KAJIAN PROSES ANAEROBIK SEBAGAI ALTERNATIF …

Kajian Proses Anaerobik Sebagai Alternatif Teknologi ….........................… (Sri Moertinah)...... : 104 – 114

104

JJuurrnnaall RRiisseett TTeekknnoollooggii PPeenncceeggaahhaann ddaann PPeenncceemmaarraann IInndduussttrrii VVooll.. 11 NNoo.. 22,, NNoovveemmbbeerr 22001100

KAJIAN PROSES ANAEROBIK SEBAGAI ALTERNATIF TEKNOLOGIPENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI ORGANIK TINGGI

Sri Moertinah1)

1)Balai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri (BBTPPI)Jl. Ki Mangunsarkoro 6 Semarang, Telp. (024) 8316315 Fax. (024) 8414811 email : [email protected]

(Naskah diterima 14/7/2010, disetujui 8/11/2010)

ABSTRACT

High organic industrial waste water can cause water pollution if is notproperly treated. This waste water can be produced from alcohol, tofu, tapioca,sugar, textile, beer industry etc. Anaerobic proces is one of technology alternativewhich can be used for treating of high organic waste water. The goal of this review ishelp high organic biodegradable industry in getting discription alternative appropiatewaste water treatment technology which can be used by them so that their wastewater not disturb their environment. This technology has already used for a long timeago but has been developing and has been developing and improving it. There aremany kind of an aerobi reactors. Recently high rate anaerobic treatment has alreadydiscovered with faster rate treatment, stability of range organic load, stand ofchanging input debit, waste water characteristic, also not need mixing.It is alsodiscover beside biodegradable an aerobic technology also can treat non degradablehigh organic industrial waste water. Although there are some weaknes by improvingand and developing it so more benefit can be got from the implementation ofanaerobic technology.

Key words : Anaerobic technology – High organic industrial waste water

ABSTRAK

Air limbah industri organik tinggi apabila tidak diolah dapat menyebabkanpencemaran air. Berbagai jenis air limbah industri organik tinggi a.l dihasilkan dariindustri alkohol, tahu, tapioka, gula, tekstil, beer dan lain-lain. Proses anaerobikmerupakan alternatif teknologi yang dapat digunakan untuk mengolah air limbahindustri organik tinggi. Kajian ini bertujuan untuk membantu pengusaha industriyang mempunyai air limbah organik tinggi untuk mendapatkan gambaran tentangalternatif teknologi tepat yang dapat digunakan oleh mereka dalam mengolah airlimbahnya sehingga tidak mengganggu lingkungannya. Teknologi ini sudah ada sejaklama namun terus berkembang dan ditingkatkan. Reaktor anaerob jenisnya ber-macam-macam. Pada saat ini sudah ditemukan pengolahan anaerobik dengan lajupengolahan yang lebih cepat, stabil dengan rentang beban organik, tahan terhadapperubahan debit yang masuk, karakteristik limbah serta tidak memerlukanpengadukan. Diketemukan pula selain air limbah organik tinggi yang dapat diuraimikroorganisme, ternyata yang tidak dapat diurai oleh mikroorganisme juga dapatdiolah dengan teknologi anaerobik. Dengan adanya peningkatan dan pengembanganmaka lebih banyak keuntungan yang dapat diperoleh dari penggunaan teknologianaerobik tersebut, walaupun ada kelemahannya.

Kata kunci : Teknologi Anaerob - Air limbah industri organik tinggi

PENDAHULUAN

Dengan pesatnya pembangunan industriselain dampak positip, kemajuan industri juga me-nimbulkan dampak negatip bagi lingkungan. Meru-pakan suatu kenyataan yang harus dihadapi bahwadalam proses produksi suatu industri selain produkyang bernilai juga dihasilkan limbah. Limbah terse-

but apabila tidak dikelola secara benar dapat menye-babkan terjadinya pencemaran lingkungan.

Apabila dilihat dari bentuknya, pencemaranyang disebabkan oleh limbah industri dapat berben-tuk padat, cair, gas maupun kebisingan. Sedang dili-hat dari komponen - komponen pencemar yangterkan-dung dalam limbah tersebut maka pencemar-an yang terjadi dapat dalam bentuk pencemaranfisika, kimia, biologis dan radioaktif.


105


Air limbah industri adalah air yang berasaldari rangkaian proses produksi suatu industri dengandemikian maka air limbah tersebut dapat mengan-dung komponen yang berasal dari proses produksitersebut dan apabila dibuang ke lingkungan tanpapengelolaan yang benar tentunya akan dapat meng-ganggu badan air penerima. Dampak pencemaran airlimbah industri terhadap mutu badan air penerima

bervariasi tergantung kepada sifat dan jenis limbah,volume dan frekuensi air limbah yang dibuang olehmasing-masing industri.

Berdasarkan konsentrasi bermacam kompo-nen, air limbah dapat diklasifikasikan menjadi airlimbah konsentrasi tinggi (strong), medium danrendah (weak). Klasifikasi tersebut disajikan padatabel.

Tabel 1. Klasifikasi Air Limbah

Satuan KonsentrasiTinggi Medium Rendah

Padatan totalTerlarut totalTetapMenguap

Tersuspensi totalTetapMenguap

Padatan terendap

Mg/lMg/lMg/lMg/lMg/lMg/lMg/lMl/l

120085052532535075

27520

70050030020020050

15010

35025014510510030705

Biochemical Oxygen Demand (BOD5) Mg/l 300 200 100Total Organik Carbon (TOC) Mg/l 200 135 65Chemical Oxygen demand (COD) Mg/l 1000 500 250Nitrogen (Total sbg N)

OrganikAmoniak BebasNitritNitrat

Mg/lMg/lMg/lMg/lMg/l

85355000

40152500

208

1200

Phosphorus (total sbg P)OrganikAnorganik

Mg/lMg/lMg/l

20515

1037

624

Chlorida (nilai harus ditambah dengan jumlah ygterbawa dalam air)

Mg/l 100 50 30

Alkalinitas Mg/l 200 100 50Lemak Mg/l 150 100 50Sumber : (Benefield D & Clifford, 1980).

Cara pengolahan air limbah industri yangsesuai agar tidak mencemari lingkungannya dipilihberdasarkan karakteristiknya. Karakteristik airlimbah industri tersebut adalah karakteristik fisika,karakteristik kimia dan karakteristik biologi(Metcalf & Eddy, 2002). Seperti yang telah disebut-kan dimuka air limbah industri dapat menyebabkanterjadinya pencemaran lingkungan apabila tidakdikelola secara tepat. Salah satu jenis air limbahindustri yang dapat menyebabkan terjadinya pence-maran lingkungan adalah air limbah dengan kan-dungan organik tinggi. Karakteristik air limbahorganik tinggi ditunjukan dengan tingginyaparameter BOD dan COD dalam air limbah. Contohindustri dengan air limbah organik tinggi adalahindustri tapioka, tahu, gula, kecap, sitrat, asamglutamat, tekstil, bir, alkohol dan lain-lain.

Kandungan BOD yang tinggi dalam airlimbah industri dapat menyebabkan turunnyaoksigen perairan, keadaan anaerob (tanpa oksigen),sehingga dapat mematikan ikan dan menimbulkanbau busuk.

Untuk kandungan COD yang tinggi dalamair limbah pengaruhnya terhadap lingkungan tergan-tung dari zat organiknya, kalau dapat diurai olehmikroorganisme pengaruhnya seperti BOD, tetapiuntuk yang tidak dapat diurai oleh mikroorganismepengaruhnya tergantung dari jenis zat organik yangada disitu.

BOD (Bio Chemical Oxygen Demand) ada-lah jumlah oksigen yang harus dipakai oleh mikro-organisme yang ada dalam air buangan untuk meng-oksidasi zat-zat organik yang ada dalam air buanganpada periode tertentu biasanya 5 hari dan pada suhutertentu biasanya 20 oC.

COD (Chemical Oxygen Demand) menun-jukkan jumlah oksigen yang diperlukan untukmengoksidasi bahan-bahan yang dapat teroksidasidalam air buangan oleh senyawa-senyawa oksidator(K2Cr2O7).

Apabila komponen-komponen organikdalam air limbah dapat diurai oleh mikroorganismemaka dengan atau tanpa aklimitasi air limbah dapatdiolah secara biologis. Proses pengolahan air limbahsecara biologis tersebut dapat dilakukan pada


106


kondisi aerobik (dg udara), kondisi anaerobik (tanpaudara), atau kombinasi anaerobik dan aerobik.

Apabila BOD/COD air limbah > 0.6 makaair limbah dapat diolah secara biologis tanpa aklimi-tasi mikroorganisme. Jika BOD/COD air limbah an-tara 0.3 – 0.6 menunjukan bahwa air limbah tersebutdapat diolah secara biologis namun membutuhkanaklimitasi mikroorganisame. Untuk BOD/COD <0.3, maka harus dicari cara lain untuk mengolah airlimbah tersebut (Rao MN dan AK Datta, 1979).

Dalam rangka mencegah terjadinya pence-maran lingkungan yang dapat disebabkan oleh airlimbah industri dengan kandungan organik tinggimaka diperlukan teknologi tepat yang dapat diguna-kan oleh para pengusaha untuk mengolah air lim-bahnya sehingga tidak mencemari lingkungannya.

Salah satu alternatif teknologi yang ke-mungkinan dapat digunakan disini adalah teknologianaerob. Tujuan penulisan makalah kajian prosesanaerobik sebagai alternatif teknologi pengolahanair limbah organik tinggi, adalah untuk membantupengusaha industri organik tinggi untuk mendapat-kan masukan data, yang dapat memberikan gambar-an tentang alternatif teknologi tepat yang dapat di-gunakan oleh mereka dalam mengolah air limbah-nya, sehingga tidak mengganggu lingkungannya.

KAJIAN TEKNOLOGI ANAEROB UNTUKMENGOLAH AIR LIMBAH INDUSTRI

Prinsip Proses Biologis AnaerobPengolahan air limbah secara anaerobik di-

gunakan untuk pengolahan air limbah dengan BODyang sangat tinggi (Nusa Idaman Said, 2002). Ting-kat efektifitas pengolahan secara anaerobik sangatdipengaruhi oleh karakteristik biomassa lumpur an-aerobik dan senyawa organik komplek yang terkan-dung dalam air limbah yang akan diolah. Sebelum

pengolahan air limbah secara anaerobik dilaksana-kan, maka terlebih dahulu harus dipersiapkan bio-massa lumpur yang telah teraklimatisasi dan diketa-hui kemampuan biodegradasi anaerobik maksimum-nya. Persiapan biomassa lumpur anaerobik yangtelah teraklimitasi dapat dilakukan dengan dua jenissistem aklimatisasi, yaitu sistem satu tahap, dimanatahap asidifikasi dan metanasi dilakukan dalam satureaktor. Sedang pada sistem dua tahap, proses asidi-fikasi dan metanasi dilakukan dalam reaktor yangberbeda.

Proses anaerobik adalah proses biodegra-dasi senyawa organik menjadi gas metan (CH4) dankarbondiok-sida (CO2) tanpa tersedianya molekuloksigen. Pada dasarnya proses anaerobik didominasioleh dua kelompok bakteri yaitu :

Bakteri Asidogenik, terdiri dari bakteripembentuk asam butirat, propionat danbakteri asetogenik pembentuk asam asetat.

Bakteri metanogenik, yaitu bakteriasetofilik yang dapat merubah substratasam asetat menjadi gas metan, dan bakterihidrogenofilik yang dapat merubah H2 danCO2 menjadi gas metan.Proses metabolisme anaerobik dapat dibagi

dalam tiga tahap yaitu hidrolisa, asidifikasi danmetanasi. Pada tahap hidrolisa senyawa polimerdidegradasi menjadi monomer yang kemudian olehbakteri asidogenik akan didegradasi menjadi asam-asam organik pada tahap asidifikasi. Asam organikdalam bentuk asetat akan diubah menjadi gas metandan CO2 pada tahap metanasi. Tahap metanasimerupakan tahap yang dapat mereduksi COD airlimbah paling tinggi. Pada temperatur dan tekananstandard 0,454 kg COD dapat menghasilan 0,16 M3

gas metan (Eckenfelder, 1980). Mekanisme bio-kimia dari proses anaerobik adalah sebagai berikut :

Gambar 1. Diagram mekanisme biokimia dari proses anaerobik

Particulate organik materialProtein Karbohidrat Lipid

Lipolytic,proteolyticand cellulytic bacteri

Amino Acids/Sugar

Metan / Carbondioksida

Proses Bahan Bakteri

Fermentative bacteri

Methangenebacteri

Fermentation(Acetogenesis) Hydrogen producing

bacteri

Hydrolysis

Fermentation(acidogenesis)

Methanogenesis

Fatty Acids

Acetate/Hydrogen


107


Faktor-Faktor yang Mempengaruhi ProsesAnaerob

a. SuhuBakteri akan menghasilkan enzym yang

lebih banyak pada suhu optimum. Semakintinggi suhu, reaksi juga akan semakin cepat,tetapi bakteri akan semakin berkurang. Prosesanaerobik berfungsi efektif pada dua rangesuhu, range mesophilic (29 - 38 oC) dan rangethermophilic (49 - 57 oC) walaupun laju reaksilebih besar pada range thermophilic, akan tetapimembutuhkan beaya yang lebih besar. Tetapiuntuk air limbah industri yang suhunya cukuptinggi seperti air limbah industri alkohol, gula,pulp dan lain-lain tentunya akan lebih mengun-tungkan karena air limbah tidak harus didingin-kan terlebih dahulu apabila akan diolah. Dengansemakin cepatnya waktu reaksi tentunya reaktorjuga semakin kecil sehingga area yang dibutuh-kan juga makin berkurang namun hal lain yangperlu dipertimbangkan juga adalah apabila akandiambil gas metannya tentunya harus dicarisuhu optimum hasil gas methan yang terbanyak.

b. pHBakteri metan bekerja pada range pH 6,6

– 7,6 dengan pH optimum = 7. Penurunan nilaipH yang terjadi setelah proses asidifikasisehingga pH 6, dapat menghambat aktifitasbakteri metan. Bila laju pembentukan asammelampaui laju pemecahannya menjadi metan,proses akan menjadi tidak seimbang dimana pHakan turun, produksi gas berkurang dan kan-dungan CO2 pada gas naik. Dengan demikiandibutuhkan pengolahan pH untuk menjamin lajuproduksi metan. Untuk menetralkan biasanyadigunakan kapur tetapi jangan berlebihan kare-na akan menghasilkan endapan kalsium karbo-nat. Sebagai alternatif lain dapat digunakan na-trium bikarbonat. Diharapkan bikarbonat alkali-nitasnya pada range 2500 – 5000 mg/l sebagaikapasitas penyediaan buffer untuk mengatasikenaikan asam volatile dengan kenaikan pHminimal. Alkalinitas dapat dikontrol denganmengurangi kecepatan umpan atau menambahalkalinitas pada air limbah.

c. Konsentrasi substrat.Sel mikroorganisme mengandung C, N,

P dan S dengan perbandingan 100:10:1:1. Un-tuk pertumbuhan mikroorganisme unsur-unsurdiatas harus ada pada sumber makanan (sub-strat). Konsentrasi substrat dapat mempenga-ruhi proses kerja mikroorganisme. Kondisi yangoptimum dicapai jika jumlah mikroorganismesebanding dengan konsentrasi substrat.

Kandungan air dalam substrat dan homo-genitas sistem juga mempengaruhi proses kerjamikro-organisme. Karena kandungan air yangtinggi akan memudahkan proses penguraiansedang homogenitas sistem membuat kontakantar mikroorganisme dengan substrat menjadi

lebih intim. Kandungan nutrisi yang dibutuhkanuntuk pengolahan anaerob air limbah adalahBOD : N : P = 100 : 2,5 : 0,5 (Rao M.N & A.KDatta, 1979)

d. Zat beracunAda jenis-jenis zat organik maupun

anorganik, baik yang terlarut maupun tersus-pensi dapat menjadi penghambat ataupun racunbagi pertumbuhan mikroorganisme jika terdapatpada konsentrasi yang tinggi. Beberapa senya-wa organik terlarut yang dapat menghambatpertumbuhan mikroorganisme a.l formaldehyde,chloroform, ethyl benzene, eteylene, kerosene,detergen. Sedang senyawa anorganik a.l Na, K,Ca, Mg, NH3, S, Cu, Cr(VI), Cr (III), Ni, Zn dll.

Perkembangan Proses AnaerobPengolahan dengan cara proses anaerobik

telah lama digunakan untuk mengolah air buangandomestik maupun industri. Pada proses ini bahan-bahan organik diubah menjadi gas metan yang dapatdigunakan sebagai bahan bakar. Pada mulanyaanaerobik digestion digunakan pada pengolahanlumpur tinja dan limbah pertanian dengan menggu-nakan septik tank. Perkembangan ilmu pengetahuandan teknologi yang pesat telah menciptakaan pengo-lahan secara anaerobik dengan laju yang lebih cepatdengan menggunakan biofilm dan biofloc. Denganlaju yang cepat berarti bahwa umur lumpur (meancell resident tank) yang tinggi harus dicapai dalamsistem, proses operasi demikan akan memperkecilhidrolic retention time (HRT) dengan beban CODyang besar. Kinerja ini terbukti stabil denganrentang beban organik, temperatur dengan laju per-tumbuhan cellular yang rendah. Proses juga tahanterhadap perubahan debit yang masuk, karakteristiklimbah, serta tidak memerlukan pengadukan.

Menurut konfigurasinya biofilm yang digu-nakan industri dapat dibedakan menjadi (BowoDjoko Marsono, 1995) : Fix bed (contoh anaerobik filter} Moving bed Rotating Biological Contactor

(RBC) Fluidized bed Recycle bed Up Flow Anaerobik Sludge Blanket (UASB)

Proses-proses tersebut mempunyai HRTyang pendek (kurang dari 20 hari) dan kecepatanbeban organik yang tinggi, dengan demikian akanmemperkecil ukuran reaktor, luas lahan dan biayainvestasi. Untuk kepentingan industri maka prosestersebut akan lebih menghemat biaya disebabkanrendahnya biaya operasi dan pemeliharaan, gas yangdapat dimanfaatkan, dan produksi lumpur sedikitserta tidak berbau.

Dengan adanya penelitian dan pengem-bangan berbagai keunggulan yang dapat diperolehdari proses anaerobik adalah (Letinga et all, 1979,Van Lier Jules B, 2008) :


108


Pengurangan produk lumpur yang berlebihansampai 90 %.

Pengurangan sampai 90 % pada kebutuhanruangan sewaktu menggunakan expandedsludge bed system.

Penerapan tertinggi loading rate mencapai 20-35 Kg COD/m3 reaktor. Volume reaktor perharimembutuhkan volume reaktor yang lebih kecil.

Tidak menggunakan bahan bakar fossil untukpengolahan, menghemat kira-kira 1 KwH/KgCOD yang dihilangkan.

Menghasilkan kira-kira 13,5 MJ CH4 energy/kgCOD yang dihilangkan, memberikan 1,5 KwHkeluaran listrik (diperkirakan konversi listrikadalah 40 %).

Start up yang cepat (< 1 minggu) apabila digu-nakan granular anaerobic sludge sebagai seedmaterial.

Tidak/sangat sedikit menggunakan bahan kimia. Teknologi yang sederhana dengan efisiensi

pengolahan yang tinggi. Lumpur anaerobik dapat disimpan tanpa diberi

makan, reaktor dapat beroperasi hanya selamapemanenan hasil pertanian misal : industri gula.

Apabila ada lumpur yang berlebih ternyatalumpur tersebut dapat mempunyai nilai pasarkarena dapat dijual untuk seed reaktor baru.

Sistem high rate memberikan fasilitas resirku-lasi air di pabrik (menuju ke siklus tertutup).

Selain keunggulan yang telah disebutkanterdapat kelemahan dari sistem pengolahan anaero-bik adalah (Letinga et all, 1979) : Untuk memulai proses diperlukan waktu 8 – 12

minggu. Proses anaerobik merupakan proses pra

pengolahan.Berbagai jenis reaktor anaerobik adalah sebagaiberikut :1. Proses Konvensional

Proses pengolahan anaerobik secara kon-vensional terdiri dari suatu reaktor yang dipa-naskan, mengandung buangan dan zat padatbiologi (bakteri) yang bertanggung jawab terha-dap proses penguraian. Buangan terkonsentrasi(biasanya lumpur air buangan), dapat ditambah-kan secara kontinyu ataupun periodik dankemudian lumpur ini akan tercampur dengan isireaktor. Secara teoritis digester konvensional

dioperasikan sebagai suatu reaktor yangtercampur sempurna. Dalam hal ini wakturetensi hidrolis (HRT) sama dengan wakturetensi bakteri (SRT). SRT menyatakan wakturata-rata bakteri tinggal dalam reaktor. Secaramatematis SRT dapat dioperasikan sebagaiberikut :

SRT = MT /MEKeterangan :- MT : berat total bakteri dalam reaktor- ME : berat total bakteri yang keluar darireaktor perhari

Pada dasarnya efisiensi proses yangdibutuhkan berhubungan dengan SRT. HargaSRT secara proporsional berbanding terbalikterhadap laju pertumbuhan spesifik dari mikro-organisme yang ada didalam reaktor (MedrianySyafila,1997). Dari kenyataan tersebut berartimakin lama SRT yang tersedia makin lama pulawaktu yang diperlukan oleh mikro organismeuntuk menstabilkan buangan yang ada. Denganmengurangi HRT pada sistem konvensional,jumlah mikroorganisme didalam reaktor jugaakan berkurang karena adanya mikroorganismeyang keluar dari reaktor. Harga HRT pembatastercapai pada saat laju bakteri yang keluar darireaktor lebih cepat dari pada laju pertumbuhan-nya.

Bakteri metanogen merupakan bakteriyang lambat pertumbuhannya dan merupakanfaktor pembatas didalam proses pengolahansecara anaerob. Oleh karena laju pertumbuh-annya lambat, bakteri metanogen memerlukanSRT yang panjang. Dengan demikan berartimemerlukan HRT yang lama pula. SRT yangdiperlukan bervariasi antara 3-5 hari pada 35oC. Untuk memperoleh pengontrolan yang tepatdan hasil pengolahan yang baik, waktu detensibiasanya 10 – 30 hari pada 35 oC. Penyempur-naan sistem konvensional yang utama adalahdengan memisahkan SRT dan HRT. Denganpemisahan, volume reaktor yang diperlukanlebih kecil dan beban organik yang diolah akanlebih besar. Dengan demikian buangan-buanganindustri yang relatif terlarut dapat diolah padaHRT yang lebih rendah dan sementara itu SRTyang diperlukan dapat dipelihara untuk pertum-buhan bakteri metan.

Gambar 2. Proses Anaerobik Konvensional

Influent

Gas

Effluent

Digested Sludge


109


2. Proses Anaerobik Kontak

Gambar 3. Proses Kontak Anaerobik

Proses anaerobik pertama dikembangkandengan konsep pemisahan SRT dan HRT adalahproses kontak yang terdiri dari suatu reaktor dansuatu bak pengendap. Pada proses ini buangandimasukan kedalam reaktor yang mengandungkonsentrasi mikroorganisme yang tinggi.Dengan adanya bak pengendap mikroorganismediresirkulasikan ke reaktor. Konsentrasi mikro-organisme dikontrol oleh zat padat yang adadidalam buangan dan oleh kepekatan lumpur.

Kunci dari proses ini adalah pengontrol-an SRT oleh jumlah zat padat yang yang dibu-ang. Hal ini berarti bahwa HRT dapat dikurangijika SRT yang tepat dapat dipelihara.

Kebutuhan dasar dari proses kontakadalah dibutuhkannya suatu unit proses ekstradan juga timbulnya masalah yang berhubungandengan pengontrolan proses. Lebih jauh lagidiperlukan suatu unit degasifier untuk memini-malkan floating solid pada langkah pemisahanendapan.

3. Fixed Bed ReaktorFixed Bed Reaktor adalah istilah umum

yang dipakai untuk reaktor anaerobik filter,packed bed filter, submerged filter dan stationa-ry fixed filter.

Filter anaerobik merupakan suatu kema-juan yang penting didalam pengolahan airbuangan karena filter dapat menangkap danmemelihara mikroorganisme dengan konsen-trasi yang tinggi.Prinsip operasi dari suatu fixedbed reaktor adalah bahwa aliran limbah dapatmenuju keatas (up ward) ataupun (down word)melalui suatu kolom yang terisi media pendu-kung. Permukaan media tersebut berfungsi un-tuk menempel mikroba dan untuk menangkapflok yang tidak dapat menempel. Mikroba yangmenempel tersebut yang bertanggung jawabdalam stabilisasi limbah. Berbagai macam tipe,bentuk dan ukuran media pendukung yang telahbanyak digunakan seperti kwarsa, plastik, clay,oyster, shells, batu-batuan polymer foam,activated carbon dan pasir.

