangan

DAFTAR PUSTAKA

APHA AWWA, WEF, 2005, “ Standard Methods ForThe Examination Of Water and Waste Water”,20 th edition.

Lerner M et al, 2007, “ Aerobic vs Anaerobic –aerobic Bio treatment : paper mill Waste, “Environmental Engineering Science , Number3, p. 227 – 285, Marry Ann Liebert Inc. DOI :10.1089/ccs.2005.0046

Letinga et all, 1979, Feasibility of The UASBProcess, Environ Eng, 35.

Medhat M.A Saleh and Usama Usama F Mahmood, 2004, Anaerobik Digestion Technology forIndustrial Waste Water Treatment , EightInternational Water Technology ConferenceIWTC8, 2004 , Alexandra Egypt, 817 – 833.

Metcalf & Eddy , 2002, “ Waste Water EngineeringTreatment Disposal Reuse”, 3 th Edition, McGraw Hill International Edition, Singapura.

Nusa Idaman Said, 2002, Teknologi PengolahanLimbah Cair dengan Proses Biologis ,teknologi Pengolahan Limbah cair industri , h79 – 147, BPPT – BAPEDALDA Samarinda.

Peraturan Daerah Propinsi Jawa Tengah No. 10tahun 2004, tentang Baku Mutu Air LimbahIndustri Kertas Kasar / Kraft Bappedal ProJateng

Rao M.N & Datta Ak, 1979, “ Waste WaterTreatment “ , Oxford & IBH PublishingCompany , Calcuta – Bombay – New Delhi

Van Lier B Jules B , 2008, “ Thermophilic AnaerobicDigestion” , A short overview Department ofEnvironmental Technology, WageningeAgricultural University, Nederland



Pemanfaatan Limbah Padat Industri Rokok Untuk Pestisida Nabati

21

PEMANFAATAN LIMBAH PADAT INDUSTRI ROKOKUNTUK PESTISIDA NABATI

Ais Lestari Kusumawardhani, Basir, Subandriyo, NilawatiBalai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri


Naskah diterima.15 Maret 2012 disetujui 9 April 2012

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian pemanfaatan limbah padat industri rokok dengan mengisolasi kandungannikotin untuk bahan pestisida nabati, yaitu bakterisida atau fungisida. Limbah padat berupa gagang tembakaudan debu tembakau dari dust unit masih mengandung senyawa aktif nikotin, diharapkan dapat berfungsisebagai pestisida nabati. Isolasi nikotin dilakukan dengan cara maserasi, distilasi dan sulfatasi dijadikanNikotin Sulfat. Penelitian menggunakan Rancangan Acak Lengkap Faktorial dengan variabel bahan baku,yaitu limbah padat dari gagang kasar (small fine/SF) dan debu tembakau dari dust unit (DU) denganperbandingan bahan : air = 1:10; 1:15 dan 1:20 pada saat maserasi. Selanjutnya Nikotin Sulfat diuji khasiatnyaterhadap bakteri Ralstonia solanacearum, fungi Fusarium oxysporum dan Curvularia sp. Hasil penelitianmenunjukkan bahwa kadar nikotin tertinggi, yaitu 3,67% diperoleh dari perlakuan limbah padat (SF) denganperbandingan bahan : air = 1 : 20. Uji khasiat terhadap bakteri Ralstonia solanacearum masih dapattumbuh pada media Potato Dextrose Agar (PDA) yang telah diberi 1% Nikotin Sulfat-20, baik dari (SF)maupun dari (DU). Demikian pula uji khasiat terhadap jamur Fusarium dan Curvularia masih dapat tumbuhpada konsentrasi 1% bahan aktif Nikotin Sulfat-20, baik dari (SF) maupun dari (DU). Namun pengaruhNikotin Sulfat-20 dari DU terhadap Curvularia maupun Fusarium memberikan efek penghambat pertumbuhanlebih kuat dibanding dengan Nikotin Sulfat-20 dari SF.

Kata kunci : Limbah padat industri rokok, isolat nikotin, pestisida nabati.

ABSTRACT

A research on utilizing solid waste of Clove Cigarette Industry was done by isolating its nicotinecontent for biopesticide i.e bactericide or fungicide. The waste in the form of tobacco stems and tobaccodust from the dust unit contain nicotine compound having biopesticidal properties. Isolation of nicotine wasdone by maceration, distillation and sulfatation to become Nicotine Sulfate. The experimental researchused a Completely Randomized Factorial Design with variable raw materials i.e, rough/small fine (SF) andtobacco dust from the dust unit (DU) by the ratio of material : water = 1:10; 1:15 and 1:20 each, at the timeof maceration. Efficacy test were done to Nicotine Sulphate against bacteria Ralstonia solanacearum, fungiFusarium oxysporum and Curvularia sp. The results showed that the highest levels of nicotine, which is3.67% was obtained from (SF) with a ratio of material : water 1:20. Efficacy test of the bacterium Ralstoniasolanacearum is still able to grow on Potato Dextrose Agar (PDA) media that has been given a NicotineSulphate-20, both of the (SF) and from (DU). However, the efficacy test of the fungus Fusarium and Curvulariacan still grow at a concentration of 1% active ingredient nicotine, both of the (SF) and from (DU). However,the effect of Nicotine Sulphate-20 from DU to inhibite growth both on the Fusarium and Curvularia wasstronger than that of SF.

Keywords : Solid waste of Clove Cigarette Industry, nicotine isolate, biopesticide.



22

PENDAHULUAN

Menurut Dirjen Industri Agro (2011),kapasitas produksi rokok nasional pada tahun 2010mencapai 248 milyar batang, dimana 90% dari totalproduksi rokok nasional adalah rokok kretek,dengan kebutuhan tembakau setiap tahun rata-ratamencapai 240.000 ton dan kebutuhan cengkehrata-rata 92.133 ton per tahun (GAPPRI, 2005).

Proses produksi industri rokok kretek (clovecigarette) selain menghasilkan rokok jugamenghasilkan limbah berupa limbah padat, limbahcair dan gas (debu). Menurut Badan LingkunganHidup BLH Propinsi Jawa Tengah dan Balai BesarTeknologi Pencegahan Pencemaran Industri(BTPPI), (2009), potensi Limbah padat sebesar 14-20% dari bahan baku yaitu berupa sisa gagangtembakau, gagang cengkeh dan limbah partikel,berasal dari proses udalan, perajangan danpengayakan tembakau. Saat ini limbah padattersebut belum dimanfaatkan secara maksimal,hanya dibakar atau digunakan sebagai bahanbakar pada industri bata.

Limbah padat industri rokok berupa gagangtembakau masih mengandung senyawa aktifnikotin sekitar 2%. Menurut Sakdiyah (2007),nikotin merupakan senyawa alkaloid yang terdapatdalam tanaman tembakau bersifat mudah teruraioleh faktor alam sehingga tidak meninggalkanresidu pada tanaman inang. Kuswilwatiktanto(2011) menyatakan bahwa ekstrak dari tanamantembakau seperti kayu, kulit, daun, bunga atau bijidiyakini berpotensi mencegah pertumbuhan jamurataupun menolak kehadiran serangga perusak,terutama pada tanaman kehutanan. Racun nikotinbersifat sistemik yang dapat diserap danditranslokasikan ke seluruh bagian tanaman yangtelah disemprot. Selain sebagai insektisida, nikotindilaporkan dapat dipakai sebagai pengendaliserangan jamur/fungisida dan prospektif untukdigunakan sebagai biopestisida ramah lingkungansebagai pengganti pestisida kimia yang bersifatsulit terdegradasi.

Dari pertimbangan tersebut, maka dilakukanpenelitian untuk mengetahui sejauh mana limbahpadat industri rokok kretek dapat dimanfaatkansebagai biopestisida dan sejauh mana efektifitas

biopestisida tersebut terhadap daya bunuhbeberapa bakteri atau jamur spesifik.METODOLOGI PENELITIANBahan Penelitian.

Bahan baku penelitian adalah limbah padatdari proses perajangan tembakau di industri rokokkretek di daerah Kudus. Dalam penelitian ini dipilih2 jenis limbah padat berdasarkan besarnyakandungan nikotin dalam bahan, yaitu small finedan debu tembakau dari dust unit. Bahan-bahankimia untuk isolasi dan analisis, yaitu kapur tohor,aquadest, asam sulfat, eter, kloroform, NatriumHidroksida, asam khlorida, standar nikotin, mediaSPA (Sukrosa Pepton Agar) dan media PDA(Potato Dextrose Agar).

Mikroorganisme untuk uji khasiat, yaitubakteri Ralstonia solanacearum penyebab layupada jahe, jamur Fusarium oxysporum penyebabpenyakit busuk batang vanili dan jamur Curvulariasp. penyebab bercak daun pada serai wangi.

Peralatan Penelitian.

Jerigen, ember plastik, erlenmeyer, alatdistilasi, labu distilasi, pendingin Liebig, pH meter,corong pisah, kertas saring, Rotavapor, GasChromatografi, cawan petri.

Rancangan PercobaanPenelitian ini terdiri dari 2 tahap, yaitu :a. Tahap isolasi nikotin dari limbah padat untuk

dibuat Nikotin Sulfat.

Untuk mengetahui sejauh mana pengaruhjenis bahan dan perbandingan bahan dan air padaproses maserasi terhadap rendemen dan kadarnikotin yang diperoleh, dianalisis denganRancangan Acak Lengkap Faktorial menggunakan2 variabel 3 ulangan, yaitu :

- Jenis bahan baku, yaitu small fine (SF) dan debutembakau dari dust unit (DU).

- Perbandingan bahan : air pada proses maserasi,yaitu : 1 : 10; 1 : 15 dan 1 : 20.

Masing-masing perlakuan diulang 3 kali.Selanjutnya dari isolat nikotin yang diperoleh dibuatNikotin Sulfat 20%



23

b. Tahap uji coba khasiat produk in vitroterhadap organisme target, yaitu :

- Sebagai bakterisida terhadap bakteri Ralstoniasolanacearum penyebab penyakit layu padajahe.

- Sebagai fungisida terhadap jamur Fusariumoxysporum penyebab penyakit busuk batangvanili.

- Sebagai fungisida terhadap jamur Curvularia sp.penyebab bercak daun pada serai wangi.

Cara Penelitian :

- Pembuatan Nikotin Sulfat dengan metodemaserasi-ekstraksi.

a. Pemilihan spesifikasi limbah padat untukpenelitian berdasarkan hasil analisa kandungannikotin tertinggi dari jenis gagang/tulang dauntembakau yang dihasilkan, yaitu small fine/gagang kasar ( SF = 2,09% ) dan debu tembakau/bagian terhalus dari dust unit ( DU = 1,91% ).

b.Gagang tembakau dimaserasi/direndam airpanas (60°C) dengan perbandingan bahandengan air = 1: 10; 1:15 dan 1 : 20, dengan lamaperendaman masing-masing selama 24 jam.Selanjutnya maserat dipisahkan dari ampasnyadan ditambah air kapur sampai pH 9, kemudiandidistilasi untuk mendapatkan cairan nikotin.Distilasi dihentikan apabila tetesan destilat telahnetral/ mencapai pH 7 dengan asumsi distilatyang menetes sudah tidak mengandung nikotin.Destilat yang diperoleh selanjutnya ditetapkankadar nikotinnya yang akan digunakan sebagaidasar perhitungan untuk membuat Nikotin Sulfat20%. Cara membuat Nikotin Sulfat 20%, yaitudestilat/cairan Nikotin (pH 8/basa) ditambahAsam Sulfat 0,1N sampai pH 7 (netral),kemudian dipekatkan hingga diperoleh NikotinSulfat 20% menggunakan rumus :

N1V1=N2V2

N1 = kadar Nikotin destilat

V1 = volume destilat

N2 = kadar nikotin sulfat (= 20%)

V2 = volume yang diharapkan.

Uji efikasi/khasiat

Cara uji khasiat bakterisida:

Sampel Nikotin Sulfat 20-SF dan NikotinSulfat 20-DU dimasukkan ke dalam media SPA

(Sukrosa Peptone Agar) kemudian dituangkan kedalam cawan Petri. Selanjutnya medium yangsudah mengandung 0,1%; 0,2% dan 0,5% pestisidanabati dalam cawan Petri diinokulasi denganbakteri Ralstonia solanacearum. Setelah itudiinkubasikan pada suhu 29 °C selama 3 hari dandiamati pertumbuhannya. Adanya pertumbuhanbakteri menunjukkan bahwa konsentrasi formulayang diuji tidak bersifat membunuh bakteri,sedangkan apabila tidak ada pertumbuhan berartikonsentrasi pestisida yang diuji bersifat membunuhbakteri.

Cara uji khasiat fungisida:

Pengujian dilakukan dengan metodeperacunan makanan, yaitu menumbuhkan kolonipada media Potato Dextrose Agar (PDA) yang telahdiberi masing-masing formula pestisida nabatidengan kepekatan tertentu, yaitu: 0, 2000, 4000,8000 dan 10.000 ppm yang dihitung berdasarkankandungan bahan aktif dari masing-masing formulayang diuji. Potongan koloni jamur diletakkan padamedia yang berisi PDA yang telah dicampur formuladengan kepekatan seperti di atas, kemudiandiinkubasi pada suhu kamar (25-30o C) dandihindarkan terkena cahaya langsung. Diameterkoloni yang tumbuh diukur setiap harinya.Prosentase penghambatan dihitung menurut rumusPandey et.al (1982) didalam Rita Noverisak danMesak Tombe (2003), yaitu :

A – B B

A = diameter koloni fungi pada kontrol

B = diameter koloni fungi pada perlakuan

- Pengamatan

- Nikotin Sulfat : rendemen dan kadar nikotindengan metode titrasi (SNI-0765-1999, butir6.2. Rokok Putih).

- Efektifitas Nikotin Sulfat-20 terhadap bakteriRalstonia solanacearum dan jamur Fusariumoxysporum serta Curvularia sp. in vitro.

- Evaluasi

- Data hasil percobaan kondisi proses isolasinikotin dianalisis dengan RAL Faktorialdilanjutkan dengan analisis varian.

- Tinjauan biaya produksi

X 100 %



24

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisis dasar bahan baku

Di industri rokok terdapat 4 jenis bahanlimbah padat yang berasal dari proses perajangantembakau. Untuk mendapatkan gambarankandungan nikotin pada masing-masing bahan,disajikan pada tabel 1.

Tabel 1. Kandungan nikotin limbah padat yangdigunakan sebagai bahan baku.

Dari tabel 1 terlihat bahwa limbah padat dariproses perajangan tembakau mengandung nikotinantara 1,18 - 2,09%. Hasil ini sesuai biladibandingkan dengan kadar nikotin daun tembakauBurley menurut Cahyono (1998) pada tabel 2.Beberapa pendapat menyebutkan kandungannikotin pada tembakau sekitar 0,3 - 5% (Wikipedia,2011). Penulis lain menyebutkan kadar nikotin padatembakau Nicotiana tabaccum sekitar 2 – 5% danpada tembakau Nicotiana rustica 5 – 14%(Baehaki,1993). Sedangkan The Merck Index,1983 menyebutkan bahwa kandungan nikotindalam daun kering Nicotiana tabaccum danNicotiana rustica sebesar 2 – 8%, umumnyadidalam tembakau, nikotin berkombinasi denganasam sitrat dan asam malat membentuk nikotinsitrat dan nikotin malat.

Tabel 2.Komposisi kimia daun tembakau Burley

Sumber : Cahyono, 1998.

Penentuan jenis bahan dan perbandinganantara bahan dengan air pada proses maserasiterhadap kadar nikotin.

Hasil analisis varian kadar nikotin disajikanpada tabel 3.

Tabel 3. Analisis varian kadar nikotin

*) Berbeda nyata **) Berbeda sangat nyata

Dari tabel 3, terlihat bahwa interaksi antarperlakuan jenis bahan dan perbandingan bahandengan air berbeda nyata terhadap kadar nikotinyang diperoleh. Rata-rata kadar nikotin padabeberapa kombinasi perlakuan disajikan padatabel 4.Tabel 4. Rata-rata kadar nikotin yang diperoleh

pada berbagai kombinasi perlakuan

Dari tabel 4, terlihat bahwa penggunaanbahan baku small fine (SF) menghasilkan kadarnikotin lebih tinggi dan berbeda nyata denganpenggunaan debu tembakau dari dust unit (DU).Hal ini disebabkan karena small fine merupakansortiran berupa gagang daun tembakau agak kasarsedangkan debu tembakau dari dust unitmerupakan campuran antara serpihan dauntembakau dan kotoran-kotoran non tembakau yang

No Kandungan Jumlah (%)1. Abu 20

2. Gula 0,4-2,5

3. Fenol 0,0-0,5

4. Nitrat 1,0-2,0

5. Nikotin

a. Pada daun bawah 0,16-2,89

b. Pada daun tengah 0,3-3,75

c. Pada daun atas 0,5-4,0

6. Kandungan N total 2,8-3,58

SK db JK KT F.hit F.tab0.05

F.tab0.01

Perlkn 5 16.141 3.228 325.52**) 3.11 5.06

Jnis Bhn 1 12.600 12.600 1270.608**)

Perbnd Bhn: Air 2 3.443 1.721 173.587**)

JBxPerbnd 2 0.098 0.049 4.921*)

Acak 12 0.119 0.010

Total 17 98.692

Kombinasi Perlakuan Kadar Nikotin (%)

Small fine (SF) 1 : 20 3,67 a

Small fine (SF) 1 : 15 2,80 b

Small fine (SF) 1 : 10 2,46 c

Debu tembakau (DU) 1 : 20 1,81 d

Debu tembakau (DU) 1 : 15 1,14 e

Debu tembakau (DU) 1 : 10 0,96 f

No Bahan bakuKadar

Nikotin (%)

1. Stembeat/gagang penuh 1,18

2. Small fine/gagang kasar 2,09

3. Debu tembakau kasar (dr. strap dryer) 1,65

4. Debu tembakau halus ( dr. dust unit) 1,91



25

berasal dari “dust collector”, sehinggadimungkinkan terikutnya “impurities” pada bahan.

Menurut Sakdiyah (2007), kandungan nikotintembakau bervariasi, tergantung pada jenis bagiantanaman tersebut. Kadar nikotin tertinggi terdapatpada daun, akar kemudian batang. Kadar nikotindaging daun lebih tinggi dari pada tulang daun dankandungan dalam daging daun meningkat kearahtepi daun, sedangkan pada tulang daun meningkatke arah pucuk daun.

Selanjutnya dari tabel 4, terlihat pula bahwarata-rata kadar nikotin tertinggi, yaitu 3,67%diperoleh dari proses maserasi small fine (SF)dengan perbandingan antara bahan dengan air 1:20, demikian pula penggunaan debu tembakau daridust unit (DU) dengan perbandingan antara bahandengan air 1: 20 menghasilkan kadar nikotin lebihtinggi dan berbeda nyata dari pada kombinasiperlakuan lainnya. Hal ini disebabkan karenasemakin besar perbandingan bahan dengan air(1:20) maka kelarutan nikotin dengan berat yangsama dapat terlarut maksimal sampai mencapaikesetimbangan. Sebaliknya pada perlakuanperbandingan bahan dengan air kecil (1: 10), makanikotin tidak dapat larut sempurna karena keadaansudah lewat jenuh. Gambar 1 menyajikanHistogram kadar nikotin yang diperoleh padabeberapa kombinasi perlakuan.

Identifikasi senyawa aktif pada isolat nikotin.

Hasil identifikasi secara kualitatif senyawaaktif dari isolat nikotin menggunakan GC dengancara membandingkan waktu tinggal standar nikotindengan waktu tinggal sampel isolat nikotin,

teridentifikasi bahwa sampel mengandung suatusenyawa yang mempunyai waktu tinggal 1,685,dimana waktu tinggal ini mempunyai kemiripan/mendekati waktu tinggal standar nikotin, yaitu1,683. Perbedaan harga waktu tinggal (RT) yangtidak terlalu besar menunjukkan bahwa isolatnikotin tersebut mengandung senyawa aktif nikotin.

Uji khasiat Nikotin Sulfat 20% terhadap bakteriRalstonia solanacearum, jamur Fusariumoxysporum dan Curvularia sp.

Hasil pengamatan pertumbuhan bakteriRalstonia solanacearum pada media SPA yangtelah diberi sampel nikotin sulfat disajikan padatabel 5.Tabel 5. Pengamatan pertumbuhan bakteri

Ralstonia solanacearum

Keterangan : + = ada pertumbuhan bakteri uji

Dari tabel 5, terlihat bahwa perlakuan NikotinSulfat-20 baik dari small fine (SF) maupun dari dustunit (DU) pada konsentrasi 5 % pun tidak bersifatmembunuh bakteri Ralstonia solanacearum.Menurut Dadang dan D.Prijono (2008),penggunaan pestisida nabati sebagai pengendalihama dan penyakit tanaman dikatakan tidak efektifdan ekonomis bila konsentrasi bahan aktif melebihi1%. Peruntukan formulasi berbahan aktif nikotinsebagai anti mikrobial telah dilakukan oleh RiskaAyu Purnamasari dkk (2011) yang melaporkanbahwa ekstrak tembakau sebesar 10%menunjukkan daya hambat cukup besar terhadapbeberapa strain mikroba yaitu Escherichia coli,Staphylococus aureus dan Pseudomonasaeruginosa. Dalam hal ini, walaupun nikotindisebutkan dapat berfungsi sebagai antimikrobia,tetapi tidak efektif bagi bakteri Ralstoniasolanacearum.

Sedangkan uji efikasi/uji khasiat nikotinsulfat-20 terhadap pertumbuhan Curvulariamaupun Fusarium menunjukkan bahwa isolatjamur tetap dapat tumbuh pada semua konsentrasibahan aktif yang diujikan. Pada konsentrasi 10.000ppm (± 1% Bahan Aktif) untuk Small fine (SF) danDust Unit (DU) kedua jamur uji masih tetap dapattumbuh akan tetapi formula dengan kode DU

Jenis Formula

Konsentrasi1 %

(1 ml formula/100ml media)

2 %(2 ml formula/100ml media)

5 %(5 ml formula/100ml media)

Nikotin Sulfat-20 (DU) + + +

Nikotin Sulfat-20 (SF) + + +

SF, 2.46SF, 2.8

SF, 3.67

DU, 0.96DU, 1.14

DU, 1.81

00.5

11.5

22.5

33.5

4

1:10 1:15 1:20

Perbandingan bahan dan air

Kada

r N

ikot

in (%

)

SF

DU

Gambar 1.Histogram rata-rata kadar nikotin padabeberapa perbandingan bahan dan air


memberi efek penekanan lebih tinggi dibandingdengan formula SF maupun kontrol, baikpengaruhnya pada Curvularia maupun Fusarium.