Gambar 4. Up Flow Anaerobic Filter

Efluent

Clarifier

Buangan

Recycle

Tangki Digester

Influent

Air Limbah

Bio Gas

Effluent

Recycle


110


4. Anaerobic Attached Film Expanded Bed Process/Fluidised bed reactor

Gambar 5. Proses Anaerobic Fluidized Bed

Proses anaerobic lainnya yang juga ter-gantung pada pertumbuhan biomassa dipermu-kaan media adalah suatu expanded bed denganaliran keatas. Konsep utama dari proses adalahmelewatkan air buangan melalui suatu lapisanpasir dengan aliran keatas dengan suatu kece-patan aliran yang cukup sehingga lapisan pasirdapat terfluidasi. Partikel-partikel inert (pasir)merupakan media penyangga tempat tumbuh-nya mikroba Pada reaktor tipe ini banyak bio-massa menempel pada media yang berukurankecil sehingga sebagai biofilm. Biomassa yangmenyelimuti partikel media berada pada kondisiterfluidasi atau terekspansi (bergerak melayang-layang) secara vertikal dengan aliran ke atas (upflow). Besarnya kecepatan vertikal dicapaidengan mengatur besarnya tingkat resirkulasi.Dalam hal ini ukuran dan densitas akan menen-tukan apakah sistem operasi stabil dan ekono-mis. Partikel yang berukuran kecil akan mem-berikan luas permukaan yang lebih besar yangberguna sebagai tempat menempel biofilm.Partikel kecil juga akan dapat diekspansi padakecepatan up flow yang lebih rendah denganmengurangi laju resirkulasi. Kunci proses iniadalah luas permukaan yang besar disediakan

oleh partikel-partikel kecil untuk pertumbuhanmikroorganisme.

5. Up Flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB)Kunci utama UASB adalah diketemu-

kannya bahwa lumpur anaerob mempunyaikarakteristik flokulasi dan pengendapan yangsangat baik yang memberikan kondisi-kondisifisik dan kimia yang diperlukan untuk flokulasilumpur. Jika kondisi-kondisi disarankan, suatuSRT yang tinggi pada pembebanan yang tinggidapat tercapai dengan pemisahan gas daripadatan lumpur. Reaktor terdiri dari tiga zonayang dapat dibedakan yaitu lapisan lumpur(sludge bed), selimut lumpur (sludge blanket)dan zona pengendapan/pemisahan gas.

Lumpur ditempatkan dalam suatureaktor yang didisain dengan aliran keatas. Airlimbah akan masuk melalui dasar bak secaramerata dan mengalir secara vertikal, sedangkanbutiran sludge akan tetap berada dan tertahandalam reaktor. Kecepatan up flow harus diperta-hankan sedemikian rupa sehingga dapat men-ciptakan pembentukan sludge blanket yangmemberikan area yang luas untuk kontak antarasludge dan air limbah.

Gambar 6. Up Flow Anaerobic Sludge Blanket

Gas

Effluent

………………………….Fluidized…Bed……...…….……………….…………..…………… ………

Influent

Effluent

Influent

Lapisan Lumpur (Sludge Bed)


111


Karakteristik pengendapan butiransludge dan karakteristik air limbah akan menen-tukan kecepatan upflow yang harus dipeliharadalam reaktor. Biasanya kecepatan aliran keatasberada pada rentang 0,5-0,3 m/jam. Untuk men-capai formasi sludge blanket yang memuaskan,pada saat kondisi hidrolik puncak (debitpuncak) kecepatan dapat mencapai 2-6 m/jam.(Bowo Djoko Marsono,1995)

Gas yang terperangkap dalam butiransludge sering mendorong sludge tersebut menu-ju ke bagian atas reaktor, yang disebabkan olehberkurangnya densitas butiran. Untuk itu diper-lukan pemisahan butiran sludge diluar reaktordan kemudian dikembalikan lagi ke reaktor. Halini dapat dilakukan dengan membuat gas solid-liquid separator yang ditempatkan dibagian atasreaktor. Gas dapat ditampung dalam separatortersebut sedangkan sludge dikembalikan lagi kereaktor.

Secara luas teknologi UASB digunakanuntuk mengolah berbagai macam air limbahindustri seperti industri penyulingan, produksimakanan, penyamakan air limbah kota dll.Keuntungan utama teknologi ini adalah membu-tuhkan investasi yang lebih rendah dibanding-kan anaerobik filter atau sistem fluidized bed.Sedang kerugiannya waktu start up lama bersa-maan dengan kebutuhan pembentukan pembu-tiran lumpur dengan jumlah yang cukup untukmempercepat start up (Medhat MA Saleh,2004).

Lebih lanjut lagi masalah yang dihadapidalam UASB adalah terutama sludge yang ber-gerak naik yang disebabkan turunnya densitassludge. Disamping itu juga turunnya butiran.Beragam densitas sludge memberikan ketidak-seragaman sludge blanket alhasil sludge akanikut keluar reaktor.Tingginya konsentrasi padatan tersuspensi danfatty mineral dalam air limbah juga merupakanmasalah operasi yang serius. Padatan tersuspen-si dapat menyebabkan penyumbatan atauchanelling. Adsorpsi padatan tersuspensi padabutiran sludge juga akan mempengaruhi proses.Air limbah yang mengandung protein ataulemak menyebabkan pembentukan busa.

6. Modifikasi ClarigesterModifikasi clarigester merupakan suatu

proses yang mirip dengan UASB. Terdiri darisuatu clarifier diatas tangki digester yang dipa-naskan dan mirip dengan satu tangki Imhoff.Clarigester dimodifikasi dengan mengubahumpan influent dari daerah clarifier ke kom-partmen digester yang lebih rendah. Denganadanya perubahan ini pola aliran sama denganpola daerah aliran keatas pada proses selimutlumpur. Melalui inlet influent pola aliran keatasterjadi melalui kompartment digester yangkemudian memindahkan campuran cairan danlumpur keatas melalui reaktor menuju bagianclarifier dimana gas, padatan, dan supernatantdipisahkan. Setiap padatan yang masuk keclarifier akan dikembalikan ke digester denganmenggunakan scrapper.

7. Anaerobik Rotating Biological Contactor.Mula-mula RBC dikembangkan sebagai

salah satu proses pengolahan air limbah secaraaerob. Selanjutnya dikembangkan untuk meng-olah air limbah industri dengan proses anaero-bik Rotating Biological Contactor (RBC). Pro-ses RBC mempunyai kemampuan untuk mem-bentuk Fixed Film membentuk aliran horizon-tal dan mempunyai potensi untuk menguraikankarbon-karbon konsentrasi tinggi secara an-aerob.

Anaerobik RBC tersebut merupakansuatu seri piringan yang didirikan pada rakhorizontal dalam suatu tangki silinder yangtertutup. Semua piringan sebagian terendam airbuangan dan secara kontinyu diputar untukmemperoleh pengadukan dan menghasilkanperpindahan gas ke atmosfer anoksik diataspermukaan air. Setiap tingkat dipisahkan olehsuatu baffle yang mempunyai port untuk men-cegah, ”short circuiting” dan untuk membuat airmengalir dari satu tingkat ketingkat berikutnya.Pertumbuhan biomassa pada piringan akanmenjamin retensi sel didalam reaktor.

Teknologi Anaerob Sebagai Teknologi AlternatifUntuk Mengolah Air Limbah Organik Tinggi

Hasil unjuk kerja dari berbagai sistemanaerobik seperti yang telah diuraikan disajikanpada tabel 2.


112


Tabel 2. Kinerja Teknologi Anaerobik untuk Pengolahan Berbagai Air Limbah Industri

Tipe Reaktor Jenis Buangan Pembebanan(kg/M3/hari)

HRTjam

Suhu0C

COD removalefisiency (%) Skala Sumber

DataKonvensional Gula tebu 0,62 (COD) 96 37 60 pilot 1

ragi 1,7 (BOD) 93 35 70 penuh 1Kontak Pengepakan daging 3,2 (BOD) 12 30 95 pilot 1

Pengepakan daging 2,5 (BOD) 13,3 35 95 penuh 1Pemotongan hewan 3,5 (BOD) 12,7 35 95,7 pilot 1citrus 3,4 (BOD) 32 34 87 lab 1

Modifikasi penyulingan 3,2 (COD) 168 35 99,6 penuh 1Clarigester ragi 4,0 (COD) 192 35 69,5 penuh 1

Tepung jagung 2,4 (COD) 79,2 24 93 penuh 1Up Flow Filter sintetis 1,0 (COD) -- 25 90 Lab 1

farmasi 3,5 (COD) 48 35 98 Lab 1Farmasi sintetis 0,56 (COD) 36 35 80 Lab 1Landfill leachate 7,0 (COD) -- 25 89 pilot 1Palm oil 0,1 - 0,5 (COD) - 55 94 Lab 4Pulp albiza falcatariaproses soda antrakinon

5,5 (COD) 48 29 77 lab 5

Expanded Bed sintetis 0,8 - 4,8 (COD) 0,33 - 6 10 - 30 80 Lab 1domestik 4,0 (COD) -- 20 80 Lab 1

UASB susu 7,1 (COD) 5,3 30 90 Lab 1Kentang 25 - 45 (COD) 4 35 93 Pilot 1gula 22,5 (COD) 6 30 94 Pilot 1champagne 15 (COD) 6,8 30 91 Penuh 1Gula beet 10 (COD) 4 35 80 Penuh 1brewery 95 (COD) -- -- 83 Pilot 1Textile celup indigo 0,98 (COD) 56,7 30 79,1 Lab 2Industri pemrosessansayuran (Carrot, potato)

4 (COD) - 55 80 Lab 3

Distillery 3 - 5,4 (COD) 1,3 x 24 37,5 90 Lab 6Recalcitrant distilerrywaste water

19,0 - 24,0 (COD) - 60 - 65 > 95 Lab 6

Biologicalcontatctor

Sintetis 4,1 - 32,6 (COD) 2,19 - 17,5 35 46 - 96 lab 1

Down LoadFluidized Bed

Wine destilery waste 1,8 - 4,5 KgTOC/M3/day

1,3 x 24 35 > 95 Lab 6

Keterangan :

1. Mindriany Syafila, 1997 : Proses Anaerobik Dalam pengolahan Buangan Industry2. Sri Moertinah dkk, 2001, BBTPPI Smg3. Rintala J.A dan Lepisto S.S,1997 : Pilot –Scale Thermophilic Anaerobic Treament of waste water from

seasonal vegetabble processing industry4. Mustapha S et all, 2003 : Start Up Strategy of a thermophilic Up Flow anaerobic Filter for Treating Palm Oil

Mill Effluent5. Henggar Hardiani dkk, 1996 : Efiisiensi sistem Pengolahan air Limbah Secara Filter Anaerobik6. Melamane X.L et all, 2007, Treatment of Wine Distillery Waste Water : A Review With Emphasis On

Anaerobic Membrane Reactors

Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwateknologi anaerob telah banyak digunakan dalampengolahan air limbah industri yang mengandungpolutan organik baik dalam penelitian yang masihdalam skala laboratorium, pilot plant maupun sudahdalam bentuk penerapan di industri. Disini dapatdilihat bahwa teknologi tersebut merupakan tekno-logi pengolahan yang cukup kompetetif untuk ber-bagai tipe pencemar bahan organik yang mencemariair limbah industri.

Pengolahan air limbah secara anaerobik te-rus berkembang menjadi teknologi pengolahan yangcukup kompetetif. Berbagai tipe pencemar bahanorganik yang mencemari air buangan yang dulunyatidak dapat diolah secara biologis anaerobik karenatidak bersifat biodegradable seperti misalnya air lim-bah industri tekstil pewarnaan, ternyata sekarang da-pat diolah dengan cara high-rate-conversion process.Di negeri Belanda hampir semua air limbah agroindustri sekarang diolah dengan sistem reaktoranaerob high rate Anaerobic waste water treatment.


113


Dalam penerapannya tingkatan sebenarnyadari keuntungan-keuntungan yang dapat diperolehseperti yang telah diuraikan di muka sangat bergan-tung pada ekonomi lokal dan kondisi sosial ditempat teknologi tersebut diterapkan. Seperti con-tohnya di negara Belanda dimana biaya pengangkut-an kelebihan sludge merupakan faktor yang perludiperhitungkan dalam suatu sistem pengolahan airlimbah. Sejak penimbunan ke tanah dan biaya pem-bakaran sludge membutuhkan biaya yang mahalmaka produksi sludge yang rendah di dalam reaktoranaerobik merupakan alternatif pengolahan yangperlu dipertimbangkan.

KESIMPULAN

Teknologi anaerobik adalah teknologipengolahan air limbah dengan polutan organiktinggi baik jenis yang bisa diurai oleh mikro-organisme maupun yang tidak dapat diurai olehmiroorganisme, merupakan metode pengolahan pen-dahuluan dimana pada umumnya air limbah terolahbelum memenuhi Baku Mutu Limbah Cair yang di-persyaratkan, sehingga harus dilanjutkan dengan pe-ngolahan yang lain misalnya biologis aerob. Walau-pun ada kelemahan-kelemahannya namun berbagaikeuntungan lebih banyak diperoleh dari penggunaanteknologi ini diantaranya adalah efisiensi pengolah-an yang tinggi disamping menghasilkan hasil sam-pingan CH4 yang merupakan sumber energi. Tekno-logi anaerobik merupakan suatu teknologi yangsudah lama digunakan walaupun demikian teknologitersebut terus dikembangkan dan ditingkatkandengan cara melakukan penelitian dan pengembang-an baik dalam skala laboratorium, pilot plant mau-pun dalam penerapan skala industri.

REKOMENDASI

Teknologi anaerob sebaiknya digunakanuntuk mengolah air limbah dengan kandungan orga-nik tinggi. Jika menggunakan teknologi ini sebaik-nya gas CH4 setelah dimurnikan dengan cara yangtepat, maka dapat diambil dan dimanfaatkan sebagaienergi dari pada dibuang ke lingkungan karena CH4merupakan salah satu gas rumah kaca yang dapatmenyebabkaan terjadinya global warming.

DAFTAR ACUAN

Benefield Larry D & Randall Clifford W, 1980,Biological Process Design for Waste WaterTreatment, Prentice – Hall, Inc.,Englewood Cliffs, NJ 07632

Bowo Djoko Marsono, M Eng, 1995, TeknikPengolahan Limbah secara Biologis, MediaInformasi Alumni Teknik Lingkungan ITS,Surabaya

Fang Herbert H.P et al, 2009, Application ofAnaerobic Treatment In Asia, InternationalWorkshop an Anaerobic Digestion An OldStory For Today And Tommorrow,Desember 10 -11 th Narbonne France.

Henggar Hardiani dkk, 1996, Efisiensi SistemPengolahan Air Limbah Secara FilterAnaerobik.

Herumurti dkk, 2008, Treatment of Low StrethPharmaceutical Waste water Using UASBReactors, ICCBT 2008-D(08)-pp 91-100.

Jusup Setiawan dkk, 2008, Peningkatan EfektifitasPengolahan Air Limbah Proses PemutihanPulp dengan Reaktor UASB dan Lumpuraktif Termobilisasi, Berita Selulosa Vol 43(2), Desember, 74 – 82, Bandung.

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

Medhat M.A Saleh and Usama F Mahmood, 2004,Anaerobic Digestion Technology forIndustrial Waste Water Treatment, EightInternational Water TechnologyConference IWTC8 2004, Alexandra Egypt817 – 833.

Melamane X.L et al , 2007 , Treatment of wineDestillary Waste Water a Review withEmphasis on Anaerobic MembraneReactor, S.Afr.J.E nol. Vitic, vol 28 , No.1

Metcalf & Eddy, 2002, Waste Water Enginnering,Third Edition, Mc Graw Hill InternationalEdition, Singapura.

Mindriany Safila, 1997, Proses Anaerob DalamPengolahan Buangan Industri, JurusanTeknik Lingkungan ITB, Bandung.

Mustapha et al, 2003, Start – Up Strategy of aThermophilic Upflow Anaaerobic Filter forTreating Palm Oil Mill Effluent, ProcessSafety and Environmental ProtectionVolume 81, Issue 4, July 2003, Pages 262 –266.

Nusa Idaman Said, 2002, Teknologi PengolahanLimbah Cair Dengan Proses Biologis,Teknologi Pengolagan Limbah CairIndustri, h 79- 147, BPPT – BAPEDALDASamarinda.

Rao M.N & A.K Datta, 1979, Waste WaterTreatment, IBH Publishing, New Delhi.


114


Rintala J.A et al,1997, Pilot scale Thermophilicanaerobic Treatment Of Waste Water Fromseasonal Vegetable Proceesing Industry,Water science technology Vol 36 No. 2- 3 ,pp 279 -2891 IAWQ Published By ElsevierScience Ltd.

Sarge R Guiol et al, 2009, Anaerobic Digestion asAn Effeftive Technology for Bio fuelProduction, International Workshop onAnaerobic Digestion An Old Story forToday And Tommorrow, Desember 10-11,Narbonne France.

Sri Moertinah dkk, 2003, Penelitian TeknologiPengolahan Air Limbah Industri TekstilPewarnaan Indigo Pengolahan BiologisAnaerob UASB dan anerob, BulletinLitbang Industri, No. 31 Agust, Balaiindustri Semarang.

Van Lier Jules B, 2008, High Rate Anaerobic WasteWater Treatment : Diversifying from Endof Pipe Treatment to Resource OrientedConversion Tehniques, Water Science &Technology –WST (57.8.8) :1137 -1148.

Kajian Fitoremidiasi Sebagai Alternatif Pemulihan …........................… (Misbachul Munir) …... : 115 – 123

115


KAJIAN FITOREMIDIASI SEBAGAI ALTERNATIF PEMULIHANTANAH TERCEMAR LOGAM BERAT

Misbachul Moenir1)



ABSTRACT

Heavy metals are hazardous metal elements on the earth, therefore theirexistence in environment might be a problem due to their ablility to accumulate infood chain and in human being bodies. Their existences in nature are due to theincrease of heavy metal usage and other inorganic compound in industry.

One of methode of land clean up is by bioremediation. Bioremediationmethod is recognized with two ways. The first is by using microorganism (micro floraand micro fauna) to degrade xenobiotic and recalsitran compounds and the anotheris by phytoremediation using plant to absorbt, tranform and immobilize pollutionmaterials of heavy metal and other organic compound. The phytoremediation processcan be conducted in polluted land site (in situ) and outside polluted land site (ex situ).

Applying phytoremediation technology is much cheaper than of the physical-chemical technology, and it can save 90 %. In addition, Indonesia has the highvariety of plant and microorganism that able to degrade of heavy and to immobilizemetal and inorganic compound.

Pollution problem will be always met by industry. Therefore, phytoreme-diation technology will be useful for solving the probelem in keeping healthyenvironment

Keyword : Heavy metal, contamination, phytoremediation, cheap, healthyenvironment

ABSTRAK

Logam berat merupakan unsur logam yang berbahaya sehingga keberada-annya di lingkungan merupakan masalah besar karena dapat terakumulasi padarantai makanan yang dapat masuk ke tubuh manusia. Keberadaan logam berat dialam sebagai akibat meningkatnya penggunaan logam berat dan senyawa anorganiklainnya di industri.

Salah satu metode pemulihan tanah tercemar oleh logam berat adalahdengan bioremidiasi. Metode bioremidiasi dikenal dengan dua cara yaitu peng-gunaan mikroorganisme (mikro flora dan mikro fauna) untuk mendegradasi senyawaxenobiotik dan rekalsitran serta fitoremidiasi yang menggunakan tumbuhan dalampenyerapan, mentranformasi dan mengimobilisasi logam berat dan senyawa organiklainnya. Proses fitoremidiasi dapat dilakukan di lokasi tanah yang tercemar (in situ)dan diluar tempat tanah yang tercemar (ex situ).

Keunggulan penerapan fitoremidiasi adalah biaya yang relatif murah diban-ding dengan remidiasi berbasis fisika-kimia dan dapat menghemat biaya hampir90%. Disamping itu Indonesia memiliki keanekaragaman hayati tumbuhan danmikroorganisme yang cukup besar dan mampu untuk mendegradasi serta mengimo-bilisasi senyawa logam berat dan senyawa organik lainnya.

Kedepan masalah pencemaran lingkungan akan terus dihadapi sejalan de-ngan kemajuan industri, sehingga upaya fitoremidiasi diharapkan dapat memberi-kansumbangan yang nyata dan mudah bagi industri untuk mempertahankan dan memper-

baiki kualitas lingkungan akibat pencemaran.

Kata kunci : Logam berat, pencemaran, fitoremidiasi, murah, perbaikan lingkungan


116


PENDAHULUAN

Logam berat merupakan unsur logam yangberbahaya dipermukaan bumi, sehingga kontaminasilogam berat di lingkungan merupakan masalah yangserius saat ini. Akibat adanya tanah yang terkonta-minasi oleh logam berat tersebut kemungkinan da-pat sampai pada rantai makanan yang pada akhirnyadapat membahayakan kehidupan manusia.

Salah satu teknik yang dapat digunakan da-lam pemulihan ekosistem yang tercemar oleh logamberat adalah bioremediasi. Pemulihan ekosistem di-artikan sebagai auatu proses untuk memanipulasiekosistem (tanah, tanaman dan kehidupan didalam-nya) untuk mencapai pola dengan komposisi, struk-tur dan funsi yang sama dengan kondisi sebelumnya(Alberta, 2003).

Menurut Onrizal (2005) bioremidiasi padatanah yang tercemar logam berat didefinisikan seba-gai proses pembersihan (cleanup) tanah dari bahan-bahan pencemar (pollutant) secara biologi ataumenggunakan makhluk hidup, baik mikroorganisme(mikro flora dan mikro fauna) maupun tanaman.Sebenarnya penggunaan tumbuhan untuk member-sihkan lingkungan dari bahan-bahan pencemar telahlama digunakan sekitar 300 tahun yang lalu (Lasat,2000). Pada akhir abad 19 dilaporkan bahwa tum-buhan Thlaspi caeulacens dan Viola calaminariadipublikasikan sebagai jenis tumbuhan yang dapatmengakumulasi logam berat dalam jumlah yangbesar. Pada tahun 1989, bioremidiasi juga diguna-kan saat peristiwa tumpahan minyak Exxon Valdezyang mencemari laut (Bragg et al, 1994). Padadekade terakhir ini penelitian intensif dilakukanadalah untuk mendapatkan bahan sari tumbuhan(phytoextraction) yang dapat digunakan sebagaibahan untuk mengakumulasi logam berat.

Teknologi Waste Water Garden (WWG)atau teknologi Wetland adalah pengembanganteknik bioremidiasi dengan menggunakan tanaman(fitoremidiasi) untuk mengolah air limbah domestik.Konsep pengolahan limbah domestik tersebut olehPemerintah Provinsi Bali tahun 2001 telah diterap-kan di kantor Gubernur di Ranon Denpasar, KantorKecamatan Kuta, Sekolah Sunrise School dan bebe-rapa hotel dan restoran di Bali. Pengolahan limbahdomestik dengan konsep fitoremidiasi metodeWWG ini berupa kolam pasangan bata kemudiandiisi media koral setinggi 80 cm dan ditanami de-ngan tanaman air (hydrophyta) selanjutnya dialir-kan air limbah domestik atau effluent dari septiktank. Air limbah dijaga pada ketinggian 7 – 10 cm dibawah permukaan koral agar terhindar dari bau danlalat atau serangga lainnya. Efisiensi removal fito-remediasi metode WWG ini adalah BOD 80 – 90 %,COD 86 – 98 %, TSS 75 – 95 %, total N 50 – 70 %dan bakteri coliform 99 % (Anonim, 2003).

Beberapa penerapan teknik bioremidiasi dilapangan yang telah cukup berhasil, diantaranya se-perti yang dilakukan di Opotiki, Bay of Plenty, NewZealand untuk menghilangkan logam berat yangmencemari tanah dan air dengan menggunakantanaman poplar. Kemudian di Tennesse, USA untukmembersihkan tanah dan air tanah yang mengan-dung TNT, RDX dengan menggunakan wetland(Wisse el al, 2000). Dilaporkan juga oleh Kelly,1999 keberhasilan bioremediasi tanah dan air tanahyang tercemar Trichloroethylen (TCE) di Naval AirSanitation dengan menggunakan tanaman kapas dansetelah dua tahun terjadi pengurangan konsentrasiTCE di tanah dan di air. Penerapan lain yaitu dipabrik amunisi di Iowa yang terkontaminasi TNTbaik di tanah maupun di air, dengan bioremediasikonsentrasi TNT di tanah dapat berkurang hinggatinggal 1 – 5 %.

Penulisan kajian ini dimaksudkan sebagaireferensi dalam rangka pemulihan tanah yang terce-mar oleh logam berat sebagai upaya mengembalikanfungsi tanah sebagai media pertumbuhan tanamansecara biologi.

LOGAM BERAT

Logam berat adalah unsur logam denganberat molekul tinggi. Dalam kadar rendah, logamberat pada umumnya sudah beracun bagi tumbuhandan hewan, termasuk manusia. Beberapa jenislogam berat yang sering menimbulkan pencemaranadalah mercuri (Hg), khrom (Cr), kadmium (Cd),timbal (Pb) dan arsen (As).

Keberadaan logam berat dalam tanahsecara alami berkenaan dengan proses geologi tanahdan pelapukan batuan, namun dewasa ini berbagaikegiatan manusia (industri) dapat meningkatkanjumlah logam berat dalam tanah dan perairan secaraluar biasa. Kejadian (occurance) logam berat dialam sebagai akibat dari proses geologi. Ada tujuhmacam proses geologi yang membentuk longgokanlogam berat di alam (Strahler, 2000).

Logam berat dapat masuk kedalam ling-kungan disebabkan beberapa sebab, antara lain : (1)onggokan/gumpalan logam berat alami di dalambumi tersingkap sehingga dapat berada dipermukaanbumi; (2) pelapukan batuan yang mengandunglogam berat dan selanjutnya berada didalam tanah;(3) penggunaan bahan alami pupuk atau pembenahtanah (soil conditioner); (4) pembuangan sisa danlimbah industri serta sampah dari berbagai aktifitasmanusia. (Tejoyuwono N., 2003).

Berikut unsur utama dari logam berat dansumbernya dialam dapat dilihat pada tabel dibawahini.


117


Tabel 1 : Daftar unsur utama dari logam berat dan sumbernya di alam

No. Unsur Sumber Logam Berat di Alam

1. Antimony Stibnite (Sb2S3), geothermal springs, mine drainage2. Arsenic Metal arsenides and arsentes, aulfide ores (arsenophyrite), arsenite (HasO2),

vulcanic gases, geothermal springs.3. Beryllium Beryl (Be3Al2Si6O16) Phenacite (Be2SiO4)

4. Cadmium Zinc carbonat and sulfide ores, copper carbonate and sulfide ores5. Chromium Chromite (FeCr2O), chromitc oxide (Cr2O306. Cooper Free metal (CuO), copper silfide (CuS2), Chalcopyrite (CuFeS2)7. Lead Galena (PbS)8. Mercury Free mercury (HgO), Cinnabar (HgS)9. Nickel Ferromagnesian minerals, ferrous sulfides ores, nickel oxide (NiO2),

pentladite [(Ni,Fe)9S8], nickel hydroxide [Ni(OH)3]10. Selenium Free element (SeO), Ferrosilete (FeSe2), uranium deposites11. Silver Free metal (AgO), silver chloride (AgCl2), Argentide AgS2)12. Thallium Copper, Lead, Silver residues13. Zinc Zinc blende (ZnS), Willemite (ZnSiO4), Calamitr ZnCO3), mine drainage

Sumber : Novotny (1995), dalam Suhendrayatna (2001)

Kegiatan manusia merupakan sumberutama masuknya logam berat ke lingkungan (tanahdan air). Menurut Storm, 1994, kandungan logamberat di dalam seresah dan tanah di kawasan bekaspabrik peleburan seng di Palmerton, USA, padaenam tahun setelah pabrik ditutup, menemukankadar logam kadmium sebesar 1.292 mg/kg, timbalsebesar 3.656 mg/kg, seng sebesar 28.160 mg/kgdan tembaga 724 mg/kg. Di Jakarta dimana kegiatanindustri menonjol, tingkat pencemaran timbal didalam tanah mencapai 206 – 449 mg/kg dankhromium mencapai 56 – 266 mg/kg. (Priyanto danSuryati, 2000).

Keberadaan logam berat di lingkungantidak dengan sendirinya dapat membahayakan kehi-dupan makhluk hidup termasuk manusia. Logamberat tersebut dapat membahayakan manakala ma-suk ke dalam sistem metabolisme dalam jumlahyang melebihi ambang batas. Ambang batas untukmasing-masing logam berat dan untuk tiap jenismakhluk hidup berlainan. Masuknya logam berat kedalam sistem metabolisme manusia dan makhlukhidup lainnya dapat secara langsung (lewat makanandan minuman, terhirup bersama udara atau lewatkulit) maupun tidak langsung (bersama-samadengan bahan yang dimakan).

Sebenarnya antara sifat racun dan dayaguna dari logam berat terhadap kehidupan tidak ter-dapat perbedaan yang jelas, dan bersifat nisbi. Halini berkenaan dengan jenis logam berat, jumlahnyayang terserap serta ketahanan dari makhluk yangbersangkutan. Logam berat Fe, Cu dan Zn merupa-kan unsur hara mikro yang diperlukan berbagaitumbuhan, namun dalam jumlah yang banyak (ter-gantung jenis tanaman) bersifat racun. Logam Nidan Cd dalam jumlah sedikit diduga menjalankan

peran fisiologi penting dalam tumbuhan, dan dalamjumlah yang besar akan menjadi racun. Cr sangatberacun bagi tanaman, sedang sebagai unsur harabelum diketahui. Namun Cr ini sangat diperlukanoleh manusia dan hewan menyusui karena berperanserta dalam metabolisme glukose. (Mengel andKirkby, 2000).

Menurut Verloo, 1993, keseluruhan logamberat yang ada dalam tanah dapat dipilah menjadibeberapa fraksi atau bentuk, yaitu :

1. Larut dalam air, berada dalam larutan tanah2. Tertukarkan, terikat pada tapak-tapak

jerapan (adsorption sites) padakoloid tanahdan dapat dibebaskan oleh reaksi pertukar-an ion

3. Terikat secara organik, berasosiasi dengansenyawa humus yang tidak terlarutkan

4. Terjerap (occluded) di dalam oksida besidan mangan

5. Senyawa-senyawa tertentu, seperti karbo-nat, fosfat dan sulfida

6. Terikat secara struktural di dalam mineralsilikat atau mineral promer.Sebagian besar (95 %) logam berat yang

ada dalam tanah berada dalam bentuk (fraksi) 2, 3,4, 5 dan 6, walaupun fraksi 1 jumlahnya sedikit teta-pi dilihat dari segi ekologi fraksi ini paling pentingkarena penyerapan tanaman dan pengangkutanlogam berat dalam lingkungan bergantung padanya.

Tindakan pemulihan (remidiasi) pada lahanyang telah tercemar oleh logam berat mutlak diper-lukan, agar supaya tanah tersebut dapat digunakankembali untuk berbagai kegiatan dengan aman.Beberapa metode remidiasi logam berat, antara lainmetode land filling, pengolahan secara kimia(chemical treatment), vitrivikasi, elektrokinetik dan


118


fitoremediasi. Namun diantara metode-merode di-atas fitoremidiasi merupakan teknik yang cukupaplikatif baik secara ex-situ maupun in-situ, mudahpengerjaannya, relatif murah.

BIOREMIDIASI

Bioremidiasi didefinisikan sebagai tekno-logi pemulihan tanah terkontaminasi bahan pence-mar (pollutant) secara biologi melalui mekanismebiodegradasi alamiah (intrinsic bioremidiation) dan/atau meningkatkan mekanisme biodegradasi alamiahdengan menambahkan mikroorganisme, nutrien,donor elektron dan/atau akseptor elektron (enhancedbioremidiation) Nutrien yang paling berperananadalah nitrogen dan fosfor, sedang donor elektronadalah methanol atau asam laktat untuk prosesanaerobik. Akseptor elektron adalah oksigen untukproses aerobik sedang untuk anaerobik adalah besidan nitrat (Crawford, 2001).

Keefektifan bioremidiasi ditentukan olehkondisi lingkungan. Kondisi lingkungan ini diguna-kan untuk menentukan tempat proses bioremidiasiakan dilakukan, baik di lokasi terjadinya pencemar-an (in situ) maupun di luar tempat pencemaran (exsitu). Kondisi lingkungan yang utama adalah tempe-ratur. Pada temperatur rendah maka viskositas akanmeningkat dan volatilitas senyawa toksik akan me-nurun sehingga akan menghambat proses bioremi-diasi. Secara umum laju biodegradasi umumnyameningkat sejalan dengan peningkatan temperatursampai batas tertentu. Kedua adalah oksigen. Keter-sediaan oksigen sangat penting dalam prosesbiodegradasi, walaupun pada kondisi tanpa oksigen(anaerob) beberapa bahan dapat didegradasi denganbaik seperti hidrokarbon aromatik (BTEX) (Headand Swannell, 1999). Ketiga nutrien. Untuk dapatmengoptimalkan kerja mikroorganisme diperlukanpenambahan nutrien, seperti N dan P, sehinggadicapai perbandingan antara C/N/P pada tingkatyang proporsional. Secara teoritis 150 mg Nitrogendan 30 mg Phosphor diperlukan mikroorganismeuntuk mengkonversi 1 gr hidrokarbon menjadi selbaru (Rosenberg and Ron, 1996). Keempat pH.

Kebanyakan bakteria heterotrof dan fungi menyukaipH netral, namun fungi masih toleran terhadap pHrendah.

Dalam dua dekade terakhir ini, metodebioremidiasi yang yang berbasis tanaman (fitoremi-diasi). mendapat perhatian yang cukup luas terutamadi Amerika, Eropa dan Auatralia. Teknik fitoremi-diasi ini pada prinsipnya mengandalkan tanamanpada perannya untuk menyerap, mendegradasi, men-stranformasi dan mengimobilisasi bahan pencemarkhususnya logam berat maupun senyawa organiklainnya

Fitoremidiasi berasal dari kata Yunaniphyton yang berarti tumbuhan/tanaman dan remi-diation yang berasal dari kata latin remidium yaitumemperbaiki atau membersihkan sesuatu (Anonim,1999). Dengan demikian fitoremidiasi didefinisikansebagai penggunaan tanaman/tumbuhan untuk me-nyerap, mendegradasi, menghilangkan, menstabil-kan atau menghancurkan bahan pencemar khusus-nya logam berat maupun senyawa organik lainnya.

MEKANISME PENYERAPAN LOGAM BERAT

Mekanisme kerja fitoremediasi mencakupproses fitoekstraksi, rhizofiltrasi, fitodegradasi,fitostabilisasi dan fitovolatilisasi (Kelly, 1999).Fitoekstraksi adalah penyerapan logam berat olehakar tanaman dan mengakumulasi logam berat terse-but ke bagian-bagian tanaman seperti akar, batangdan daun. Rhizofiltrasi adalah pemanfaatan kemam-puan akar tanaman untuk menyerap, mengendapkan,mengakumulasi logam berat dari aliran limbah.Fitodegradasi adalah metabolisme logam berat didalam jaringan tanaman oleh enzim seperti dehalo-genase dan oksigenase. Fitostabilisasi adalah ke-mampuan tanaman dalam mengekkresikan (menge-luarkan) suatu senyawa kimia tertentu untuk mengi-mobilisasi logam berat di daerah rizosfer (perakar-an). Sedang fitovolatilisasi terjadi ketika tanamanmenyerap logam berat dan melepaskannya ke udaralewat daun dan ada kalanya logam berat mengalamidegradasi terlebih dahulu sebelum dilepas lewatdaun (Anonim, 1999).

Gambar 1. Mekanisme kerja fitoremediasi


119


Secara umum mekanisme penyerapanlogam berat oleh tanaman berlangsung secara aktif(active uptake) dan penyerapan secara pasif (passiveuptake).a. Penyerapan logam berat secara aktif (active

uptake) oleh tanamanMeliputi tiga proses yaitu :- penyerapan logam berat oleh akar- translokasi logam dari akar ke bagian-

bagian tanaman yang lain- lokalisasi/akumulasi logam berat tersebut

pada bagian sel tertentu untuk menjagaagar logam berat tidak menghambat meta-bolisme tanaman tersebut.

Proses ini tergantung pada energi yangberkandung dan sensitifitasnya terhadap pH,suhu, kekuatan ikatan ionik dan cahaya(Suhendrayatna, 2001).Penyerapan logam berat oleh akar tanaman da-pat terjadi apabila logam berat tersebut beradadi sekitar akar (rizosfer) dan untuk membawalogam berat masuk kedalam rizosfer terdapatbeberapa faktor tergantung pada jenis tanaman-nya.- Faktor pH

Pada tanaman Thlaspi cearulescens, mobi-lisasi logam Zn dipacu oleh terjadinya pe-nurunan pH pada daerah perakaran sebesar0,2 – 0,4 unit (Mc. Grath, 1999).

- Pembentukan reduktase spesifik logamUntuk meningkatkan penyerapan logam be-rat, tanaman membentuk suatu molekulreduktase di membran akarnya dan redukta-se ini berfungsi untuk mereduksi logam be-rat dan selanjutnya diangkut melalui kanalkhusus didalam membran akar (Marschnerand Romheld, 1994).

- Ekskresi zat khelat (zat pengikat)Pada jenis rumput-rumputan dalam prosespenyerapan logam berat dapat ditingkatkandengan pembentukan zat khelat (pengikat)yang dinamakan phytosiderator. Molekulphytosiderator akan mengikat logam beratdan membawanya ke dalam sel akarmelalui transport aktif. Beberapa logamberat yang dapat diikat oleh molekulphytosiderator seperti Cu, Zn dan Mn.(Gwozdz et.al, 1997).

Translokasi logam dari akar ke bagian-ba-gian tanaman yang lain dilakukan setelah logamberat masuk di dalam akar tanaman untuk selan-jutnya didistribusikan kebagian-bagian tanamanyang lain (batang dan daun) melalui jaringanpengangkut (floem dan xilem). Kemampuanpengangkutan dalam tanaman dapat ditingkat-kan dengan bantuan zat khelat. Beberapa zatkhelat yang dapat mengikat logam berat adalahphytochelatin yang mengikat logam Se, histidinmengikat logam Ni dan glutanion mengikat Cd(Mc. Grath, 1999).

Lokalisasi/akumulasi logam berat pada seltanaman. Pada konsentrasi tertentu logam beratdapat meracuni tanaman dan untuk mencegahterjadinya peracunan tersebut, tanaman mempu-nyai mekanisme detoksifikasi, yaitu dengancara melokalisasi/mengakumulasi logam beratdalam jaringan tanaman tertentu dan berbedaantara satu tanaman dengan lainnya. sepertiuntuk logam Cd di akar pada tanaman Silenedioica, (Grant et al, 1998), logam Ni di latekspada tanaman Serbetia acuminata (Collins,1999).

b. Penyerapan logam berat secara pasif (passiveuptake) atau biosorpsi

Proses ini terjadi ketika ion logam beratmengikat dinding sel dan proses pengikatan inidapat dilakukan dengan dua cara :- pertukaran ion dimana ion monovalen dan

divalen seperti ion Na, Mg dan Ca padadinding sel digantikan dengan ion logamberat

- formasi kompleks antara ion-ion logam be-rat dengan gugus fungsional seperti korbo-ksil, thiol, fosfat, hidroksi yang berada didinding sel.

Proses biosorpsi dapat berjalan lebih efektifpada pH tertentu dan kehadiran ion-ion lainnyadi media, dimana logam berat dapat diendapkansebagai garam yang tidak terlarut(Suhendrayatna, 2001 dalam Onrizal, 2005).

TANAMAN PENYERAP LOGAM BERAT(Hyperaccumulator)

Beberapa jenis tanaman mempunyai ke-mampuan menyerap dan mengkonsentrasikan logamberat dalam biomassanya dalam kadar yang tinggitanpa membahayakan kehidupan tanaman tersebutdan tanaman itu disebut hyperaccumulator. Tanam-an hyperaccumulator adalah tanaman yang mempu-nyai kemempuan untuk menyerap dan kemudianmengkonsentrasikan logam didalam biomassanyadalam kadar yang luar biasa tinggi namun tidakmengganggu kehidupannya. Menurut Baker (1999),tanaman hyperaccumulator dapat mengakumulasilogam berat sampai 11 % berat kering, dan bataskadar logam yang terdapat dalam jaringan biomassaberbeda-beda tergantung pada jenis tanamannya.Untuk logam Cd kadar tertinggi 0,01 % (100 mg/kgberat kering), logam Co, Cu dan Pb kadar tertinggiadalah 0,1 % (1.000 mg/kg berat kering) dan untukZn dan Mn adalah 1 % (10.000 mg/kg berat kering).

Menurut Lasat, 2000, jenis-jenis tanamanhyperaccumulator logam berat seperti Thlaspicearulescens mampu mengakumulasi logam Znpada daun sebesar 39.000 ppm dan Cd sebesar 1800ppm, Ipomoea alpina mampu mengakumulasi lo-gam Cu pada daun sebesar 12.000 ppm, Astragatusracemosus mampu mengakumulasi logam Se padadaun sebesar 14.900 ppm, Sebertia accuminata


120


mampu mengakumulasi logam Ni pada daun sebesar250.000 ppm dan Haumantrastum robertii mampumengakumulasi logam Co pada daun sebesar 10.200ppm.

Saat ini jenis tanaman hyperaccumulatoryang telah ditemukan terdapat 435 taxa yang terse-bar di lima benua dan semua wilayah iklim. Tanam-an hyperaccumulator untuk logam nikel (Ni) dite-mukan 150 spesies, sekitar 50 spesies ditemukan diKaledonia Baru, 70 spesies di daerah dingin dibelahan utara bumi dan sisanya ditemukan diIndonesia, Zimbabwe, Kuba, Afrika selatan, Brazildan Filipina (Batianoff et al, 1990)

Tanaman airpun dapat berfungsi sebagaitanaman hyperaccumulator, dan dari 1000 tanamanair yang telah didata, hanya sedikit (kurang dari100) spesies yang dapat digunakan sebagai tanamanhyperaccumulator (Sculthtorpe, 1999). Tanaman airhyperaccumulator ini telah berevolusi melalui struk-tur dan fisiologinya, yaitu membentuk jaringanlakuna atau aerenkhima didalam akar dan batangnyauntuk pertukaran materi dari bagian batang ke akar.Perubahan ini terlihat pada tanaman air yang menga-pung, dengan membentuk daun yang bulat penuhuntuk menjaga agar tidak mudah sobek, tekstur yangkuat dan permukaan atas yang hidrofobil untukmenjaga agar tidak basah. Tidak seperti tanamandarat pada umumnya, letak stomata tanaman menga-pung ditemukan di bagian sisi sebelah atas daun(Guntenspergen, 1999). Salah satu tanaman air yangcukup signifikan untuk menyerap logam berat ada-lah enceng gondok (Euchornia crassipes).

PENERAPAN FITOREMIDIASI

Pemulihan tanah tercemar logam berat de-ngan teknik fitoremidiasi dalam penerapannya perlumemperhatikan beberapa hal, yaitu :a. Karakteristik tanah yang tercemarb. Pemilihan spesies tanaman yang akan

digunakanc. Proses pemisahan dan rekoveri biomassad. Pembuangan biomassa yang telah digunakane. Pertimbangan tekno-ekonomi

Data karakteristik tanah tercemar yangakan dipulihkan harus tersedia sebelum mendesainsuatu proses fitiremidiasi seperti kandungan logamberat, tingkat keasaman (pH) tanah dan ion mono-valen dan divalen. Data karakteristik ini pentinguntuk mementukan spesies tanaman hyperaccu-mulator yang cocok digunakan dan cara fitoremi-diasi yang akan dilakukan (in situ atau ex situ).

Seleksi dan pemilihan spesies tanamanhyperaccumulator perlu dilakukan untuk menentu-kan kemampuan spesies tersebut sesuai dengan jenislogam beratnya. Hal ini sangat berhubungan dengandaya tahan tanaman tersebut terhadap pengaruhtingkat keracunan logam berat. Penggunaan jamurmikoriza juga telah diketahui dapat meningkatkanserapan logam berat namun tanaman dapat terhindar

dari keracunan logam berat tersebut (Muin, 2003).Nilai ambang batas tanaman secara umum terhadapunsur logam berat adalah Cr 1 – 2 g/g, Hg 2 – 5g/g, Cd 5 – 10 g/g, Pb 10 – 20 g/g, Cu 15 – 20g/g, Ni 20 – 30 g/g dan Zn 150 – 200 g/g(Mengel et. al, 1999).

Pemisahan dan pembuangan spesies tanam-an yang telah digunakan perlu diperhatikan sehu-bungan dengan kandungan logam berat pada bio-massanya. Pemisahan ini dapat dilakukan denganrecovery (pengambilan kembali) logamnya, walau-pun sampai saat ini dinilai tidak praktis danekonomis. Cara lain yang dapat dilakukan terhadapbiomassa yang berikatan dengan logam berat adalahdengan dibakar menggunakan insenerator.

Pertimbangan tekno ekonomi merupakanhal yang sangat penting untuk menentukan kelang-sungan teknik pemulihan tanah tercemar logamberat yang akan dipilih. Dari berbagai teknik pemu-lihan tanah tercemar logam berat baik cara fisika-kimia maupun bioremidiasi perlu dikaji aspek tek-noekonominya. Berikut ini besarnya estimasi biayapemulihan tanah tercemar logam berat seperti ter-lihat pada Tabel 2 dibawah ini.

Tabel 2 : Estimasi biaya teknologi pemulihantanah tercemar logam berat (Tahun 1999)

No. Teknik PemulihanTanah Tercemar

Biaya(US $ per ton)

1. Lanfilling 100 – 5002. Chemical treament 100 – 5003. Vitrivications 75 – 4254. Elektrokinetik 20 – 2005. Fitoremidiasi 5 – 40

Sumber : Lasat (2000)

PROSPEK FITOREMIDIASI DI INDONESIA

Pemulihan lahan tercemar oleh logam beratsecara biologi dengan menggunakan tanaman (fito-remidiasi) merupakan teknik yang paling sederhanadan secara ekonomis paling murah bila dibandingdengan teknik remidiasi lainnya (fisika-kimia).Walaupun saat ini aplikasi teknik fitoremidiasi da-lam penyempurnaan terus menerus, namun banyakpeneliti dan perusahaan komersial yang tertarikuntuk mengembangkan secara komersial terutama dinegara maju seperti Amerika dan Eropa. Perusahaankimia DuPont tahun 2000, mengestimasi biaya remi-diasi tanah tercemar secara in situ sebesar US $ 10 -100 per m2 dan secara ex situ sebesar US $ 30 - 300per m2, sedangkan dengan teknik fitoremidiasi ha-nya dibutuhkan biaya sekitar 0,05 per m2 (Watana-be, 2000). PT. Mitra Petroleum Indonesia bekerjasama dengan IPB telah mengembangkan teknikremidiasi limbah minyak dengan biaya 15 – 20 US $per m2 tanah yang terkontaminasi logam berat, dan


121


biaya hanya separuh (50 %) dari teknik remidiasikonvensional (Andreas S, 2009).

Indonesia memiliki keanekaragaman hayatitanaman yang potensial yang dapat digunakan seba-gai tanaman yang mempunyai kemampuan untukmendegradasi dan mengakumulasi logam berat(hiperaccumulator). Sampai saat ini telah ditemukan120 jenis tanaman yang dapat digunakan untukteknik fitoremidiasi antara lain Alamanda sp, Canasp, Pisang mas, Padi-padian, Anturium merah dankuning, Bambu air dan sebagainya. MenurutMohammad, 2008 di Malaysia telah ditemukan seki-tar 400 jenis tanaman yang mempunyai kemampuanuntuk digunakan dalam teknik fitoremediasi.

Beberapa tahun terakhir ini peneliti dariLIPI intensif melakukan penelitian inventarisasitanaman yang berpotensi sebagai tanaman hiper-accumulator logam emas didaerah Pongkor, Bogordan ditemukan 7 jenis yang termasuk dalam familiaCyperaceae, Poaceae dan Asteraceae. (Titi J, et.al,2004).

Menurut Aiyen, 2006 dari berbagai jenistanaman yang telah ditemukan dan dapat digunakansebagai tanaman hiperakumulator ternyata secaraagronomi termasuk dalam kriteria tanaman yangsyarat tumbuhnya tidak membutuhkan nutrisi tinggi,tidak rewel dan mudah tumbuhnya, dengan demi-kian prospek fitoremediasi cukup besar untuk di-kembangkan di Indonesia.

Mengingat Indonesia kedepan masih tetapdihadapkan dengan masalah pencemaran lingkungansebagai akibat dari pembangunan industri makausaha-usaha pemulihan dan rehabilitasi lahan yangtercemar perlu mendapat perhatian kita bersama.Fitoremidiasi merupakan salah satu teknik pemulih-an lahan tercemar diharapkan dapat mem-berikansumbangan yang besar dan nyata bagi usaha mem-perbaiki dan mempertahankan kualitas lingkungandi Indonesia. Keuntungan lain dari penerapan fitore-midiasi adalah biaya operasional yang relatif murahbila dibandingkan pengolahan konvensional lainseperti insenerasi, pencucian tanah berdasarkansistem kimia dan energi yang dibutuhkan. Namundemikian kelemahan teknik fitoremediasi adalahdari segi waktu yang dibutuhkan lebih lama danjuga terdapat kemungkinan masuknya kontaminan(logam berat) kedalam rantai makanan melaluikonsumsi hewan dari tanaman tersebut.

KESIMPULAN

Pemulihan tanah tercemar logam berat hen-daknya dilakukan bukan semata-mata untuk peng-hilangan dan pembersihan zat pencemar saja, tetapijuga yang tidak kalah penting adalah untuk per-baikan mutu tanah sebagai tanah pertanian. Denganfitoremediasi selain zat pencemar logam berat dapatdiambil oleh tanaman, tanah secara signifikan akanmengalami perbaikan bukan hanya berkurangnya zatpencemar tersebut tetapi juga akibat adanya aktivitas

akar tanaman dalam meregulasi dirinya sehinggatanah secara otomatis menjadi subur kembali.

Sebelum penerapan teknik fitoremediasi dilapangan, untuk menghindari dampak negatif yangmungkin timbul, maka diperlukan informasi menge-nai : a) karakteristik tanah yang tercemar, b) pemi-lihan spesies tanaman yang akan digunakan, c) pro-ses pemisahan dan rekoveri biomassa, d) pembuang-an biomassa yang telah digunakan, e) pertimbangantekno-ekonomi.

REKOMENDASI

Bagaimanapun juga teknik fitoremediasisebagai metode biokonsentrasi logam berat padajaringan tanaman, akan menimbulkan kekhawatiranterutama kemungkinan akibat yang timbul bilatanaman yang telah menyerap logam berat tersebutdikonsumsi oleh hewan dan masuk kedalam rantaimakanan. Untuk itu diperlukan penanganan tanamantersebut sebaik mungkin karena dengan pembuang-an yang tidak semestinya hanya akan berpindahnyazat pencemar logam ketempat lain dan dapat me-nimbulkan pencemaran baru.