Graf ik pertumbuhan Curvularia danFusarium pada media PDA mengandung 1 %Nikotin Sulfat-20 dari SF, DU dan kontrol disajikanpada gambar 2, sedangkan gambar 3 menyajikandiameter koloni Curvularia dan Fusarium padamedia PDA mengandung 1% nikkotin sulfat-20 dariSF, DU dan kontrol.

Adapun prosentase penghambatanpertumbuhan Curvularia dan Fusarium

Fusarium

Curvularia

menggunakan 1% Nikotin Sulfat-20-(SF) dan 1%Nikotin Sulfat-20-(DU) disajikan pada gambar 4.

Dari gambar 4, terlihat bahwa prosentasepenghambatan pertumbuhan Curvularia pada harike 2 menggunakan Nikotin Sulfat-20-DU sudahmencapai 60%, sedangkan terhadap Fusariumpada hari yang sama hanya mencapai 44,2%.Sedangkan penggunaan 1% Nikotin Sulfat-20-SFuntuk menghambat pertumbuhan Curvularia padahari ke-2 hanya mencapai 13,33% sedangkanterhadap Fusarium mencapai 14,28%.

Kajian biaya produksi

Evaluasi ekonomi biaya produksi hanyadidasarkan pada penggunaan bahan bakar karenafaktor-faktor ekonomi lainnya dianggap sama.Evaluasi ekonomi ini diperhitungkan berdasarkan:

a. Panas bakar elpiji/LPG 11.254,61 kcal/kg(Kementerian ESDM, 2011)


Gambar 2. Grafik pengamatan diameter koloniCurvularia dan Fusarium pada media PDA yang

mengandung 1 % Nikotin Sulfat-20 dari SF dan DU.

Gambar 3. Diameter koloni Curvularia dan Fusariumpada media PDA mengandung 1% Nikotin Sulfat-20-

(SF); 1% Nikotin Sulfat-20-(DU) dan kontrol.

Curv u laria

Fusarium

Gambar 4. Prosentase penghambatan pertumbuhanCurvularia dan Fusarium menggunakan 1% Nikotin

Sulfat-20-(SF) dan 1% Nikotin Sulfat-20-(DU)

Curvularia

Fusarium



27

b. Efisiensi kompor gas 40 – 50 % ( FTI-UJ,2011 )

c. Panas latent air 540 Kcal/kg ( Hugot E, 1972 )

d. Panas jenis air dan larutan dianggap tetap 1Kcal/Kg.0C

e. Suhu air 25 0C

f. Distilasi pada tekanan 1 atmosfer

g.Harga LPG Rp 6.250.00 /Kg

Matriks evaluasi ekonomi pembuatan NikotinSulfat 20% dari tembakau Small Fine (SF) dantembakau dust unit (DU) dapat dilihat pada tabel 6dan tabel 7.

Dari kajian ekonomi pada tabel 6 dan tabel7 terlihat bahwa proses maserasi terbaik padaperbandingan antara tembakau dan air 1:20 akantetapi biaya pembuatan nikotin sulfat paling rendahadalah maserasi dengan perbandingan 1:10. Halini terjadi karena banyak penggunaan energi untukmemanaskan dan menguapkan air selama proses.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkanbeberapa hal, yaitu :

1. Kadar nikotin tertinggi yaitu 3,67% diperolehdari limbah padat (SF) dengan perbandinganbahan : air = 1 : 20 pada proses maserasi.

Kebutuhan LPG (kg) untuk 1:10 1:15 1:201. Panas sensibel maserasi2. Distilasi nikotin

- Panas sensibel- Panas laten

3.Pemekatan nikotin sulfa t- Panas sensibel- Panas latent

0,1333

0,22920,0479

0,00690,0422

0,1999

0,31990,0556

0,01510,0479

0,2665

0,41050,0508

0,00740,0419

Total kebutuhan LPG 0,4595 0,6384 0,7771Kebutuhan LPG per liter nikotin sulfat 20% 5,7445 5,8056 6,2670Biaya per liter nikotin sulfat 20% (Rp) 35.900 36.285 39.170

Tabel 6. Matriks evaluasi ekonomi pembuatanNikotin Sulfat 20% dari tembakauSmall Fine (SF)

Tabel 7. Matriks evaluasi ekonomi pembuatanNikotin Sulfat 20% dari tembakau DustUnit (DU)

Tahapanproses Hasil Perbandingan bahan dan air

1:10 1:15 1:20Maserasi DU Kadar nikotin bahan baku

debu tembakau Dust Uni t (%)Berat debu tembakau DU (kg)Nikotin dalam DU(g)Volume maserat (l)Kadar nikotin maserat (%)Berat nikotin maserat (g)Prosen nikotin terekstrak (%)

1,908

119,088,800,18,63

45,23

1,908

119,0813,600,0811,1058,18

1,908

119,0819,40

11,6561,06

Distilasi DU Air kapur (l)Volume distilat (l )Kadar nikotin distila t (%)Jumlah nikotin distilat (g)

6,000,860,968,26

8,300,901,1410,33

10,500,591,81

10,70Reaksi

SulfatasiVol lar nikotin sulfat (l)Kadar nikotin sulfat (%)Jumlah nikotin sulphat (g)

0,871,23

10,71

0,921,4513,34

0,612,28

13,91

Pemekatan Vol lar nikotin sulfat (l)Kadar nikotin sulfat (%)Jumlah nikotin sulphat (g)Kadar nikotin sulfat akhir (%)Vol. lar. nikotin sulfat akhir (l)Vol. air yang diuapkan (l)

0,871,23

10,7120

0,0540,816

0,921,4513,34

200,0670,853

0,612,28

13,9120

0,0700,540

Kebutuhan LPG (kg) untuk 1:10 1:15 1:201. Panas sensibel maserasi2. Distilasi nikotin

- Panas sensibel- Panas laten

3.Pemekatan nikotin sulfa t- Panas sesibel- Panas latent

0,1333

0,19720,0825

0,00070,0783

0,1999

0,29180,0825

0,00090,0818

0,2665

0,39850,0566

0,00090,0518

Total kebutuhan LPG 0,4920 0,6569 0,7743Kebutuhan LPG per liter nikotin sulfat 20% 9,1113 9,7177 11,0611Biaya per liter nikotin sulfat 20% (Rp) 56.945 60.735 69.130

Tahapanproses Hasil Perbandingan bahan dan air

1:10 1:15 1:20Maserasi SF Kadar nikotin small fine (%)

Berat small fine (kg)Nikotin dalam small fine (g)Volume maserat (l)Kadar nikotin maserat (%)Berat nikotin maserat (g)Proses nikotin smal l fineterekstrak (%)

2,0901

20,908,300,1512,39

59,28

2,0901

20,9013,400,1114,74

70,53

2,0901

20,9018,200,1119,23

92,01

Distilasi SF Air kapur (l)Volume distilat (l )Kadar nikotin distila t (%)Jumlah nikotin distilat (g)

8,900,502,4611,30

10,600,582,8016,24

12,600,533,6018,36

ReaksiSulfatasi

Vol larutan nikotin sulfa t (l)Kadar nikotin sulfat (%)Jumlah nikotin sulfat (g)

0,523,0816,01

0,613,4721,19

0,564,4324,81

Pemekatan Vol lar nikotin sulfat awal (l)Kadar nikotin sulfat awal (%)Jumlah nikotin sulphat (g)Kadar nikotin sulfat akhir (%)Vol lar nikotin sulfat akhir (l)Vol air yang diuapkan (l)

0,523,0816,01

200,080,44

0,613,4721,19

200,110,5

0,564,4324,81

200,1240,436



28

2. Uji khasiat Nikotin Sulfat konsentrasi 1% dari(SF) dan dari (DU) tidak efektif sebagaifungisida terhadap jamur Fusariumoxysporum dan Curvularia sp., akan tetapiperlakuan (DU) memberikan efek penekananpertumbuhan lebih tinggi dibandingkanperlakuan (SF).

3. Biaya pembuatan Nikotin Sulfat kadar 20%dari small fine Rp 35.900,- per liter sedangkandari dust unit Rp. 56.945,- per liter.

Saran

Perlu dipelajari lebih dalam target spesifikperuntukan formula berbahan aktif Nikotin Sulfatdari limbah industri rokok apakah lebih sesuaidigunakan sebagai anti mikrobia terhadap bakterispesifik, insektisida ataukah sebagai antiseptik.

DAFTAR PUSTAKA

Badan Lingkungan Hidup Propinsi Jawa Tengahdan Balai Besar Teknologi PencegahanPencemaran Industri Semarang, (2009).Penyusunan Studi Pengujian PenerapanManajemen Limbah Industri Hasil Tembakau.

Cahyono Bambang, 1998. Tembakau Budidayadan Analisis Usaha Tani. Penerbit Kanisius,Yogyakarta.

Dadang dan D.Prijono (2008). Insektisida Nabati,Prinsip, Pemanfaatan dan Pengembangan.Dept. Proteksi Tanaman. FP IPB.

Dirjen Industri Agro, 2011. Produksi Rokok Kretekdi Indonesia Mencapai 90%. http://www.economy.okezone.com, diakses 18 Mei2011

FTI-UJ, 2011. Pemilihan Katalis Perovkites(LAMNO3, LACRO3, LACOO3) UntukEfisiensi dan Emisi Kompor Gas LPG. http://www.ftijayabaya.ac, diakses 20 Nopember2011

GAPPRI (Gabungan Perserikatan Pabrik RokokIndonesia), 2005. di dalam Badan Penelitiandan Pengembangan Pertanian, 2007.Prospek dan Arah Pengembangan AgribisnisCengkeh. http://www.litbang.deptan.go.id/special/cengkeh/cengkeh_bagian-a.pdf,diakses 18 Mei 2011

Hugot E, 1972. Handbook of Cane SugarEngineering. Second, completely revised, ed.

Elsivier Publishing Company. Amsterdam/London/New York.

Kementerian Energi dan Sumber Daya Minera,2011. http://www.esdm.go.id/berita/artikel/56-artikel/4122-konversi-minyak-tanah-le-lpg-lebih-murah-lebih-bersih.html, diakses 9 April2012

KepMenPerindag No.62/MPP/Kep/2/2004, tentangPedoman Cara Uji Kandungan Kadar Nikotindan Tar Rokok.

Kuswilwatiktanto Eka, 2011, Pemanfaatan LimbahTembakau sebagai insektisida tanamanKehutanan, Pelatihan dan Supervisi(Kamisan), Balai Penyuluhan PertanianPaiton.

Noveriza Rita dan Tombe Mesak, 2003. Uji In VitroLimbah Pabrik Rokok terhadap beberapaJamur Patogenik Tanaman, Buletin TRO No.XI No. 2, Balai Penelitian Tanaman Rempahdan Obat, Bogor.

Purnamasari R.A, Puspita, P.E, Astri D, Fadzila R,Manurung A.J, 2011. Tembakau BerpotensiSebagai Antikuman. Masyarakat Ilmuwandan Teknolog Indonesia. http://www.mitimahasiswa.com, diakses 6 Nopember2011.

Sakdiyah Halimatus, 2007. Isolasi Nikotin dari DaunTembakau dan Pengaruh Isolat kasar SebagaiInsektisida Alami Terhadap Ulat Grayak(Spodoptera litura) , Skripsi tidakdipublikasikan, Universitas Negeri Malang.

SNI-0765-1999. Rokok Putih. Badan StandardisasiNasional.

Sudarmo Subiyakto, 2005. Pestisida NabatiPembuatan dan Pemanfaatannya, PenerbitKanisus, Yogyakarta.

Suwahyono Untung, 2010. Cara Membuat danPetunjuk Penggunaan Biopestisida, PenebarSwadaya, Jakarta.

The Merck Index, 1983. editor Marta Windholz.An Encyclopedia of Chemicals, Drugs andBiologicals Raahway, N.J. Merck and Co. Inc.USA.

Tombe Mesak, 1999. Pengenalan dan PerananFungisida Nabati dalam PengendalianPenyakit Tanaman, Majalah PerkembanganTeknologi Tanaman Rempah dan Obat, Vol.XI No. 2, 1999.


Proses Up-Flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) Untuk Peningkatan Kinerja dan Penghematan Biaya Operasional Pengolahan Air Limbah Industri Kertas

29

PROSES UP-FLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET (UASB) UNTUKPENINGKATAN KINERJA DAN PENGHEMATAN BIAYA OPERASIONAL

PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI KERTAS

Yusup Setiawan, Sri Purwati, Kristaufan J.P.Balai Besar Pulp dan Kertas (BBPK)

Jl. Raya Dayeuhkolot No. 132 BandungEmail : [email protected]

Diterima 29 Februari 2012, disetujui 3 Mei 2012

ABSTRAKPengurangan konsumsi air di industri kertas saat ini menyebabkan karakteristik air limbah menjadi

semakin pekat dengan kandungan polutan organik terlarut. Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) di industrikertas dengan proses aerobik lumpur aktif tidak mampu lagi mengolah air limbah beban organik tinggisehingga berakibat kinerja IPAL menurun. Untuk peningkatan kinerja IPAL diperlukan pengolahan awaldengan proses anaerobik seperti UASB agar proses lumpur aktif kembali beroperasi normal. Penelitianpengolahan air limbah kertas dengan menggunakan reaktor UASB dan reaktor lumpur aktif telah dilakukan.Waktu tinggal air limbah dalam reaktor divariasikan dari 48 jam diturunkan sampai 12 jam dan pengaruhnyaselama pengolahan air limbah dianalisis terhadap efisiensi pengolahan, kualitas hasil olahan dan biogasyang dihasilkan. Penghematan biaya operasional pengolahan air limbah dengan penggunaan reaktor UASBjuga dikaji.

Hasil menunjukkan bahwa pengolahan dengan sistem gabungan UASB - lumpur aktif dengan masing-masing waktu tinggal 12 jam dapat mereduksi COD sampai 91%, BOD5 sampai 98% dan TSS sampai 85%dengan kualitas efluen yang memenuhi baku mutu. Ditinjau dari aspek ekonomi penggunaan UASBberpotensi dapat menghemat biaya listrik sebesar 87% dari pengolahan aerobic lumpur aktif.

Kata kunci : UASB, lumpur aktif, peningkatan kinerja, penghematan biaya

ABSTRACT

High reducing of water consumption that has been done by paper industry led to the characteristics ofwaste water becomes more concentrated containing dissolved organic pollutants. Wastewater treatmentplant (WWTP) in paper industry using aerobic activated sludge process can no longer treat wastewater ofhigh organic loads that result in decreased the performance. To improve the performance of this WWTP, itis required an additional processing with anaerobic processes such as UASB in order the activated sludgeprocess can be operated normally. Research of waste water treatment operated continuously using UASBand activated sludge reactors have been conducted. Hydraulic retention time (HRT) of wastewater wasvaried from 48 hours down gradually to 12 hours. During the wastewater treatment process, the influence ofHRT to the efficiency treatment, the quality of effluent and the biogas produced was analyzed. The processof formation of granular sludge in UASB reactor and operational cost saving of waste water treatment withthe use of UASB reactor was also studied.

The results showed that combination treatment of UASB - activated sludge processes on the HRT of12 hour can reduce up to 91% COD, BOD5 and TSS up to 98% to 85% with effluent quality that meetsquality standards. Use of UASB in waste water treatment of paper industry could save electricity costs by87% from activated sludge treatment process.

Key words: UASB, activated sludge, performance improvement, cost saving



30

PENDAHULUAN

Dalam rangka meningkatkan efisiensiproduksi telah mendorong industri kertas untukmenurunkan konsumsi airnya. Hal inimenyebabkan buangan air limbahnya semakinpekat dan mengandung polutan organik terlarutyang tinggi (COD > 1.000 mg/L). Karakteristik airlimbah demikian tidak dapat lagi diolah secara kimiadan biologi aerobik seperti proses lumpur aktif yangtelah ada pada Instalasi Pengolahan Air Limbah(IPAL) industri kertas saat ini. Umumnya, proseslumpur aktif yang digunakan untuk pengolahan airlimbah di industri kertas dioperasikan pada F/M =0,2 - 0,4 kg BOD/kg MLSS.hari atau dengan bebanorganik volumetrik sekitar 0,75 kg COD/m3.haripada waktu tinggal 12 jam atau lebih, yang dapatmereduksi COD sampai 56% (Sperling, et al. 2001).Untuk mensuplai udara dan mempertahankankonsentrasi oksigen terlarut dalam bak aerasi e” 2mg/L, serta untuk pencampuran air limbah danbiomassa aerobik diperlukan energi listrik cukupbesar. Biomassa aerobik yang diproduksi dalamproses lumpur aktif (0,4 kg VSS/kg COD) bisamencapai 20 kali lipat dari biomassa yangdiproduksi proses anaerobik (0,02 kg VSS/kg COD)(Mutombo, 2004).

Untuk meningkatkan kinerja IPAL nya perlupenambahan pengolahan secara anaerobik bebantinggi (high rate anaerobic) sebelum dilakukanproses aerobik lumpur aktif konvensional yangsudah ada. Salah satu jenis reaktor anaerobikkategori beban tinggi yang sesuai untukpengolahan air limbah industri pulp dan kertasadalah reaktor Upflow Anaerobic Sludge Blanket(UASB). Proses anaerobik dengan reaktor UASBmemberikan keunggulan yang prospektif. Selainefisiensinya tinggi, UASB dapat dioperasikan padabeban organik tinggi (5 – 10 kg COD/m3.hari),toleransi terhadap beban kejut (shock loading),tanpa memerlukan energi bahkan dapatmemproduksi energi berupa biogas, serta dapatmembentuk lumpur granular yang mempunyai nilaiekonomi (Garner, 1991; Van Lier, 2008;Shanmugam, et al, 2008). Dalam pengolahan airlimbah dengan beban organik 1,2 – 8,7 kg COD/m3.hari reaktor UASB dapat mereduksi CODsebesar 30 – 88 % (Chinnaraj et.al, 2005; Natpinit,

S. et. al. 2004; Azimi, et.al. 2004; Kumar, et al.2007). Beberapa air limbah industri seperti pulp dankertas yang memiliki polutan organik tinggi dapatdiolah secara efektif dengan proses anaerobik(Ayati, B., et al. 2006). Dengan nilai produksi lumpurrendah sebesar 0,05 - 0,15 kg VSS/ kg CODtereduksi, maka biaya yang diperlukan untukpengolahan lumpur selanjutnya dapat berkurang(Ghangrekar, et al. 2003).

Secara umum penerapan proses UASBdidalam sistem IPAL di industri kertas sangatmenguntungkan, selain dapat mereduksi biayapengelolaan lingkungan juga mereduksi kebutuhanenergi dan dihasilkannya biogas yang dapatdimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif.Komposisi biogas biasanya terdiri dari CH4 = 55 –70%, CO2 = 27 – 45%, N2 = 0 – 3%, H2 = 0 – 1%dan H2S < 3% (Polprasert, 1989; Ros, 2003). CH4

adalah komponen gas yang paling diinginkankarena mempunyai nilai kalor sekitar 9.000 kcal./m3. Nilai panas biogas adalah 4.500 – 6.300 kcal./m3 tergantung dari kemurnian CH4 dan jumlahkandungan gas lainnya selain CH4. Polprasert(1989) melaporkan bahwa 1 m3 biogas ekivalendengan 0,4 kg minyak diesel atau 0,6 kg bensinatau 0,8 kg batubara. Untuk memasak danpenerangan, biogas tidak perlu dimurnikan, namunjika biogas disimpan dalam tabung makakandungan H2S harus dihilangkan untuk mencegahkorosi, demikian pula CO2 harus dihilangkan karenatidak berguna dalam pengkompresiannya.Pemurnian biogas kurang praktis dan ekonomisuntuk digester skala kecil dibandingkan untuk skalabesar (Polprasert, 1989; Ros, 2003; Elliot, 2007).Produksi biogas ini dapat mensubstitusi kebutuhanbahan bakar fosil yang tidak terbaharui dansekaligus dapat mengurangi emisi gas rumah kaca.

Dalam makalah ini diuraikan pengolahan airlimbah industri kertas menggunakan gabunganUASB dan proses lumpur aktif dan biogas yangdihasilkan. Ilustrasi aspek teknologi dan ekonomikeunggulan penggunaan UASB juga dibahas.

METODOLOGI

Bahan

Air limbah yang digunakan pada percobaanadalah air limbah dari suatu industri kertas kasar



31

yang berlokasi di Provinsi Banten. Lumpur aktifyang diambil dari return sludge bak aerasi IPALyang mengolah air limbah industri kertas kasardigunakan sebagai bibit lumpur reaktor UASB danreaktor lumpur aktif konvensional. Bahanmakronutrisi yang digunakan yaitu urea sebagaisumber N dan H3PO3 sebagai sumber P dan bahanmikronutrisi yang digunakan terdiri dari campuranFeCl2.4H2O, MnCl2.4H2O, CuCl2.2H2O, ZnCl2,CoCl2.6H2O, NiCl2.6H2O, (NH4)6Mo7O24 dan H3BO3

yang bertujuan untuk mempercepat pertumbuhanlumpur granul (Hickey, 1991; Raúl, 2011). AdapunNaHCO3 digunakan sebagai buffer.

Peralatan

Reaktor UASB yang digunakan dalampercobaan terbuat dari “fiber glass” transparanberdiameter dalam 10 cm, tinggi 1,9 m bervolume15 L yang dilengkapi dengan alat pengukur biogas.Untuk mengalirkan umpan air limbah dari tangkiumpan ke reaktor UASB digunakan pompaperistaltik. Sedangkan reaktor lumpur aktifkonvensional yang digunakan dalam percobaanterbuat dari “fiber glass” transparan mempunyaivolume 15 L.