Salah satu penanganan tanaman yang telahdigunakan untuk proses fitoremediasi adalah dilaku-kan dengan recovery (pengambilan kembali) logam-nya yang bernilai ekonomi tinggi seperti emas (Au).Namun bila logam yang diserap tanaman tersebuttidak memiliki nilai ekonomi tinggi, maka tanamanitu dapat dibakar pada suhu yang tinggi, dankemungkinan diperoleh energi. Cara lain yang dapatdilakukan terhadap biomassa yang berikatan denganlogam berat adalah dengan dibakar dengan meng-gunakan insenerator.

Saat ini walaupun teknologi fitoremediasibelum banyak diterapkan dalam pemulihan pence-maran tanah dan air, kedepan diharapkan akan men-jadi teknologi pembersih lingkungan yang potensialdengan ditunjang oleh keanekaragaman hayatitanaman di Indonesia yang dapat digunakan sebagaitanaman hiperakumulator, sehingga program pem-bangunan yang berkelanjutan (sustainable develeop-ment) dapat tercapai.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 1999 : Phitoremediation Resource Guide,Office of Solid Waste and EmergencyResponse Agency, US EPA, USA

----------, 2002 : Petunjuk teknis Pengolahan LimbahCair dengan Sistem Wastewater Garden(WWG), Bapedalda Provinsi Bali,Denpasar, Bali

----------, 2003 : Fitoremidiasi, Pengolah Air LimbahDengan Media Tanaman, DirektoratPerkotaan dan Perdesaan Wilayah Barat,Ditjen Perkotaan dan Tata Perdesaan,Departemen Permukiman dan PrasaranaWilayah, Jakarta


122


Aiyen, 2006 : Ilmu Remediasi Untuk MengatasiPencemaran Tanah di Aceh dan SumateraUtara, Fakultas Pertanian UniversitasTadulako, Palu.

Alberta, 2003 : Land Reclamation, Remidiation andRestoration,http://www.research/Land_Recl_Remed_Restor/index

Andreas Santoso, 2009 : Tekmologi BioremediasiLebih Efektif, http://bataviase.co.id/detailberita-10405308.html

Baker A.J.M,1999 : Metal Hyperaccumulator Plant,a Biological Resource for Exploitation inthe Phytiextraction of metal-polluted `soil,URL : http://www.epfl.ch

Batianoff , G.N, R.D Reeves and R.L Specht, 1990 :A Nickel Accumulating SertentineendemicSpecies of Central Queensland Aust.

Bragg, J.R, Prince, R.C and R.M, Atlas,1994 :Effectiveness of Bioremediation for ExxonValdez`Oil, Nature

Collins, C.D, 1999 : Strategies for Minimizing Envi-ronmental Contaminant, Trend Plant Sci.

Crawford, 2001 : Bioremidiation Principles andApplications, Cambridge University Press,UK

Grant , C.A, W.T Buckly and L.D. Bailey, 1998 :Cadmium Accumulation in Crops, Ca. J.Plant Sci

Guntenspergen, G.R, 1999 : Wetland Vegetation forWastewater Treatment, Municipal,Industrial and Agricultural, LewisPublisher, Michigan.

Gwozdz, E.A, R. Przymusinky and J. Deckert, 1997: Plant Cell Responses to heavy metal,Molecular and Physiological aspect, ActaPhysiol. Plant.

Head, I.M and Swannell, R.J, 1999 : Bioremediationof Petrolium Hidrocarbon Contaminant inMarine Habitat, Current Opinion inBiotechnology.

Kelly E.B., 1999 : Ground Water Pollution, Phyto-remediation,http://www.cee.vt.edu/pogram_areas/environmental/teach/phyto/html.

Lasat, M.M, 2000 : Phytoextraction of Metal fromContaminated Soil, http://www.engg.ksu.edu/HSRC/JHSR

Marschner, H. and V. Romheld, 1994 : Strategies ofPlant for Aquisition of Iron, Plant Soil.

Mc. Grath, S.P. 1999 : Heavy Metal Uptake andChemical Changes in the Rhizophere ofThlaspi caerulescens Grown in Contami-nated Soil, Plant Soil.

Mengel, K and E.A Kirkby, 1999 : Principle of plantNutrition, 4th Edition, International potashinstitute, Bern..

Muhammad, I.L and J.S. Peter, 2008 : Phyto-remediation of Heavey Metal PollutedSoils and Water Pregresses and Perperc-tives, J. Zhejiang University Sci. B.

Muin, A., 2003 : Penggunaan Mikoriza untukMenunjang Pembangunan Hutan, http://www.hayati-ipb.com/user/rudyct/PPs702.htm

Priyanto, B, dan T. Suryati, 2000 : KandunganBeberapa Janis Logam Berat di Tanah yangDigunakan untuk Pertanian, Jakarta.

Onrizal, 2005 : Restorasi lahan TerkontaminasiLogam Berat, Fakultas Pertanian, USU.

Rosenberg, E. and Ron, E.Z, 1996 : Bioremediationof Petrolium Contaminant, CambridgeUniversity Press, UK

Sculthtorpe, 1999 : The Biological Aquatic VascularPlant, Edward Arnold Ltd. London,

Storm G.L., G.J. Fosmire and E.D. Bellis, 1994 :Persistence of Metal in Soil and SelectedVertebrate in the Vinicity of the PalmertonZinc Smelter, J. Environmental Quality .

Strahler A.N, 2000 : Environmental Geoscience,Interaction Between Natural System andman, Hamilton Publishing Co. SantaBarbara, California

Suhendrayatna, 2001: Heavy Metal Bioremoval byMicroorganism,http://www.istecs.org/Publication/Japan/010211_suhendrayatna.PDF

Tejoyuwono N., 2003 : Logam Berat DalamPertanian, Fakultas Pertanian, UGM

Titi Juhaeti, Fauzia S. dan N. Hidayati, 2004 :Inventarisasi Tumbuhan Potensial UntukFitore-mediasi Lahan dan Air TerdegradasiPenambangan Emas, Biodeversitas, Vol. 6No. 1, ISSN 1412-033X, Pusat LembagaBiologi LIPI, Bogor.


123


Watanabe, M., 2000 : Phytoremediation on theBrink of Commercialization, Environmen-tal Science Technology.

Wisse DL., D.J. Trantolo, E.J. Cichon and U.Stottmeister, 2000 : Bioremediation of

Contaminanted Siols, new York MarcelDekker Inc.

Verloo, M. 1993 : Chemical Aspect of SoilPollution, ITC-Gen Publishing series No.4-7

Fermentasi Limbah Padat Industri Kelapa Sawit …..............................… (Subandriyo dkk) …... : 124 – 130

124


FERMENTASI LIMBAH PADAT INDUSTRI KELAPA SAWIT (SOLIDHEAVY PHASE) DENGAN ASPERGILLUS NIGER

Subandriyo1), Any Kurnia1), Endang Tri Hastuti1), Susdawanita1)

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

email : [email protected]


ABSTRACT

Research fermentation solid waste palm oil industry (heavy solid phase) byusing Aspergillus niger as inoculum have been performed using solid phase fermen-tation. Fermentation was conducted without addition of water (F1), without addingwater and adding minerals (F2), with the addition of water 1:1 (F3), and with theaddition of 1:1 and the addition of mineral water (F4). While variable fermentationtime which includes three days, four days and five days.

The results showed that SHP fermentation with Aspergillus niger obtainedthe optimal result of fungal growth by SHP fermentation conditions without additionof water and without the addition of minerals, cover pan with plastic fermentationtime of 5 days at room temperature.

SHP fermentation using Aspergillus niger can cause a decrease in pH valueof 5.65 at 0 day of incubation to 5.31 at day 5 of incubation, an increase of 10.24%ash content, protein content increased by 72.46% and crude fiber decreasedby 12.26%.

Keywords : SHP, fermentation, Aspergillus niger

ABSTRAK

Penelitian fermentasi limbah padat industri kelapa sawit (Solid heavyphase)/ SHP dengan Aspergillus niger sebagai inokulum telah dilakukan denganteknik fermentasi fase padat. Fermentasi dilakukan tanpa penambahan air (F1),tanpa pe-nambahan air dan penambahan mineral (F2), dengan penambahan air 1:1(F3), dan dengan penambahan air 1:1 dan penambahan mineral (F4). Sedangkanvariabel waktu fermentasi yang meliputi 3 hari, 4 hari dan 5 hari.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa fermentasi SHP dengan Aspergillusniger diperoleh hasil pertumbuhan kapang paling optimal dengan kondisi fermentasiSHP tanpa penambahan air dan tanpa penambahan mineral, penutup loyang plastikdengan waktu fermentasi 5 hari pada suhu kamar.

Fermentasi SHP dengan menggunakan Aspergillus niger dapat menyebab-kan penurunan nilai pH dari 5,65 pada inkubasi 0 hari menjadi 5,31 pada inkubasihari 5, peningkatan kadar abu sebesar 10,24 %, peningkatan kadar protein sebesar72,46 % dan penurunan serat kasar sebesar 12,26 %.

Kata kunci : SHP, fermentasi, Aspergillus niger

PENDAHULUAN

Limbah padat industri kelapa sawit (SolidHeavy Phase) disingkat SHP merupakan salah satulimbah pengolahan minyak sawit. Perkebunankelapa sawit di Indonesia setiap tahun menunjukkanpeninkatan (Ditjenbun, 1995). Meningkatnya pro-duksi kelapa sawit yang diikuti dengan peningkatanproduksi minyak sawit, seperti CPO (crude palmoil) akan meningkatkan pula limbah kelapa sawit

seperti bungkil inti sawit dan limbah padat SHP,masing-masing 45 – 46 % dan 2 % dari jumlahproduksi minyak. Bungkil inti sawit sudah lamadimanfaatkan sebagai pakan ternak pada ruminansiadan babi sedang bertumbuh (Aritonang, 1984).Sementara itu, limbah padat SHP meskipunmengandung 12 % protein kasar masih sedikitdimanfaatkan sebagai pakan ternak, terutama ternakunggas.


125


Limbah padat SHP adalah bahan buanganyang dihasilkan selama proses pemerasan atauekstraksi minyak (Aritonang, 1984), SHP merupa-kan hasil penyaringan limbah industri kelapa sawitdengan menggunakan membrane filter. Potensiproduksinya di Indonesia cukup besar, yaitu sekitar2 juta ton (bahan kering) per tahun. Limbah ini padapabrik tertentu langsung dibuang ke selokan / paritatau tanah terbuka sebagai pupuk.

Menurut penelitian yang telah dilakukanoleh Sinurat, dkk., SHP yang sudah dikeringkan(BK 92,4 %), mengandung protein kasar 10,04 %,lemak 15,07 %, abu 12,7 % dan GE 4400 kkal/kg.

Percobaan pada sapi dan kerbau diMalaysia (Dalzell, 1978) menunjukkan bahwa pem-berian konsentrat yang masing-masing mengandungSHP, PFF (Palm fresh fiber), PKM (palm kernelmeal / bungkil inti sawit), molasses, urea, supple-men mineral dan vitamin dapat digunakan secaraefektif dan memberikan pertambahan bobot badan0,47 kg per hari. Gohl (1981) melaporkan padaruminansia bahwa SHP dapat diberikan hingga 50 %dari konsentrat, sedangkan pada ransum dombamenampilkan daya cerna yang baik (Hutagalung danJalaluddin, 1982). Penelitian lain menunjukkanbahwa babi memperlihatkan penampilan produksikurang baik. Pada unggas dapat dilaporkan bahwaSHP dapat diberikan pada ayam pedaging hingga 15% dan ayam petelur hingga 20 % (Hutagalung danJalaluddin, 1982).

SHP dengan protein yang cukup tinggiyang hampir sama dengan protein dedak padi,berpeluang dapat dimanfaatkan sebagai bahan pakanternak unggas, namun demikian masih mempunyaikadar serat kasar tinggi yang biasanya sulit dicerna.

Untuk meningkatkan protein dan menurun-kan serat kasar dibutuhkan suatu teknologi, antaralain teknologi fermentasi. Laporan penelitian diBalai Penelitian Ternak menunjukkan bahwa tekno-logi fermentasi dapat meningkatkan kandunganprotein pada singkong (Kompiang, 1994), bungkilkelapa (Sinurat et al, 1995; Purwadaria et al, 1997),dan sagu (Kompiang et al,1997).

Diharapkan dengan teknologi fermentasiini dapat meningkatkan nilai nutrisi SHP, terutamaprotein dan menurunkan serat kasar, sehingga dapatlebih mudah dicerna oleh ternak unggas. Olehkarena itu, suatu penelitian dirancang untuk mening-katkan protein SHP dan menurunkan kadar seratkasarnya dengan teknologi fermentasi, untuk itudalam penelitian ini dipelajari teknik fermentasi fasepadat untuk meningkatkan nilai nutrisi limbah padatindustri kelapa sawit dengan Aspergillus niger.

Aspergillus niger dapat tumbuh pada suhu35 oC – 37 oC (optimum), 45 oC – 47 oC (maksi-mum) dan memerlukan oksigen yang cukup(aerobik). Aspergillus niger dalam pertumbuhannyaberhubungan langsung dengan zat makanan yangterdapat dalam substrat, molekul sederhana yangterdapat disekeliling hifa dapat langsung diserapsedangkan molekul yang lebih kompleks harus

dipecah dahulu sebelum diserap ke dalam sel,dengan menghasilkan beberapa enzim ekstra seluler.

METODOLOGI PENELITIAN

Bahan dan peralatan :Bahan yang digunakan : limbah padat kelapa sawit,yang diperoleh dari PT. Harapan Sawit LestariKetapang Kalimantan Barat, Aspergillus niger yangdibeli dari Balai Penelitian Ternak Bogor, amoniumsulfat, urea, magnesium sulfat, kalsium klorida,ferro sulfat, kalium klorida, NPK.Sedangkan peralatan yang digunakan : drum plastik,ember plastik, timbangan 5 kg, waskom plastikbesar, karung plastik lembaran, karung plastik 50kg, kantong plastik 50 kg, centong plastik, dandang5 kg, loyang plastik (36 x 28 cm), loyang aluminium(25 x 25 cm), tampah, pengaduk kayu, karet gelang.

Tahapan Kegiatan :1. Tahap Pertama : Penentuan Kondisi Opti-

mum Fermentasi SHP dengan AspergillusNiger.Penentuan kondisi optimum fermentasi SHPdengan Aspergillus niger dilakukan dengan 4perlakuan sebagai berikut :1. Fermentasi SHP dengan Aspergillus niger

tanpa penambahan air, tanpa penambahanmineral (F1).

2. Fermentasi SHP dengan Aspergillus nigertanpa penambahan air, kemudian denganpenambahan mineral (Amonium sulfat,urea, magnesium sulfat, kalsium klorida,ferrosulfat, kalium klorida, NPK) (F2).

3. Fermentasi SHP dengan Aspergillus nigerdengan penambahan air 1:1, tanpa penam-bahan mineral (F3).

4. Fermentasi SHP dengan Aspergillus nigerdengan penambahan air 1:1, kemudiandengan penambahan mineral (Amoniumsulfat, urea, magnesium sulfat, kalsiumklorida, ferrosulfat, kalium klorida, NPK)(Tiurma Pasaribu et al, 1998) (F4).

Cara kerja :1.1. Fermentasi SHP dengan Aspergillus

niger tanpa penambahan air (F1).Menimbang SHP sebanyak 0,5 kg, dima-sukkan dalam dandang/panci dan dikukusselama 40 menit dan kemudian didingin-kan. Setelah dingin diukur pH, selanjutnyadiatur pH menjadi 6, Tambahkan inokulumAspergillus Niger sebanyak 8 g/kg danaduk hingga rata (Tiurma Pasaribu et al,1998), dimasukkan dalam loyang plastik,tutup loyang plastik tersebut dengan loyangplastik diatasnya, kemudian diikat dengankaret gelang agar tutup loyang tidak berge-ser, difermentasi selama 5 hari pada suhuruang, diamati pertumbuhan kapang secaravisual setiap hari selama inkubasi.


126


1.2. Fermentasi SHP dengan Aspergillusniger tanpa penambahan air, dandengan penambahan mineral (F2).Menyiapkan campuran mineral sebanyak66,8 g/kg SHP (Tiurma Pasaribu et al,1998), dengan cara menimbang 31,25 gamonium sulfat, 16,7 g urea, 7,19 gnatrium dihidrogen fosfat, 2,08 gmagnesium sulfat, 0,63 g kalium klorida,0,31 g fero sulfat dan 0,28 g kalsiumklorida (ramos et al, 1983).Kemudian menimbang SHP sebanyak 0,5kg, tambahkan campuran mineral, diadukhingga rata, dimasukkan dalam dandangselanjutnya dikukus selama 40 menit dandidinginkan. Setelah dingin diukur pH SHPdan diatur pH menjadi 6, ditambahkaninokulum Aspergillus Niger sebanyak 8g/kg dan aduk hingga rata, dimasukkandalam loyang plastik, tutup loyang plastikdengan loyang plastik diatasnya, kemudiandiikat dengan karet gelang agar tutuployang tidak bergeser, difermentasi selama5 hari pada suhu ruang, kemudian diamatipertumbuhan kapang secara visual setiaphari selama inkubasi.

1.3. Fermentasi SHP dengan Aspergillusniger dengan penambahan air 1:1 (F3).Menimbang SHP sebanyak 0,5 kg, ditam-bahkan air 1:1, diaduk hingga rata, dima-sukkan dalam dandang dan dikukus selama40 menit dan kemudian didinginkan.Setelah dingin diukur pH SHP selanjutnyadiatur pH menjadi 6, Tambahkan inokulumAspergillus Niger sebanyak 8 g/kg danaduk hingga rata, dimasukkan dalamloyang plastik, tutup loyang plastik denganloyang plastik diatasnya, kemudian diikatdengan karet gelang agar tutup loyang tidakbergeser, difermentasi selama 5 hari padasuhu ruang kemudian diamati pertumbuhankapang secara visual setiap hari selamainkubasi.

1.4. Fermentasi SHP dengan Aspergillusniger dengan penambahan air 1:1, danpenambahan mineral (F4).Menyiapkan campuran mineral sebanyak66,8 g/kg SHP, menimbang SHP sebanyak0,5 kg, tambahkan campuran mineral,kemudian ditambahkan lagi air 1:1 kemu-dian diaduk hingga rata, dimasukkan dalamdandang dan dikukus selama 40 menit dankemudian didinginkan. Setelah dingin di-ukur pH SHP dan diatur pH menjadi 6,Tambahkan inokulum Aspergillus Nigersebanyak 8 g/kg dan aduk hingga rata,dimasukkan dalam loyang plastik, tutuployang plastik dengan loyang plastikdiatasnya, kemudian diikat dengan karetgelang agar tutup loyang tidak bergeser,difermentasi selama 5 hari pada suhuruang, kemudian diamati pertumbuhankapang secara visual setiap hari selamainkubasi.

2. Tahapan Kedua : Fermentasi SHP dari hasilpenentuan kondisi optimum fermentasiTahap IPada tahap kedua ini, fermentasi SHP dilakukandengan kondisi sesuai dengan kondisi optimumyang diperoleh dari percobaan optimasi tahap I,kemudian dilakukan pengamatan pertumbuhankapang, perubahan suhu, dan perubahan kimia.Setelah difermentasi selama 5 hari selanjutnyadilakukan proses enzimatis dengan cara SHPhasil fermentasi dimasukkan dalam kantungplastik, dipadatkan hingga tidak ada udara (anaerob) dan disimpan selama 2 hari (TiurmaPasaribu et al, 1998). Setelah 2 hari SHP hasilfermentasi dimasukkan dalam loyang alumi-nium kemudian dikeringkan dalam oven dengansuhu 60 0C hingga kering (Tiurma Pasaribu etal, 1998). SHP kering digiling dan dianalisisproksimat.Rangkaian prosesnya seperti disajikan dalamgambar 1. dibawah ini :


127


Gambar 1. Alur proses fermentasi SHP

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengamatan terhadap pertumbuhan kapangAspergillus niger dilakukan pada keempat perlaku-

an, pertumbuhan kapang yang ditandai denganadanya miselium dan konidia. Pertumbuhan kapangselama fermentasi dapat dilihat pada tabel 1.

SHP

Penambahan air atau tanpa air

Penambahan mineral atau tanpa mineral

Pengukusan

Pengadukan

Pendinginan

Penambahan Aspergillus niger

Pengadukan

Fermentasi aerob

Pemanenan

Fermentasi anaerob

Pengeringan

Penggilingan

Bahan pakan ternak


128


Tabel 1. Pertumbuhan kapang selama fermentasi

No Perlakuan Fermentasi Pengamatan Pertumbuhan Kapang0 hari 1 hari 2 hari 3 hari 4 hari 5 hari

1 SHP tanpa penambahan air,tanpa penambahan mineral (F1).

- - - +, 1 ttkФ 8 cm

+, 1 ttkФ 18 cm

+, tebal,rata

2 SHP tanpa penambahan air,penambahan mineral (F2).

- - - +, tipis, rata +, tipis, rata +, tipis, rata

3 SHP dengan penambahan air 1:1,tanpa penambahan mineral (F3).

- - - +, tipis +, tipis, rata +, rata

4 SHP dengan penambahan air 1:1,penambahan mineral (F4)

- - - +, 1 ttk +, 6 ttk +, 2 ttk,Ф 2 cm

Keterangan :+ : Tumbuh- : Tidak tumbuhФ : Diameter

Pada hari ke-0 sampai 2 hari, semua perlakuanfermentasi SHP dengan Aspergillus niger, pertum-buhan kapang belum terlihat, karena masih dalamtahap adaptasi. Pada fermentasi hari ke-3 : Fermen-tasi SHP tanpa penambahan air, kapang tumbuh satutitik dengan diameter 8 cm, fermentasi SHP tanpapenambahan air dengan penambahan mineral,kapang tumbuh tipis rata, fermentasi SHP denganpenambahan air 1:1 ; ada pertumbuhan kapang akantetapi tipis, sedangkan fermentasi SHP denganpenambahan air 1:1 dan penambahan mineral,kapang tumbuh 1 titik kecil. Dari 4 perlakuan yangberbeda ternyata pertumbuhan kapang pada mediumyang dengan penambahan air 1 ; 1 lebih lambatdibandingkan dengan fermentasi tanpa penambahanair 1 : 1, demikian juga fermentasi dengan penam-bahan mineral, pertumbuhan kapangnya lebih lam-bat dibandingkan fermentasi tanpa penambahanmineral. Selanjutnya fermentasi pada hari ke 4 : Fer-mentasi SHP tanpa penambahan air, kapang tum-buh satu titik membesar diameter menjadi 18 cm,fermentasi SHP tanpa penambahan air denganpenambahan mineral, kapang tumbuh tipis rata(tetap sama pada hari ke 3), fermentasi SHP denganpenambahan air 1:1 ; pertumbuhan kapang adatetapi tipis dan rata, sedangkan fermentasi SHPdengan penambahan air 1:1 dan penambahanmineral, kapang tumbuh menjadi 6 titik kecil. Untukfermentasi hari ke 5 : Fermentasi SHP tanpa penam-bahan air, kapang tumbuh tebal rata menutupi semuamedia, fermentasi SHP tanpa penambahan airdengan penambahan mineral, kapang tumbuh tipisrata (masih tetap seperti hari ke 3), fermentasi SHPdengan penambahan air 1:1 ; pertumbuhan kapangtipis rata (sama seperti pada hari ke 4), sedangkanfermentasi SHP dengan penambahan air 1:1 danpenambahan mineral, kapang tumbuh tetap 6 titiktetapi 2 titik berdiameter 2 cm.Dari ke empat perlakuan fermentasi SHP denganAspergillus niger, diperoleh hasil pertumbuhanpaling optimal pada perlakuan fermentasi SHP tanpapenambahan air dan tanpa penambahan mineraldengan pertumbuhan kapang tebal dan merata padasemua substrat.

Dalam penelitian ini Aspergillus nigerternyata dapat tumbuh dengan baik tanpa penam-bahan mineral. Hal ini disebabkan dalam SHP masihmengandung mineral, sesuai hasil penelitian kompo-sisi mineral menurut Aritonang (1984) : Kalsium(Ca), 0,28 – 0,69 %, Fosfor (P), 0,11 – 0,44 %,Magnesium (Mg), 0,18 – 0,36 mg/kg, Mangan(Mn), 54 – 70 mg/kg, Tembaga (Cu), 29 – 45mg/kg, Besi (Fe), 1500 – 1900 mg/kg, Seng(Zn),900 – 1200 mg/kg, yang diperlukan oleh jamursehingga tidak perlu penambahan mineral dari luar.

Setelah 5 hari fermentasi dilanjutkandengan proses enzimatis yaitu dengan cara SHPdimasukkan ke dalam kantong plastik, dipadatkandan diikat rapat (proses an aerob) dengan tujuanagar pertumbuhan jamur berhenti tetapi prosesreaksi enzimatik tetap berlanjut.

Pertumbuhan KapangPertumbuhan kapang Aspergillus niger

selama fermentasi ternyata pada waktu inkubasi 0dan 1 hari, hifa dan spora belum tumbuh, pada harike 2 fermentasi mulai terlihat adanya hifa. Selan-jutnya pada hari ke 3 terbentuk spora dan pada harike 4 hifa dan spora menutupi medium sekitar 50 %,dan pada hari ke 5 hifa dan spora menutupi mediumsekitar 98 %.

Pada hari ke 0 belum terjadi pembelahansel oleh kapang, pada saat ini masih menyesuaikandiri dengan kondisi pertumbuhan dan lingkunganuntuk persiapan metabolisme. Menurut Bukle et al(1987) pada awal inokulasi mikroorganisme kedalam medium, waktu pembelahan sel tidak terjadi.Hal ini berlangsung beberapa menit atau jam tergan-tung spesies, media dan lingkungan. Demikian jugamemasuki hari ke satu, belum nampak hifa padamedium. Ini tidak berarti bahwa pertumbuhankapang belum terjadi. Pada saat ini kapangAspergillus niger sudah dapat beradaptasi denganlingkungan dan aktif melakukan metabolisme, yangditandai dengan timbulnya uap air pada dindingloyang plastik dan penutup medium, sebagai hasildari proses metabolisme kapang. Pada hari ke-2permukaan medium sudah ditutupi hifa dan pada


129


hari ke-3 mulai tampak spora di permukaanmedium. Hal ini menunjukkan bahwa kapang terusmenerus tumbuh dan berkembang biak. Timbulnyaspora disebabkan oleh nutrien yang terdapat padamedium sudah mulai berkurang. Spora tersebut terustumbuh dan berkembang biak sehingga pada harike-4, permukaan media sudah tertutup spora sekitar50 %, Pada hari ke-5 hifa dan spora terus berkem-bang biak menutupi permukaan medium sekitar 98%. Menurut Reham dan Reed (1981), laju pertum-buhan maksimum terjadi pada saat suplai nutrisimedium masih berlebih, tidak terdapat faktor peng-hambat pertumbuhan dan semua sel mempunyaikemampuan berkembang biak.

Perubahan SuhuSelama proses fermentasi ternyata terjadi

perubahan suhu medium fermentasi dengan rata-ratasuhu awal 26,5 oC secara bertahap meningkat dansuhu tertinggi terjadi pada hari ke-1 dan ke-2 yangmencapai 34,5 oC. Hal ini membuktikan bahwa ter-jadi proses metabolisme yang diakibatkan oleh akti-vitas Aspergillus niger, yang merupakan aktivitasperombakan bahan penyusun media oleh kapangdalam upaya mendapatkan energi yang diperlukanuntuk pertumbuhan dan pembentukan sel. Pada harike-3 suhu mulai menurun (31,5 oC) dan selanjutnyamenurun sehingga hari ke-4 yang mencapai 31,2 oC,sedangkan pada hari ke-5 menurun menjadi 30,6 oC.Hal ini menunjukkan sudah mulai terjadi penurunanaktifitas mikroba, sejalan dengan mulai berkurang-nya bahan makanan yang terdapat dalam media.

Perubahan KimiaSetelah proses fermentasi kemudian dilan-

jutkan proses enzimatis terjadi perubahan kimia, halini ditunjukkan dengan terjadinya perubahan pH dannutrien seperti terlihat pada tabel 2.

Tabel 2. pH dan komposisi nutrien sebelum dansesudah fermentasi, sesudah proses enzimatis

Paramater uji Satuan

Hasil analisis (Bahankering)

Sebelumfermentasi

Setelahfermentasi

pHKadar abuKadar proteinKadar serat kasar

-% b/b% b/b% b/b

5,6520.8912.9331.48

5,3123.0322.3027,62

Selama proses fermentasi terjadi penurunannilai pH dari 5,65 pada inkubasi 0 hari menjadi 5,31pada inkubasi hari 5. Penurunan pH ini di sebabkanoleh adanya asam asam organik yang dihasilkan,seperti dijelaskan oleh Wang et al (1979) bahwaperubahan pH selama proses fermentasi disebabkanoleh terbentuknya asam laktat dan asetat.

Selama proses fermentasi berlangsung ter-jadi peningkatan kadar protein dari 12,93 % padainkubasi 0 hari menjadi 22,30 % pada inkubasi 5

hari, mengalami peningkatan sebesar 72,46 %.Peningkatan protein ini disebabkan kenaikan jumlahmasa sel kapang (Wang et al, 1979). Penambahan Norganik pada media akan meningkatkan aktivitaskapang Aspergillus niger dalam membentuk sel.

Selama inkubasi berlangsung terjadipeningkatan kadar abu dari 20,89 % pada hari 0menjadi 23,03 % pada hari ke-5, peningkatansebesar 10,24 %. Peningkatan kadar abu disebabkanoleh adanya kehilangan bahan kering serta terben-tuknya komponen baru, sehingga persentase penyu-sun medium awal dan produk akhir berbeda. Kehi-langan bahan kering ini meningkatkan konsentrasiunsur yang dapat diabukan dalam medium.

Serat kasar setelah fermentasi, berdasarkanpersentase produk akhir mengalami penurunan dari31,48 % menjadi 27,62 %, mengalami penurunansebesar 12,26 %. Penurunan ini disebabkan selamafermentasi dengan Aspergillus niger memproduksienzim selulose dan enzim mananase (Purwadaria elal, 1997) untuk memecah serat (selulosa dan hemiselulosa) (Ofuya dan Nwajiuba, 1990).

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa :- Fermentasi SHP dengan Aspergillus niger

diperoleh hasil pertumbuhan paling optimaldengan kondisi fermentasi SHP tanpa penam-bahan air dan tanpa penambahan mineral,penutup loyang plastik dengan waktu fermen-tasi 5 hari, pada suhu kamar.

- Fermentasi SHP dengan menggunakan Asper-gillus niger dapat menyebabkan penurunannilai pH dari 5,65 pada inkubasi 0 hari menjadi5,31 pada inkubasi hari 5, peningkatan kadarabu sebesar 10,24 %, peningkatan kadarprotein sebesar 72,46 % dan penurunan seratkasar sebesar 12,26 %.

DAFTAR PUSTAKA

Aritonang, D. 1984. Pengaruh penggunaan bungkilinti sawit dalam ransom babi sedangbertumbuh. Thesis Pasca Sarjana IPB.Bogor.

Buckle, K.A, G.H. Edward dan M. Wooton, 1987.Ilmu Pangan. Universitas Indonesia Press,Jakarta.

Ditjenbun, 1995, Statitik Perkebunan Indonesia1994 – 1996, Kelapa Sawit. DirektoratJenderal Perkebunan Jakarta.

Hutagalung, R.I and S. Jalaludin, 1982. Feeds forfase animals from the oil palm. UniversityPertanian Malaysia, Serdang Malaysia.Soc. Anim. Prod. Serdang Malaysia, Publ.No. A 40.


130


Ofuya, C.O. and C.J. Nwajiuba, 1990. Fermentationof cassava peels for the production of cellu-lolytic enzymes. J.App.Bact. 68:171-177.

Purwadaria, T., T. Haryati, A.P. Sinurat, J. Darma,and T. Pasaribu, 1997. In vitro nutrientvalue of coconut meal fermented withAspergillus niger NRRL 337 at differentenzymatic incubation temperatures.Proceedings Second Conference onAgriculture Biotechnology, Jakarta, 13-15June 1995, Indonesia, Hal. 532-542.

Ramos, A.V, M. de la Tores, C.Lasos Campilo,1983. Solid state fermentation of cassavawith Rhizopus oligosporus NRRL 2710.Dalam Ferranti, M.P and Fiecter, A. (Eds.)Production and Feeding of Single Protein.Applied Sci Publiser. London.

Reham, HJ. And G Reed, 1981. MicrobialFundamentals Biotech 1, VerlgchemicGmbh, Welbheim.

Tiurma Pasaribu, A.P. Sinurat, T. Purwadaria,Supriyati, J. Rosida, Helmi Hamid, 1998,Peningkatan nilai gizi Lumpur sawitmelalui proses fermentasi , pengaruh jeniskapang, suhu dan lama proses enzimatis,Balai Penelitian Ternak, Bogor.

Wang D.I.C, C.L Conney, A.M Demain, P. Dunhill,A.F. Humherry, and M. Diely, 1979.Fermentation and Enzymes Technology,John Willey and Sons.

Pemanfaatan Filtrat Ampas Tahu untuk Bahan Baku …........................ (Ais Lestari K dkk) …... : 131 – 139

131


PEMANFAATAN FILTRAT AMPAS TAHU UNTUK BAHAN BAKUPEMBUATAN MINUMAN PROBIOTIK SOYGURT

Ais Lestari Kusumawardhani1), Sigit Kartasanjaya1), Muryati1), Nilawati1), Agustina LN. Aminin2)

1)Balai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran Iindustri (BBTPPI)Jl. Ki Mangunsarkoro 6 Semarang, Telp. (024) 8316315 Fax. (024) 8414811 email : [email protected]

2)Universitas Diponegoro, Fakultas MIPA Kimia

ABSTRACT

Filtrate from solid waste of tofu industry hasn’t much been used yet. Thisstudy found the methode to use tofu waste filtrate as soyghurt fermented drink(probiotic). The basic principle of making soyghurt is fermentation of soymilk whichusing pure bactery culture Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophillus.Improving the basic material quality was done by concentrating waste tofu filtrateand adding enrichment material from leguminous such as peanut, mungbean and redbean. Each of those materials was added with 3 types of sugar i.e succrose, fructoseand glucose. Fermentation which done at 45 oC for 10 hours did reduce beany flavor.Data were analyzed statistically using Fully Randomized Design followed by LSD ifthe results were significant and the preference test for organoleptic were analyzed byFriedman Test. The result of organoleptic test showed that soyghurt with mostpreffered taste and color was soyghurt with enrichment mungbean and glucose. Whilesoyghurt with the most preffered flavor was soyghurt without enrichment material(only waste tofu filtrate) with adding succrose. The pH analysis result that the lowestpH came form soyghurt with adding glucose, while the highest pH came fromsoyghurt with adding succrose. The content of lactic acid on soyghurt with soybeanenrichment tends to be higher compared with the other and provided statisticallysignificant different compared with the other enrichment (mungbean and red bean).Formic acid and oxalic acid content tend to be high on soyghurt with mung bean andred bean enrichment compared with soyghurt with enrichment soybean. There wasstill unknown the correlation between the more preffered taste and aroma on thecontent and kind of measured organic acid.

Keyword : filtrate solid waste of tofu, fermentation, soyghurt

ABSTRAK

Filtrat ampas tahu yang diperoleh dari limbah padat industri tahu belumbanyak dimanfaatkan. Dalam penelitian ini telah berhasil didapatkan metode peman-faatan filtrat ampas tahu sebagai minuman fermentasi (probiotik) soygurt. Prinsipdasar pengolahan soygurt adalah fermentasi susu kedele dengan menggunakanbiakan murni bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus padakondisi terukur.Peningkatan kualitas bahan dasar dilakukan melalui pemekatanfiltrat ampas tahu serta penambahan bahan pengaya dari kelompok kacang-kacanganyaitu kacang kedelai, kacang hijau, dan kacang merah. Masing-masing bahanditambah dengan tiga jenis gula yaitu sukrosa, fruktosa, dan glukosa. Fermentasidilakukan pada 45 oC selama 10 jam yang terbukti mampu mengurangi aroma langu.Selanjutnya data pengamatan sifat fisiko kimia dianalisis menggunakan RancanganAcak Lengkap Faktorial, sedangkan uji organoleptik untuk tingkat kesukaan(preference test) dianalisis dengan Friedman Test. Hasil pengujian organoleptikmenunjukkan bahwa soygurt dengan rasa dan warna paling disukai adalah soygurtdengan pengaya kacang hijau dan glukosa. Sedangkan soygurt dengan aroma palingdisukai adalah tanpa pengaya (hanya filtrat ampas tahu) dengan penambahansukrosa. Hasil analisis pH menunjukkan bahwa pH terendah terbentuk pada soygurtdengan penambahan glukosa, sedangkan pH tertinggi terbentuk pada soygurt denganpenambahan sukrosa. Kandungan asam laktat pada soygurt dengan pengaya kedelaicenderung tinggi dibanding yang lain serta memberikan perbedaan nyata


132


dibandingkan pengaya lain (kacang hijau dan kacang merah). Kandungan asamformat dan asam oksalat cenderung lebih tinggi pada soygurt dengan pengayakacang hijau dan kacang merah dibanding pada soygurt dengan pengaya kedele.Belum diketahui secara jelas korelasi antara rasa dan aroma yang lebih disukaiterhadap kadar dan jenis asam-asam organik yang terukur.

Kata kunci : filtrat ampas tahu, fermentasi, soyghurt

PENDAHULUAN

Dalam pembuatan tahu, selain dihasilkanproduk utama berupa tahu, juga dihasilkan limbahpadat dan limbah cair. Limbah cair dapat dimanfaat-kan menjadi nata de soya (Krus Haryanto, dkk1998) atau bila akan dibuang perlu dilakukan pena-nganan secara khusus karena mengandung zat-zatorganik terlarut yang cenderung membusuk biladibiarkan menggenang. Limbah padat industri tahuberupa ampas tahu yang merupakan sisa saringansari kedelai masih mengandung protein kira-kira 5% (Sarwono, 2004).

Potensi ampas tahun di Indonesia cukuptinggi, produksi kedelai di Indonesia tercatat padatahun 1999 sebanyak 1.306.253 ton, sedangkanJawa Barat sebanyak 85.988 ton. Bila 50 % kedelaitersebut digunakan untuk membuat tahu dankonversi kedelai menjadi ampas tahu sebesar 100 –112, maka jumlah ampas tahu tercatat 731.501,5 tonsecara nasional dan 48.153 ton di Jawa Barat(Anonymous, 2009) Oleh karena ampas tahu segarmasih mengandung air yang sangat tinggi menye-babkan sulit untuk disimpan dan mudah sekalibusuk. Menurut Sigit (2009), dari 1 kg ampas tahusegar dapat diambil cairan atau filtratnya sebanyak500 ml atau sekitar 50 % dari berat ampas. Kan-dungan nutrisi filtrat ampas tahu, air 96,79 %, abu0,24 %, lemak 0,96 %, protein 1,51 % dan karbo-hidrat 0,46 % (BBTPPI Semarang, 2009).

Pengolahan limbah tahu untuk dijadikanminuman sehat (probiotik) alternatif dilakukandengan alasan masih adanya kandungan nutrisidalam filtrat ampas tahu meskipun dalam kadaryang tidak terlalu tinggi (Tabel 1).

Secara spesifik, Kanda (1978) melaporkanbahwa filtrat ampas tahu mengandung sukrosa,

rafinosa, stachyosa, vitamin, protein, asam-asamorganik, mineral, dan nutrisi lain. Mengingat kadarnutrisi di dalam filtrat ampas tahu cukup rendah,maka untuk diolah menjadi soygurt perlu upayapeningkatan kadar nutrisi sebelum filtrat difermen-tasi. Agar fermentasi soygurt dapat berhasil makapada susu kedelai harus ditambahkan sumber gulayang lain sebelum diinokulasi.

Dalam penelitian ini, peningkatan kadarnutrisi filtrat ampas tahu yang akan difermentasidilakukan dengan cara pemekatan menggunakanpemanasan pada 80 oC hingga diperoleh setengahvolume filtrat awal, selanjutnya dilakukan upayapengkayaan dengan penambahan susu dari kelom-pok kacang-kacangan sehingga kadar protein filtratyang akan difermentasi mencapai 3,6-4,5 %.Menurut Cahyadi Wisnu (2007), yoghurt dapatdibuat dari susu kedelai dengan hasil baik bila kadarprotein 3,6-4,5 % dan dengan penambahan sukrosa5 %.Untuk menghasilkan soyghurt dengan rasa danaroma yang khas diperlukan perbandingan yangsama antara L. Bulgaricus dan S. Thermophillus.Menurut Chandan & Shahani (1993), hasil metabo-lisme karbohidrat (gula) berupa asam-asam organikakan mempengaruhi cita rasa dan ikut menentukankualitas soygurt.

Tujuan penelitian ini adalah memanfaatkanfiltrat ampas tahu menjadi produk minuman pro-biotik sebagai alternatif pemanfaatan bahan limbahyang mencemari lingkungan menjadi bahan pangan.Sedangkan sasarannya adalah mengetahui kondisioperasi proses fermentasi bakteri Lactobacillusbulgaricus dan Streptococcus thermophillus dalampembuatan minuman probiotik dengan bahan filtratampas tahu.

Tabel 1. Kandungan nutrisi filtrat ampas tahu dibandingkan dengan susu kacang hijau, susu kedelai dansusu kacang merah.

Kandungan Filtrat ampas tahu SusuKacang Hijau Kedelai Kacang Merah

Air (%) 96,79 92,82 92,38 91,98Abu (%) 0,24 0,32 0,39 0,41Lemak % 0,96 0,19 2,20 0,22Protein % 1,51 2,69 3,56 2,67Karbohidrat % 0,46 - - -Sumber : BBTPPI Semarang, 2009.


133


METODOLOGI PENELITIAN

Bahan-bahan yang digunakan dalam pene-litian ini adalah filtrat ampas tahu diperoleh daripabrik tahu BINTANG TIMUR Semarang, kacangkedelai impor, kacang hijau lokal, kacang merahlokal, sukrosa, fruktosa, glukosa, laktosa, sususkim, gelatin, air bersih, bakteri Lactobacillusbulgaricus dan Streptococcus thermophillus berasaldari perusahaan yoghurt GLANT Bogor. Sedangkanperalatan yang digunakan adalah timbangan, pancistainlessteel, blender, inkubator, waterbath, botolfermentor, kertas aluminium foil, saringan, LaminarAir Flow, pH-meter, HPLC dan alat-alat untukanalisa kimia.

Penelitian dilaksanakan menggunakan Ran-cangan Acak Lengkap Faktorial dengan perlakuanJenis Pengaya, yaitu : P0 : Susu dari Filtrat Ampastahu saja (tanpa pengaya), P1 : Susu dari Filtratampas tahu + Pengaya Susu Kedele (1:1), P2 : Susudari Filtrat ampas tahu + Pengaya susu KacangHijau (1:1), P3 : Susu dari Filtrat ampas tahu +Pengaya susu Kacang Merah (1: 1) dan Jenis Gula,yaitu : G1 : Sukrosa, G2 : Fruktosa, G3: Glukosa.Masing-masing perlakuan diulang 2 kali, sehinggadiperoleh kombinasi perlakuan sebanyak 12 buah.

Pengamatan kimia dan organoleptik dilaku-kan terhadap produk soygurt, meliputi kandunganasam-asam organik (asam laktat, asam oksalat, asamformat, asam sitrat, asam askorbat) dengan HPLC,pH dengan pH meter, kadar lemak dengan metodeEkstraksi soxhlet dan protein dengan metodeKjeldahl. Sedangkan uji organoleptik untuk rasa,aroma dan warna dilakukan Uji Kesukaan (prefe-rence test) dengan Uji Jarak Duncan menggunakan30 orang panelis tidak terlatih, dengan skalapenilaian :

5 = sangat suka4 = suka3 = kurang suka2 = tidak suka1 = sangat tidak suka

Data pengamatan kimia dianalisis sidikragam menggunakan Rancangan Acak LengkapFaktorial dan dilanjutkan dengan BNT 5 % apabilaada perbedaan yang nyata. Sedangkan hasil ujiorganoleptik dianalisa dengan FriedmanTest.

Cara KerjaPenelitian ini terdiri dari penelitian pendahuluan danpenelitian utama. Penelitian pendahuluan dimaksud-kan untuk mendapatkan waktu yang optimal bagiLactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermo-phillus untuk memfermentasi filtrat ampas tahumenjadi soygurt. Menurut metode Ilinois waktuyang dibutuhkan untuk fermentasi soygurt 4-5 jampada suhu 45 oC, akan tetapi pada tahapan penelitianpendahuluan, dengan waktu fermentasi 4 jam pro-duk yang dihasilkan belum memenuhi syarat, yaitudengan ditandai pH dari produk masih diatas 6,

konsistensi produk yang dihasilkan belum kentaldan bau langu (beany flavor) masih dominan.Setelah waktu fermentasi diperpanjang sampai 10jam, maka dihasilkan produk soygurt kental denganpH sekitar 4-5, flavor soygurt telah timbul danrelatif tidak berbau langu. Selanjutnya untukmelaksanakan penelitian utama waktu fermentasiditetapkan 10 jam, dengan langkah-langkah sebagaiberikut :a. Pembuatan susu pengaya yang terdiri dari susu

kedelai, susu kacang hijau dan susu kacangmerah mengacu pada metode Illinois yang dise-derhanakan (Yusmarini, 2004). Kacang-kacang-an direndam semalam ( 8 jam), kemudiandikupas kulitnya dan diblender dengan airhangat dengan perbandingan air : kacang (6 : 1).Selanjutnya disaring dengan kain tipis dandipasteurisasi pada suhu 80 oC selama 30 menit.

b. Penyediaan filtrat ampas tahu.Ampas tahu segar diperas dengan mesin peme-ras lalu disaring dihasilkan filtrat ampas tahu.Selanjutnya filtrat ampas tahu ini dipekatkandengan cara dipanaskan pada suhu 80 oC sam-pai volume menjadi 50 % dari volume awal (pe-mekatan menjadi 50 % dari volume awal, ber-dasarkan asumsi perhitungan agar diperolehmedia yang akan difermentasi dengan kandung-an protein sebesar 3,6 - 4,5 %).

c. Pembuatan Soygurt dari Filtrat Ampas Tahumengacu pada metode Kanda et al (1976)dengan sedikit modifikasi. Filtrat Ampas Tahuyang telah dipekatkan ditambah bahan pengaya(susu kedelai, susu kacang hijau dan susukacang merah) masing-masing dengan perban-dingan 1: 1. Selanjutnya ditambahkan sukrosa,fruktosa dan glukosa masing-masing sebanyak5 % dan gelatin 1 %. Masing-masing perlakuandimasukkan kedalam gelas kaca, ditutup rapatdan dipasteurisasi pada suhu 80 oC selama 30menit. Setelah dingin ( suhu 37 oC) ditambah-kan starter Lactobacillus bulgaricus dan Strep-tococcus thermophillus sebanyak 2,5 % darivolume media, diaduk hingga homogin kemu-dian diinkubasikan pada suhu 45 oC selama 10jam.

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Penentuan waktu inkubasiHasil pengamatan pada penelitian pendahu-

luan (tabel 2), menunjukkan bahwa Lactobacillusbulgaricus dan Streptococcus thermophillus yangdiinkubasikan pada 45 oC selama 4 jam belum mam-pu membentuk koagulan dan belum menghasilkansusu fermentasi dengan baik. Hal ini ditandaidengan pH produk yang dihasilkan masih tinggi (pH 6) dan aroma langu (beany flavor) masihdominan, belum berasa asam dan belum timbul rasasoygurt.


134


Pada penelitian pendahuluan, suhu inkubasimengikuti metode Taylor (1981), yaitu pada suhu 45oC. Waktu fermentasi Streptococcus thermophillusdan Lactobacillus bulgaricus pada awalnya dilaku-kan selama 4 jam berdasarkan metode Illinois.Namun inkubasi susu fermentasi selama 4 jam (studipendahuluan) ternyata belum menghasilkan peng-gumpalan protein yang sempurna, selain itu pHmasih cukup tinggi serta masih memunculkan aroma“kacang” yang cukup kuat. Hal ini disebabkankarena karbohidrat pada susu kedelai terdiri darigolongan oligosakarida dan polisakarida, sehinggauntuk dapat difermentasi oleh L. bulgaricus senya-wa tersebut harus dipecah dulu menjadi disakarida /monosakarida, sedangkan karbohidrat pada sususapi adalah laktosa. Oleh karena itu, inkubasi diper-panjang hingga 10 jam. Pemanjangan waktu inku-basi ini, ternyata memberikan hasil yang cukup baikdimana rata-rata pH pada semua perlakuan menca-pai sekitar 4,5 terjadi penggumpalan serta hilangnyaaroma “kacang” bahkan muncul aroma manis padabeberapa soygurt.

Menurut Angelia Vivi (2007), masalahyang sering timbul dalam suatu produk pangan yang

dibuat dari kedelai adalah timbulnya rasa dan aromalangu. Aroma langu merupakan aroma khas darikacang-kacangan. Timbulnya flavor langu disebab-kan karena enzim lipoksidase yang terdapat dalambiji kedelai mengurai lemak kedelai yang terjadipada saat proses penggilingan, terutama jika padasaat penggilingan menggunakan air dingin. Lemaktersebut dihidrolisa menjadi senyawa-senyawa pe-nyebab bau langu yang tergolong dalam kelompokheksanal dan heksanol yang pada konsentrasi rendahsudah dapat menyebabkan bau langu.

pH dan Pembentukan Asam-Asam Organik(asam laktat, asam format, asam sitrat, asamoksalat dan asam askorbat).

Selama proses fermentasi filtrat ampas tahudengan berbagai pengaya menjadi minumanprobiotik akan mengalami perubahan pH, yangdisebabkan karena terbentuknya asam-asam organikyang menimbulkan flavor yang khas pada soygurt.Dalam penelitian ini asam-asam organik yangterdeteksi dengan metode HPLC adalah asam laktat,asam format, asam sitrat, asam oksalat dan asamaskorbat.

Tabel 2. Pengamatan pH dan organoleptik soygurt pada berbagai macam perlakuan dengan waktuinkubasi 4 jam, 6 jam dan 10 jam.