Metoda Penelitian

Dalam pengolahan anaerobik, ke dalamreaktor UASB dimasukan bibit lumpur “flocculent”sebanyak 40% volume reaktor yang mengandungMLSS = 7.040 mg/L dan MLVSS = 6.380 mg/L.Dari mulai awal operasi ke dalam tangki umpanreaktor UASB ditambahkan makronutrisi denganperbandingan COD : N : P = 350 : 7 : 1 (Metcalf &Eddy. 1991), mikronutrisi sebanyak 1 mL/L danNaHCO3 sebagai buffer dengan konsentrasi 1.000– 2.500 mg/L dengan maksud agar pH umpanreaktor UASB dipertahankan pada pH antara 6,5 –7,0. Pompa peristaltik digunakan untukmengalirkan umpan air limbah dari tangki umpanke reaktor UASB dengan pengaturan debit sesuaiperlakuan waktu tinggal. Pada permulaanpercobaan, reaktor UASB dioperasikan denganwaktu tinggal 48 jam (2 hari) dengan beban organik0,4 – 0,8 kg COD/m3.hari selama 22 hari. Awalpengoperasian dengan beban rendahdimaksudkan untuk proses aklimatisasi mikrobadan granulasi lumpur. Setelah itu reaktor UASBdioperasikan dengan waktu tinggal 24 jam (1 hari)

dan beban organik meningkat menjadi 0,8 – 1,6kg COD/m3.hari sampai hari ke 57. Selanjutnyareaktor UASB dioperasikan dengan waktu tinggal12 jam sampai hari ke 119 dengan beban organikmeningkat tinggi antara 1,5 – 7,6 kgCOD/m3.hari.Biogas yang terbentuk diukur laju alirnya denganalat pengukur biogas dan dianalisa kadarmetannya. Effluen reaktor UASB diolah lebih lanjutdengan proses lumpur aktif konvensional.

Pengolahan efluen reaktor UASB denganproses lumpur aktif konvensional dilakukan dalamtangki aerasi yang telah diberi bibit lumpur aktifyang mengandung MLVSS dengan konsentrasiberkisar antara 2.500 – 3.000 mg/L. Ke dalamtangki aerasi dialiran udara dengan kompressormelalui diffuser supaya kadar oksigen terlarutdidalam reaktor > 2 mg/L. Pada permulaanpercobaan, reaktor lumpur aktif dioperasikandengan waktu tinggal 48 jam kemudian diturunkansampai 12 jam sesuai dengan perlakuan padareaktor UASB. Effluen dari reaktor aerobik lumpuraktif konvensional ditampung dan dianalisa.

Analisa

Air limbah sebelum diolah dan hasil olahanbaik dari reaktor UASB dan reaktor aerobik lumpuraktif konvensional diambil dan dianalisa seminggusekali. Kadar parameter COD, BOD, TSS, pH,MLSS dan MLVSS dianalisa berdasarkan StandardMethods for Examination of Water and WasteWater (APHA, 1995) . Banyaknya biogas yangterbentuk dari reaktor UASB diukur setiap hari.Analisa biogas (CH4, CO2) dengan GasChromatography (GC).


Karakteristik Air Limbah

Hasil analisa karakteristik air limbahpembuatan kertas kasar yang digunakan dalampercobaan adalah seperti pada Tabel 1.

Tabel 1.Karakteristik air limbah pembuatankertas kasar dan Baku Mutu

No. Parameter Satuan KonsentrasiBaku Mutu Limbah Cair

Kep.No.51/MENLH/10/1995Lampiran B

1.2.3.4.

pHTSSCODBOD5

-mg/Lmg/Lmg/L

6,5 – 7,228 – 230

369–1.907178 – 805

6 - 980

17590


Berdasarkan hasil analisa, karakteristik airlimbah tersebut cukup berfluktuasi danmengandung bahan cemaran organik yang sangattinggi, terlihat dari kadar parameter BOD dan CODnya yang tinggi. Namun bila dilihat dari kadar zatpadat tersuspensi (TSS) nya relatif rendah,menunjukkan bahwa cemaran organik bersifatterlarut. Dari rasio kadar BOD dan COD yangmemberikan nilai < 0,5 menunjukkan bahwasenyawa organik dalam air limbah bersifat relatifkompleks. Bila dibandingkan dengan baku mutu,hanya parameter pH saja yang memenuhi bakumutu limbah cair (BMLC), sedangkan parameterlainnya berada jauh di atas baku mutu.

Karakteristik air limbah seperti tersebutdiatas harus diolah melalui tahapan proses yangdiawali dengan proses anaerobik. Dasar daripemilihan proses ini adalah karena mikroorganismeanaerobik memiliki kemampuan untukmendegradasi senyawa organik kompleks bebantinggi. Selanjutnya organik dari proses anaerobikmenjadi senyawa organik sederhana yang mudahdiolah secara aerobik sehingga kinerja pengolahanlumpur aktif meningkat.

Pengolahan UASB

Bibit lumpur yang digunakan dalam reaktorUASB memiliki perbandingan MLVSS/MLSS =0,91, yang berarti lumpur biomassa ini sangat baikkarena mengandung 90% mikroorganisme. Padaawal percobaan, proses pengolahan anaerobikdengan sistem UASB dilakukan denganpengaturan debit aliran pada waktu tinggal atauHydraulic Residence Time (HRT) 48 jam (2 hari)dengan beban organik rendah atau OrganicLoading Rate (OLR) = 0,4 – 0,8 kg COD/m3.hariselama 22 hari. Kondisi pH terutama influen UASBdijaga 6,0 – 7,5 sehingga kedua proses asidifikasidan metanasi berjalan dengan baik.

Hasil pengukuran pH influen dan efluenreaktor UASB dan lumpur aktif seperti padaGambar 1.

Pada kondisi operasi yang berlangsunghingga 22 hari, reaktor UASB baru dapat mereduksiCOD sampai 40%, BOD5 sampai 83% dan TSSsampai 29%. Konsentrasi efluen UASB yangdihasilkan adalah COD = 353 – 796 mg/L, BOD5 =

38 – 236 mg/L dan TSS = 76 – 200 mg/L. Biladibandingkan dengan baku mutu, terlihat bahwauntuk semua parameter umumnya masih diatasbaku mutu limbah cair (BMLC). Konsentrasiinf luen, kualitas efluen dan reduksi untukparameter COD, BOD5 dan TSS masing-masingdapat dilihat pada Gambar 2, 3 dan 4. Rendahnyaefisiensi pengolahan ini disebabkan mikroba masihberadaptasi dengan karakteristik air limbahsehingga kemampuan biodegradasi belumoptimal.

Gambar 2. Konsentrasi dan reduksi COD reaktorUASB

Pada hari ke 23 perlakuan waktu tinggalditurunkan menjadi 24 jam (1 hari) dengan bebanorganik meningkat OLR = 0,8 – 1,6 kg COD/m3.hari yang dioperasikan selama 35 hari sampaihari ke 56. Pada kondisi operasi tersebut, terlihatseperti pada Gambar 2 bahwa reaktor UASB dapatmeningkatkan reduksi COD sampai 56%. Untukparameter BOD ada penurunan reduksi sepertiditunjukkan pada Gambar 3.


Gambar 1. pH air limbah sebelum dan sesudahpengolahan



33

Gambar 3. Konsentrasi dan reduksi BOD5 reaktorUASB

Akan tetapi untuk parameter TSS,reduksinya meningkat sampai 70%. Konsentrasiefluen yang dapat dihasilkan pada kodisi operasiUASB tersebut adalah COD = 90 – 245 mg/L, BOD= 13 – 81 mg/L dan TSS = 22 – 72 mg/L sepertiditunjukkan pada Gambar 2, 3 dan 4. Biladibandingkan dengan baku mutu, terlihat bahwauntuk parameter COD, BOD dan TSS umumnyasudah dibawah baku mutu. Berarti kondisi inimenunjukkan bahwa kinerja UASB sudah stabil,peningkatan beban organik tidak mengakibatkanpenurunan efisiensi pengolahan. Sedangkanpenurunan reduksi BOD adalah adanya konversiorganik kompleks menjadi sederhana yangterdeteksi sebagai parameter BOD.

Gambar 4. Konsentrasi dan reduksi TSS reaktorUASB

Mulai hari ke 57, waktu tinggal air limbahdalam reaktor UASB diturunkan lagi sampai 12 jamdengan beban organik dipertinggi mencapai OLR

= 1,5 – 7,6 kg COD/m3.hari. Pada kondisi operasitersebut, terlihat seperti pada gambar diatas bahwareaktor UASB dapat meningkatkan reduksi CODsampai 68%, BOD sampai 90% dan TSS sampai72%. Adapun konsentrasi efluen yang dapatdihasilkan pada kondisi operasi UASB tersebutadalah COD = 254 – 845 mg/L, BOD = 54 – 679mg/L dan TSS = 18 – 160 mg/L seperti ditunjukkanpada Gambar 2, 3 dan 4.

Bila dilihat dari hasil nilai reduksinya, adapeningkatan reduksi yang dihasilkan reaktor UASBuntuk semua parameter. Akan tetapi bila dilihat darikualitas efluen yang dihasilkannya tidak sebaikyang dioperasikan dengan waktu tinggal 24 jam.Hal ini dapat disebabkan oleh fluktuasi kualitasinfluen yang diolah masuk ke dalam reaktor UASBjauh lebih tinggi kadar polutannya. Keadaan inimengakibatkan beban organik meningkat tajam,berarti terjadi beban kejut (shock loading). Namundemikian kestabilan kinerja UASB yang tinggi tidakberpengaruh pada penurunan efisiensi pengolahan.Bila dibandingkan dengan baku mutu, terlihatbahwa untuk parameter COD, BOD dan TSSumumnya masih sedikit diatas baku mutu limbahcair (BMLC) yang memerlukan pengolahan lanjutandengan proses biologi lumpur aktif.

Berdasarkan pengamatan akhir secaravisual terhadap lumpur anaerobik di dalam reaktorUASB, lumpur granular dapat terbentuk dalamwaktu sekitar 4 bulan (119 hari). Adanyapenambahan mikro nutrisi yang mengandungtraces elements (Ni, Co, Fe dan Mo) ke dalamumpan air limbah dapat meningkatan aktivitasbakteri filamen dalam proses pembentukan lumpurgranular (Hickey, et.al., 1991). Lumpur granulartersebut masih berkembang dan diameternyamasih bisa sampai 4 mm yang dapat meningkatkankinerja reaktor UASB (Mutombo, 2008).

Produksi Biogas

Dalam proses dekomposisi zat organik olehmikroorganime di dalam reaktor UASB dihasilkanbiogas. Banyaknya biogas yang dihasilkan selamapercobaan dapat dilihat pada Gambar 5.

Banyaknya produksi biogas selamaberlangsung operasi reaktor UASB berkisar antara0,11 – 0,53 L/Hari atau 0,30 – 4,61 L/gr



34

CODRemoved.hari. Komposisi biogas terdiri dari 60 -65% CH4 dan 35 - 40% CO2 yang berarti banyaknyagas metan (CH4) yang bisa digunakan sebagaienergi alternatif adalah 0,07 – 0,32 L CH4/hari atau0,18 – 2,77 L CH4/gr CODRemoved.hari. Produksibiogas pada percobaan ini cukup prospektifdibandingkan hasil yang diperoleh dari penelitianlain sebesar 0,35 L CH4/gr CODremoved, sehinggabanyak dimanfaatkan sebagai substitusi kebutuhanenergi di industri kertas. Gas metan bisa digunakansebagai bahan bakar untuk menjalankan boilermenghasilkan uap atau menggerakan genset untukmenghasilkan listrik (Chazaro, 2004).

Pengolahan Lumpur Aktif

Pada HRT = 2 hari, proses pengolahanaerobik, lumpur aktif konvensional dapat mereduksiCOD sampai 71,5 %, BOD5 sampai 95,7 % danTSS sampai 95,5% dengan konsentrasi efluennyamasing-masing COD = 141 - 711 mg/L, BOD5 =10 – 89 mg/L, dan TSS = 9 – 95 mg/L seperti terlihatmasing-masing pada Gambar 6, 7 dan 8. Padawaktu tinggal tersebut konsentrasi efluen daripengolahan aerobik ini terutama parameter BOD5

dan TSS sudah memenuhi BMLC kecualiparameter COD. Kinerja proses lumpur aktif sangattergantung pada kinerja UASB dalam melakukandekomposisi organic kompleks menjadi sederhana.

Pada waktu tinggal 1 hari, prosespengolahan aerobik, lumpur aktif konvensionaldapat mereduksi COD sampai 68,5 %, BOD5

sampai 76,6 % dan TSS sampai 95,1% dengankonsentrasi efluennya masing-masing COD = 47 -

119 mg/L, BOD5 = 9 – 50 mg/L, dan TSS = 4 – 34mg/L seperti terlihat masing-masing pada Gambar6, 7 dan 8. Pada waktu tinggal tersebut konsentrasiefluen dari pengolahan aerobik ini untuk semuaparameter sudah memenuhi baku mutu. Kinerjaproses aerobik menjadi meningkat bila komponenorganik dalam influen didominasi oleh organiksederhana sehingga dapat dibiodegradasi olehmikroba aerobik.

Gambar 6. Konsentrasi dan reduksi COD reaktorlumpur aktif

Gambar 7. Konsentrasi dan reduksi BOD5 reaktorlumpur aktif

Pada waktu tinggal 12 jam, prosespengolahan aerobik, lumpur aktif konvensionaldapat mereduksi COD sampai 75 %, BOD sampai90 % dan TSS sampai 70% dengan konsentrasiefluennya masing-masing COD = 96 - 169 mg/L,BOD5 = 14 – 69 mg/L, dan TSS = 12 – 34 mg/Lseperti terlihat masing-masing pada Gambar 6, 7

Gambar 5. Biogas yang dihasilkan reaktor UASB



35

dan 8. Pada waktu tinggal tersebut konsentrasiefluen dari pengolahan aerobik ini bisa memenuhiBMLC untuk semua parameter. Peningkatan bebanorganik dengan mempersingkat waktu tinggalmenjadi 12 jam tetap menunjukkan efisiensipengolahan tinggi. Berarti stabilitas proses aerobiklumpur aktif juga cukup tinggi, hal ini sama denganyang ditunjukkan pada kinerja proses anaerobik.

Gambar 8. Konsentrasi dan reduksi TSS reaktorlumpur aktif

Pengolahan Gabungan UASB - Lumpur Aktif

Hasil pengolahan air limbah dari prosesgabungan UASB - lumpur aktif ditunjukkan padaGambar 9, 10 dan 11.

Gambar 9. Konsentrasi dan reduksi COD reaktorUASB + Lumpur aktif

Pada waktu tinggal 2 hari, prosespengolahan air limbah gabungan UASB - lumpuraktif dapat mereduksi COD = 17 - 83 %, BOD = 41- 98 % dan TSS = 28 - 96% dengan kualitas belummemenuhi BMLC. Adapun pada waktu tinggal 24jam, proses pengolahan air limbah gabunganUASB - lumpur aktif dapat mereduksi COD = 61 -82 %, BOD5 = 24 - 79 % dan TSS = 50 - 98%dengan kualitas telah memenuhi BMLC.Sedangkan pada waktu tinggal 12 jam, prosespengolahan air limbah gabungan UASB - lumpuraktif dapat mereduksi COD = 62 - 91 %, BOD5 =91 - 98 % dan TSS = 41 - 85% dengan kualitassemua parameter memenuhi BMLC.

Gambar 10. Konsentrasi dan reduksi BOD5 reaktorUASB + Lumpur aktif

Gambar 11. Konsentrasi dan reduksi TSS reaktoranaerobik + Lumpur aktif

Bila ditinjau dari nilai reduksi semuaparameter pencemar yang dicapai padapengoperasian proses pengolahan air limbah



36

gabungan UASB - lumpur aktif antara waktu tinggal2 hari, 1 hari dan 12 jam ternyata t idakmenunjukkan perbedaan yang signifikan. Kondisiini membuktikan bahwa sistem UASB yangdiaplikasikan pada pengolahan awal sebelumproses aerobik memberikan keuntungan ganda,selain lebih efektif juga dapat dioperasikan denganwaktu tinggal lebih singkat, berarti kebutuhan lahanlebih kecil.

Ilustrasi aspek teknologi dan ekonomikeunggulan penggunaan UASB

Keunggulan penggunaan UASB dapatterlihat dari uraian dibawah ini.

- Bila air limbah industri kertas sebelum diolahmengandung COD = 1.140 mg/L (1,14 kg/m3),BOD5 = 850 mg/L (0,85 kg/m3) dan TSS = 135mg/L (0,135 kg/m3 ) dengan debit air limbah60 m3/jam atau 1.440 m3/hari

A. Pengolahan air limbah hanya dengan proseslumpur aktif konvensional

- Diasumsikan bahwa kinerja proses lumpuraktif tinggi

- Target BMLC untuk industri kertas kasaryang kandungan maksimum COD = 175mg/L (0,175 kg/m3), BOD5 = 90 mg/L (0,09kg/m3) dan TSS = 80 mg/L (0,08 kg/m3 )

- Jumlah lumpur aktif konvensional yangterbentuk umumnya 1kg BOD5 yangdisisihkan akan menghasilkan 0,3 – 0,7 kglumpur biologi (BPLHD, 2005).

- Dengan asumsi tiap 1 kg BOD5 yangdisisihkan akan menghasilkan 0,5 kglumpur biologi dan endapan lumpur aktifdari tangki pengendap (Clarif ier)diresirkulasi ke bak aerasi sebesar 75%,maka dapat dihitung jumlah lumpur biologiyang harus dibuang/dikelola (25%) sebagaiberikut :

a). Produksi lumpur biologi dari unit lumpur aktif (P)

P =Debit air limbah (m3/hari) x (BODmasuk –BODkeluar) x 0,5 kg lumpur biologi/ kgBOD yang disisihkan.

= 1.440 (m3/hari) x (0,85 – 0,09) kg BOD/m3 x 0,5 kg lumpur biologi/ kg BOD

= 574 kg lumpur biologi/hari.

Asumsi kadar lumpur biologi tersebutmengandung padatan total (TS) 1% danberat jenisnya 1050 kg/m3, maka volumeproduksi lumpur biologi tersebut adalah =(574 kg lumpur biologi/hari)/(0,01)(1050 kg/m3) = 52 m3/hari.

b). Jumlah lumpur biologi yang harus dibuang/dikelola (Ws)

Ws = 52 m3/hari lumpur biologi/hari x0,25 = 13 m3/hari

c). Kebutuhan listrik pengolahan lumpur biologiyang dibuang/dikelola : pemekatan di thickenerdan dewatering di belt press

- Kebutuhan listrik pemekatan untuk mencapaiTS = 2,5% adalah 0,1 kWh/m3 (BPLHD,2005)= 13 m3/hari x 0,1 kWh/m3 = 1,3 kWh/hari

- Kebutuhan listrik Belt Press untuk mencapaiTS = 20% adalah 0,8 kWh/m3 (BPLHD,2005)

= 13 m3/hari x 0,8 kWh/m3 = 10,4 kWh/hari

- Jumlah kebutuhan listrik = 1,3 kWh/hari + 10,4kWh/hari = 11,7 kWh/hari

d). Kebutuhan listrik aerator untuk mensuplaioksigen di bak aerasi

- Jumlah oksigen yang dibutuhkan; 1,6 kg O2/kg BODdisisihkan (Metcalf, 1991)

=Debit air limbah (m3/hari) x (BODmasuk –BODkeluar) x 1,6 kg O2/kg BODdisisihkan

= 1.440 (m3/hari) x (0,85 – 0,09) kg BOD/m3 x 1,6 kg O2/kg BODdisisihkan

= 1.751 kg O2/hari

- Kebutuhan listrik aerator; 0,7 – 0,9 kg O2/kWh(Metcalf, 1991)

= 1.751 kg O2/hari / 0,8 kg O2/kWh

= 2.189 kWh/hari.

B. Pengolahan pendahuluan denganmenggunakan UASB dan dilanjutkan denganproses lumpur aktif :

- Berdasarkan hasil penelitian yangdiperoleh, air limbah hasil olahan UASBmengandung COD = 386 mg/L (0,386 kg/



37

m3), BOD5 = 182 mg/L (0,182 kg/m3) danasumsi lainnya sudah ditetapkan, maka :

a). Produksi lumpur biologi dari unit lumpur aktif (P )

P = Debit air limbah (m3/hari) x (BODmasuk –BODkeluar) x 0,5 kg lumpur biologi/ kgBOD yang disisihkan.

= 1.440 (m3/hari) x (0,182 – 0,09) kg BOD/m3 x 0,5 kg lumpur biologi/ kg BOD

= 66,2 kg lumpur biologi/hari.

Asumsi kadar lumpur biologi tersebutmengandung padatan total (TS) 1% danberat jenisnya 1050 kg/m3, maka volumeproduksi lumpur biologi tersebut adalah =(66,2 kg lumpur biologi/hari)/(0,01)(1050 kg/m3) = 6,3 m3/hari.

b).Jumlah lumpur biologi yang harus dibuang/dikelola (Ws)

Ws = 6,3 m3/hari lumpur biologi/hari x 0,25

= 1,6 m3/hari.

c).Kebutuhan listrik pengolahan lumpur biologi yangdibuang/dikelola : pemekatan di thickener dandewatering di belt press

- Kebutuhan listrik pemekatan, TS = 2,5% ; 0,1kWh/m3 (BPLHD,2005) = 1,6 m3/hari x 0,1kWh/m3 = 0,2 kWh/hari

- Kebutuhan listrik Belt Press ,TS = 20% ; (0,8kWh/m3 (BPLHD,2005) = 1,6 m3/hari x 0,8kWh/m3 = 1,3 kWh/hari

- Jumlah kebutuhan listrik = 0,2 kWh/hari + 1,3kWh/hari = 1,5 kWh/hari

d).Kebutuhan listrik aerator untuk mensuplaioksigen di bak aerasi

- Jumlah oksigen yang dibutuhkan; 1,6 kgO2/kg BODdisisihkan (Metcalf, 1991) = Debitair limbah (m3/hari) x (BODmasuk – BODkeluar)x 1,6 kg O2/kg BODdisisihkan = 1.440 (m3/hari)x (0,182 – 0,09) kg BOD/m3 x 1,6 kg O2/kgBODdisisihkan = 212 kg O2/hari

- Kebutuhan listrik aerator; 0,7 – 0,9 kg O2/kWh (Metcalf, 1991) = 212 kg O2/hari / 0,8kg O2/kWh = 265 kWh/hari.