PerlakuanpH awal

organo-leptik

pH akhir dengan waktu fermentasi

4 jam 6jam

10 jam

Filtrat ampas tahu : susukacang merah (1:1) +sukrosa 5%

6,95 6,28 6,00 4,56

HasilOrganoleptik

- Bau langu- Flavor soygurt blm. timbul- Belum terasa asam- Cair

- Bau langu tak terasa- Terasa aroma & rasa soygurt- Kental

Filtrat ampas tahu : susukacang hijau (1:1)+fruktosa 5%

6,72 6,0 - 4,46

HasilOrganoleptik

- Bau langu- Flavor soygurt blm. timbul- Belum terasa asam- Cair

- Bau langu tak terasa- Terasa aroma & rasa soygurt.- Kental

Filtrat ampas tahu : susukedelai (1:1)+ sukrosa 5%

6,45 5,83 - 4,39

HasilOrganoleptik

- Bau langu- Flavor soygurt blm. timbul- Belum terasa asam- Agak kental

- Bau langu tak terasa- Terasa aroma & rasa soygurt.- Kental

Hal penting yang harus diperhatikan dalampembuatan soygurt adalah jenis karbohidrat dalamsusu kedelai sangat berbeda dengan karbohidratyang terdapat pada susu sapi. Karbohidrat yang adapada susu kedelai terdiri golongan oligosakarida danpolisakarida, sedangkan karbohidrat pada susu sapiadalah laktosa. Kandungan gula yang terdapat pada

susu kedelai yang dapat dimanfaatkan oleh mikro-organisme dalam proses pembuatan soygurt sangatterbatas, oleh karena itu perlu dilakukanpenambahan sumber gula yang lain (Yusmarini etal., 2004). Menurut Cahyadi Wisnu (2007),penambahan gula pada susu nabati merupakankeharusan sebab bakteri asam laktat asam lakta


135


tidak mampu tumbuh dalam media yang tidakmengandung gula.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa apa-bila susu kedelai langsung diinokulasi tanpa penam-bahan gula tidak akan menghasilkan soygurt yangberkualitas baik hal ini ditandai dengan masihtingginya nilai pH dan tidak terjadi penggumpalanprotein (Yusmarini et al, 1998). Jenis gula yang ber-beda akan menghasilkan asam-asam organik yangberbeda yang pada akhirnya akan menyebabkan ter-jadinya perbedaan kualitas soygurt yang dihasilkan.

Analisa sidik ragam pH menunjukkan vari-asi jenis gula yaitu sukrosa, glukosa, dan fruktosayang ditambahkan kepada masing-masing susu ber-pengaruh nyata terhadap pH soygurt, akan tetapipenambahan pengaya susu kacang-kacangan daninteraksinya tidak berpengaruh nyata terhadap pHsoygurt. Tabel 3 menyajikan rerata pH soygurt yangdihasilkan dengan penambahan sukrosa, fruktosadan glukosa.

Tabel 3. Rerata pH soygurt dengan penambahansukrosa, fruktosa dan glukosa.

Perlakuan Rerata pHG1 (sukrosa) 5,03 a

G2 (fruktosa) 4,85 a

G3 (glukosa) 4,41 b

Bilangan yang didampingi dengan huruf yangberbeda, berarti berbeda nyata pada tarafkepercayaan 5 %.

Dari Tabel 3. terlihat bahwa pH terendahterbentuk pada susu fermentasi dengan komponenglukosa dan berbeda nyata dengan susu fermentasidengan penambahan fruktosa maupun sukrosa. Halini disebabkan karena glukosa adalah monosakaridayang lebih mudah dimanfaatkan oleh L. Bulgaricusdan S. Thermophillus menjadi sumber energi dan di-metabolisir lebih lanjut menjadi asam-asam organikyang akan menurunkan pH. Sedangkan sukrosamerupakan disakarida yang harus dipecah dulumenjadi monosakarida glukosa dan fruktosa agardapat dimetabolisir menjadi asam-asam organik,sehingga dengan waktu fermentasi yang sama, yaitu10 jam belum semua sukrosa dirubah menjadi asam-asam organik. Seperti telah diketahui, terdapat duajalur utama fermentasi heksosa yang digunakanuntuk mengklasifikasikan genus bakteri asam laktat,yaitu kelompok homolaktik dan heterolaktik (meta-bolisme campuran-asam). Pada kondisi glukosa ber-lebih dan oksigen terbatas, bakteri asam laktat go-longan homolaktik mengurai satu molekul glukosadalam jalur Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) untukmenghasilkan dua molekul piruvat. Kesetimbanganredoks intraselular dipertahankan melalui oksidasiNADH dengan reduksi piruvat menjadi asam laktat.Proses ini menghasilkan dua mol ATP per konsumsi

glukosa. Anggota kelompok homolaktik bakteriadiantaranya Lactococcus, Enterococcus, Strepto-coccus, Pediococcus, dan kelompok pertama dariLactobacilli. Kelompok bakteri heterofermentatifmenggunakan jalur pentosa fosfat, sebagai alternatifdari jalur pentosa fosfoketolase. Satu molekulGlukosa-6-fosfat mula-mula didehidrogenasi menja-di 6-fosfoglukonat dan kemudian terdekarboksilasimenghasilkan satu mol CO2. Hasil pentose-5-phosphate dipecah menjadi satu mol glyceraldehydephosphate (GAP) dan satu mol acetyl phosphate.GAP kemudian dimetabolisme menjadi laktat seper-ti dalam homofermentasi, dengan reduksi acetylphosphate menjadi ethanol melalui acetyl-CoA danintermediet acetaldehyde. Secara teoritis, produkakhir (termasuk ATP) diproduksi secara ekuimolardari katabolisme satu molekul glukosa. Bakteriheterofermentatif obligat meliputi Leuconostoc,Oenococcus, Weissella, and group III lactobacilli(Madigan and Martinko, 2006).

Pembentukan Asam laktat, asam format, asamsitrat, asam oksalat dan asam askorbat.

Analisa sidik ragam asam laktat dan asamoksalat, menunjukkan variasi jenis pengaya yangditambahkan kepada masing-masing filtrat ampastahu berpengaruh nyata terhadap terbentuknya asamlaktat dan asam oksalat pada soygurt, akan tetapi pe-nambahan jenis gula dan interaksinya tidak berpe-ngaruh nyata terhadap terbentuknya asam laktat danasam oksalat. Penambahan jenis pengaya maupunjenis gula tidak berpengaruh nyata terhadap pem-bentukan asam format, asam sitrat dan asamaskorbat. Tabel 4 menyajikan rerata kadar asamlaktat dan asam oksalat soygurt yang dihasilkandengan penambahan susu kedelai, susu kacanghijau, susu kacang merah maupun tanpa pengaya.

Organoleptik rasa, aroma dan warnaHasil analisa organoleptik menggunakan

Friedman Test, menunjukkan bahwa penambahanpengaya maupun penambahan gula berpengaruhnyata terhadap rasa, aroma, maupun warna soygurt.Kenyataan ini menarik, sebab perbedaan yang nyataterhadap uji organoleptik mengindikasikan mekanis-me metabolisme yang luas dari bakteri asam laktatterhadap beragam perlakuan dalam desain penelitianini. Hasil ini berbeda dibanding penelitian yang dila-kukan oleh Yusmarini dkk (2004) yang mempro-duksi soygurt menggunakan beragam susu darikacang-kacangan dengan penambahan beberapajenis gula. Dalam penelitiannya, soygurt yang diha-silkan masih memberikan aroma “langu” dengan ujiorganoleptik yang tidak berbeda nyata. Secaraumum, desain penelitian ini dengan penelitianYusmarini (2004) adalah mirip, dengan beberapaperbedaan dimana dalam penelitian digunakanbahan filtrat ampas tahu serta kondisi fermentasipada 45 oC selama 10 jam (Yusmarini menggunakan37 oC selama 18 jam). Sejauh ini belum ada studimendalam mengenai pengaruh temperatur dan masainkubasi terhadap soygurt yang dihasilkan.


136


Berdasarkan data rerata uji organoleptik,komposisi susu yang paling disukai dari sisi rasadan warna adalah sama yaitu G3P2 (susu fermentasidari filtrat ampas tahu dengan pengaya kacang hijaudan glukosa). Secara sepintas hal ini menjelaskanbahwa secara umum susu fermentasi dengan sukrosa(kecuali dengan pengaya kacang merah) cenderunglebih disukai karena tidak terlalu asam (lebih cocokdengan lidah panelis/warga Indonesia). Data kecen-derungan ini juga sesuai dengan hasil penelitianyang dilaporkan Yusmarini (2004). Sebaliknya, susu

dengan gula glukosa cenderung paling tidak disukaikarena rasa asam yang cukup kuat (Gambar 1).

Diantara ke-12 kombinasi susu fermentasi,tujuh diantaranya secara rata-rata cukup disukaidengan nilai rata-rata tidak terlampau jauh (tidakberbeda nyata) dibanding G3P2. Susu-susu fermen-tasi yang cukup disukai (Gambar 1, dengan nilairata-rata di atas 3,5) adalah: G1P0, G1P1, G1P2,G2P0, G2P2, dan G3P0. Secara umum, berdasarkanbahan susu kacangnya, susu fermentasi dengan rasapaling disukai berasal dari filtrat tahu saja atau filtrattahu dengan pengaya kacang hijau.

Tabel 4. Rerata kadar asam laktat dan asam oksalat soygurt tanpa pengaya, dengan penambahan susukedelai, susu kacang hijau dan susu kacang merah.

Perlakuan Rerata kadar asam laktat (%) Rerata kadar asam oksalat (ppm)

Po (filtrat ampas tahu saja/tanpapengaya)

1,1717 a 0,085 a

P1 (susu kedelai) 1,375 a 0,098 c

P2 (susu kacang hijau ) 0,845 b 0,196 b

P3 (susu kacang merah) 0,755 b 0,1717 b

Bilangan yang didampingi dengan huruf yang berbeda, berarti berbeda nyata pada taraf kepercayaan 5 %.

Gambar 1. Gambaran nilai rerata rasa susufermentasi dengan berbagai kombinasibahan susu kacang-kacangan dangula.

Data yang mengejutkan adalah secara rata-rata, susu fermentasi dengan aroma paling disukaiadalah G1P0 (susu dari filtrat tahu tanpa pengayadengan sukrosa). Pada awal penelitian ini, susufermentasi yang dibuat hanya dari filtrat tahu didugaakan menghasilkan susu dengan kualitas terendahmengingat filtrat tahu adalah limbah yang memilikiaroma langu cukup tajam. Susu fermentasi laindengan aroma cukup disukai adalah G1P1, G2P0,G3P0 dan G3P1 (Gambar 2., dengan nilai rata-ratalebih dari 3,1). Dalam hal ini secara umum, susufermentasi dengan aroma paling disukai berasal darifiltrat ampas tahu tanpa pengaya dan filtrat tahudengan pengaya kedelai.

Berdasarkan nilai rata-rata rasa dan aromasusu fermentasi yang dihasilkan dari penelitian inidiperoleh gambaran sekilas bahwa susu fermentasiyang berasal dari filtrat tahu tanpa pengaya cenderung menghasilkan rasa dan aroma yang disukai.Susu fermentasi dari filtrat tahu dengan pengayamenunjukkan kecenderungan berbeda, dimana pe-ngaya kacang hijau cenderung menghasil-kan rasalebih disukai sedangkan pengaya kedelai memberi-kan aroma lebih disukai.

Salah satu komponen yang berpengaruhterhadap rasa dan aroma adalah terbentuknya asam-asam organik pada proses fermentasi. Analisis ter-hadap pola asam-asam organik pada masing-masingsusu fermentasi diharapkan mampu memberikangambaran lebih baik terhadap fenomena keragamanpola rasa dan aroma yang dihasilkan dalam peneli-tian ini.

Proses fermentasi bahan pangan seringkalimenghasilkan perubahan aroma produk relatifdibandingkan aroma bahan dasar. Namun demikian,fermentasi bahan pangan pada dasarnya merupakanekosistem kompleks dengan sistem enzim aktif daribahan asal yang berinteraksi dengan aktivitas meta-bolisme dari organisme fermentasi.

Menurut Herastuti (1994) Streptococcusthermophilus dan Lactobacillus bulgaricus merupa-kan spesies mikroba yang esensial dan aktif dalamhubungan simbiotik. Kedua jenis mikroorganismetersebut tumbuh bersama-sama dan bertanggungjawab dalam fermentasi yoghurt. Selama fermentasiakan terbentuk asam-asam organik yang menimbul-kan cita rasa yang khas.

2.9

3

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

G1P0 G1P1 G1P2 G1P3 G2P0 G2P1 G2P2 G2P3 G3P0 G3P1 G3P2 G3P3

Nilai rata-rata Rasa

rasa


137


Gambar 2. Gambaran nilai rerata aroma susufermentasi dengan berbagaikombinasi bahan susu kacang-kacangan dan gula.

Faktor-faktor seperti penambahan garam,ukuran partikel, temperatur, dan kadar oksigen jugamampu memberikan efek penting terhadap reaksikimia yang terjadi selama fermentasi (McFeeters,2004). Bakteri asam laktat kelompok Streptococcusmelakukan peran penting dalam berbagai fermentasisusu, dimana fungsi utamanya adalah merubahlaktosa menjadi asam laktat. Kelompok bakteri inisangat bermanfaat karena memiliki keragamanmetabolik yang terbatas dan biasanya mengkonversisekitar 95% gula fermentasi menjadi L-laktat. Fer-mentasi homolaktik ini terjadi baik terhadap laktosamaupun glukosa di dalam kultur batch saat organis-me ditumbuhkan secara anaerobic pada pH sekitar 7dan 30 oC. Sebaliknya, fermentasi heterolaktik ter-amati saat pertumbuhan menggunakan galaktosaatau dengan laktosa dari beragam sistem enzim baiklaktat dehidrogenase (LDH; 21) atau sistem laktosafosfotransferase dan/atau phospho-β-D-galactosi-dase, diduga organisme ini memiliki jalur metabo-lisme yang tidak terekspresi dalam kondisi normal.Produk alternatif meliputi asetat, asetoin, CO2,etanol, format, dan gliserol (Thomas et al., 1979).

Lebih jauh Thomas menyarankan bahwafaktor-faktor yang mempengaruhi perubahan menu-ju fermentasi heterolaktik adalah kadar fruktosa 1,6-diphosphate intrasel (FDPin) dan tingkat aktivitaslaktat dehidrogenase. Studi lain oleh Garrigues et al.(1997) melaporkan bahwa pada pertumbuhan Lacto-coccus lactis subsp. lactis NCDO 2118 padaberagam gula, pergeseran dari homolaktik menujumetabolisme campuran-asam secara langsung hanyabergantung pada kecepatan konsumsi gula. Orientasimetabolisme piruvat berhubungan dengan aktivitasaliran-terkontrol dari glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase di bawah kondidi alir glikolitiktinggi pada glukosa disebabkan rasio NADH/NAD+.Lebih jauh, pengaturan aktivitas piruvat format liaseoleh triosa fosfat tidak ketat, dan fermentasi campur-an-asam terjadi disebabkan terutama oleh inhibisi

laktat dehidrogenase oleh rasio NADH/NAD+ secarain vivo.

Hubungan antara rasa dan aroma yanglebih disukai sulit ditemui korelasinya terhadapkadar dan jenis asam-asam organik yang terukur.Hal ini kemungkinan disebabkan oleh adanya fak-tor-faktor lain yang mempengaruhi aroma dan rasaselain keragaman kandungan asam organik. Salahsatu hasil penelitian melaporkan bahwa aroma pro-duk fermentasi dipengaruhi oleh kandungan asamorganik, asam-asam amino, dan pH. Selain itu, kera-gaman fermentasi bakteri asam laktat sangat luasdan kompleks serta dipengaruhi oleh banyak faktor.

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa:1. Bakteri asam laktat Lactobacillus bulgaricus

dan Streptococcus thermophillus dapat ditum-buhkan dengan baik dalam media filtrat ampastahu.

2. Fermentasi filtrat ampas tahu (baik denganpengaya maupun tanpa pengaya) dengan bakteriLactobacillus bulgaricus dan Streptococcusthermophillus pada 45 oC, memberikan susufermentasi dengan kualitas lebih baik pada lamainkubasi 10 jam dibanding 4 jam.

3. Varian jenis pengaya berpengaruh nyata terha-dap terbentuknya asam laktat dan asam oksalatpada susu fermentasi/soygurt yang dibuat darifiltrat ampas tahu, akan tetapi tidak berbedanyata terhadap terbentuknya asam sitrat, asamformat, asam askorbat, kadar lemak dan kadarprotein.

4. Varian jenis gula berpengaruh nyata terhadappH susu fermentasi yang dibuat dari filtratampas tahu.

5. Pembuatan minuman probiotik soygurt denganbahan baku filtrat ampas tahu cukup mengun-tungkan secara ekonomis.

SARAN

Industri kecil dapat menerapkan hasil penelitian inidengan melengkapi sarana berupa ruang steril dantingkat kebersihan yang terjaga.

DAFTAR PUSTAKA

Aji Sastrosupadi (2000). Rancangan PercobaanPraktis Bidang Pertanian. PenerbitKanisius.

Angelia, Vivi (2007). Evaluation of Sweet CornExtract ( Zea mays L. var.saccharata ) andSoymilk Based Vegetable Yoghurt ProductBased on Physicochemical and SensoryCharacteristics. Skripsi S1. FakultasTeknologi Pertanian, Universitas KatolikSoegijapranata, Semarang.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

G1P0 G1P1 G1P2 G1P3 G2P0 G2P1 G2P2 G2P3 G3P0 G3P1 G3P2 G3P3

Nilai Rata-Rata Aroma


138


Anonymous (2009). Data diperoleh darihttp://bisnisukm.com/sedapnya bisniskecap ampas tahu.

Cahyadi Wisnu (2007). Kedelai Khasiat danTeknologi, Bumi Aksara, Jakarta.

Chandan, R.C & Shahani, K.M (1993). Yoghurt. Didalam Hui (ed.). Dairy Science andTechnology Handbook-ProductManufacturing. New York.

Garrigues, C., Loubiere, P., Lindley, N.D., andBousquet, M.C. (1997) Control of the Shiftfrom Homolactic Acid to Mixed-AcidFermentation in Lactococcus lactis:Predominant Role of the NADH/NAD1Ratio, JOURNAL OF BACTERIOLOGY,Vol. 179, No. 17, p. 5282–5287

Herastuti, S.R., Sujiman, R.S. & Ningsih, N. (1994).Pembuatan pati gude ( Cajanus cajan L.)dan pemanfaatan hasil sampingnya dalampembuatan yoghurt dan tahu. LaporanHasil Penelitian. Fakultas PertanianUNSOED.

Kanda, H, Wang, H.L., Heseltine C.W & Kramer, K(1976). Yoghurt Production byLactobacillus fermentation of soybeanmilk. Proc. Biochem. 23-25.

Krus Haryanto, dkk ( 1998 ). Pemanfaatan LimbahCair Tahu Menjadi Nata de Soya. BalaiPenelitian dan Pengembangan IndustriSemarang.

Lee, S.Y, Morr, C.V dan Seo, A. (1990).Comparison of Milk-Based and SoymilkBased Yogurt, J.Food Sci. 55:532-536.

Madigan, M.T and Martinko, J.M (2006) : BlockBiology of Microorganisms PearsonEducation Inc, USA.

Mailgaard,M, Civille,G.V dan Carr, B.T ( 2007 ).Sensory Evaluation Technique, 4 th ed.CRC Press. Taylor & Francis Group LCC.

McFeeters, R.F. (2004) Fermentation Microorga-nisms and Flavor Changes in FermentedFoods, JOURNAL OF FOOD SCIENCE,Vol. 69(1), 35-37

Sarwono dan Yan Pieter, (2004). Membuat AnekaTahu, Penebar Swadaya Depok

Sigit Kartasanjaya, (2009). Pemanfaatan FiltratAmpas Tahu Untuk Bahan PembuatanNata. Buletin Penelitian dan Pengembang-an Industri. Vol II No 4, Juli 2009.

Taylor, Taylor, F. (1981) Method of MakingYoghurt, United States Patent, US4248898

Thomas, T.D., Ellwood, D.C., and Longyear, M.C.(1979) Change from Homo- to HeterolacticFermentation by Streptococcus lactisResulting from Glucose Limitation inAnaerobic Chemostat Cultures, JOURNALOF BACTERIOLOGY, Vol. 138, No. 1, p.109-117

Yusmarini, Adnan M. & Hadiwiyoto S. (1998).Perubahan Oligosakarida pada SusuKedelai dalam Proses Pembuatan Yogurt.Berkala Penelitian Pasca Sarjana (BPPS).Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada

Yusmarini, Raswen Efendi (2004), Evaluasi MutuSoygurt yang dibuat dengan Penambahanbeberapa Jenis Gula, Jurnal NaturIndonesia 6(2): 104-110


139


PERHITUNGAN BIAYA PRODUKSI PEMBUATAN 100 LITER SOYGURTDARI FILTRAT AMPAS TAHU

Kajian Tandan Kosong Sawit Sebagai Bahan Bakar …............................................. (Basir) …... : 140 – 148

140


KAJIAN TANDAN KOSONG SAWIT SEBAGAI BAHAN BAKARDISTILASI AIR LAUT UNTUK INDUSTRI AIR

MINUM DAN GARAM

Basir1)

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

Email : [email protected]

ABSTRACT

Palm oil industry dispose of solid waste in the form of empty fruit bunch asmuch as 23% of oil palm fresh fruit bunches. Indonesia can only meet the needs ofurban water supply by 40% and up to the year 2015 are estimated to be able to meet69%. In addition, Indonesia is still importing salt (NaCl) as many as 1.6 million tons.In order handling and utilization of waste oil palm empty fruit bunches are, weperform the study of empty fruit bunches Distilled Water As Fuel for Industry Marineand Salt Water.

In this study oil palm empty fruit bunches were burned to evaporate seawater in the boiler pressure of one atmosphere absolute until NaClnya saturationlevels. The resulting steam and then cooled in heat exchangers using seawater ascoolant. Cooling water out of the heat exchanger and then recycled as boiler feed.Concentrated sea water are removed from the boiler and then cooled on the table sothat the salt crystallizes crystallization.

Based on data from the palm oil industry in 2009, in this study amounted to39,525,000,000,000 Kcal of energy produced, 51,382,500 m3 of drinking water with asale value of about 9.5 trillion rupiah and salt 136,140 tons, valued at about 116billion rupiah on sales. In addition there is more revenue from the lease ofreplacement salt fields that do not use an area of 3400 hectares with a lease value ofapproximately 34 billion dollars, so that total revenues reached about 9.65 trillionrupiah. While the necessary investment of about 5.5 trillion dollars, 1.65 trillionrupiah profit and return on equity of 30% per year. Based on this study, then thisinvestment can be feasible.

Keywords : palm oil industry, empty fruit bunches, desalination and NaCl.

ABSTRAK

Industri minyak sawit membuang limbah padat berupa tandan kosong sawitsebanyak 23 % dari tandan buah segar sawit. Indonesia baru bisa memenuhikebutuhan air bersih perkotaan sebanyak 40 % dan sampai tahun 2015 diperkirakanbaru sanggup memenuhi 69 %. Selain itu Indonesia masih mengimpor garam (NaCl)sebanyak 1.600.000 ton. Dalam rangka penanganan dan pemanfaatan limbah tandankosong sawit tersebut, maka dilakukanlah kajian Tandan Kosong Sebagai BahanBakar Distilasi Air Laut untuk Industri Air Minum dan Garam.

Di dalam penelitian ini tandan kosong sawit dibakar untuk menguapkan airlaut di dalam boiler bertekanan satu atmosfer absolut sampai kadar NaClnya jenuh.Uap yang dihasilkan lalu didinginkan didalam alat penukar panas denganmenggunakan air laut sebagai pendingin. Air pendingin keluar dari alat penukarpanas kemudian didaur ulang sebagai umpan boiler. Air laut pekat dikeluarkan dariboiler lalu didinginkan di meja kristalisasi sehingga garamnya mengkristal.

Berdasarkan data industri minyak sawit tahun 2009, dalam kajian inidihasilkan energi sebesar 39.525.000.000.000 Kcal, air minum 51.382.500 m3 dengannilai jual sekitar 9,5 triliun rupiah dan garam 136.140 ton dengan nilai jual sekitar116 milyard rupiah. Selain itu masih ada pendapatan lagi dari sewa penggantianladang garam yang tidak digunakan seluas 3.400 Ha dengan nilai sewa sekitar 34milyard rupiah, sehingga total pendapatannya mencapai sekitar 9,65 triliun rupiah.Sementara Penanaman modal yang diperlukan sekitar 5,5 triliun rupiah, keuntungan


141


1,65 triliun rupiah dan pengembalian modal 30% per tahun. Berdasarkan kajian ini,maka penanaman modal ini dapat dikatakan layak.

Kata kunci : Industri minyak sawit, tandan kosong, desalinasi dan NaCl

PENDAHULUAN

Pada tahun 2003, Indonesia telah menjadinegara penghasil minyak sawit kedua setelahMalaysia dengan produksi sekitar 9,9 juta ton. Nilaiekspor minyak sawit pada tahun itu menghasilkandevisa 2,6 milyar Dollar Amerika Serikat atau seki-tar 4,3 % dari seluruh total ekspor Indonesia denganluas lahan 3,8 juta hektar (Martha Prasetyani danEmina Miranti, 2010). Sejak tahun 2005 minyaksawit telah menjadi minyak makan terbesar di duniadengan konsumsi sekitar 24 % dari konsumsi mi-nyak nabati. Sedangkan minyak kedelai yang sebe-lumnya unggul, pada tahun 2005 konsumsi minyakkedelai dunia hanya 23 % (Anonim A, 2010).

Perkembangan industri sawit di Indonesiasangat cepat sekali. Hal ini ditandai dengan mening-katnya perkebunan sawit sejak tahun 1999 – 2009meningkat dari 3,9 juta hektar menjadi 7,5 juta hek-tar atau dengan rata-rata pertumbuhan mencapai 8,7% per tahun (Anonim, 2009). Perkembangan indus-tri minyak sawit itu menyebabkan Indonesia padatahun 2006 menduduki peringkat pertama produsenminyak sawit dunia dengan jumlah produksi men-capai 16 juta ton. Sementara Malaysia menempatiperingkat kedua dengan produksi 15,8 juta ton(Anonim B, 2010). Perkembangan industri minyaksawit yang cepat ini akan memberikan dampak ter-hadap buangan industri minyak sawit. Industri mi-nyak sawit mengeluarkan limbah tandan kosong 23%, endapan padat 4 %, cangkang 6,5 %, serabut 13% dan limbah cair 50 % serta air kondenst 3,5 %dari tandan buah segar (Anonim B, 2006).

Tandan kosong sebagian dimanfaatkan un-tuk mulsa, pupuk kompos, makanan ternak dan sele-bihnya dibakar dalam insinerator. Penggunaan tan-dan kosong sebagai mulsa tiap hektar membutuhkan35 ton dan baru bisa hancur selama 7-10 bulan.Penggunaan tandan kosong sebagai mulsa ini mem-punyai kelemahan yaitu dapat digunakan sebagaisarang kumbang Oryctes. Penggunaan tandan ko-song sebagai kompos dan pupuk organik prosesnyamembutuhkan waktu yang lama yaitu 21 hari untukfermentasi dalam drum kemudian dilanjutkan de-ngan fermentasi terbuka selama 7 hari. Selain itukompos dari tandan kosong dapat digunakan seba-gai sarang hama dan penyakit misalnya kumbangtanduk (Anonim B, 2006).

Dewasa ini ketersediaan air bersih sudahmenjadi kebutuhan pokok masyarakat Indonesia, se-hingga pemerintah terus berusaha menjamin dalammembangun infra strukturnya (Anonim H, 2010).Sementara menurut Indratmo Soekarno (2010) ke-butuhan air bersih diperkotaan Indonesia adalah 250m3/detik dan baru dipenuhi 40 % yaitu 105 m3/detikdan sampai dengn 2015 baru bisa memenuhi 69 %.

Salah satu penyebab kesulitan yang dialami dalampenyediaan air bersih adalah semakin sulitnya men-dapatkan air tawar sebagai bahan baku (Juana,2010).

Dalam hal ini, maka deslinasi air laut ada-lah suatu cara untuk memenuhi air tawar di masamendatang. Indonesia adalah negara kepulauansehingga mempunyai peluang yang sangat besaruntuk memenuhi kebutuhan air tawar dengan caradeslinasi. DKI Jakarta menolak tawaran teknologidistilasi dari Suez, karena distilasi air laut untuk airminum yang ditawarkan biaya produksinya terlalutinggi yaitu 1,5 Dollar Amerika per m3 (Anonim C,2010).

Menurut Menteri Kelautan dan Perikananproduksi garam Indonesia tahun 2008 sebesar 1,2jutan ton, sedangkan kebutuhan garam tahun 2009mencapai 2,8 juta ton, sehingga pemerintah terpaksamengimpor garam sebesar 1,6 juta ton. Pemerintahberencana menghentikan impor garam rakyat (kon-sumsi) pada tahun 2012 dan tahun 2015 akan meng-hentikan impor garam produksi (Anonim D, 2010).

Berdasarkan uraian dan data tersebut diataspenulis memandang perlu mengkaji kemungkinkanpemanfaatan tandan kosong limbah industri minyaksawit sebagai bahan bakar distilasi air laut untukindustri air minum (air demineral SNI 01-3553-2006) dan garam (NaCl) yang sekaligus menanganilimbah padat industri sawit. Beberapa permasalahanyang perlu dikaji yaitu berapa potensi kalori daritandan kosong sawit, bagaimana teknologinya, bera-pa air minum dan garam yang dihasilkan, berapaladang garam yang bisa digantikannya, bagaimanatransportnya ke pantai dan berapa pendapatan yangdapat dihasilkan serta kelayakannya.

Penulis bermaksud untuk mengkaji peng-gunaan tandan kosong sawit untuk industri airminum dan garam yang sekaligus menangani limbahpadat industri minyak sawit, berdasarkan datasekunder atau tinjauan pustaka. Adapun tujuannyaadalah untuk memberikan gambaran tentang keun-tungan pemanfaatan limbah tandan kosong sawittersebut, sehingga dapat digunakan untuk dasarpembuatan kebijakan bagi pihak-pihak yang ber-kompeten.


1. Potensi energi tandan kosong sawitProduksi tandan buah segar diperkira-

kan 10,08 ton per hektar per tahun denganbobot kering 10,59 ton. Sedangkan tandankosong basah yang dihasilkan adalah 4,42 tonper hektar per tahun dengan bobot keringnya1,55 ton. (Anonim B, 2006). Perkebunan kelapasawit sejak tahun 1999 – 2009 meningkat dari


142


3,9 juta hektar menjadi 7,5 juta hektar ataudengan rata-rata pertumbuhannya mencapai 8,7% per tahun. (Anonim, 2009).

Dengan demikian maka industri sawitIndonesia pada tahun 2009 menghasilkan tan-dan kosong kering: 7,5 x 1.000.000 x 1,55 x1.000 = 11.625.000.000 kg (Anonim B, 2006dan Anonim, 2009). Menurut Hugot E (1972)bahwa bagas tebu kering mempunyai panasbakar 4.250 Kcal/kg. Hasil analisa rapat serattandan kosong sawit adalah 64,48 kg/m3

sedangkan rapat serat bagas tebu 74,17 kg/m3,kadar selulosa sawit 45,19 %, sedangkan kadarselulosa bagas tebu 49 % (Anonim, 2006).

Sebagian tandan kosong sawit me-mang sudah dimanfaatkan, antara lain untukmulsa, pupuk organik, makanan ternak danlain-lainnya, akan tetapi data yang sebenarnyabelum tersedia. Oleh karena itu maka di dalamperhitungan ini didasarkan pada data estimasikeseluruhan tandan sawit tahun 2009 (AnonimB, 2006). Berdasarkan hasil analisa rapat seratdan kadar selulosa maka penulis memperkira-kan bahwa panas bakar tandan kosong sawitsama dengan bagas tebu. Efisiensi pembakar-annya adalah 80 % (Hugot E, 1972), makaenergi yang dihasilkan dari tandan kosong sawitpada tahun 2009 adalah : 11.625.000.000 x4.250 x 0,8 = 39.525.000.000.000 Kcal.

2. Air Minum DihasilkanMenurut (Anonim, 1998) desalinasi air

laut adalah suatu cara untuk memenuhi airtawar dimasa mendatang. Ada beberapa carauntuk malakukan desalinasi air laut yaitu disti-lasi, reverse osmosis (RO), elektrodialisis danvaccum freezing. Distilasi dan RO paling ba-nyak digunakan. Distilasi dapat menghasilkanair dengan kadar TDS 2 – 50 ppm sedangkanRO dapat menghasilkan air dengan TDS 10 –500 ppm.

Distilasi air laut pada proses desalinasi,air laut dipanaskan dan diuapkan untuk memi-sahkan garam-garam yang terlarut. Cara-caradistilasi yang banyak digunakan yaitu VaporCompression (VC), multi-stage flash (MSF) danmulti-effect distillation (MED). Pada prosesVC, air laut diuapkan lalu ditekan. Pada saatpenekanan uap diembunkan dan panas dari uapdilepaskan. Panas yang dilepaskan dari uap ter-

sebut digunakan lagi untuk menguapkan air lautyang dimasukkan ke dalam alat penguap. Di da-lam proses MSF air laut dimasukkan kedalamalat penguap dan tekanan diturunkan, sehinggaair menguap. Proses ini terdiri dari beberapatahapan dan masing-masing tahapan dilakukanpenguapan secara vakum. Di dalam prosesMED penguapan dilakukan di dalam evaporatoryang dirangkai secara seri, uap dari evaporatorsebelumnya digunakan untuk menguapkan padaevaporator sesudahnya. Limbah cair dari disti-lasi tersebut menghasilkan larutan yang kadargaramnya tinggi.

Ebensperger Ulrich dan Isley Phyllis(2005) mengatakan bahwa pada tahun 2002 didunia terdapat 1500 industri desalinasi air lautyang menghasilkan 8,5 juta galon air bersih perhari. Proses distilasi paling banyak digunakanyaitu mencapai 45 %, sedangkan yang 55 % de-salinasi air laut menggunakan proses lainnya.

Penulis akan mengkaji distilasi air lautdengan cara sederhana yaitu penguapan padatekanan satu atmosfer absolut. Proses distilasiair laut dimungkinkan dapat menghasilkn airminum demineral sesuai dengan SNI 01-3553-2006 (Anonim A, 2006). Di dalam cara ini airlaut diuapkan di dalam boiler sampai kadarNaCl-nya jenuh kemudian uap yang dihasilkndiembunkan di dalam alat penukar panas, de-ngan menggunakan air laut sebagai pendingin.

Menurut Peter Max S (1981) perbedaansuhu antara air keluar pendingin dan uap yangdiembunkan berkisar 10 0C. Kenaikan titik di-dih selama distilasi air laut diabaikan, sehinggasuhu uap airnya pada tekanan satu atmosferadalah 100 0C. Jika suhu uapnya 100 0C, makaair pendingin yang keluar dari alat penukarpanas dapat mencapai suhu 90 0C. Air yangkeluar dari alat penukar panas ini digunakanuntuk umpan boiler, sehingga dapat menghematpenggunaan energi.

Air laut pekat yang suhunya 100 0C di-keluarkan dari boiler lalu dialirkan ke mejakristalisasi. Selama mengalir di meja kristalisasiair pekat mengalami pendinginan dari udara,sehingga garam-garam yang jenuh dapat meng-kristal. Digram alir proses distilasi air laut un-tuk industri air minum dan garam dapat dilihatpada gambar 1.


143


Gambar 1. Diagram alir distilasi air laut untuk industri air minum dan garam

Energi yang menguapkan air digunakanuntuk menaikkan suhu dari suhu air awal ketitik didihnya (sensible = QS) dan panas pengu-bah fasa (latent = QL). Besarnya QS = mcp(t2 –t1), dimana QS adalah panas sensible (Kcal), madalah berat air (kg), cp adalah panas jenis air (1Kcal/kg.0C), t2 adalah titik didih air (0C), dan t1adalah suhu awal air (0C). Sedangkan panaslatent besarnya tergantung tekanan pada titikdidihnya yang biasanya tersdedia dalam tabeluap (Peter Max S, 1981).

Suhu air laut di Indonesia diperkirakanrata-rata 28 0C (Fauzan Maulana, 2010). Untukmempermudah perhitungan kebutuhan energidistilasi, kenaikan titik didih selama distilasi di-abaikan sehingga untuk menguapkan 1 kg airdiperlukan energi sebesar panas sensible (1 x 1x (100-28)) Kcal ditambah (1 x 489) Kcal yaitu561 Kcal. Andaikan uap air hasil distilasi terse-but didinginkan dengan air laut, lalu air yangkeluar dari alat penukar panas digunakan untukumpan boiler, maka besarnya energi untuk me-nguapkan 1 kg air pada tekanan 1 atmosfer ada-lah (1 x 1 x 10) Kcal ditambah 489 Kcal yaitu499 Kcal atau 500 Kcal.

Menurut Hugot E (1972) efisiensi boilerwater-tube adalah 65 %. Energi yang tersediadari tandan kosong sawit pada tahun 2009 ada-

lah 39.525.000.000.000 Kcal. Jika energi terse-but digunakan untuk distilasi air laut menggu-nakan boiler jenis water-rub, maka akan diha-silkan air minum (39.525.000.000.000 : 500 x0,65) sebanyak 51.382.500.000 kg/th. Jika beratjenis air dianggap tetap yaitu 1 kg/l, maka diha-silkan air minum sebanyak 51.382.500.000 latau 51.382.500 m3/th.

Kebutuhan air bersih perkotaan Indone-sia tiap tahun adalah 250 m3/det x 3600 det/jamx 24 jam x 365 hari/th = 7.884.000.000 m3/th.Dengan demikian, maka penggunaan tandankosong sebagai bahan bakar distilasi air lautuntuk air minum akan memberikan sumbanganpenyediaan air bersih serbagai air demineralyang sesuai SNI 01-3553-2006 sebanyak 0,65%dari kebutuhan air bersih di perkotaan secaranasional.

3. Garam yang DihasilkanAir laut mengandung 2,68 % NaCl; 0,32

% MgCl2; 0,22 % MgSO4; 0,12 % CaSO4; 0,07

% KCl dan 0,01 % NaBr. Kelarutan NaCl padatitik didihnya dengan tekanan 1 atmosfer adalah28,41 %, sedangkan pada suhu 25 0C adalah26,48 % (Kirk- Othmer, 1969 Vol 18). Garam-garam yang terdapat di dalam air laut mempu-nyai sifat fisik seperti pada Table 1.

Air Laut (Pendingin)

Air MinumDemineral

Boiler

Alat Penukar Panas

Air Pekat

GaramBittern

Uap Air

Meja Kristalisasi


144


Tabel 1: Sifat fisik garam yang terdapat dalam air laut

No Garam Kelarutan Kelarutan Sumber

Suhu 0C g/100 gair Suhu 0C g/100 g

air123456

NaClMgCl2MgSO4CaSO4KClNaBr

15,020,023,040,033,430,0

36,035,343,60,2127,649,6

100100100

80100100

39,242,250,40,1956,554,0

Anonim, 1952Kirk-Othmer,1969 vol 12Kirk-Othmer,1969 vol 12Kirk-Othmer,1969 vol 4Anonim, 1952Kirk-Othmer,1969 vol 18

Inra Sumahamijaya (2009) mengatakanbahwa berdasarkan kadar NaCl, mutu garamdikelompokkan menjadi kategori baik sekaliyaitu garam yang kadar NaCl-nya diatas 95 %,kategori baik, kadar NaCl-nya antara 90-95 %,dan kategori sedang dengan kadar NaCl-nyaantara 80-90 %. Kebutuhan garam industri yangmembutuhkan persyaratan kadar garam lebihdari 95 % sebanyak 1,2 juta ton masih diimporsemuanya. Proses pembuatan garam secaratradisional menghasilkan garam dengan kadarNaCl kurang dari 90 % karena menggunakanproses kristalisasi total.

Di dalam distilasi air laut ini, air laut di-uapkan sampai kadar NaCl-nya jenuh. Selanjut-nya air yang mengandung larutan garam jenuhpada suhu 100 0C dikeluarkan dan didinginkandengan pendingin udara sampai suhu 28 0Cmelalui meja kristalisasi. Pada saat pendinginankemungkinan ada beberapa garam yang kelarut-annya mengalami lewat jenuh sehinggamengristal.

Garam yang dapat dihasilkan dari disti-lasi ini dapat dihitung berdasarkan jumlah airlaut yang dapat didistilasi dan banyaknya garamyang dapat mengkrital per liter air laut. Untukdapat menghitung garam dihasilkan maka dila-kukan perhitungan keseimbangan material padadistilasi 1 liter air laut sebagai berikut : Kadar garam dalam air laut 3,42 %. Air dalam 1 l air laut = (100 - 3,42) /100 x 1

= 0,9658 l = 965,8 ml Kadar NaCl masuk 2,68 % NaCl dalam air laut = 26,8 g Kadar larutan NaCl pekat keluar boiler

(jenuh) pada suhu 1000 C adalah 28,41 % Air dalam larutan pekat yang keluar dari

boiler = (100-28,41)/28,41 x 26,8 = 67,53 ml Air yang diuapkan = 965,8 – 67,53 = 898,27

ml. Kelarutan NaCl pada 100 0C 28,41 % sedang-

kan pada suhu 25 0C 26,48 % maka kadar la-rutan NaCl jenuh pada suhu 28 0C (interpo-lasi) adalah 26,56 %

Air dalam larutan pekat suhu 28 0C adalah(100-26,56) = 73,44 %

Garam NaCl dalam larutan pada suhu 28 0C =26,56/73,44 x 67,53 = 24,42 - Garam NaClyang dihasilkan tiap liter air laut = 26,8 –24,42 = 2,38 g.

Air laut yang dapat diproses =51.382.500.000/0,89827 = 57.202.000.000 l

Garam NaCl yang dihasilkan dari hasildistilasi = 57.202.000.000 x 2,38 g= 136.140.760.000 g = 136.140 ton. Garamyang dihasilkan ini setara dengan 11,35 %produksi nasional tanun 2008.

Jika berat jenis air dianggap tetap yaitusatu maka satuan kelarutan g/100 g air dalamtable 1 dapat diubah menjadi g/100 ml air. Ha-sil interpolasi kelarutan kalsium sulfat dari table1 pada suhu 28 0C adalah 0,22 g per 100 ml airsedangkan pada suhu 100 0C adalah 0,18 g per100 ml air. Kadar kalsium sulfat dalam air lautyang telah dipekatkan dalam proses ini adalah1,2 g per 67,53 ml atau 1,78 g per 100 ml air.

Dengan demikian maka pada saat disti-lasi air laut kalsium sulfat yang terkandung didalamnya mengristal sebanyak (1,78-0,18) =1,6 g. Pendinginan air laut pekat bersuhu 1000C dengan kelarutan kalsium sulfat 0,18 g per100 ml air dari boiler sampai suhu 28 0C tidakdapat mengkristalkan kalsium sulfat yang adakarena kelarutan kalsium sulfat pada suhu 280C lebih besar daripanya yaitu 0,22 g per100 mlair.

Kadar MgCl2 dalam air laut pekat yangkeluar dengan suhu 100 0C dari boiler pada dis-tilasi air laut adalah 3,2 g per 67,53 ml air atau4,75 g per 100 ml air. Hal ini berarti kadarMgCl2 dalam air laut pekat dari boiler padaproses distilasi ini belum jenuh karena kelarut-an MgCl2 pada suhu 100 0C adalah 42,2 g per g100 ml air. Hasil interpolasi kelarutan MgCl2dari tabel 1 pada suhu 28 0C adalah 36,02 g per100 ml air. Dengan demikian maka selama pen-dinginan air laut pekat yang keluar dari boilerdalam distilasi ini tidak terjadi pengristalanMgCl2.


145


Magnesium sulfat yang keluar dariboiler pada distilasi air laut ini mempunyaikadar 2,2 g per 67,53 air atau 3,26 g per 100 mlair. Hal ini berarti kadar MgSO4 dalam air lautpekat dari boiler pada proses distilasi ini belumjenuh karena kelarutan MgSO4 pada suhu 1000C adalah 50,4 g per g 100 ml air. Hasil interpo-lasi kelarutan MgSO4 dari tabel 1 pada suhu 280C adalah 44,05 g per 100 ml air. Dengan demi-kian maka selama pendinginan air laut pekatyang keluar dari boiler dalam distilasi ini tidakterjadi pengristalan MgSO4.

Kadar KCl yang keluar dari boiler padadistilasi air laut ini mempunyai kadar 0,7 g per67,53 air atau 1,04 g per 100 ml air. Hal ini ber-arti kadar KCl dalam air laut pekat dari boilerpada proses distilasi ini belum jenuh karenakelarutan KCl pada suhu 100 0C adalah 56,5 gper g 100 ml air. Hasil interpolasi kelarutanKCl dari tabel 1 pada suhu 28 0C adalah 36,91g per 100 ml air. Dengan demikian maka sela-ma pendinginan air laut pekat yang keluar dariboiler dalam distilasi ini tidak terjadi pengristal-an KCl.

Berdasarkan evaluasi kristalisasi garam-garam yang terkandung dalam air laut, padadistilasi dan pendinginan air laut pekat yangkeluar dari boiler pada proses ini maka garamkalsium sulfat sudah mengristal di dalam boiler.Dengan demikiahn maka dibagian awal mejakristalisasi sampai batas tertentu terjadi cam-puran kristal kalsium sulfat dan NaCl sedang-kan pada bagian berikutnya dimungkinkan ha-nya terjadi kristalisasi NaCl sehingga terben-tuklah garam yang berkadar NaCl tinggi. (lebihdari 95 %). Sisa larutan NaCl jenuh yang me-ngandung juga garam-garam lainnya dari airlaut disebut Bittern yang dapat digunakan seba-gai sumber air mineral.

4. Ladang Garam yang DigantikanMenurut Inra Sumahamijaya (2009), PT

Garam mengelola ladang garam seluas 5.116Ha dengan produksi 60 ton/Ha/tahun sedangkanpenggaraman tradisional yang dikelola petanigaram luasnya 25.542 Ha dengan produksi ga-ram 40 ton/Ha/tahun. Kualitas garam yang di-kelola secara tradisional umumnya rendah danharus harus diolah kembali agar layak dikon-sumsi maupun untuk garam industri.

Dengan demikian maka penggunaan tan-dan kosong limbah sawit dapat menggantikanladang garam seluas 136.140 : 40 = 3403,5 atau3400 Ha. Ini berarti dapat menggantikan semualadang garam rakyat, bahkan melebihi ladanggaram rakyat yang ada.

5. TransportasiAnonim E (2010) mengatakan bahwa

biaya operasional rata-rata truck roda enam dan

rincian unsur biaya di Indonesia dapat dilihatpada tabel 2.

Tabel 2 : Biaya dan rincian biaya operasionaltruck roda enam

Biaya dan rincian biaya JumlahBiaya operasional (Rp/truck/km)- BBM (% dari total)- Pelumas dan ban (% dari total)- Suku cadang (% dari total)- Perawatan (% dari total)- Sopir (% dari total)- Penyusutan (% dari total)- Pembayaran bunga (% dari

total)

Rp 3514.0039 %13 %

4 %3 %11%5 %

10 %

Truck enam roda mempunyai kapasitasangkut 5 ton atau 5.000 kg. Dengan demikianmaka biaya angkut per kg/km adalah Rp3514.00 : 5000 = Rp 0.70 per kg/km. Kalaupengusaha mengambil keuntungan 25 % makabiaya pengangkutan per kg/km menjadi Rp0.875 atau dibulatkan menjadi Rp 1.00 perkg/km.

Tandan buah segar diangkut ke pabrikdan diolah dipabrik sehingga tandan kosong ter-kumpul di pabrik. Dengan demikian, maka sa-rana dan prasarana transportasi tandan kosongdari pabrik tidak ada masalah.

Tandan kosong volume yang besar se-hingga perlu penanganan agar mudah diangkut.Menurut Anonim, 2006 pencacahan tandankosong dapat mengurangi volumenya sehinggamencapai 10-50 % tergantung ukuran penca-cahannya. Semakin kecil ukuran pencacahansemakin kecil pula volume per satuan berattandan kosong sawit.

6. PendapatanBerdasarkan hasil kajian tersebut di atas

maka didapatkan beberapa sumber pendapatanyaitu:a. Air minum.

Harga air minum isi ulang dengan memba-wa galon isi 19 liter dan mengangkut sendi-ri adalah Rp 3.500.00. Dengan harga yangdianggap sama dengan air isi ulang makapenggunaan tandan kosong limbah industriminyak sawit akan menghasilkan uangsebanyak : (51.382.500.000 : 19) x Rp3.500.00 = Rp 9.465.197.368.000.00 atau9,5 triliun rupiah.

b. GaramHarga garam grosok Madura Rp 850.00 perkg. (Anonim F, 2010). Dengan harga Rp850.00 per kg maka penggunaan tandankosong limbah industri minyak sawit akanmenghasilkan uang dari penjualan garamsebanyak : 136.140.000 x 850 = 115.719.000.000.00 atau 116 milyar rupiah.


146


c. Ladang garam.Ladang garam pada 2.4 seluas 3400 Hayang tidak jadi digunakan untuk ladang ga-ram disewakan dengan harga sewa diperki-rakan Rp 10.000.000.00 per tahun maka di-dapatkan pemasukan pendapatan sebesar:3.400 x 10.000.000 = Rp. 34.000.000.000.00 atau 34 miliyar rupiah.

Jadi dengan memanfaatkan tandan kosong lim-bah industri sawi akan didapatkan pemasukansebesar 9,65 triliun rupiah.