Dari uraian diatas dapat dirumuskan bahwapengolahan air limbah menggunakan UASB prosesdilanjutkan dengan pengolahan lumpur aktifkonvensional sebagai pengolahan lanjutan dapatmemberikan keuntungan dan manfaat sebagaiberikut :

1) Menurunkan pengolahan lumpur biologi yangharus diolah sebesar 13 m3/hari - 1,6 m3/hari =11,4 m3/hari yang berarti dapat menurunkanproduksi lumpur biologi sebesar 87%. Nilai inihampir sama dengan hasil penelitian yangdilaporkan oleh Van Lier yaitu sebesar 90%(Van Lier, 2008). Banyaknya lumpur biologiyang harus diolah berkaitan erat sekali dengankebutuhan listrik pada proses pemekatan danproses dewatering sludge (Belt Press). Biladihitung penurunan kebutuhan listrik untukpengolahan lumpur biologi tersebut adalahsebesar 11,7 kWh/hari - 1,5 kWh/hari = 10,2kWh/hari, yang berarti dapat menghematpemakaian listrik sebesar 87%.

2) Penurunan kebutuhan listrik yang sangat besaradalah pada proses aerasi yaitu dibak aerasimenggunakan aerator untuk mensuplaioksigen agar proses degradasi zat organikdapat berjalan dengan baik. Penurunanpemakaian listrik untuk mengoperasikanaerator adalah sebesar 2.189 kWh/hari - 265kWh/hari = 1.924 kWh/hari, yang berarti dapatmenghemat pemakaian listrik sebesar 87,9%.Nilai ini hampir sama dengan hasil penelitianyang dilaporkan oleh Van Lier yaitu sebesar90% (Van Lier, 2008).

3) Pengolahan air limbah dengan UASB prosesmenghasilkan biogas (CH4). Banyaknya gasmetan (CH4) yang dihasilkan dan bisadigunakan sebagai energi alternatif adalahsebesar 0,07 – 0,32 L CH4/hari atau 0,18 – 2,77L CH4/gr CODRemoved.hari. Bila dihubungkandengan bahan bakar yang tidak dapatdiperbaharui (Non-renewable fuel), 1 m3 biogasekivalen dengan 0,4 kg minyak diesel atau 0,6kg bensin atau 0,8 kg batubara (Polprasert,1989; Ros, 2003; Elliot, 2007). Untuk industrikertas yang menghasilkan air limbah dengandebit 60 m3/jam atau 1.440 m3/hari. Bilamenggunakan data hasil percobaan diatas



38

memerlukan reaktor UASB bervolume 720 m3

yang akan menghasilkan gas metan (CH4)sekitar 3,2 – 15,26 m3/hari yang ekivalendengan 1,28 – 6,10 kg minyak diesel/hari atau1,92 – 9,16 kg bensin/hari atau 2,56 – 12,21kg batubara/hari yang dapat digunakan untukmengurangi kebutuhan bahan bakar yang tidakdapat diperbaharui (Non-renewable fuel).Selain penggunaan gas metan sebagai energialternatif juga dapat mengurangi emisi GasRumah Kaca (GRK) ke lingkungan.

Dari uraian pembahasan aspek teknis diatasdijabarkan ke aspek ekonomis khususnya biayaoperasional pada pemakaian listrik untukpengolahan lumpur dan menjalankan aerator di bakaerasi proses lumpur aktif seperti pada Tabel 2.Tabel 2 memperlihatkan bahwa untuk pengolahanair limbah industri kertas dengan debit 60 m3/jamatau 1.440 m3/hari, penerapan UASB prosesdilanjutkan dengan proses lumpur aktif dapatmenghemat biaya listrik untuk pengolahan lumpurdan menjalankan aerator di bak aerasi sebesar Rp.1.731.584/hari atau Rp 1.202/m3.

Tabel 2. Kebutuhan listrik dan penghematannya

Keterangan : Tarif Dasar Listrik tahun 2010 (Sumber PLN)

KESIMPULAN

Karakteristik air limbah industri kertas kasarmengandung bahan cemaran organik terlarut yangsangat tinggi yang memerlukan pengolahan airlimbah gabungan antara proses anaerobik (UASB)– aerobik (lumpur aktif) masing-masing denganwaktu tinggal masing-masing 12 jam dapatmereduksi COD sampai 91%, BOD5 sampai 98%dan TSS sampai 85% dengan kualitas efluen yangmemenuhi baku mutu. Lumpur granular yangdiperoleh dari bibit lumpur flocculent lumpur aktifdapat terbentuk pada reaktor UASB dalam waktusekitar 4 bulan. Banyaknya gas CH 4 yangdihasilkan reaktor UASB yang bisa digunakansebagai energi alternatif adalah 0,07 – 0,32 L CH4/

hari atau 0,18 – 2,77 L CH4/gr CODRemoved.hari.Penggunaan UASB dalam pengolahan air limbahindustri kertas menghasilkan gas metan (CH4) yangberpotensi digunakan sebagai energi alternatifuntuk mengurangi kebutuhan bahan bakar yangtidak dapat diperbaharui (Non-renewable fuel) sertamengurangi emisi Gas Rumah Kaca (GRK) kelingkungan. Penggunaan UASB dalam pengolahanair limbah industri kertas diperkirakan dapatmenghemat biaya operasi penggunaan listriksebesar 87%.

DAFTAR PUSTAKA

American Public Health Association (APHA). 1995.American Water Works Association, andWater Environment Federation. StandardMethods for the Examination of Water andWastewater, 19th Ed., Washington D.C.

Ayati, B., Ganjidoust, H., 2006. Comparing theEfficiency of UAFF and UASB with HybridReactor in Treating Wood Fiber Wastewater,Iran. J. Environ. Health. Sci. Eng. Vol. 3, No.1, 39-44

Azimi, A. A., Zamanzadeh, M. 2004. Determinationof design criteria for UASB reactors as awastewater pretreatment system in tropicalsmall communities, International Journal ofEnvironmental Science & Technology. Vol. 1,No. 1, 51- 57.

Badan Pengendalian Lingkungan Hidup Daerah(BPLHD) Provinsi Jawa Barat. 2005. BukuReferensi Manajer PengendalianPencemaran Air, UPPM Politeknik NegeriBandung, Bandung.

Chazaro Gerbang Internasional, PT. 2004.Utilization of Biogas Generated from theAnaerobic Treatment of Palm Oil Mills Effluent(POME) as Indigenous Energy Source forRural Energy Supply and Electrification, A Pre-Feasibility Sudy Report.

Chinnaraj. S., Rao, G. V. 2005. Implementation ofan UASB anaerobic digester at bagasse-based pulp and paper industry, Elsevier Ltd.New York, hal. 254

Sistempengolahan

Jumlahyang harus

diolah(m3/Hari)

Kebutuhanlis tr ik

Thickener(kWh/Hari)

Kebutuhanlis trik

Belt Press(kWh/Hari)

Kebutuhanlis tr ik Aerator

(kWh/hari)

Totalkebutuhan

listrik(kWh/Hari)

Tar if DasarListrik PLN(Rp/kWh)

Biaya l is trik(Rp/Hari)

Lumpur aktif(AS)

13 1,3 10,4 2.189 2.214 890 1.970.193

UASB + AS 1,6 0,2 1,3 265 268 890 238.609

Penurunan/Penghematan

11,4 1,1 9,1 1.924 1945,6 890 1.731.584



39

Elliot, Allan and Mahmood Talat. 2007. Review,Pretreatment Technologies for AdvancingAnaerobic Digestion of Pulp and PaperBiotreatment Residues, Water Research. 41,4273 – 4286

Garner, J.W. 1991. Environmental Solutions for thePulp and Paper Industry. Miller Freeman, SanFrancisco, hal.105 – 106

Ghangrekar, M. M., Kahalekar, U. J. 2003,Performance and Cost Efficacy of Two-stageAnaerobic Sewage Treatment, IE (I) Journal.Vol. 84, September 2003.

Hickey, R.F. et.al. 1991. Start-up, Operation,Monitoring and Control of High Rate AnaerobicTreatment Systems. Water Science andTechnology, Vol.24, No.8. 207 – 255.

Kep.No. 51/MENLH/10/1995. Baku Mutu LimbahCair Industri Pulp dan Kertas. Lampiran B.V

Kumar, G.S., et al. 2007. Anaerobic Hybrid Reactor- A Promising Technology for the Treatmentof Distillery Spent Wash, Journal of IndianSchool of Mines, Vol.11, No.1, 25-38

Metcalf & Eddy. 1991. Wastewater Engineering,Treatment, Disposal and Reuse, 3rd Ed.McGraw-Hill International Edition, hal. 570.

Mutombo, David Tshilumba. 2004. InternalCirculation Reactor : Pushing the Limits ofanaerobic Industrial Effluents TreatmentTechnologiest. Proceedings of the 2004 WaterInstitute of Southhern Africa (WISA) BiennalConference, 608 – 616.

Natpinit, S., et al. 2004. Development of Granulein UASB Reactor for Wastewater from

Fishery-based Industry, The Joint InternationalConference on”Sustainable Energy andEnvironment (SEE)”, Hua Hin, Thailand.

Polprasert, Chongkrak. 1989. Organic WasteRecycling, John Willey & Son, New York, hal.105 – 144.

Raúl Rodríguez Gómez. 2011. Upflow AnaerobicSludge Blanket Reactor: Modelling. LicentiateThesis in Chemical Engineering, Departmentof Chemical Engineering and TechnologySchool of Chemical Science and EngineeringRoyal Institute of Technology Stockholm,Sweden TRITA-CHE Report 2011:4, ISSN1654-1081, ISBN 978-91-7415-849-6

Ros, Milenko and Zupancic, Gregor Drago. 2003.Thermophilic Anaerobic Digestion of WasteActivated Sludge, Acta Chim.Slov. 50, 35 –374.

Shanmugam, A. S., Akunna, J. C. 2008. Comparingthe performance of UASB and GRABBRTreating Low Strength Wastewaters, WaterScience & Technology—WST, 58.1, 2008.

Sperling, M.von, et al. 2001. Performanceevaluation of a UASB – Activated SludgeSystem Treating Municipal Wastewater, WaterScience and Technology. Vol. 43, No. 11, 323–328.

Van Lier, Jules. B. 2008. High Rate AnaerobicWastewater Treatment: Diversifying from Endof Pipe Treatment to Resource OrientedConvertion Techniques. Water Science andTechnology-WST. 57.8. 1137- 1148.



PENGARUH SUHU DAN WAKTU EKSTRAKSI TERHADAP KARAKTERISTIK TANIN DARI LIMBAHPADAT KULIT KAYU PINUS (Pinus sp) YANG DI EKSTRAKSI DENGAN PELARUT AIR

SubandriyoBalai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri


Naskah diterima 20 Maret 2012, disetujui 29 Mei 2012

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu dan waktu ekstraksi terhadap karakteristiktanin dari limbah padat kulit kayu pinus yang diekstraksi dengan pelarut air. Penelitian menggunakanrancangan faktorial dua faktor. Faktor A (suhu) dan B (waktu) terdiri atas 3 taraf. Faktor A adalah A1 = 60oC,A2 = 70oC, dan A3 = 80oC, sedangkan faktor B yaitu B1 = 2 jam, B2 = 3 jam dan B3 = 4 jam. Ekstrak yangdiperoleh selanjutnya dihitung kandungan kadar ekstrak tanin, dan dianalisa condensed tanin, kelarutantanin dalam air, kadar tanin dan bilangan stiasny.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengaruh faktor suhu dan waktu ekstraksi serta interaksi antarakedua faktor memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap kadar ekstrak tanin yang dihasilkan,kandungan tanin terkondensasi dan bilangan stiasny oleh suhu dan waktu ekstraksi, sedangkan interaksiantara kedua faktor hanya terjadi pada taraf 5 %. Untuk kelarutan tanin dalam air hanya dipengaruhi olehsuhu ekstraksi, sedangkan lama ekstraksi tidak berpengaruh nyata.

Kondisi optimal untuk memperoleh tanin dari kulit kayu Pinus dengan kualitas dan kuantitas yangbaik dapat dilakukan dengan cara mengekstraksi serbuk kulit kayu tersebut pada suhu 80oC selama 3 jamdengan kadar ekstrak tanin 43,0 % dengan nilai kelarutan dalam air sebesar 0,9340 gr tanin/gr air, kandungantanin terkondensasi sebesar 82,5 % dan bilangan stiasny 107,3 %.

Kata kunci :Kulit kayu pinus, ekstraksi, suhu ekstraksi, waktu ekstraksi, tanin.

ABSTRACT

The aim of this research was to effect of temperature and time of extraction with solvent water to thecharacteristic of the tannin from the bark of pine solid waste. A research use completely randomized designwith 2 factor. Factor A (temperature) and B (time) consists of 3 degree. Factor A is A1: 600C; A2 : 70 0C andA3 : 800C where as factor b is B1 : 2 hours, B2 : 3 hours and B3 : 3 hours. The extract obtained was analyzedsubsequent levels contain extract tannins, condensed tannin, tannin water solubility, contain tannins andstiasny number.

The result showed that the influence of temperature, extraction time factor and the interaction betwenthese two factor provide a significant influence on levels tannin extract, condensed tannins content andstiasny number by temperature and extraction time, while the interaction between these two factor onlyoccurs at the level of 5 %. The tannins in the water solubility is only affected by extraction temperature,extraction time while not influence real.

The optimal conditions to obtain tannin from bark pine with the quality and quantity of the good can bedone by extracting the bark powder at a temperature of 800C for 3 hours with tannin extract content 43,0 %by value of tannin water solubility of 0,9340 g tannins/g of water, condensed tannin content 82,5 % andstiasny number 107,3 %.

Keywords : pine bark, extraction, extraction temperature, extraction time, tannin.

Pengaruh Suhu dan Waktu Ekstraksi Terhadap Karakteristik Tanin dari Limbah Padat Kayu Pinus (Pinus sp)Yang di Ekstraksi Dengan Pelarut Air

41



42

PENDAHULUAN

Tanin dapat dijumpai pada hampir semuajenis tumbuhan hijau di seluruh dunia baiktumbuhan tingkat tinggi maupun tingkat rendahdengan kadar dan kualitas yang berbeda-beda. DiIndonesia sumber tanin antara lain dapat diperolehdari jenis bakau-bakauan atau jenis-jenis dari hutantanaman industri seperti akasia (Acacia sp),ekaliptus (Eucalyptus sp), pinus (Pinus sp) dansebagainya. Tanin mempunyai kegunaanbermacam – macam dalam industri seperti industrikulit, industri tekstil, industri kimia dan industrifarmasi (Rumokoy, 1991).

Pada industri farmasi tanin digunakansebagai anti septik pada jaringan luka, misalnyaluka bakar yaitu dengan cara mengendapkanprotein. Selain itu tanin juga digunakan untukcampuran obat cacing dan anti kanker. Padaindustri kulit tanin banyak dipergunakan karenakemampuannya mengikat bermacam – macamprotein sehinggga dapat mencegah kulit dari

proses pembusukkan. Tanin jugadipergunakan pada industri pembuatan tinta dancat karena dapat memberikan warna biru tua atauhijau kehitam - hitaman dengan kombinasi -kombinasi tertentu. Pada industri minuman taninjuga digunakan untuk pengendapan serat - seratorganik pada minuman anggur atau bir(Ismail,2010).

Kebutuhan tanin di Indonesia dari tahun 2006hingga tahun 2010 seperti yang tertera pada tabel1. dibawah ini.

Tabel 1. Data Statistik Impor Tanin Di Indonesia.

Sumber: BPS- Indonesia,2010

Indonesia mengimpor tanin yang begitubesar pada tahun 2010 mencapai 38.614.579 ton/tahun dengan nilai nominal US $ 265.828.948,- .

Dengan terus meningkatnya kebutuhandunia dan industri dalam negeri terhadap tanin,maka perlu adanya suatu pengelolaan kulit kayuhutan tanaman industri, khususnya pinus untukmendapatkan serbuk tanin yang lebih mudah danlebih efektif dalam penggunaannya.

Tanin adalah senyawa organik yang terdiridari campuran senyawaan polifenol kompleks,dibangun dari elemen C, H dan O serta seringmembentuk molekul besar dengan berat molekullebih besar dari 2000. Tanin yang terdapat padakulit kayu dan kayu dapat berfungsi sebagaipenghambat kerusakan akibat serangan seranggadan jamur, karena memilki sifat antiseptik(Hathway, 1962).

Menurut Sjostrom (1981) tanin adalah suatusenyawa polifenol dan dari struktur kimianya dapatdigolongkan menjadi dua macam, yaitu taninterhidrolisis (hidrolizable tannin) dan taninterkondensasi (condensed tannin).

Ekstrak dari tanin tidak dapat murni 100%,karena selain terdiri dari tanin ada juga zat non taninseperti glukosa dan hidrokoloid yang memiliki beratmolekul tinggi (Pizzi, 1983).

Struktur tanin dapat dilihat pada gambar 1,di bawah ini :

Gambar 1. Struktur Tanin

Sifat – sifat dari tanin :

1.Memiliki rumus molekul C76H52O46

2.Memiliki berat molekul 1701.22

3.Tanin dapat diidentifikasi dengan kromatografi

Tahun Tahun Kebutuhan/tahun (Ton)

Nop 2006 30.632.166

Mei 2007 33.818.130

Nop 2008 28.281.173

April 2009 62.385.158

Sept 2010 38.614.579



43

4.Merupakan padatan berwarna kuning ataukecoklatan

5.Memiliki titik leleh 305oC

6.Memiliki titik didih 1271oC

7. Merupakan senyawa yang sukar dipisahkan

8. Kelarutan dalam etanol 0,82gr dalam 1 ml (70oC)

9. Kelarutan dalam air 0,656 gr dalam 1ml (70oC)

Tanin dapat diperoleh dari semua bagiantanaman seperti biji, buah, daun, akar dan kulit kayu(Scalbert, 1993 dan Haslam, 1998). Kadar dan sifattanin pada kulit kayu berbeda tergantung pada jenisdan umur pohon serta tempat tumbuh. Tanin dapatdiperoleh dengan cara mengekstraksi kulit padasuhu dan waktu tertentu serta jenis pengekstraktertentu, tergantung pada asal bahan bakunya.Suhu dan lamanya ekstraksi merupakan faktoryang perlu diperhatikan karena dapatmempengaruhi ef isiensi dalam prosesekstraksinya. Pada pemanasan dengan suhu yangterlalu tinggi akan diperoleh tanin dalam jumlahyang besar tetapi kualitas tanin yang dihasilkankurang baik karena komponen non-tanin yangterlarut semakin besar. Sedangkan suhu yangterlalu rendah dan waktu pemanasan yang terlalusingkat kurang efisien karena kelarutan tanin belummencapai titik optimal

Tanin dapat diekstrak dengan menggunakanpelarut campuran (bertingkat) atau pelarut tunggal.Ekstraktif biasanya diekstrak dari kayu dan kulitkayu pada jenis-jenis pohon tertentu. Umumnyatanin diekstrak dengan menggunakan pelarut air,karena lebih murah dengan hasil yang relatif cukuptinggi, tetapi tidak menjamin jumlah senyawaanpolifenol yang ada dalam bahan tanin tersebut(Hathway, 1962).

Menurut Laporan Sensus Pertanian 2003,Potensi Hutan Rakyat Indonesia Tahun 2003Departemen Kehutanan (2003) bahwa rumahtangga pertanian tanaman pinus di Indonesia padatahun 2003 tercatat sebanyak 59,33 ribu denganpopulasi pohon yang diusahakan sebanyak 3,94juta. Dari 59,33 ribu rumah tangga pertanian pinus,sekitar 66,32% (39,35 r ibu) rumah tanggaberdomisili di Jawa, sedangkan sisanya sekitar19,98 ribu di luar Jawa.

Dari populasi pohon yang diusahakansebesar 3,94 juta, sekitar 58,77% atau 2,31 jutapohon diantaranya merupakan tanaman yang siaptebang. Di Jawa populasi pohon yang diusahakanmencapai 2,08 juta dengan kondisi tanaman yangsiap tebang sebanyak 1,15 juta pohon, sementaradi luar Jawa populasi pohon yang diusahakanhanya sekitar 1,86 juta dimana sekitar 1,16 jutapohon adalah tanaman yang siap tebang.

Kayu pinus banyak digunakan sebagaibahan baku indutri kertas dan bahan batang korekapi. Pada industri kertas dan industri korek apihanya digunakan kayu setelah dikupas kulitkayunya. Jadi kulit kayu merupakan limbah padatkedua industri tersebut.

Limbah kulit kayu pinus yang berjumlah ±10 % dari hasil kayu pinus, selama ini belumdimanfaatkan secara optimal, hanya digunakansebagai kayu bakar(Subyakto dan Prasetya 2003).

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahuikondisi yang optimal (suhu dan waktu ekstraksi)dari kulit kayu Pinus untuk memperoleh tanindengan kualitas dan kuantitas yang baik.

BAHAN DAN METODE

A. Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitianadalah limbah padat kulit kayu pinus yang diambildari kayu tebangan Perum Perhutani KPHPekalongan Timur, air dari PDAM serta bahanuntuk analisis kimia. Peralatan yang digunakanialah penggiling tepung, pisau pencincang,timbangan, penangas air, kondensor refluk, labuleher tiga, kain penyaring, kertas saring, alatpemeras manual, corong, cawan penguap, ovenlistrik, pemanas listrik, water bath dan pH meter,saringan 40 – 60 mesh.

B. Metode Penelitian

1. Pembuatan Ekstrak

Kulit kayu pinus dibuat serbuk denganukuran 40 – 60 mesh, lalu dikering-udarakansampai kadar air 15 %. Serbuk tersebut kemudiandiekstraksi dengan air dengan perbandinganvolume 1 : 3 (Wasrin, S. 2000) . Ekstraksi dilakukansebanyak tiga kali pada suhu 60 oC, 70 oC dan 80oC selama 2 jam, 3 jam dan 4 jam. Ekstrak disaring


dengan kain saring sehingga diperoleh hasilsaringan (filtrat) pertama. Ampas diekstraksi ulangsampai dua kali dan filtratnya disatukan denganhasil filtral sebelumnya. Filtrat yang dihasilkandisaring dengan kertas saring kemudian diuapkandengan water bath, lalu dikeringkan dalam ovenpada suhu 60 0C hingga terbentuk kristal tanin.

2. Rancangan percobaan

Rancangan percobaan pada penelitian inimenggunakan rancangan faktorial dua faktordengan dua kali ulangan. Faktor A (suhu) dan B(waktu) terdiri atas 3 taraf. Faktor A adalah A1 =60oC, A2 = 70oC, dan A3 = 80oC, sedangkan faktorB yaitu B1 = 2 jam, B2 = 3 jam dan B3 = 4 jam denganmasing-masing faktor tiga ulangan. Ekstrak yangdiperoleh selanjutnya dihitung kandunganrendemen ekstrak tanin, dan dianalisa kadar tanin(titrimetri), kelarutan tanin dalam air, taninterkondensasi (gravimetri) dan bilangan stiasny(gravimetri).

3. Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium AnekaKomoditi Balai Besar Teknologi PencegahanPencemaran Industri Semarang.


A. Rendemen Tanin Kulit Kayu Pinus

Rata-rata hasil ekstraksi tanin kulit kayupinus dengan pelarut air pada berbagai suhu danwaktu ekstraksi dapat dilihat pada Tabel 2. Nilairata-rata rendemen ekstrak tanin menunjukkanbahwa dengan meningkatnya suhu dan waktu/lamanya ekstraksi akan meningkatkan jumlahekstrak tanin yang diperoleh.

Tabel 2. Rata-rata rendemen ekstrak tanin kulitkayu pinus pada berbagai suhu danwaktu ekstraksi (% berat kulit kering)

Dari Tabel 2 juga dapat dilihat bahwa secarakuantitatif ekstrak tanin terendah (15,90 %)diperoleh dari kondisi ekstraksi pada suhu 60oC

dengan lama waktu ekstraksi 2 jam, sedangkanekstrak tertinggi (18,40 %) diperoleh pada suhu80oC dengan lama waktu ekstraksi 4 jam.

Untuk mengetahui pengaruh suhu dan waktuekstraksi, maka dilakukan analisis keragamanterhadap nilai-nilai yang diperoleh (Tabel 3).

Tabel 3. Analisis keragaman rendemen taninpada berbagai suhu dan lama ekstraksi

Hasil uji keragaman pada Tabel 3menunjukkan bahwa pengaruh faktor A (suhuekstraksi) dan faktor B (waktu ekstraksi), sertainteraksi antara kedua faktor tersebut memberikanpengaruh yang sangat nyata terhadap rendemenekstrak tanin yang dihasilkan. Hal ini sesuai denganWasrin, S. 2000, yang menyatakan nilai rata-ratakadar ekstrak tanin dari kulit kayu Acacia decurrenswilld menunjukkan bahwa dengan meningkatnyasuhu serta lamanya ekstraksi akan meningkatkanjumlah ekstrak tanin yang dihasilkan.

Menurut Houghton dan Raman (1998)penggunaan suhu yang tinggi dalam mengekstraksiakan menyebabkan reaksi yang terjadi lebih kuatkarena energi yang dihasilkan lebih tinggi, makazat-zat yang seharusnya tidak larut di dalam airmenjadi larut. Adapun komposisi zat ekstraktif yangterlarut dalam air menurut Koch (1972) antara lainadalah tanin, pati, gum, gula, protein, dan zatwarna. Houghton dan Raman (1998) jugamengatakan bahwa ekstraksi tanin yang baikadalah pada suhu antara 60 oC sampai 80oC. Bilasuhu ekstraksi diatas 80oC pelarut air yangdigunakan akan menguap sehingga zat ekstraktifakan mengendap kembali dan meningkatkanviskositas tanin yang diperoleh. Disamping itu hasilekstraksi berwarna lebih gelap, ini sesuai sifat taninyaitu warna tanin akan menjadi gelap apabila

WaktuEkstraksi

(Jam)

Rendemen (%)Suhu60oC

Suhu70oC

Suhu80oC

2 15,90 16,00 16,20

3 16,40 16,70 16,90

4 17,60 17,80 18,40


SumberKeragaman

DerajatBebas

JumlahKuadrat

KuadratTengah

FHitung

Perlakuan 8 2,2290 0,2786

A 2 0,5266 0,2633 12,8439**

B 2 1,4988 0,7494 36,5561**

AB 4 0,2036 0,0509 2,97**

Kekeliruan 18 0,3690 0,0205

Jumlah 26 2,5980



45

terkena cahaya langsung atau dibiarkan di udaraterbuka, hal ini tentunya akan menurunkan kualitastanin yang diperoleh. Sebaliknya apabila suhuekstraksi di bawah 60oC menjadi tidak efisien,karena jumlah ekstrak yang terlarut dalam air relatifsedikit.

B. Sifat Kimia Ekstrak Tanin

1) Kelarutan tanin dalam air

Hasil pengujian rata-rata kelarutan tanindalam air dapat dilihat pada Tabel 4, sedangkanhasil analisis keragaman dicantumkan padaTabel 5.

Tabel 4. Rata-rata kelarutan tanin dalam air padaberbagai suhu dan lama ekstraksi(gram tanin/gram pelarut)

WaktuEkstraksi

(Jam)

Kelarutan tanin dalam airSuhu60oC

Suhu70oC

Suhu80oC

2 0,8995 0,9150 0,9315

3 0,8965 0,9070 0,9340

4 0,9015 0,9150 0,9320

Tabel 5. Analisis keragaman kelarutan tanindalam air pada berbagai suhu danlama ekstraksi

SumberKeragaman

DerajatBebas

JumlahKuad rat

KuadratTeng ah

FH itung

Perlakuan 8 4,31.10-2 5,3905.10- 3

A 2 3.38.10-3 1,6900.10- 3 211,25**

B 2 4,43.10-5 2,2150.10- 5

2,76

AB 4 7,57. 10 -5 1,8925.10. -5

2,36

Keke liruan 18 7,2 .10 -5 8,0000.10- 6

Jum lah 26 173,9375.10- 5

Dari Tabel 4. dapat dilihat bahwa semakintinggi suhu ekstraksi semakin tinggi pula kelarutantanin dalam air. Semakin tinggi kelarutan tanindalam air, maka kualitas tanin tersebut semakinbaik. Menurut Houghton dan Raman (1998) taninmemiliki gugus fenol dan dalam air bersifat koloid.

Dalam sistem koloid terdapat sifat kinetik yaitugerakan termal yang disebabkan adanya tubrukanpartikel zat dengan molekul-molekul dari mediadimana partikel tersebut berada. Dalam hal iniadalah tubrukan antara partikel-partikel tanindengan molekul-molekul air sebagai medianya.Tubrukan ini akan semakin besar jika terjadikenaikan suhu, sebagai akibat semakin besarnyaenergi kinetik yang ditimbulkan dalam sistemtersebut.

Analisis keragaman pada Tabel 5.menunjukkan bahwa kelarutan tanin dalam airhanya dipengaruhi oleh suhu ekstraksi, sedangkanlama ekstraksi tidak berpengaruh nyata terhadapkelarutan tanin dalam air.

2) Kadar Tanin

Nilai rata-rata kadar tanin yang diperolehdapat dilihat pada Tabel 6. Dari tabel tersebut dapatdilihat bahwa kadar tanin meningkat denganmeningkatnya suhu ekstraksi baik pada lamaekstraksi 2 jam, 3 jam, maupun 4 jam. Untukmengetahui pengaruh kedua faktor tersebut, makadilakukan analisis keragaman seperti tercantumpada Tabel 7.

Tabel 6. Rata-rata kadar tanin yang diperolehpada berbagai suhu dan lama ekstraksi(% terhadap berat serbuk kering).

LamaEkstraksi

(Jam)

Kadar TaninSuhu60oC

Suhu70oC

Suhu80oC

2 27,10 27,70 29,40

3 27,70 28,26 30,92

4 28,49 28,89 30,30

Tabel 7. Analisis keragaman kadar tanin padaberbagai suhu dan lama ekstraksi

SumberKeragaman

DerajatBebas

JumlahKuadrat

KuadratTengah

FHitung

Perlakuan 8 33,15828 4,144768

A 2 19,91750 9,958750 749,60**

B 2 4,42951 2,214755 275,30**

AB 4 1,27180 0,317950 32,78**

Kekeliruan 18 0,08730 0,009700

Jumlah 26 14901,53120



46

Dari Tabel 6 juga dapat dilihat bahwa kadartanin murni paling banyak diperoleh pada suhu80oC dan lama ekstraksi 3 jam. Menurut Houghtondan Raman (1998) pemanasan yang lebih lamadan suhu yang lebih tinggi dari batas nilai optimalakan menghasilkan kadar tanin yang lebih rendahkarena tanin yang dihasilkan akan mengalamioksidasi. Disamping itu juga akan menyebabkantanin terhidrolisis menjadi asam-asam polifenolyang tidak larut dalam air sehingga kandungan nontanin yang terlarut semakin besar, dengan demikiankadar tanin yang diperoleh menjadi lebih kecil.

Hasil analisis keragaman pada Tabel 7menunjukkan bahwa suhu dan waktu ekstraksi,serta interaksi antara kedua faktor tersebutberpengaruh sangat nyata terhadap kadar taninyang dihasilkan.

3) Kadar Tanin Terkondensasi

Rata-rata kadar tanin terkondensasi yangdiperoleh dari kulit kayu Pinus pada berbagai suhudan waktu ekstraksi disajikan pada Tabel 8,sedangkan analisis keragaman dari kedua faktortersebut dapat dilihat pada Tabel 9.

Kandungan tanin terkondensasi tertinggidiperoleh pada suhu ekstraksi 80oC dan waktuekstraksi 3 jam.

Hasil analisis keragaman menunjukkanbahwa kandungan tanin terkondensasi dipengaruhioleh suhu dan lama ekstraksi, dimana makin tinggisuhu dan lama ekstraksi akan menyebabkanmeningkatnya kandungan tanin terkondensasi,sedangkan interaksi antara kedua faktor tersebuthanya terjadi pada taraf 5%.

Tabel 8. Rata-rata kadar tanin terkondensasiyang diperoleh pada berbagai suhudan lama ekstraksi (% terhadap ekstraktanin kering)

LamaEkstraksi

(Jam)

Kadar TaninTerkondensasi

Suhu60oC

Suhu70oC

Suhu80oC

2 62,5 67,5 77,0

3 67 70 82,5

4 71,0 74,5 78

Tabel9. Analisis keragaman tanin terkondensasiyang diperoleh pada berbagai suhudan lama ekstraksi

SumberKeragaman

DerajatBebas

JumlahKuadrat

KuadratTengah

FHitung

Perlakuan 8 764,72 95,589

A 2 481,33 240,665 100,74**

B 2 94,33 47,165 19,74**

AB 4 55,34 13,835 5,79*

Kekeliruan 18 21,50 2,389

Jumlah 26 94397,00

Menurut Haslam (1998) tanin terkondensasimerupakan polimer yang disusun oleh flavonoidsebagai unit monomernya. Pada umumnya jenis-jenis flavonoid yang menyusun tanin terkondensasiadalah catechin dan leucocyanidin. Suhu ekstraksiyang terlalu tinggi akan menyebabkan tanintersebut terhidrolisis menjadi asam-asam polifenolyang tidak larut dalam air, sehingga taninterkondensasi yang diperoleh kadarnya rendah,dengan demikian kadar catechin dan leucocyanidindalam tanin tersebut juga rendah.

4) Bilangan Stiasny

Bilangan stiasny dapat digunakan untukmenduga banyaknya poliflavonoid di dalam ekstraktanin yang dapat bereaksi dengan formaldehida.Semakin tinggi nilai bilangan stiasny berartisemakin tinggi reaktifitas tanin tersebut. Olehkarena itu bilangan stiasny merupakan salah satuindikator yang sangat penting untuk menilai kualitasekstrak tanin.

Nilai rata-rata bilangan stiasny dari ekstraktanin yang diperoleh dari ekstraksi kulit kayu pinusdapat dilihat pada Tabel 10.

Tabel 10. Rata-rata nilai bilangan stiasny yangdiperoleh pada berbagai suhu danlama ekstraksi

LamaEkstraksi

(Jam)

Nilai Bilangan StiasnySuhu60oC

Suhu70oC

Suhu80oC

2 94,7 95,8 103,0

3 85,2 103,3 107,3

4 89,2 102,9 104,2



47

Bilangan stiasny ditentukan oleh kandungantanin terkondensasi. Semakin tinggi kadar taninterkondensasi maka bilangan stiasny pun semakinbesar, Dari nilai rata-rata bilangan stiasny yangdiperoleh, tidak ada satupun nilai yang mencapaiangka 109,0 seperti bilangan stiasny standar. Halini menunjukkan bahwa ekstrak tanin yangdihasilkan mengandung poliflavonoid yang tidakmurni.

Nilai bilangan stiasny tertinggi diperoleh padasuhu ekstraksi 80oC dan waktu ekstraksi 3 jam.

Untuk mengetahui pengaruh kedua faktortersebut, maka dilakukan analisis keragamanseperti tercantum pada Tabel 11.

Tabel 11.Analisis keragaman nilai bilanganstiasny yang diperoleh pada berbagaisuhu dan lama ekstraksi

SumberKeragaman

DerajatBebas

JumlahKuadrat

KuadratTengah

FHitung

Perlakuan 8 1.158,70 145,792

A 2 729,31 367,062 153,65**

B 2 143,87 71,936 30,11**

AB 4 84,40 21,101 8,83*

Kekeliruan 18 32,79 3,644

Jumlah 26 143.974,40

Hasil analisis keragaman menunjukkanbahwa nilai bilangan stiasny dipengaruhi oleh suhudan lama ekstraksi, dimana makin tinggi suhu danlama ekstraksi akan menyebabkan meningkatnyakandungan bilangan stiasny, sedangkan interaksiantara kedua faktor tersebut hanya terjadi padataraf 5%.

KESIMPULAN

1. Kondisi optimal untuk memperoleh tanin kulitkayu Pinus dengan kualitas dan kuantitas yangbaik dapat dilakukan dengan cara mengekstraksiserbuk kulit kayu tersebut pada suhu 80oCselama 3 jam. Kadar ekstrak tanin rata-rata yang

diperoleh adalah 16,90 % dengan kadar tanin30,92 %, kelarutan dalam air sebesar 0,9340 grtanin/gr air, kandungan tanin terkondensasisebesar 82,5 % dan nilai bilangan stiasny 107,3%.

2. Pengaruh faktor suhu dan waktu ekstraksi sertainteraksi antara kedua faktor memberikanpengaruh yang sangat nyata terhadap kadarekstrak tanin, kadar tanin yang dihasilkan.Kandungan tanin terkondensasi dan bilanganstiasny oleh suhu dan waktu ekstraksi,sedangkan interaksi antara kedua faktor hanyaterjadi pada taraf 5 %. Untuk kelarutan tanindalam air hanya dipengaruhi oleh suhu ekstraksi,sedangkan lama ekstraksi tidak berpengaruhnyata.

DAFTAR PUSTAKA

_______. 2003. Laporan Sensus Pertanian, PotensiHutan Rakyat Indonesia Tahun 2003. http://www.dephut.go.id./INFORMASI/STATISTIK/Stat2003/RLPS/RLPS.html.

Haslam, E. 1998. Practical polypolyphenolics : fromstructure to moleculear recognition andphysiological action. Cambridge UniversityPress, Cambridge.

Hathway, D. E. 1962. The Condensed Tannins.In Wood Extractives (Hillis W. E).

Academic Press. New York.

Houghton, P.J. and A. Raman, 1998. Laboratoryhandbook for the fractination of naturalextract. Chapman & Hall, London.

Ismail, 2010. Pra Rancangan Pembuatan Tanin dariBiji Pinang Kapasitas Produksi 27.775 Ton/Tahun, Departemen Teknik Kimia, FakultasTeknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.



48

Koch, P. 1972. Utilization of southern pines. VolumeII. U.S. Departement of Asgricculture, ForestService. Sauthern Forest Experiment Station,Washington D,C.

Pizzi, A. 1983. Tannin-Based Wood Adhesives.In A. Pizzi. Ed. Wood Adhesives Chemistryand Technology. Marcel Dehler, Inc. NewYork. Pp: 178-243.

Rumokoy, 1991. Pengaruh cara ekstraksi danukuran buah terhadap kadar tanin buahpinang, Jurnal Penelitian Kelapa 5 (2) : 13 –16.

Scalbert, A. 1993. Polyphenolic phenomea. InstitutNational de la Recherche Agronomigue, Paris.

Subyakto, Prasetya B. 2003. Direct Utilization ofAcacia Bark Powder as Adhesive forParticleboard. Journal of Tropical WoodScience and Technology 1 (1): 20-25.

Wasrin, S. 2000. Pemanfaatan tanin kulit kayuacacia decurrens Willd sebagai bahan bakuperekat untuk pembuatan papan serat, J.II.Pert. Indon.Vol.9(1), 2000.



49

PENGEMBANGAN PRODUKSI BIOPLASTIKUNTUK KERAJINAN ASESORIS


1Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Wahid Hasyim,Jalan Menoreh tengah x/22 Semarang, 50236

2Jurusan Teknik Kimia PSD III, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Jl.Prof.Sudharto,S.H Tembalang, Semarang 50275

Email: [email protected] diterima 16 Februari 2012, disetujui 31 Mei 2012

ABSTRAK

Salah satu hasil samping dari industri biodiesel berupa gliserol. Penggunaan plastik secara luasdisebabkan karena keunggulan dari plastik. Plastik membuat begitu banyak polusi dan berbagai upayatelah dilakukan untuk memecahkan masalah ini. Salah satu upaya ini adalah untuk membuat plastikbiodegradable dari gliserol dalam Sequencing Batch Bioreaktor. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahuioptimasi parameter-parameter proses, mengembangkan produksi bioplastik untuk kerajinan asesoris danevaluasi tekno ekonomi produkvitas PHA. Penelitian tentang produksi polyhydroxyalkanoates melaluifermentasi gliserol dalam bioreaktor curah sekuensing diselidiki secara eksperimental. Urutan penelitiandilakukan dalam beberapa langkah: aplikasi bioplastik untuk kerajinan asesoris dan evaluasi tekno ekonomi.Perolehan PHA tertinggi dicapai dari durasi perendaman selama 2 jam dalam larutan metanol. Prosesoptimasi menunjukkan bahwa variabel yang paling berpengaruh adalah konsentrasi nitrogen dan perolehanPHA tertinggi dicapai dari proses yang dilakukan dengan konsentrasi nitrogen 4 mg / L, konsentrasi Phosporkonsentrasi 2mg / L, konsentrasi oksigen 5 mg / L dan pada kondisi aerobik -anaerob rasio 1:4. Anekakerajinan asesoris yang dibuat dapat berupa bros, kalung, dan gelang. Berdasarkan perhitungan analisatekno ekonomi, BEP yang dicapai cukup rendah. Sehingga asesoris dari limbah plastik dan plastikbiodegradabel cukup layak untuk diproduksi secara komersial.

Kata Kunci : polihidroksialkanoat, fermentasi, Sequencing Batch Bioreaktor

ABSTRACT

Glycerol is a by product from biodiesel industry. The widespread utilization of plastic has contributedto a serious plastic waste burden. Several efforts are made in order to overcome the problems caused byplastic pollution. One of the efforts is by producing biodegradable plastic from glycerol in a SequencingBatch Bioreactor. The objectives of this research were to optimize the process parameter, to develop thebioplastic production for accessories craft and to evaluate the techno-economic of the PHA production. Thepolyhydroxyalkanoates production through glycerol fermentation in a sequencing batch bioreactor wasexperimentally investigated. The sequences of the research were include: application of the bioplastic foraccessories and evaluation of the techno-economi. The highest yield of PHA was achieved in the 2 hours ofmethanol submerging. The optimization process showed that the most influencing variable was concentrationof nitrogen. The highest recovery of the PHA was achieved on nitrogen concentration of 4 mg / L, phosphorconcentration of 2mg / L, oxygen concentration of 5 mg / L and ratio of aerobic -anaerobic 1:4. Theaccessories made are include necklace, hanger pin and bracelet. Based on the techno-economic evaluation,the break even point is low enough. Thus the commercial production of accessories from bioplastics isreasonable.

Keywords: polyhydroxyalkanoates, fermentation, Sequencing Batch Bioreactor, accessories



50

PENDAHULUAN

Saat ini, produk samping biodiesel yangberupa gliserol kebanyakan didigesti dalampengolahan air. Namun demikian proses tersebutlambat, mahal dan yield yang dihasilkan relatif kecil.Sementara itu, pemanfaatan gliserol dengan caradimurnikan melalui proses distilasi, dapatdigunakan diindustri makanan dan pharmasi. Akantetapi, proses distilasi merupakan proses yangcukup mahal, dan rendahnya harga gliserolmenjadikannya tidak ekonomis. Produk samping(gliserol) seringkali mengandung impuritas hingga50%. Impuritas tersebut berupa biodiesel danmetanol. Hal tersebut merupakan permasalahanutama dalam pemprosesan gliserol. Untuk produksidalam skala besar, pilihan yang terbaik adalahpenggunaan gliserol sebagai bahan bakar. Namundemikian gliserol adalah bahan bakar yangberkualitas rendah, yang tidak terbakar didalampetroleum atau mesin diesel. Pada dekade tahun2006 pemanfaatan gliserol dilakukan denganmencampur minyak bakar dan dipakai sebagaibahan bakar. Namun peraturan baru di Eropa telahmenghentikan proses re-cycle ini, karena khawatirakan polusi yang ditimbulkan dari produkpembakaran yang tidak sempurna. Olehkarenanya, perlu pengembangan proses yang lebihekonomis dan ramah lingkungan. Salah satuteknologi yang sesuai untuk mengolah limbahindustri biodiesel berupa gliserol (C3H8O3) adalahdengan pengolahan secara biologis menjadi plastikyang terdegradasi (PHA).

Salah satu penemuan di bidang kimia yangmenjadikan hidup manusia lebih mudah adalahdengan adanya plastik. Dewasa ini plastikdigunakan secara luas karena banyak kelebihanyang dimilikinya. Kelebihan plastik adalah mudahdibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran,mempunyai ketahanan kimia yang tinggi, dapatdiatur keelastisannya, murah, dan dapat bertahanuntuk waktu yang lama. Akan tetapi, kelebihan inipula yang menjadikan plastik sebagai salah satupolutan yang sangat besar pengaruhnya. Salahsatu kelebihan plastik karena harganya yangmurah, sehingga orang dengan mudahnyamembuang plastik dan menjadikannya limbah yangmencemari lingkungan karena sulit dihancurkanoleh alam (Damayanti dan Setiadi, 2003).

Diperkirakan, lebih dari 100 juta ton plastikdiproduksi setiap tahun di seluruh dunia. Konsumsiplastik di India adalah 2 kg per orang per tahun,sementara di Eropa 60 kg per orang per tahun dandi Amerika 80 kg per orang per tahun. Hal inimenyebabkan sampah plastik terakumulasisebanyak 25 juta ton per tahun (Michael, 2004).

Berbagai upaya untuk mengatasi masalahlimbah plastik telah dilakukan, salah satunya adalahdengan membuat material plastik yang denganmudah dapat diuraikan oleh alam. Salah satu jenisplastik biodegradabel yang termasuk dalamkelompok poliester adalah Polihidroksialkanoat(PHA). PHA dapat terdegradasi sempurna danmemiliki sifat yang mirip dengan plastikkonvensional. Menurut Damayanti, 2003 PHAmempunyai kelebihan dibandingkan dengan plastikbiodegradabel lain adalah bahan bakunya selaludapat diperbaharui (renewable), seperti glukosadan asam lemak volatil. Bermacam-macam bakteri,seperti Alcaligenes latus , Pseudomonasoleovorans dan Escherichia coli dapatmenghasilkan PHA. Masing-masing bakteri akanmenghasilkan PHA dengan komposisi yangberbeda. Jenis substrat yang dikonsumsi olehbakteri juga bisa menentukan jenis PHA yangdiproduksi.Hasil studi awal dengan menggunakan lumpur aktifkonvensional tersaji pada Gambar 1 telah dilakukanoleh peneliti sebelumnya (Arifan, dkk, 2005;Handayani, 2007; Budihardjo, 2009). Dari hasilyang diperoleh, sehingga perlu untuk menelaahpengembangan produksi bioplastik(polihidroksialkanoat) dari limbah industri biodieseldan aplikasinya pada kerajinan asesoris.

Gambar 1. Foto bioplastik hasil studi awal

METODE PENELITIAN

Penelitian tentang pembuatanpolihidroksialkanoat melalui reaksi fermentasilimbah biodisel berupa gliserol dalam sequencing



51

batch bioreactor dengan dicampur lumpur aktif darilimbah tekstil. Rangkaian penelitian dilaksanakansecara bertahap meliputi: optimisasi parameter-parameter proses, aplikasi bioplastik untukkerajinan asesoris, dan evaluasi tekno ekonomi.

Bahan Penelitian

Bahan baku yang akan digunakan pada penelitianini adalah limbah industri biodiesel berupa gliseroldan bahan-bahan untuk keperluan bahan berupaanalisa seperti: metanol, kloroform, kalium dikromat(K2Cr2O7), aquadest, ferro amonium sulfat (FAS),1,10-phenanthroline monohydrate, FeSO4.7H2O,H2SO4, Ag2SO4, dan HgSO4. Bahan-bahan kimiaini membeli dari Bratachem Semarang. Selain itudigunakan lumpur aktif yang berasal dari limbahtekstil PT. APAC INTI COORPORA di Ungaran.Gliserol diperoleh dari UKM Biodiesel CV.Kebanggaan Anda, Kutoarjo, Jawa Tengah.

Peralatan Penelitian

Peralatan utama pada penelitian inidigunakan sequencing batch bioreactor (SBB) yangmerupakan salah satu modifikasi dari sistempengolahan limbah lumpur aktif. SBB dilengkapidengan sistem pengaturan operasi untukmengendalikan jalannya proses anaerobik-aerobik.Peralatan utama yang digunakan untukmemproduksi PHA berupa rangkaian SBB yangterdiri atas bioreaktor berukuran (20 x 20 x 25) cm3

yang terbuat dari bahan flexiglass. Bioreaktor inidilengkapi dengan sistem aerasi, sistem pengadukmagnet, sistem pengumpanan, dan sistempembuangan. Peralatan utama dilengkapi denganperalatan pendukung yang berupa tangki umpan,katup-katup, dan tangki keluaran.

Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian dibagi menjadi duatahap, yaitu (1) tahap pembibitan dan aklimatisasi,dan (2) tahap percobaan utama. Pembibitanbertujuan untuk menyediakan bibit mikroorganismeyang akan dipakai dalam pengolahan limbah. Padapercobaan ini, lumpur yang digunakan berasal daripengolahan limbah industri tekstil. Setelahmikroorganisme berkembang dan mencapaikonsentrasi tertentu, dilakukan aklimatisasi yangbertujuan untuk menjadikan mikroorganismeadaptif dengan lingkungan yang sesuai pada

percobaan yang dilakukan, sehinggamikroorganisme dapat berkembang biak denganbaik.

Lumpur aktif sebanyak 1,5 liter dimasukkanke dalam reaktor. Kemudian reaktor diisi denganlimbah biodiesel berupa gliserol hingga mencapaivolum kerja 6 liter. Satu siklus SBB membutuhkanwaktu 12 jam. Kondisi-kondisi yang diusahakantetap adalah temperatur kamar, pH netral (padaawal operasi), dan SRT (Sludge Residence Time)selama 20 hari. Variabel tetap lainnya adalah waktupengendapan 6 jam dan waktu dekantasi 1 jam.Rasio waktu aerob : anaerob juga ditetapkan 3 : 6jam/jam, dimana pada penelitian yang dilakukanoleh Purnama (2001) rasio ini memberikan hasilPHA terbesar. Kondisi aerob dicapai denganmengalirkan udara ke dalam reaktor hinggakelarutan oksigen sekitar 2 mg/L. Pada kondisianaerobik, sistem pengaduk magnet dijalankanuntuk membantu sirkulasi dan mencegahpengendapan, sehingga reaksi masih dapat terusberlangsung.

Pada akhir waktu siklus, sampel diambil dandianalisis untuk parameter MLSS, COD, TKN (TotalKeldjal Nitrogen), dan kandungan PHA.Pengamatan ini dilakukan sampai diperoleh kondisistabil, dimana konsentrasi MLSS dan COD efluenrelatif tetap. Setelah kondisi stabil dicapai, dilakukanpengamatan setiap jam selama siklus operasi SBRuntuk besaran-besaran pH, MLSS, COD, TKN, dankandungan PHA. Pada kondisi ini pula dilakukananalisis BOD terhadap konsentrasi umpan danefluen, dan analisis TVA (Total volatil Acid) untukkondisi aerob dan anaerob pada setiap variasipercobaan.

Langkah selanjutnya adalah mencetakplastik (Gambar 2). Percobaan yang dilakukanmeliputi alat-alat apa saja yang bisa digunakanuntuk mencetak, bagaimana perlakuan terhadapblending bioplastik dengan plastik goreng cetak,misalkan diseset, dibor, digergaji, dan sebagainya(Zulaikha, 2008). Eksperimen terakhir adalahpembuatan produk kerajinan denganmemanfaatkan material plastik gumpalan hasilblending, plastik cetak dan lembaran. Selanjutnyadianalisis efisiensi produksi dan kelayakan usahameliputi: payback period dan benefit-cost ratio.



52

Gambar 2. Pembuatan kerajinan asesoris daribioplastik

Hasil dan Pembahasan

Optimasi Proses

Proses optimasi diawali dengan melakukanpercobaan dengan rancangan faktorial desain gunamenentukan variabel yang paling berpengaruh.Desain percobaan berdasarkan faktorial desaindibuat dengan menentukan batas atas dan batasbawah (high and low level) dari masing-masingvariabel. Variabel yang dipelajari dalam penentuanvariabel yang paling berpengaruh adalah rasio C:N(A), konsentrasi fospor (B), konsentrasi oksigen(C), rasio aerob-anaerob (D) dan konsentrasinitrogen (E). Data level atas dan bawah darimasing-masing variabel tersaji pada Tabel 1.

Tabel 1. Data level atas dan bawah

Variabel Levelbawah

Level atas

Rasio C:N 10:1 20:1

Konsentrasi fospor 2 mg/L 10 mg/L

Konsentrasi oksigen 2 mg/L 5 mg/L

Rasio aerob:anaerob 1:1 1:4

Konsentrasi nitrogen 2 mg/L 10 mg/L

Dari masing-masing tempuhan percobaan,sampel diambil dan dianalisa kandungan PHA-nya.Respon dari masing-masing percobaan digunakanuntuk menghitung efek utama dan efekinteraksinya. Respon dari data percobaan ini adalahberat PHA yang diperoleh. Data percobaan denganrancangan faktorial desain disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2. Data percobaan faktorial desain

RunVariabel Respon

rA B C D E1 -1 -1 -1 -1 -1 0.42 1 -1 -1 -1 -1 0,83 -1 1 -1 -1 -1 1,14 1 1 -1 -1 -1 0,65 -1 -1 1 -1 -1 0.66 1 -1 1 -1 -1 1.07 -1 1 1 -1 -1 0.88 1 1 1 -1 -1 0.69 -1 -1 -1 1 -1 1.3

10 1 -1 -1 1 -1 0,3511 -1 1 -1 1 -1 0.4412 1 1 -1 1 -1 0.3213 -1 -1 1 1 -1 0,1714 1 -1 1 1 -1 0.3515 -1 1 1 1 -1 0.4416 1 1 1 1 -1 1.217 -1 -1 -1 -1 1 0.5718 1 -1 -1 -1 1 0.4419 -1 1 -1 -1 1 1,220 1 1 -1 -1 1 0,5721 -1 -1 1 -1 1 0.4422 1 -1 1 -1 1 0.5623 -1 1 1 -1 1 0.6824 1 1 1 -1 1 0.5325 -1 -1 -1 1 1 0.4426 1 -1 -1 1 1 0.3327 -1 1 -1 1 1 0.7628 1 1 -1 1 1 1.129 -1 -1 1 1 1 0.5530 1 -1 1 1 1 0.4531 -1 1 1 1 1 1.032 1 1 1 1 1 0.74



53

Selanjutnya percobaan dilakukan untukmengoptimasi konsentrasi nitrogen. Percobaandilakukan dengan memvariasi konsentrasi nitrogendari 2 mg/L hingga 10 mg/L, sementara konsentrasifospor ditetapkan 2 mg/L, konsentrasi oksigen 5mg/L, rasio aerob-anaerob adalah 1:4, dan rasioC:N 20:1.

Hasil percobaan memperlihatkan bahwarekoveri PHA tertinggi diperoleh pada penggunaannitrogen dengan konsentrasi sebesar 4 mg/L(Gambar 3). Sementara pengaruh konsentrasinitrogen terhadap MLSS, Penyisihan COD danTKN tersaji pada Gambar 4 dan Gambar 5.

45

50

55

60

65

70

0 2 4 6 8 10 12

N concentration (mg/L)

PHA

reco

very

(mg/

g ce

ll)

Gambar 3. Rekoveri PHA pada berbagai konsentrasi N

Gambar 4 menunjukkan bahwa penyisihanCOD dan TKN tidak banyak dipengaruhi olehvariasi konsentrasi nitrogen. Pengamatan terhadappenyisihan TKN dimaksudkan untuk mengevaluasijumlah nitrogen yang dikonsumsi olehmikroorganisme. Nitrogen dalam bentukammonium merupakan material yang membentukasam amino dan asam nukleat yang berperandalam pertumbuhan sel-sel baru.

60

65

70

75

80

85

90

95

0 2 4 6 8 10 12

Nitrogen concentration

%

COD removal (%)TKN removal (%)

Gambar 4. Pengaruh konsentrasi nitrogen terhadappenyisihan COD dan TKN

Analisa MLSS (Gambar 5) menunjukkanbahwa MLSS sistem meningkat seiring denganpenambahan nitrogen. Peningkatan MLSS

mengindikasikan pertumbuhan mikroorganismepada sequencing batch bioreactor. Pengaruhnitrogen terhadap produksi PHA juga dilaporkanoleh beberapa peneliti. Annuar dkk (2008) menelitipengaruh beberapa sumber nitrogen terhadappertumbuhan sel, yield PHA, komposisi monomerdan berat molekul ketika bakteri penghasil PHAditumbuhkan pada minyak sawit yangdisaponifikasi (saponified palm kernel oil/SPKO)sebagai sumber karbonnya. Peneliti tersebutmenyatakan bahwa bacto-peptone memberikanyield residu biomass seperti PHA dan PHAMCLyang secara siginifikan lebih tinggi dibandingkanpada penggunaan garam amonium, urea, danekstrak yeast. Dilaporkan juga bahwa tidak adaperbedaan yang signifikan pada komposisimonomer yang dihasilkan pada penggunaansumber nitrogen yang berbeda-beda.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 2 4 6 8 10 12

Nitrogen concentration

MLS

S (m

g/L)

Gambar 5. Pengaruh konsentrasi nitrogen terhadapMLSS

Pengaruh berbagai jenis sumber nitrogenserta pengaruh konsentrasi nitrogen terhadappertumbuhan seluler dan produksi PHB dari R.sphaeroides N20 yang ditumbuhkan dalam mediumGA diteliti oleh Shangkarak dkk (2008). Hasilpenelitian mereka mengindikasikan bahwa padakonsentrasi nitrogen yang tinggi dari semua sumbernitrogen yang dipelajari (0,08; 0,1; dan 0,2 g/l), baikpertumbuhan sel (5,74-7,84 g/l) dan konsentrasiPHA (0,95-2,07 g/l) meningkat secara signifikantetapi menyebabkan kandungan PHB menurun.Berbeda halnya ketika konsentrasi nitrogen rendah(0,01; 0,02; dan 0,04 g/l), kandungan PHBmencapai 24-73% dari berat kering sel. Sumbernitrogen dan konsentrasi nitrogen yang optimaladalah 0,02 g/l (NH4)2SO4, yang memberikankonsentrasi PHB yang tinggi (5,98 ± 0,11 g/l) dankadar PHB (73,2% berat kering sel) demikian jugabiomass (8,19 ± 0,23 g/l). Dinyatakan pula bahwa


akumulasi PHB dalam fotosintesis bakteriumumnya diasosiasikan dengan ketersediaannitrogen dalam medium pertumbuhan yangseringkali dinyatakan dalam rasio optimum C/N(Khatipov dkk. 1998). (NH4)2SO4 merupakansumber nitrogen yang optimal bagi pertumbuhanPHA dibandingkan dengan NH4NO3, NH4Cl, danurea seperti halnya pada mikroorganisme yang lainseperti pada well Alcaligenes eutrophus ,Methylobacterium sp. dan Sinorhizobium fredii.Seperempatpuluh kali jumlah (NH4)2SO4 (dari 0.8hingga 0.02 g/l) dalam medium akan mengurangibiaya medium, sehingga akan meningkatkanpotensi produksi skala besar dari PHB.Pembatasan nutrien diperlukan guna mendorongpertumbuhan PHB, dan biasanya amoniadigunakan sebagai faktor kontrol kritis padapertumbuhan sel dan produksi PHB. Pada prosesbatch menunjukkan akumulasi PHB paling tinggidicapai pada percobaan dengan konsentrasiamonium awal 1,20 g/l dan konsentrasi oksigenterlarut 5 % jenuh. Akumulasi PHB tertinggimencapai 0,13 g/l dalam waktu fermentasi 29 jam.Produksi tersebut setara dengan produktivitas0,005 g/l.jam dan kadar PHB dalam sel sebesar2,42 %. Produktivitas

Sel dan PHB pada proses fedbatch bisamenjadi 2 kali lebih besar dibandingkan denganproses batch, yaitu 0,39 g/l.jam dan 0,01 g/l.jam.Kadar PHB dalam sel pada proses fedbatch sedikitlebih tinggi dibandingkan pada proses batch,yaitu2,50 % (Margono dkk, 2011)

Aplikasi Bioplastik Untuk Kerajinan Asesoris

Hasil eksperimen yang tersaji pada Gambar6 menunjukkan bahwa bentuk plastik cetak yangdihasilkan relatif keras jika sudah dingin, tapi masihcukup empuk jika diiris menggunakan cutter(dengan catatan ketebalan tidak lebih dari 3 mm).Cetakan tidak dapat menggunakan bahan plastik,meskipun dengan ketebalan tertentu, karenaplastik cetakan akan turut meleleh bersama plastikgoreng. Sedangkan permukaan cetakan harushalus dan rata untuk memudahkan mengeluarkanhasil cetakan dari cetakannya. Karakteristik motifhasil plastik cetak ternyata lebih jelas terlihat saatdiiris. Akan tetapi saat proses mengirisnya harusmenggunakan gergaji kayu (jika ketebalan lebih

dari 3 mm), berhubung karakter benda cukup padatdan keras.

Gambar 6. Hasil asesories dari Limbah Plastik danPHA

Analisis karakter bahan bioplastik gorengcetak meliputi kekuatan dan keunikan.Karakteristik kekuatan menunjukkan bahwa bahangumpalan relatif kuat, tidak mudah rusak, dan tidakmudah berubah bentuk. Sedangkan analisiskeunikan berupa motif yang dihasilkan oleh bagiandalam bioplastik goreng cetak terlihat lebih unik,tetapi jika tidak dibelah maka permukaan luarmeninggalkan tekstur garis tak beraturan yangtegas dan jelas.

Analisa Tekno-Ekonomi

Analisa tekno ekonomi yang dilakukanmeliputi: aspek pasar, aspek pemasaran, aspekproduksi, dan aspek ekonomi.

Aspek Pasar seperti terlihat pada Gambar 7,kerajinan dan fesyen serta aksesoris termasukdidalam subsektor industri yang berbasis kreativitas(industri kreatif). Produksi aksesoris dari tahunketahun semakin meningkat. Hal tersebut dapatdilihat dari kontribusi ekspor subsektor industrikreatif indonesia yang semakin meningkat. Sebagaigambaran, pada tahun 2006, kontribusi eksporsubsektor kerajinan dan fesyen mencapai 32,44%dan 65,73% (Departemen Perdagangan RI, 2008).

Gambar 7. Kontribusi ekspor subsektor industri kreatiftahun 2006




Asesoris yang dibuat dari campuran plastikbiodegradabel dan plastik bekas melalui prosespenggorengan plastik sangat berpeluang untukdikembangkan mengingat tingginya potensi pasarakan produk asesoris. Dilihat dari bahan bakunyayang berupa plastik bekas, maka produksi asesorisini akan memberikan nilai tambah bagi limbahplastik. Ditinjau dari bahan baku yang berupa plastikbiodegradabel maka produksi asesoris ini akanberpeluang dipasarkan terutama bagi komunitaspecinta lingkungan dengan strategi pemasarandengan mengedepankan aspek lingkungan dimanapenggunaan plastik biodegradabel akan membantudalam mengurangi dampak lingkungan akibatpenggunaan plastik konvensional.

Jalur pemasaran yang dapat diambil dalamproses distribusi produk aksesoris ini dapat diambildari berbagai jalan, diantaranya adalah melalui:penjualan langsung melalui koperasi karyawan dilingkup Universitas, penjualan langsung melaluistrategi konsinyasi dengan dititipkan padabeberapa toko yang menjual asesoris wanita sertapenjualan melalui jejaring sosial seperti facebook.

Teknologi yang digunakan dalam prosesproduksi pembuatan aksesoris dari plastik bekasdan plastik biodegradabel merupakan teknologirekayasa dengan memanfaatkan sequencing batchbioreactor pada proses pembuatan plastikbiodegradabel polihidroksialkanoat. Secararingkas, proses produksi aksesoris dari campuranlimbah plastik dan plastik biodegradabelpolihidroksialkanoat disajikan pada Gambar 8.

Dalam produksi asesoris dari limbah plastikbekas dan plastik biodegradabel ini, dilakukanperhitungan biaya pokok produksi denganmemperhitungan biaya tetap dan biaya tidak tetap.Adapun biaya tetap dapat dihitung denganmenggunakan persamaan berikut:

................1

..............2

................3

dengan:BT=Biaya tetap (Rp/tahun)D= biaya penyusutan alatI = Tingkat pengembalian bunga modal (Rp/tahun)

P = Harga alat (Rp)S = Harga akhir alat, 10 % P (Rp)r = Suku bunga modal di bank ( misalkan r =6,5%/tahun )N = umur ekonomis alat (th)

Sequencing batchbioreactor

GliserolLumpur aktif Nutrient

polihidroksialkanoat Plastik bekas

penggorengan

pencetakan

pencucian

pengeboran

perangkaian

ASESORIS

Gambar 8. Skema Produksi Asesoris

Sedangkan biaya tidak tetap dapat dihitungdengan persamaan berikut:

.................. 4

dengan:BTT = Biaya tidak tetap (Rp/jam)PP = Biaya perbaikan dan pemeliharaanalat (Rp/jam)Bo = Upah operator tiap jam (Rp/jam)PP = 2 % ( P – S ) / 100 jamBo = Wop / Wt

dengan:Wop = Upah tenaga kerja tiap hari (Rp/hari)Wt = Jam kerja tiap hari (jam/hari)

Dengan demikian biaya pokok pengoperasian alatbioreaktor (Rp/kg)

dapat dihitung dengan persamaan berikut :

............ 5dengan:

BP = Biaya pokok produksi bioplastik (Rp/kg)BT = Biaya tetap (Rp/tahun)BTT = Biaya tidak tetap (Rp/jam)



n = Jam kerja dalam satu tahun (jam/tahun)Kp = Kapasitas kerja alat (kg/jam)

Sedangkan Break Event Point (BEP) atautitik impas merupakan titik terjadinyakeseimbangan, yaitu keseimbangan antarakeuntungan kotor dan biaya produksi, yang berartipada titik tersebut tidak terjadi kerugian dankeuntungan. Titik impas (BEP) dapat dihitungdengan rumus berikut:

..... 6

dengan:BEP = Titik impas (kg/tahun)BT = Biaya tetap (Rp/tahun)BTT = Biaya tidak tetap (Rp/jam)HJ = Harga jual (Rp/kg)HB = Harga bahan baku (Rp/kg)Þ = Rendemen proses produksiKP = Kapasitas kerja alat/mesin (kg/jam)

Analisa ekonomi berupa perhitungan biaya pokokproduksi aksesoris dihitung dengan menggunakanpersamaan (1) – (6), sehingga diperoleh hasilseperti yang dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Analisa tekno-ekonomiParameter Nilai

Asumsi-Harga Alat (P), Rp/Unit 20000000-Harga akhir alat (S), Rp/Unit 2000000-Harga bahan bakar (gas), Rp/kg 5000

-Umur ekonomis (N), tahun 5-Tingkat bunga modal (i), desimal 0,12-Jumlah jam kerja, jam/hari 8

-Jumlah jam kerja (X), jam/tahun 2016-Kapasitas alat (C), g/jam 0,36-Rendemen (%) 0,65-Harga jual aksesoris (Rp) 65000

-Harga beli bahan (Rp)Urea 250Glukosa 400

Metanol 7800Kloroform 17000Plastik bekas 100

Minyak goring 2400Tali 250Pengait 250

Biaya tetap-Penyusutan (D), Rp/th 3600000-Tingkat pengembalian bunga modal (I), Rp/th 715000Total biaya tetap, Rp/th 4315000

Biaya tidak tetap-Biaya tenaga kerja (4 orang), Rp/jam 5000-Biaya perbaikan dan pemeliharaan, Rp/jam 3600Total biaya tidak tetap 4225Biaya Pokok 17681BEP (unit/tahun) 454,44

Tabel 3 dapat dikatakan bahwa biayapokok untuk produksi sebuah asesoris yang dibuatdari campuran limbah plastik bekas dan plastikbiodegradabel adalah cukup rendah yaituRp.17.681, sedangkan nilai BEP nya adalah 454.44unit pertahun.

KESIMPULAN

Hasil penelian produktivitas menunjukkanbahwa penambahan metanol pada prosespretreament untuk rekoveri PHA dari biomass akanmeningkatkan perolehan PHA yang terekstrak.Hasil relatif baik diperoleh pada perendaman 2 jamdengan rekoveri PHA sebesar 61,5%. Sedangkanvariabel proses yang paling berpengaruh adalahkonsentrasi nitrogen. Kondisi optimum untukrekoveri PHA dicapai pada konsentrasi nitrogensebesar 4 mg/L, konsentrasi fospor 2 mg/L,konsentrasi oksigen 5 mg/L dan rasio aerob-anaerob pada 1:4. Hasil aplikasi bioplastik yangberupa PHA yang diperoleh selanjutnya dicampurdengan Limbah Plastik Konvensional untuk dibuataneka kerjainan asesoris seperti bros, kalung dangelang. Melihat nilai BEP yang cukup rendah, makaasesoris dari limbah plastik dan plastikbiodegradabel cukup layak untuk diproduksi secarakomersial.

DAFTAR PUSTAKA

Annuar, M.S., Irene K.P.Tan and K.B.Ramachandran, 2008, “Evaluation OfNitrogen Sources For Growth And ProductionOf Medium-Chain-Length Poly-(3-Hydroxyalkanoates) From Palm Kernel Oil ByPseudomonas Putida PGA1”, Asia PacificJournal of Molecular Biology andBiotechnology, Vol. 16 (1) : 11-15

Arifan, F., Yulianto, M.E., dan Paramita,V.,2005,”Pemanfaatan Limbah Cair IndustriPangan Berbahan Baku Tepung TeriguSebagai Plastik Biodegradabl”, LaporanPenelitian P&K Jateng.

Budihardjo, M.A., Handayani, D., dan Arifan, F.,2009,” Pengembangan Sequenching BatchBioreactor Untuk Produksi PlastikBiodegradable (Polihidroksialkanoat) dariLimbah Cair Industri Tapioka”, Laporan HibahBersaing DP2M.



Damajanti, Neni, dan Tjandra Setiadi, 2003,Pengaruh Durasi Tahap Pengisian dan SiklusPendek dalam Sequencing Batch Reactor(SBR) terhadap PembentukanPolihidroksialkanoat (PHA), Seminar NasionalPerkembangan dan Aplikasi TeknologiLingkungan dalam Menghadapi Era Global,ITS,Surabaya

Departemen Perdagangan RI, 2008, RencanaPengembangan Ekonomi Kreatif Indonesia2009-2015; Studi Industri Kreatif Indonesia.

Handayani, D., 2007,”Pemanfaatan Limbah CairIndustri Pangan Berbahan Baku Tepung TeriguSebagai Plastik Biodegradable’, Laporan PKMDIKTI.

Khatipov, E., Miyake, M., Miyake, J., Asada Y.,1998,“Accumulation of poly-â-hydroxybutyrate byRhodobacter sphaeroides on various carbonand nitrogen substrates FEMS MicrobiologyLetters 162 (1), 39–45.

Michael, D., 2004, “Bioplastic supply Chains-Implication And Oppurtinities for Agriculture”,A report for the rural Industries Research andDevelopment Corporation, AustralianGoverment, p. 143-145.

Margono, dkk, 2011,”Pengaruh Umpan TambahanPada Akumulasi Polihidroksibutirat (PHB) OlehBacillus Cereus Ifo 13690 MenggunakanSubstrat Tapioka; The Effects Of Feeding OnAccumulation Of Polyhydroxybutyrate (PHB)From Tapioca By Bacillus Cereus Ifo 13690,Agritech Vol 31, No 2Mei 2011, FakultasPertanian UGM Yogyakarta

Purnama, H., 2001, Kajian Awal PembentukanPolihidroksialkanoat (PHA) pada SistemPengolah Limbah Lumpur Aktif denganSequencing Batch Reactor (SBR), TesisMagister, Program Studi Teknik Kimia, InstitutTeknologi Bandung.

Sangkharak, K and Prasertsant, P, 2008, NutrienOptimization For Production OfPolyhydroxybutyrate From HalotolerantPhotosynthetic Bacteria Cultivated UnderAerobic-Dark Condition, Electronic Journal ofBiotechnology ISSN: 0717-3458, Vol.11 No.3.

Zulaikha, E., 2008, “ Pemanfaatan Limbah KantongPlastik untuk Produk Kerajinan, Jurnal DesainIDEA ITS, Jurusan Desain Produk Industri ITSSurabaya.



Pengaruh Bakteri Halofilik Terhadap Kemurnian Na Cl Garam Rakyat Guna Penerapan Green Industry Di Industri Berbasis Garam Rakyat

PENGARUH BAKTERI HALOFILIK TERHADAP KEMURNIAN NaClGARAM RAKYAT GUNA PENERAPAN GREEN INDUSTRY DI INDUSTRI

BERBASIS GARAM RAKYAT

MarihatiBalai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri


Naskah diterima 20 Februari 2012, disetujui 31 Mei 2012

ABSTRAK

Dalam proses kristalisasi maksimum garam NaCl pada konsentrasi air garam 25-300 Be terjadiperistiwa kopresipitasi senyawa NaCl dengan senyawa magnesium dan kalium yang mengakibatkanrendahnya kemurnian NaCl yang diperoleh. Bakteri halofilik adalah bakteri berpigmen yang terdapat dalambittern atau air garam lewat tua (>300 Be) yang mampu menghasilkan metabolit berupa senyawa organikbermuatan negatip lebih tinggi dibanding bakteri lainnya. Keberadaan mikroba halofilik berpigmen denganjumlah yang cukup di meja kristalisasi garam dihipotesiskan tidak hanya membantu penyerapan sinarmatahari saja tetapi metabolit yang dihasilkan juga dapat membantu mengurangi efek kopresipitasi padaproses pengendapan garam-garam NaCl-Mg-K. Untuk itu perlu dilakukan penelitian guna mengetahui kondisioperasi pemurnian NaCl dimeja kristalisasi dengan memanfaatkan bakteri halofilik. Sumber bakteri untukpembuatan Starter bakteri halofilik adalah larutan garam tua (25O Be) PT. Garam di Sampang. Variabelyang digunakan adalah persentase starter bakteri halofilik (S) dan konsentrasi media Luria Berthani (X)dengan komposisi : 0,1S - 0,1 X; 0,1 S – 0,01 X; 0,1 S – 0,001 X; 0,001 S – 0,1 X; 0,001 S – 0,01 X; 0,001S – 0,001X; 0,001 S – 0,1 X; 0,001S – 0,01X; 0,001S – 0,001X. Dilakukan dua kali percobaan dimanapercobaan pertama berlangsung pada suhu ruangan 35O C, kepekatan larutan garam tua 25O Be, sedangkanpercobaan kedua berlangsung pada suhu ruangan 31O C, dan kepekatan larutan garam tua 27O Be. Darihasil percobaan maka komposisi 0,01S – 0,01 X diambil sebagai salah satu komposisi terbaik yangmenghasilkan garam 268,15 gr dengan kandungan NaCl 98,0%, untuk kontrol menghasilkan garam 247,5gr dengan kandungan NaCl 95,01%. Hasil uji coba prototype meja garam berkapasitas 8 L dengan kepekatanlarutan garam tua 27O Be, komposisi pemakaian bakteri halofilik dan nutrisinya 0,01 S – 0,01 X menghasilkan714 gr garam yang kandungan NaCl-nya 99,58%.

Kata kunci: halofilik, Luria Berthani, green industry, garam rakyat, prototype

ABSTRACT

In the crystallization process of the maximum salt concentration of NaCl in brine 25-30O Be NaClcompound event coprecipitation with magnesium and potassium compounds which resulted in low purityNaCl obtained. Halophilic pigmented bacterium is a bacterium found in salt water through the Bittern or oldsalt water (> 30O Be) that is able to produce metabolites of negatively charged organic compound is higherthan other bacteria. The presence of microbes halophilic pigmented with a sufficient amount of saltcrystallization in the table is hypothesized not only helps the absorption of sunlight alone but the resultingmetabolites may also help reduce the effect of coprecipitation in the process of deposition of salts NaCl-Mg-K. For that we need to do research to determine the operating conditions over the kitchen NaCl crystallizationpurification by using halophilic bacteria. Source of bacteria for the manufacture of starter halophilic bacteriais an old salt solution (25O Be) PT. Garam in Sampang. Variable used is the percentage of halophilic bacteria(S) and the concentration of Luria Berthani medium (X) with the composition: 0.1 S - 0.1 X, 0.1 S - 0.01 X,0.1 S - 0.001 X; 0.001 S - 0.1 X; 0.001 S - 0.01 X; 0.001 S - 0.001 X; 0.001 S - 0.1 X; 0.001 S - 0.01 X; 0.001S - 0.001 X. Conducted two trials in which the first experiment took place at room temperature of 35O C, theconcentration of salt solution 25O Be old, while the second trial took place at room temperature of 31O C, andthe concentration of 27O Be an old salt solution. From the experimental results of the composition 0.01 S -0.01 X is taken as one of the best compositions that produce 268.15 grams of the salt content of 98.0%NaCl, to control yield 247.5 g of salt with NaCl content of 95.01%. The results of testing a prototype with acapacity of 8 L table salt with a salt solution concentrations of 27O Be older, use of halophilic bacteria andhalophilic nutrition 0.01 S - 0.01 X produces 714 grams of NaCl salt content was 99.58%.



PENDAHULUAN

Hasil penelitian UNICEF (2006) yang salahsatunya memuat tentang kualitas garam rakyat di3 (tiga) daerah yang mewakili 3 (tiga) propinsipenghasil garam terbesar di Indonesia (Jawa Timur= Sampang, Sulawesi Selatan = Jeneponto danJawa Tengah = Pati) menyebutkan bahwakandungan NaCl garam di daerah-daerah tersebutberkisar antara 90% - 97% dan yang memenuhipersyaratan SNI (minimum kandungan NaCl94,7%) hanya sebanyak 54,7% dari contoh yangdiambil. Hal ini mengindikasikan belum adanyagaram rakyat yang kandungan NaCl nya > 97%atau dengan perkataan lain Indonesia masihmenggantungkan impor garam dalam pemenuhanproduk garam untuk industri. Apabila garam dengankandungan NaCl < 97% akan digunakan sebagaibahan baku industri Garam beryodium atau industrikima seperti industri soda api, soda abu dan bahanpembantu industri makanan maka harus dilakukanpencucian terlebih dahulu terhadap garam tersebut.Pada proses pencucian akan terjadi penguranganberat garam sekitar 20%, yang mengakibatkanberatnya beban limbah yang dihasilkan. Pemakaianbahan baku minim limbah merupakan salah satuhal yang harus dilakukan dalam upaya pencapaianprogram green industry.

Bambang Hernanto (1991), menyatakanbahwa kandungan NaCl tinggi bisa dicapai biladalam proses pembuatan garam betul-betuldilakukan pengendapan NaCl pada kepekatan airlaut 26,25 – 29,50 0Be.

Menurut tabel tingkat-tingkat pemisahangaram dari air laut, pada saat mulai terjadipengendapan NaCl yang banyak yaitu 26,25 0Be,maka mulai terjadi pula sedikit pengendapansenyawa-senyawa Mg. Pada 35 0Be sisa NaCltinggal sedikit dan senyawa-senyawa Mg yangterendapkan semakin banyak. Peristiwa ini biasadisebut kopresipitasi yaitu pengendapan kristal-kristal pada saat yang bersamaan, sehingga jikapenguapan diteruskan maka air laut semakin pekatdan senyawa Mg yang terendapkan juga semakinbanyak. Keberadaan senyawa-senyawa Mg akanmenambah jumlah garam yang dihasilkan tapi jugaakan menurunkan kualitas garam NaCl nya.(EdySudarsono, 2003)

Salah satu upaya untuk menaikkan kualitasgaram adalah memisahkan larutan pekat yang adadi atas lapisan garam NaCl segera setelahkepekatan mencapai 29 0Be. Larutan pekat yangdipisahkan tadi merupakan limbah cair ladanggaram yang lazim disebut bittern. Upaya itupunnampaknya baru bisa menghasilkan NaCl dengankemurnian maksimum 97%. Upaya lain yang belumdilakukan adalah mencegah terjadinya effekkopresipitasi NaCl dengan garam-garam Mg danK sehingga pada konsentrasi air garam 26,5-29,5 0Be yang mengkristal hanyalah garam NaCl.

Bodner,GM and Pardue (1989) mengatakanbahwa bila dalam air terdapat senyawa organikyang terlarut, bisa mencegah effek kopresipitasiNaCl-Mg-K. Bakteri Halofilik adalah bakteri yangbisa tumbuh dalam larutan garam > 260 Be yangjuga menghasilkan metabolit primer sepertikarbohidrat, protein, lipid dan metabolit sekunder.Berdasarkan hal tersebut maka dihipotesiskanbahwa keberadaan mikroba halofilik berpigmendengan jumlah yang cukup di meja kristalisasigaram tidak hanya membantu penyerapan sinarmatahari saja tapi juga metabolit yang dihasilkanmembantu mengurangi efek kopresipitasi padaproses pengendapan garam-garam.

TUJUAN PENELITIAN

- Diperolehnya informasi bahwa keberadaanmikroba halofilik di meja kristalisasi berpigmendapat meningkatkan kualitas dan kuantitasgaram NaCl

- Diperolehnya data prosentase optimumpemakaian starter halofilik dan nutrisi yangdibutuhkan tiap satuan volume air garam tua.

- Diperolehnya informasi uji coba scale up darihasil penelitian

METODE PENELIYIAN

1. Bahan Penelitian : Bittern, air garam tua,glukosa, tripton, yeast extract, NaCl, Bacto agar,KH2PO4

2. Alat :Na haemocytometer, colony counter,aerator, cawan petri, alat-alat gelas dan alat-alat untuk uji NaCl,Mg, Ca

3. Kegiatan Penelitian

a. Kegiatan Lapangan



- Pengambilan contoh air garam tua dari Sampangsebagai sumber bakteri halofilik yang terbaik.

- Pengambilan air garam tua dari Rembangsebagai bahan uji coba pengkristalan NaCl.

b. Kegiatan Laboratorium

- Kultivasi Bakteri Halofilik dalam Media PengayaanLuria Berthani (pLB)

Kultivasi bakteri dilakukan dengan caramenambahkan 2 mL media pengayaan LuriaBerthani Broth (pLBB) yang terdiri dari tripton danekstrak ragi. Kultur kemudian diinkubasi dalamshaker incubator selama 7 hari pada temperaturruang.

- Isolasi Bakteri Halofilik

Setelah kultur tumbuh, inokulasikan 1% kultur kemedia cair pengayaan LBB dan diinkubasi dalamshaker incubator pada suhu 37 0C; 150 rpm; 48jam. Kultur bakteri yang diperoleh selanjutnyadapat digunakan untuk membuat starter bakterihalofilik.

- Pembuatan Starter Bakteri Halofilik

Starter bakteri halofilik diperoleh dengan caramengambil sebanyak 1% inokulum bakterihalofilik ditambah dengan 0,1% media LuriaBerthani dalam medium air garam tua Rembang.Selanjutnya diinkubasi suhu 37OC selama 48 jam.

- Optimasi dan Scale Up Bakteri Halofilik

Starter bakteri halofilik ditumbuhkan ke dalammedium air garam tua Rembang sebanyak 1600mL dengan dilakukan variasi jumlah starterbakteri halofilik (0,1% S; 0,01% S; dan 0,001%S) dan variasi konsentrasi media Luria Berthani(0,1X; 0,01X; dan 0,001X) untuk mendapatkanvariasi jumlah starter dan konsentrasi media yangoptimal untuk percobaan selanjutnya. Variasipercobaan tersebut diaerasi selama 2 hari padasuhu kamar selama 48 jam dalam botol 2000 mL,yang selanjutnya dipindah ke nampan untukkristalisasi NaCl. Kristalisasi NaCl dihentikan jikadensitas larutan garam tua sudah mencapai 29-30OBe. Krisatal NaCl yang terbentuk dipisahkandari larutan induknya (bittern) yang kemudianditimbang dan diuji kemurniannya. Hasil uji kristalgaram NaCl yang terbaik kemudian dipakai untukmenentukan jumlah starter bakteri halofilik dan

konsentrasi medium LB optimal yang akandigunakan untuk percobaaan selanjutnya.

- Kristalisasi NaCl pada Prototype Meja KristalisasiIn situ Bakteri Halofilik

Hasil percobaan dalam skala laboratorium yangtelah memperoleh starter bakteri halofilik dankonsentrasi medium LB optimal selanjutnyadikembangkan menjadi skala prototype yaitumenerapkan hasil percobaan ke dalam miniaturladang garam (2 m x 0,5 m x 0,25 m). Percobaanprototype ini dikondisikan sama dengan kondisiladang garam aslinya dengan penguapan jugamenggunakan sinar matahari dan lampu.

Starter bakteri halofilik dan konsentrasi mediumLB optimal ditumbuhkan ke dalam medium airgaram tua Rembang sebanyak 8000 mL dandiaerasi . selama 2 x 24 jam pada suhu kamar.Selanjutnya air garam tersebut dipindahkan kePrototype Meja Kristalisasi (0,15 m x 0,5 m x 0,25m). untuk mengkristalkan NaClnya sampaikonsentrasi larutan garam mencapai 29-30OBe.Kristal yang terbentuk dipisahkan dari larutaninduknya kemudian ditimbang dan diujikemurniannya.


1. Kualitas garam hasil kristalisasi

Hasil percobaan kristalisasi garam yangdilakukan dengan kondisi kepekatan larutan garamtua 25O Be (percobaan I), 26O Be (percobaan II)dan suhu ruangan 35O C (percobaan I), 31O C(percobaan II) serta pemanenan garam pada harike 6 (percobaan I), pemanenan garam dihari ke12 (percobaan ke II) disajikan pada tabel 1

Kualitas garam ditunjukkan dengan tingginyakandungan NaCl, rendahnya kadar air dankandungan zat pengotor berupa senyawa-senyawaCa dan Mg. Berdasarkan analisa hasil percobaanI dan II secara umum bisa dikatakan bahwa denganpenambahan bakteri halofilik dan nutrisi ke dalamlarutan garam tua di meja kristalisasi akan diperolehkristal garam yang lebih murni dibanding tanpapenambahan bakteri halofilik. Hal ini ditunjukkanpada Tabel 1 dengan besarnya kandungan NaCldalam kristal garam rata-rata dari semua perlakuan(98,42%) yang melebihi kandungan NaCl dalamkristal garam perlakuan kontrol yaitu perlakuan



tanpa penambahan bakteri halofilik dan nutrisi(94,78%). Dengan perkataan lain kenaikankandungan NaCl sebesar 3,64%.

Untuk kandungan air dan kandungan zatpengotor dalam kristal garam, maka rata-rata darisemua perlakuan lebih rendah dari perlakuankontrol. Kandungan air rata-rata perlakuan denganpenambahan bakteri halofilik dan nutrisi 5,44%,kandungan air perlakuan kontrol 5,52%.Kandungan Sulfat rata-rata dari semua perlakuan0,75%, kandungan sulfat perlakuan kontrol 0,86%.Kandungan magnesium rata-rata dari semuaperlakuan 0,56%, kandungan magnesiumperlakuan kontrol 0,6%. Kandungan kalsium rata-rata dari semua perlakuan 0,072%, kandungankalsium perlakuan kontrol 0,08%.

Tabel 1.Data Hasil Percobaan Kristalisasi Garam VariabelPemakaian Starter dan Media Luria Bertani

No Kode Variabel BeratKristal (g)

Kadar Air KadarSO4

Kadar Ca KadarMg

KadarNaCl

(%) (%) (%) (%) db (%)1 A (1) 0,1S - 0,1X 236,5 5,61 0,82 0,063 0,65 98,24

A (2) 233 4,94 0,83 0,07 0,73 97,27

rerata 234,75 5,275 0,825 0,0665 0,69 97,7552 B (1) 0,1S - 0,01X 248,65 5,13 0,77 0,08 0,59 98,46

B (2) 248 4,32 0,74 0,066 0,67 96,79

Rerata 248,33 4,725 0,755 0,073 0,63 97,6253 C (1) 0,1S - 0,001X 270,3 5,04 0,78 0.070 0,6 98,46

C (2) 269 4,63 0,81 0,07 0,54 96,87Rerata 269,65 4,835 0,795 0,07 0,57 97,665

4 A (1) 0,01S - 0,1X 268,5 6,24 0,74 0,08 0,67 98,55A (2) 247 4,99 0,72 0,07 0,69 97,16Rerata 257,75 5,615 0,73 0,075 0,68 97,855

5 B (1) 0,01S - 0,01X 265,3 4,59 0,69 0,07 0,57 98,48

B (2) 271 4,51 0,67 0,071 0,6 97,52rerata 268,15 4,55 0,68 0,0705 0,585 98

6 C (1) 0,01S - 0,001X 260,4 6,23 0,77 0,08 0,5 99,71C (2) 270 3,24 0,85 0,06 0,87 96,86

Rerata 265,2 4,735 0,81 0,07 0,685 98,2857 A (1) 0,001S - 0,1X 252,3 5,98 0,71 0,07 0,55 98,34

A (2) 270 5,01 0,8 0,068 0,72 97,27

rerata 261,15 5,495 0,755 0,069 0,635 97,8058 B (1) 0,001S - 0,01X 231,6 4,59 0,74 0,07 0,42 97,45

B (2) 267 4,42 0,9 0,075 0,73 97,48rerata 249,3 4,505 0,82 0,0725 0,575 97,465

9 C (1) 0,001S-0,001X 240,6 5,61 0,72 0,07 0,55 98,38C (2) 281 5,37 0,81 0,07 0,72 95,78Rerata 260,8 5,49 0,765 0,07 0,635 97,08

10 Kontrol (1) 248 5,52 0,86 0,08 0,6 94,78Kontrol (2) 247 3,96 0,74 0,07 0,57 95,24

rerata 247,5 4,74 0,8 0,075 0,585 95,01

Keterangan:Volume awal air garam tua = 1600 mL ; S = jumlah starter; X = jumlah nutrisi

Data kandungan NaCl, hasil percobaan Imenunjukkan angka yang setara dimana angka-angka kandungan NaCl semua perlakuan denganpenambahan bakteri halofilik dan nutrisinya, lebihtinggi dari angka perlakuan kontrol, sedangkanuntuk kandungan sulfat, kalsium dan magnesiumdalam garam dengan perlakuan penambahanbakteri halofilik dan nutrisi secara umum angka-angkanya lebih rendah dari perlakuan kontrol.Untuk kandungan air ada lima angka dari perlakuandengan penambahan bakteri halofilik dan nutrisinyayang nilainya lebih tinggi dari perlakuan kontrol danempat angka lainnya jauh lebih rendah dariperlakuan kontrol.Hal ini bisa terjadi karenakandungan air awal semua garam tidak sama(tergantung dari pemisahan kristal garam dengan


bittern) sedangkan yang dianalisa adalah garamyang telah dipanaskan dengan cara dijemur dandilanjutkan dengan pengeringan oven.

Kualitas garam hasil percobaan II denganperlakuan penambahan bakteri halofilik kurangbagus dibanding hasil percobaan pertama, namunnilai rata-rata masih memenuhi target penelitian(kandungan NaCl rata-rata 97%). Hal inidisebabkan karena keberadaan kristal garamdalam larutan induk yang terlalu lama memberikankesempatan zat pengotor untuk ikut mengkristalbersama NaCl dan juga mempertebal lapisan zatpengotor yang menyelimuti permukaan kristal.

Dari hasil dua percobaan diatas bisadikatakan bahwa pemakaian bakteri halofilik dalamkristalisasi garam NaCl sangat berpengaruhterhadap kualitas garam NaCl yang dihasilkan.

Kualitas garam NaCl sangat dipengaruhioleh tercampurnya zat pengotor yang sebagianbesar berupa senyawa magnesium dalam bentukMgCl2 dan MgSO4 di dalam kristal NaCl akibatadanya peristiwa kopresipitasi pada kepekatanlarutan garam 25 – 29,5O Be. Berdasarkan teoripengendapan garam (Bodner, 1989) maka efekkopresipitasi NaCl, MgCl2, MgSO4, dapat dicegahbila ada perbedaan yang besar dari nilai aktivitasα untuk Na dan Mg. Dari tabel pengendapan garamterlihat pada kepekatan 25-30O Be merupakandaerah pengendapan NaCl terbanyak, sedangkanuntuk senyawa Mg daerah pengendapan terbanyakpada kepekatan 35O Be, sehingga bisa dikatakanhasil kali kelarutan NaCl lebih kecil dibandingsenyawa Mg. Dengan perkataan lain aktivitas ionikkation Natrium tersolvasi lebih rendah dibandingMagnesium. Bila didalam air terdapat zat organikyang larut, asosiasi antara molekul air dan molekulorganik tersebut (air-organik) dapat terjadi.Pembentukan asosiasi molekular tersebut sangatberpengaruh pada nilai hasil kali kelarutan, karenamengubah kemampuan solvasi dan nilai aktivitasα yang pada akhirnya berpengaruh terhadap efekkopresipitasi.

Kualitas garam juga bisa diketahui denganmenganalisa bittern dimana semakin tinggikandungan NaCl dalam bittern semakin rendahkandungan NaCl dalam kristal garam. Hasil analisabittern pada Tabel 2 menyatakan bahwa kandungan

NaCl dalam bittern dengan perlakuan kontrol lebihtinggi (14,75%) dari pada kandungan NaCl rata-ratadalam bittern hasil perlakuan denganmenambahkan bakteri halofilik dan nutrisi (11,4%).

Tabel 2.Data Hasil Percobaan PercobaanPertama Bittern Variabel PemakaianStarter dan Media Luria Bertani

No Kode Variabel KadarSO4(%)

KadarMg(%)

KadarCa(%)

KadarNaCl(%)

1 A 0,1S - 0,1X 4,42 3,48 0,063 9,672 B 0,1S - 0,01X 4,49 3,79 0,087 12,323 C 0,1S - 0,001X 4,37 3,59 0,078 13,634 A 0,01S- 0,1X 4,47 3,67 0,084 12,745 B 0,01S- 0,01X 4,42 3,77 0,079 11,266 C 0,01S- 0,001X 4,53 3,58 0,081 11,707 A 0,001S - 0,1X 4,36 3,53 0,073 9,908 B 0,001S - 0,01X 4,18 3,33 0,074 10,879 C 0,001S-0,001X 4,11 3,36 0,071 10,4510 Kon trol 5,54 3,54 0,081 14,75

Keterangan :- S = jumlah starter- X = jumlah nutrisi

Ditinjau dari kandungan NaCl dalam bitternhasil proses kristalisasi, terlihat kandungan NaCldalam bittern perlakuan kontrol lebih besar dariperlakuan lainnya. Hal ini menunjukkan bahwabakteri halofilik mampu memisahkan NaCl daripengotor-pengotor yang ada didalam larutan garamtua sehingga menghasilkan kristal garam dengankandungan NaCl tinggi

2. Kuantitas garam hasil kristalisasi

Berat rata-rata hasil percobaan dari sembilanperlakuan dengan penambahan bakteri halofilik dannutrisinya (252,68 gr) menunjukkan adanyapeningkatan kuantitas garam yang diperolehdibanding perlakuan kontrol (248 gr). Hasil ini dapatdilihat pada Tabel.1.

Edy Sudarsono (2003) menginformasikanbahwa untuk 1 L air laut bila dikristalkan total akandiperoleh garam 38,4511 gr atau untuk memperolehgaram 1 ton diperlukan air laut sebanyak 27 m3.Pada prakteknya dipeladangan garam untukproduksi 1 ton garam dibutuhkan air laut 50 m3 ataudengan perkataan lain konversi pemakaian air lautpercobaan Usiglio ke penerapan sebesar 1,85.



Dari tabel tingkat-tingkat pemisahan garamdari air laut diketahui pada pengkristalan air garamtua 25 – 30,2O Be kristal garam yang terbentuk23,8466 gr yang terdiri dari NaCl, CaSO4 2H2O,MgSO4, MgCl2. Dari perhitungan skala penerapan,kristal garam 23,8466 gr bisa diperoleh dari 207mL air garam tua.

Berdasarkan perhitungan diatas maka untukpercobaan dengan menggunakan 1600 mL airgaram tua diperoleh 184,32 gr kristal garam. Padakenyataannya hasil percobaan perlakuan kontrolbisa menghasilkan 248 gr kristal garam, bahkanuntuk perlakuan dengan penambahan bakterihalofilik dan nutrisinya kristal garam yang diperolehrata-rata 252,68 gr. Hal ini membuktikan bahwa bilapeladangan garam dikelola dengan baik dan benarmaka hasilnya bisa meningkat sebanyak 137%dibanding sistem peladangan saat ini. Apabilaproses kristalisasi garam dengan penambahanbakteri halofilik dilakukan ditempat yang terkenasinar matahari langsung maka dalam waktu yangsama akan diperoleh kuantitas garam yang lebihbanyak lagi karena keberadaan bakteri halofilik dilarutan induk (bittern) yang berwarna orangekemerahan akan mempercepat proses penguapan

Kuantitas garam hasil percobaan keduamenunjukkan angka yang lebih tinggi (rata-rata 262gr). Data ini memperkuat data tentang kualitasgaram hasil percobaan kedua yang cenderunglebih rendah dibanding kualitas garam percobaanpertama karena garam yang kualitasnya lebihrendah berarti kandungan zat pengotor tinggi akanmenambah bobot kristal yang terbentuk.

Dari hasil dua percobaan diatas bisadikatakan bahwa pemakaian bakteri halofilik dalamkristalisasi garam NaCl sangat berpengaruhterhadap kualitas dan kuantitas garam NaCl yangdihasilkan.

Dalam bab terdahulu telah dijelaskantentang bakteri halofilik dimana dalam sikluskehidupannya dapat mengeluarkan senyawa-senyawa organik hasil metabolit primer maupunmetabolit sekunder berupa senyawa organik yanglarut dalam air. Kehadiran senyawa organik inilahyang mempertajam perbedaan nilai aktivitas αuntuk Na dan Mg, sehingga kopresipitasi NaCl-MgSO4-MgCl2 dapat dicegah. Kuantitas garam

sangat dipengaruhi oleh kecepatan penguapan airdalam rangka pemekatan air laut dan pengkristalangaram NaCl. Semakin cepat terjadi penguapan air,semakin cepat proses terbentuknya garam NaClsemakin tinggi pula produktivitas lahannya.

Faktor-faktor yang mempengaruhikecepatan penguapan antara lain: Suhu udara,kelembaban udara, kecepatan angin, dan luaspermukaan. Semakin tinggi suhu udara, semakinrendah kelembaban udara, semakin tinggikecepatan angin dan semakin besar luaspermukaan maka semakin tinggi kecepatanpenguapan airnya. Selain faktor-faktor tersebutdiatas, penguapan air juga bisa dipercepat denganmemberi warna pada larutan garam di mejakristalisasi sehingga terjadi penyerapan panas yangtinggi.

Bakteri halofilik yang ditambahkan pada saatkristalisasi akan berkembang biak membentukkomunitas mikroorganisme Arkaea halofilik familiHalobacteriaceae dan Dunaliella salina yangberwarna merah karena mikroorganisme tersebutmengandung karotenoid. Pigmen utama padaHalobacteriaceae adalah C-50 karotenoid,terutama K-bacterioruberin dan turunannya. Warnamerah pada permukaan larutan garam tua ditempat pengkristalan akan lebih banyak menyerappanas matahari sehingga penguapan bisa lebihcepat.

Dari hasil kedua percobaan diatas, diambildua perlakuan yaitu perlakuan denganpenambahan bakteri halofilik sebanyak 0,01% ,konsentrasi media Luria bertani 0,01% danperlakuan dengan penambahan bakteri halofiliksebanyak 0,01%, konsentrasi media Luria Bertani0,001% sebagai hasil percobaan yang terbaik,berdasarkan pertimbangan :

Rata-rata kandungan NaCl-nya tertinggi(98,0% dan 98,285%)

Berat kristal garam-nya, tertinggi (268,15gr dan 265,2 gr)

Komposisi persentase starter bakterihalofilik dan konsentrasi media Luriabertani diatas, layak bila diterapkan untukskala yang lebih besar


64


Dari kedua perlakuan tersebut diatas dapatdiambil kesimpulan bahwa terjadi kenaikkankandungan NaCl yang semula (perlakuan tolokukur) 95,01% menjadi 98,0% dan kenaikan beratgaram yang diperoleh dari 247,5 gr menjadi268,15 gr .

3. Kualitas dan kuantitas hasil percobaan PrototypeMeja Kristalisasi Garam

Percobaan kristalisasi garam pada prototypemeja kristalisasi garam dilakukan dengan kondisi:Larutan garam tua yang digunakan 8 L, kepekatanlarutan garam tua 27O Be, suhu di dalam alatprototype 32O C, sirkulasi udara memakai kipasangin , komposisi bakteri halofilik 0,01% dan mediaLuria Bertani 0,01%

Kepekatan larutan garam tua 30O Be dicapaidalam waktu 15 hari dengan hasil percobaanterlihat pada tabel 3

Hasil uji menunjukkan bahwa kandunganNaCl 99,58%, yang berarti pencegahan peristiwakopresipitasi dengan senyawa Mg berlangsungsangat baik sehingga memperoleh garam dengankemurnian sangat tinggi. Ditinjau dari berat garamyang diperoleh sebanyak 714 gr maka hasil ujicoba prototype ini lebih kecil dibanding hasilpercobaan skala laboratorium dimana seharusnyadengan menggunakan 8 L larutan garam tua bisadiperoleh garam sebanyak lima kali berat garamhasil percobaan skala laboratorium yaitu sekitar1340 gr. Hal ini disebabkan karena larutan garamtua yang digunakan adalah larutan garam dengankepekatan 27O Be, yang mana pada kondisi ini NaClyang masih tertinggal dalam larutan ini hanya 52%dari total NaCl seharusnya bisa dikristalkan.Dengan perkataan lain berat garam hasil uji cobasebanyak 714 gr sudah merupakan hasil yang baikyaitu sekitar 53% dari total NaCl yang seharusnyaterkristalkan.

Tabel 3. Data Hasil Percobaan PrototypeKristalisasi Garam VariabelPemakaian Starter dan Media LuriaBertani (0,01 S – 0,01 x)

Kadar Air(%)

KadarSO4(%)

KadarMg(%)

KadarCa(%)

KadarNaCl(%)

1,82 0,82 0,31 0,081 99,58

KESIMPULAN

1. Starter bakteri halofilik terbaik diperoleh dari airgaram tua (25O Be) ladang garam PT Garamyang berlokasi di Sampang.

2. Kristalisasi tanpa penambahan bakteri halofilikmenghasilkan:

- Kristal garam dengan kandungan NaCl 94,78%(suhu ruangan 35O C) dan 95,24 (suhu ruangan31O C)

- Kristal garam sebanyak 248 gr (suhu ruangan35O C) dan 247 gr (suhu ruangan 31O C)

3. Dengan menambahkan bakteri halofilik sebanyak0,01% dan nutrisi 0,01% kedalam larutan garamtua 25O Be dapat menghasilkan :

- Kristal garam dengan kandungan NaCl 98,48%(suhu ruangan 35O C) dan 98,0% (suhuruangan 31O C)

- Kristal garam sebanyak 265,3 gr (suhu ruangan35O C) dan 271 gr (suhu ruangan 31O C)

4. Uji coba meja kristalisasi pada suhu 32O Cdengan menambahkan bakteri halofilik 0,01%dan nutrisi 0,01% kedalam larutan garam tua 27O

Be dapat menghasilkan:

- Kristal garam dengan kandungan NaCl 99,58%

- Kristal garam sebanyak 714 gr

5. Dengan menggunakan garam bahan baku yangkandungan NaCl nya> 97% , industri garamberyodium tidak perlu melakukan prosespencucian dalam alur proses produksinya. Inimerupakan salah satu kegiatan dalampenerapan cleaner production.

DAFTAR PUSTAKA

Bambang Hernanto. 1991:” Rancang Bangun UnitProduksi garam sistem Energi Matahari (SolarSalt Works)”, Badan Kejuruan KimiaPersatuan Insinyur Indonesia, Surabaya

Beveridge, T. J., 1999, “Structure of Gram-NegativeCell Wall and Their Derived MembraneVesicles”, J. Bacteriol., 181, 4725-4733.

Bodner, G.M. and Pardue, H.L. 1989. Chemistry,an Experimental Science. John Wiley&Sons,New York, pp.648-671


65


Carman, D. R., 2001, “Bacterial Characteristics:Introduction to Bacteriology”, Micro., 6, 11-23.

DasSarma, S. dan Arora, P., 2001, “Halophiles”,Encyclopedia of life sciences, NaturePublishing Group.

Edwards, C., 1990, “Microbiology of extremeenvironment”, Mc. Graw Hill publishingcompany, New York, page 146-171

Edy Sudarsno. 2003: “ Proses Produksi Garam,PT Garam” Sumenep, Madura.

McCelland, R., 2001, “Gram’s Stain: The Key toMicrobiology”, MLO:, 20-28.

Oren, A., Valera, F.R., 2001, The contribution ofhalophilic Bacteria to the red coloration ofsaltern crystallizer ponds, FEMS MicrobiologyEcology, 36, p.123-130

Oren, A., Valera, F.R., 2010, Thoughts On the“Missing Link” Between Saltworks Biology andSolar Salt Quality, Global NEST Journal,vol.12, No 4, pp 417-425

Todar, K., 2004, “Structure and Function ofProcaryotic Cells”, Todar’s Online Textbookof Bacteriology, Wisconsin-Madison.

Unicef, Ministry of Industry, Seameo-tropmedRCCN University of indonesia, 2006, “ReportFeasibility Study on Salt-Iodization UsingHand-Spray”


66


JUDUL BUKU :ENVIRONMENTAL ELECTROCEMISTRY: Fundamentals and Applications in PollutionPENULIS :• KRISHNAN RAJESHWAR

Department of Chemistry and Biochemistry The University of Texas of Arlington

• JORGE IBANEZDepartment of Engineering and Chemical Sciences Universidad Iberoamericana Mexico City

PENERBIT : ACADEMIC PRESS; 1st edition (November 7, 1997)Jumlah Halaman : 776 halaman termasuk halaman index

Bidang ilmu lingkungan dan teknologi telah dikembangkan secara pesat hingga akhir dekadeini. Pertumbuhan yang cepat ini dipacu oleh dua hal, yaitu usaha konkret oleh para ilmuwan danenginer dalam mengembangkan bidang disiplin ilmu lingkungan tradisional dan difusi dari bidanglain yang non lingkungan. Buku ini mengupas peranan positip dari ilmu dan enginer elektrokimiadalam hal: pendektesian, kuantitasi dan penanganan terhadap polutan lingkungan. Sasaran dariliterature ini terkait pada para spesialis lingkungan dan para ahli praktisi elektrokemis.

Buku ini terbagi dalam delapan bab. Bab pertama dan kedua merupakan bab pendahuluanyang menjelaskan tentang masalah-masalah lingkungan dan ringkasan ringan mengenaifundamental elektrokimia. Bab ketiga menyediakan sebuah data pengamatan secara elektrokimiapada bentuk umum dari polutan lingkungan. Bab keempat hingga ketujuh mencoba untuk menggalimengenai detail dari analisis elektrokimia lingkungan (Bab 4), metode elektrokimia untukpengurangan polutan (Bab 5), metode kontrol polutan yang terbantukan oleh energi photo (Bab6), dan metode disinfektan (Bab 7). Sumber literatur tersedia secara luas pada setiap kasus danberpeluang untuk mendapat literature yang lebih khusus.

Degradasi polutan dengan metode elektrokimia yang diungkapkan secara luas di Bab 5berlangsung melalui dua mekanisme. Pertama, oksidasi langsung yaitu proses oksidasi polutanoleh material elektroda karena level energi orbital kosong pada elektroda yang lebih rendah daripada level energi elektron di molekul polutan. Kondisi yang demikian memungkinkan terjadinyatrasfer elektron dari molekul polutan ke orbital kosong di elektroda. Mekanisme kedua adalahoksidasi tak langsung. Pada mekanisme ini oksidasi berlangsung melalui pembentukan senyawaoksidator yang dihasilkan oleh elektoda. Oksidator tersebut kemudian mengoksidasi molekulpolutan. Beberapa senyawa oksidator yang telah efektif terbentuk antara lain Cl2, H202 , radikal‘OH.

Realisasi pengarang terkait kemudahan pemahan isi buku maka telah dilakukan usahapenjelasan secara diskripsi untuk berbagai disiplin yang sedang berkembang. Pengarang jugamengakui untuk tidak tertutup kemungkinan adanya beberapa kelemahan. Saran dan kritik sangatterbuka untuk perbaikkan kedepan. Banyak dari para enviromentalist yang mungkin terkejutmenegnai tidak tersedianya informasi bahan yang berkaitan dengan air limbah nuklir. Hal inidikarenakan pengarang tidak memiliki pengetahuan yang cukup tentang topik ini untuk menulishal tersebut.

Bab kedelapan merupakan bagian akhir dari buku ini yang mengungkapkan tentang informasimengenai produk dan layanan komersial dari peralatan elektrokimia. Beberapa perusahan yangbanyak berperan dalam pelayanan tersebut secara rinci termuat dalam tabel 8.1 sampai dengantabel 8.3.B. Lingkup layanan mereka meliputi: supplier untuk peralatan dan asesori elektrokimia,manufaktur membrane, supplier untuk material elektroda dan supplier untuk elektroda khusus.(Aris Mukimin)

67

Documents

JURNAL R'SET TEKNOLOGI PENCEGAHAN