7. KelayakanUntuk melakukan evaluai ekonomi le-

bih mendalam, maka dilakukan penghitunganprakiraan biaya produksi, biaya investasi pena-naman modal seperti yang dilakukan Peter MaxS, (1981). Penentuan besarnya keuntungan di-lakukan dengan penganalogian sebagai berikut :BI rate saat kini adalah 6,5 % (Anonim G,2010). BI meminjamkan uang kepada Bank la-innya, misalnya BRI. Pada akhir tahun BI men-dapat pendapatan sebesar modalnya (100 %)dan keuntungannya 6,5 %. BRI meminjamkankepada nasabahnya dan mengambil keuntunganminimal sama dengan BI rate sehingga padaakhir tahun BRI akan mendapat pendapatan se-

besar modalnya (100 %) dan bunganya 13%.Dengan analog pendapatan Bank pada akhirtahunnya sebesar modalnya dan keuntungannyamaka pendapatan nasabah Bank dapat diartikanterdiri dari keuntungan dan modal. Nasabahjuga mengambil keuntungan minimal samadengan BI rate sehingga keuntungan yang diha-rapkan adalah 19,5 % kemudian dibulatkakanmenjadi 20 %. Besarnya keuntungan dalamusaha sama dengan besarnya pendapatan diku-rangi total biaya produksi. Dengan demikianmaka total biaya produksi dapat dikatakan seba-gai modal yang dipinjamkan kepada nasabahyang besarnya 100 %.

Jadi hasil penjualan air minum padadistilasi air laut tersebut diatas terdiri dari totalbiaya produksi (100 %) dan keuntungan 20 %.Dengan demikian maka total biaya produksidistilasi air laut tersebut di atas adalah:(100:120) x 9,65 = 8 triliun rupiah dan keun-tungannya adalah (9,65 – 8) = 1,65 triliunrupiah.

Setelah diketahui total biaya produksimaka menurut Peter Max S, 1981 prakiraanbiaya produksi dan investasi dapat diperhitung-kan. Hasil perhitungan prakiraan biaya produksiditabulasikan pada tabel 3.

Tabel 3 : Prakiraan biaya produksi air minum dan garam dari distilasi air laut

No Biaya produksi menurut Biaya(miliar Rp)Peter Max S, 1981 Penulis (% total biaya)

I

A

B

C

II

III

Biaya manufaktur

Biaya produksi langsung ± 60 % total biaya roduksi- Bahan baku 10-50 % total biaya produksi- Tenaga kerja 10-20 % total biaya produksi- Supervisi dan pekerja langsung 10-20 % tenaga kerja- Utiliti 10-20 % total biaya produksi- Perawatan dan perbaikan 2-10 % modal tetap- Kebutuhan operasional 0,5-1 % modal tetap- Laboratorium 10-20 % tenaga kerja- Paten dan royalti 0-6 % total biaya produksi

Fixed charge 10-20 % total biaya produksi- Penyusutan 10 % mesin dan peralatan- Penyusutsn gedung 2-3 % nilai gedung- Pajak local 1-4 %modal tetap- Asuransi 0,4-1 % modal tetap- Sewa gedung dan tanah (8 % pembelian alat)

Biaya overhead 5-15 % total biaya produksi

Pengeluaran umum- Administrasi 2-6 % total biaya produksi- Distribusí dan penjualan 2-20 total biaya produksi- Penelitian dan pengembangan 5 % total biaya produksi- Bunga modal 6,5 % total penanaman modal

Ang - Angka keamanan 1-5 % total biaya produksi

Total biaya produksi

6030151,510

1,250,625

1,50,125

103,750,52,5

0,6252,625

5

254105

4,51,5

100

4.8002.4001.200

120800100

50120

10

800300

40200

50210

400

2.000320800400360120

8.000


147


Modal tetap dihitung berdasarkan biayaperawatan dan perbaikan pada perhitungan prakira-an biaya produksi yaitu (100/2) x 100 = 5.000 miliarrupiah atau 5 triliun rupiah. Berdasarkan modal tetap

tersebut maka selanjutnya dilakukan perhitunganbiaya penanaman modal yang hasilnya ditabulasikanpada tabel 4.

Tabel 4 : Prakiraan biaya investasi modal industri air minum dan garam dari distilasi air laut

No Biaya produksi menurut Biaya(miliar Rp)Peter Max S, 1981 Penulis (% modal tetap)

I

II

III

IV

V

Biaya langsung 85 % modal tetap

- Pembelian alat 15-40 % modal tetap- Pemasangan 25-55 % pembelian alat- Instrumentasi, pengendalian dan pemasangan 6-30 %

pembelian alat- Perpipaan dan pemasangan10-80 % pembelian alat- Pelistrikan dan pemasangannya 10-40 % pembelian alat- Bangunan, proses dan lainnya 10-70 % pembelian alat- Fasilitas pelayanan halaman pengembangan 40-100 %

pembelian alat-Tanah 4-8 % pembelian alat

Biaya tidak langsung 15 % modal tetap- Keteknikan dan supervisi 5-30 % biaya langsung- Konstrksi dan kontraktor fee 6-30 % biaya langsung- Angka keamanan 5-15 modal tetap

Modal tetap (I+II)

Modal kerja 10-20 % total modal

Total Penanaman Modal

85

30102

44

21,812

1,2

154,35,75

100

10

110

4.250

1.500500100

200200

1.090600

60

750215285250

5.000

500

5.500

Pengembalian modal (ROI) sebelum pajak= (1,65:5,5) x 100 = 30 %. Menurut Peter Max S,1981 umumnya para industriawan menghendaki pe-ngembalian modal sebelum pajak itu minimal 20 %per tahun. Penanaman modal sebelum pajak dalamkajian ini adalah 50% per tahun sehingga dapatdikatakan sebagai investasi yang layak.

KESIMPULAN

Berdasarkan studi pustaka dan pembahasanyang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa pra-kiraan tandan kosong sawit tahun 2009 dari limbahminyak sawit digunakan sebagai bahan bakar disti-lasi air laut, maka akan dihasilkan energi sebesar39.525.000.000.000 Kcal, air minum 51.382.500 m3

dengan nilai jual 9,5 triliun rupiah dan garam136.140 ton dengan nilai jual 116 milyard rupiah.Selain itu masih ada pendapatan lagi dari sewapenggantian ladang garam yang tidak digunakanseluas 3.400 Ha dengan nilai sewa 34 milyardrupiah sehingga total pendapatannya mencapai 9,65triliun rupiah. Sedangkan biaya pengangkutannyaRp 1.00 per kg per km. Prakiraan investasi yang di-perlukan yaitu 5,5 triliun rupiah dengan keuntungan1,65 triliun rupiah per tahun dan pengembalian mo-dal sebelum pajaknya adalah 30% pertahun, sehing-ga investasi pada penggunaan tandan kosong

sebagai bahan bakar distilasi air laut untuk industriair minum garam dikatakan layak.

REKOMENDASI

Disarankan kepada yang berkompeten agarpemanfaatan tandan kosong sawit ini dikaji danditeliti lebih mendalam.

DAFTAR RUJUKAN

Anonim A, 2006. SNI 01-3553-2006. Air MinumDalam Kemasan. Badan StandarisasiNasional.

Anonim H, 2010. Presiden SBY: Air Bersih SudahMenjadi Kebutuhan Pokok. Harian umumPelita). Edisi Senin, 08 Pebruari 2010.

Anonim A, 2010 Antara News Sawit Indonesiauntuk dunia).

Anonim B, 2010. Melirik Perkebunan IndustriKelapa Sawit Indonesia. www kamusilmiah com/industri 1/melirik_pertumbuhan_industri_kelapa_sawit_Indonesia/Tembolok_Mirip


148


Anonim C, 2010. DKI Tolak Tawaran Suez. HarianBisnis Indonesia).

Anonim D,2010. Indonesia Siap SwasembadaGaram. Antara news.www.antaranews.com/berita/.../indonesi-siap-swasembada-garam-Tembolok).

Anonim E, 2010 Biaya Transportasi BarangAngkutan, Regulasi dan Pungutan Jalan diIndonesia. The Asia Foundation.

Anonim F, 2010. Bila Kebutuhan Gram PunPresiden, Naif Kali. Tajuk Demokrat.Ekonomi.kompasiana.com/.../bila-kebutuh-an-garampujn-presiden-naif-kali/ -Tembolok.).

Anonim G, 2010. BI Rate Tetap Pada Level 6,5-Situs Web Bank Indonesia. m.bi.go.id/mweb/id/Ruang-Media/Siaran…/sp-124310-htm-Tembolok.

Anonim, 1952. Thorpes Dictionary Of AppliedChemistry. Fourth Edition. Vol X.Longmans, Green And Co. London NewYork Toronto.

Anonim, 1998. Desalination Technologies. WaterDesalination International. Water for TheFuture)

Anonim, 1998. Desalination Technologies. WaterDesalination International. Water forfuture. E-Mail:[email protected]).

Anonim B, 2006. Pedoman Pengelolaan LimbahIndustri Kelapa Sawit. Subdit PengelolaanLingkungan Direktorat Pengolahan HasilPertanian Ditjen PPHP, DeprtemenPertanian. Jakarta.)

Anonim, 2009. Laporan Market Intelligence IndutriPalm Oil di Indonesia. http://www.datacom.co.id/cpo 1-2009 sawit htm│)

Anonim, 2009. Laporan Market Intelligence IndutriPalm Oil di Indonesia. http://www.datacom.co.id/cpo 1-2009 sawit html).asiafoundation.org/resources/pdf/movingoodslightbahasa-pdf-Mirip

Ebensperger Ulrich dan Isley Phyllis, 2005. Reviewof the Current State of Desalination. U.SDepartment of Agriculture).

Fauzan Maulana, 2010. Dampak El Nino dan LaNina Terhadap Indonesia. Program StudiKelautan UNPAD.

Hugot E, 1972.Handbook of Cane SugarEnginering. Second Edition. ElsivierPublisher Company. Amsterdam/ London/New York)

Indratmo Soekarno, 2010. Kapasitas Produksi AirBersih Baru 40% Dari Kebutuhan. Jakarta.www.kapanlagi.com/newp/h 0000115394htm׀ - Tembolok.

Inra Sumahamijaya, 2009, Indonesia Negara 17.504Pulau yang Impor Garam- MajariMagazine.http://majarimagazine.com/2009/03/indonesia-negara-17504-pulau-y..)

Juana, 2010. Lima Jenis Penyakit Gerogoti PDAM.Sejori Mandiri. Jakarta)..

Kirk-Othmer, 1969. Encyclopedia of ChemicalTechnology. Second Edition. Vol 4, 12 dan18. Interscience Publisher. New YorkLondon Sidney.

Martha Prasetyani dan Emina Miranti, 2010.PotensiDan Prospek Bisnis Kelapa SawitIndonesia. Jakarta.

Peter Max S, 1981. Plant Design and Economic ForChemical Engineers. Thirh Edition.McGraw-Hill International BookCompany. Auckland Hamburg LondonMexico Sydney Tokyo.

Pengambilan Logam Berat Ni Pada Limbah Cair …..................................... (Nurul MA, dkk) …... : 149 – 158

149


PENGAMBILAN LOGAM BERAT NI PADA LIMBAH CAIR INDUSTRISORBITOL SECARA BIOLOGI

Nurul Mahmida Ariani1), Hery Pudjo Tjahjono1), Ni Nyoman ACD1), Handaru Bowo C1), Sumardi1)

1)Baristand Industri SurabayaJl. Jagir Wonokromo 360 Surabaya, email : [email protected]

ABSTRACT

Wastewater of Sorbitol industriy is organic and content Ni as the remainderof the use of catalyst in the process. Heavy metal Ni in wastewater generally bound byPhysic-chemically process, but the high cost operationally, it is necessary to find amore economical alternative.

Removal of heavy metal Ni in wastewater of sorbitol industry usingbiological aerobic activated sludge in Fluidized Bed reactor, with variable TSS 1000- 2000 ppm and 2000-3000 ppm.

Removal of heavy metal Ni with biological processes is highly dependent onthe maximum load of contaminant and total amount of microorganism mass. Theoptimum conditions process of microorganism in the reactor 2000 - 3000 ppm or withthe ratio of the Contaminant in the organic media at 0.0006. Calculation of theresearch’s operational cost is cheaper among the two objects to be used ascomparison. On the basis of calculating flowrate of 150 m3/hour it costs Rp.1.763,9/kg BOD decomposed and elimination of contaminants Ni Rp. 26.549,5/mg Ni,at a flowrate of 4.79 lt/hour it costs Rp. 2.100.948.1/kg BOD decomposescontaminants and elimination of Ni Rp. 1.251,78/mg Ni.

Key words : Heavy metal (Ni), Activated Sludge, Organic Content, BiologicalTreatment, Fluidized Bed Reactor

ABSTRAK

Limbah cair industri sorbitol bersifat organik namum terdapat logam beratNi sebagai sisa dari penggunaan katalis dalam prosesnya. Logam berat Ni dalamlimbah cair umumnya diikat secara fisika kimia, namun diperlukan biaya yang tinggidalam operasionalnya, maka perlu dicari alternatif yang lebih ekonomis.

Pengambilan logam berat Ni pada limbah industri sorbitol secara biologiaerobik menggunakan lumpur aktif dalam reactor Fluidized Bed, dengan variabelTSS 1000-2000 ppm serta 2000-3000 ppm.

Pengambilan logam berat Ni dengan proses biologi sangat tergantung padabeban maksimum kontaminan serta jumlah masa mikroorganisme. Kondisi optimumproses pada masa mikroorganisme dalam reactor 2000 - 3000 ppm atau denganratio masa kontaminan dalam masa media organik sebesar 0.0006. Perhitunganbiaya operasional hasil penelitian lebih murah dibanding dengan kedua obyek yangdijadikan perbandingan. Dengan dasar hitung laju alir 150 m3/jam, hasil penelitianRp. 1.763,9/kg BOD yang terurai dan eliminasi kontaminan Ni Rp. 26.549,5/mgNikel, untuk dasar hitung laju alir 4.79 lt/jam Rp. 2.100.948,1/ kg BOD yang teruraidan eliminasi kontaminan nikel (Ni) Rp.1.251,8/mg Nikel.

Kata kunci : logam berat (Ni) , lumpur aktif, limbah organik, pengolahan limbahsecara biologi, Reactor Fluidized Bed.

.

PENDAHULUAN

Beberapa pencemar logam berat, adalahkadmium (Cd), krom (Cr), tembaga (Cu), besi (Fe),mangan (Mn), raksa (Hg), nikel (Ni) dan seng (Zn)(Tchobanoglous et al, 2003).

Telah banyak kasus-kasus pencemaranlogam berat yang mengakibatkan korban antara laintragedi Minamata di Jepang yang disebabkan olehlogam raksa dan munculnya penyakit “itai-itai” disekitar sungai Jintsu di Jepang yang disebabkan olehlogam kadmium (Fujita, 1996).


150


Logam berat di dalam limbah cair umum-nya diolah secara fisika-kimia, seperti chelationextraction, koagulasi kimiawi, evaporasi, adsorbsi,ekstraksi, presipitasi kimiawi, dimana logam dien-dapkan dengan hidroksida, sulfida atau karbonat(Tchobanoglous, 2003), pertukaran ion, proses elek-trokimia, flotasi, flokulasi dan teknologi membran(Dobson dan Burgess, 2007 dalam Ajaykumar et al,2009). Pengolahan logam berat secara fisika-kimiamembutuhkan biaya yang tinggi untuk instalasi danoperasionalnya, sehingga perlu dicari alternatif yanglebih murah dan effisien.

Salah satu teknologi yang sedang berkem-bang saat ini adalah pengikatan logam berat secarabiologi. Penelitian yang dilakukan oleh Kulbat et al.(2003) dan Leung et al. (2000) menunjukkan bahwamikroorganisme yang terdapat di dalam prosespengolahan biolog, khususnya proses lumpur aktifmampu mengeliminir logam berat yang terkandungdi dalam air limbah.

Dengan biaya operasional yang dapat dite-kan bila dibandingkan dengan proses fisika-kimia,teknologi baru ini dipandang sebagai teknologi masadepan yang cukup menjanjikan. Untuk itu diperlu-kan adanya penelitian lebih lanjut mengenai pengi-katan logam berat oleh mikroorganisme, serta peng-aturan sistem pengolahan limbah biologi untukmengoptimalkan pengikatan logam berat secarabiologi.

Pada beberapa limbah cair industri berbasisorganik umumnya didapati sejumlah kecil logamberat sebagai akibat dari penggunaan logam sebagaibagian dari proses, misalnya sebagai katalis, sepertipada industri sorbitol yang berbasis organik tapi da-lam proses produksinya menggunakan logam Nikel(Ni) sebagai katalis.

Sejumlah kecil logam yang menjadi ikutantersebut seringkali tidak terolah dengan baik. Ting-kat kesulitan pengikatan logam berat pada kadaryang rendah juga sangat tinggi (Leung et al., 2000).Untuk itu diperlukan suatu teknologi pengolahanlimbah organik sekaligus pengikatan logam beratpada unit proses biologi.

Industri sorbitol yang merupakan salah satuindustri penghasil nilai devisa yang cukup besarkarena melakukan export tapi di lain pihak industritersebut mengalami permasalahan dalam pengelola-an lingkungan akibat kegiatan industrinya, hal terse-but diperkuat oleh adanya salah satu industri sorbitolyang berlokasi di Jawa Timur, memohon peninjau-an ulang nilai Standard Baku Mutu limbah cairuntuk parameter Ni :0.5 mg/L (SK Gubernur JawaTimur 45/2002) yang dianggap terlalu ketat danbelum bisa dipenuhi dengan teknologi proses yangselama ini sudah diterapkan.

Beberapa penelitian telah di-review menun-jukkan bahwa pengolahan logam berat yang terkan-dung dalam limbah dapat dilakukan secara biologi.Penelitian yang dilakukan oleh Leung et al. (2000)menunjukkan kemampuan bakteri yang diisolasidari proses lumpur aktif untuk mengikat logam

berat. Jenis mikroba yang diamati secara khususadalah Pseudomonas pseudoalcaligenes dan Micro-coccus luteus. Logam berat yang diamati adalahtembaga (Cu) dan timbal (Pb). Menurut Kulbat et al.(2003), pengikatan logam berat pada instalasi peng-olahan limbah kota (municipal wastewater treatmentplant) Gdaňsk, Polandia, menunjukkan bahwaproses biologi mampu mengikat logam berat danmenurunkan kadar logam berat pada limbah hinggamemenuhi peraturan perundangan yang berlaku diPolandia. Tujuh logam berat yang diamati adalahseng (Zn), tembaga (Cu), timbal (Pb), kadmium(Cd), nikel (Ni), krom (Cr), dan perak (Ag). Sano etal. (2006) memaparkan proses kloning dari proteinpengikat logam (HMBP, heavy-metal-bindingprotein) yang didapati pada mikroorganisme lumpuraktif, terbukti mampu mengikat logam tembaga(Cu). Hasil review menunjukkan kecenderunganyang positif. Meskipun demikian penelitian yangtelah disebutkan di atas umumnya dilakukan padainstalasi pengolahan limbah domestik.

Penelitian yang akan dilakukan dalam kegi-atan ini adalah untuk mengetahui kemampuan unitproses pengolahan limbah secara biologi denganlumpur aktif, untuk mengolah limbah cair industriyang bersifat organik seperti pada industri sorbitolmaupun industri lain yang sejenis yang sekaligusmengikat logam berat Ni yang terkandung didalam-nya, efektifitas prosesnya, serta hubungan antara pe-nguraian bahan organik dan pengikatan logam berat.

Tujuan dari penelitian ini adalah untukmempelajari pengambilan logam berat (Ni) dalamlimbah cair industri berbasis organik oleh mikro-organisme (lumpur aktif), pengaturan kondisi prosesyang optimum,dinyatakan dengan rasio logam danorganik, melakukan analisa tekno-ekonomi. Manfaatdari penelitian ini adalah untuk menyediakan infor-masi pengolahan limbah cair yang mengandunglogam berat Ni pada industri yang berbasis organicseperti industri sorbitol, juga untuk industri/kegiat-an lain yang relevan.

Ruang lingkup penelitian ini adalah limbahyang diteliti adalah limbah sintetis dengan karakte-ristik yang menyerupai limbah industri sorbitol,dengan logam berat Ni yang diteliti, logam inidipilih karena digunakan sebagai katalis dalamindustri tersebut.

METODE PENELITIAN

BahanBahan yang dipakai :a) Limbah Cair Sintetis, Limbah Cair dari industri

sorbitol (sebagai pembanding), Lumpur Aktifb) Bahan Kimia :

o Standard Nikel (NiSO4), Reagentpemeriksaan Ni.

o Reagent & bahan pembantu untukpemeriksaan BOD, COD, TSS, bilanganorganik (KMnO4), Kadar Air, kadar Abu,Kadar silikat (bahan tidak larut dalam air).


151


PeralatanPeralatan yang dipakai adalah :a) IPAL Laboratorium Baristand Industri

Surabaya.b) Fluidized Bed Reactor.c) Peralatan pendukung analisa dan percobaan.

Gambar 1. Reaktor Fluidized Bed

Metode1. Persiapan Fasilitas

Fasilitas yang digunakan dalam penelitian ini padatahap awal adalah fasilitas-fasilitas yang terdapatpada IPAL Balai Riset dan Standardisasi IndustriSurabaya, data awal yang didapat dipakai sebagaiacuan dalam mendesain Reaktor Fluidized BedReactor dan peralatan pendukungnya.2. Perekayasaan PeralatanFasilitas Utama (Reaktor Fluidized Bed Reactor) direkayasa setelah menggambil disain kriteria yangdidapat dari data penelitian awal.Penelitian UtamaPenelitian mengambil Variabel tetap dan Variabelbebas.Variabel tetap : volume reaktor, kecepatan aerasi,variabel bebas jumlah mikroorganisme danpenambahan kontaminan Ni. Pada kondisi BODawal sekitar 135,78 mg/l- Percobaan tanpa di tambahkan logam berat

(Nikel),- Percobaan dengan di tambahkan logam berat

(Nikel)Dengan variabel : TSS 1000 - 2000 mg/L, TSS2000 - 3000 mg/L

Kondisi OperasiVol Reactor : 115 liter EffQ aerasi : 13 -15 l/menit Tanpa Kontaminan

TSSPercobaan. I 1000-2000 ppm Feeding Tanpa Ni

Dengan NiPercobaan. II TSS

2000-3000 ppm Dengan KontaminanEff

Gambar 2. Skema Penelitian Pada Percobaan I dan Percobaan II

Kontaminan (Ni)

Input/ Feeding Proses dalamreaktor

Sedimentasi

Return Sludge (80-120 %)

Gambar 3. Skema Neraca Logam Berat Ni


Dengan mengambil volume reactor 115liter, kecepatan aerasi proses biologi aerobik 13-15liter/menit, pada percobaan I tanpa dan dengan pe-nambahan kontaminan Ni, serta jumlah mikroorga-

nisme yang ditandai dengan nilai TSS berkisar 1000– 2000 ppm. Pengamatan dilakukan pada kondisisebelum feeding, feeding serta setelah prosesfeeding, serta dilakukan perhitungan ke basis bebandan di tampilkan dalam Tabel 1.

analisa Ni dalam Limbah cair

analisa Ni dalam Lumpur aktif


152


Tabel 1. Kinerja Proses Biologi Lumpur Aktip tanpa dan dengan Kontaminan Logam Berat Ni pada TSS1.000 – 2.000 ppm

Harike

Sebelum Feeding Feeding Setelah ProsesA B A B A B

W Bod W Bod W Ni W Bod W BOD W Ni RevBOD

RevBOD

SelisihNi, Rev Ni

mg/hr mg/hr mg/hr mg/hr mg/hr mg % % Mg %1 15.614,9 25.967,3 6,42 130.560 67.956,5 10 10,32 62,872 11.210,8 10.698,8 6,10 111.872 56.495,5 20 86,59 88,61 20,39 78,143 9.008,6 8.707,4 5,70 93.312 44.836,4 30 86,69 87,04 30,51 85,444 6.855,8 16.392,4 5,20 98.820 48.421,8 40 87,27 69,38 41,17 91,095 6.982,8 23.808,2 4,03 104.400 53.244,0 50 87,37 63,27 43,55 80,616 7.490,6 28.777,2 10,48 102.600 52.326,0 40 87,56 62,65 31,81 63,027 7.300,2 30.137,1 18,66 100.440 51.224,4 30 87,80 62,84 26,48 54,428 7.109,8 32.061,7 22,18 86.760 44.247,6 20 87,85 60,59 15,86 37,609 6.221,0 30.485,6 26,32 87.120 51.408,0 15 87,89 60,05 10,95 26,50

10 7.617,6 30.769,4 30,37 86.400 44.064,0 13 86,78 58,93 7,97 18,3911 6.982,8 31.845,8 35,40 88.560 45.165,6 10 86,49 57,44 6,19 13,6412 6.728,9 34.279,2 39,20 92.160 47.001,6 10 87,10 55,49 5,42 11,0213 6.411,5 40.659,8 43,78 81.648 41.640,5 10 88,07 49,98 5,04 9,3814 5.459,3 42.302,5 48,74 78.840 40.208,4 10 88,64 48,60 6,36 10,8615 5.459,3 46.072,7 52,36 83.520 42.595,2 10 88,05 44,16 8,13 13,0316 5.586,3 59.582,3 54,23 73.512 37.491,1 10 88,38 32,80 7,71 12,0117 5.078,4 72.477,7 56,52 81.000 41.310,0 10 88,21 25,34 7,45 11,1918 5.205,4 95.943,7 59,08 78.480 40.024,8 10 88,78 15,68

Keterangan :A : Kondisi Tanpa di tambahkan Kontaminan Logam berat NiB : Kondisi Dengan di tambahkan Kontaminan Logam berat NiW BOD : Beban BOD (mg/ hari)W Ni : Beban Ni (mg/ hari)% Rev : % Removal BOD% Ni : % Removal Ni

Pada Tabel 1 terlihat perhitungan dari hasilanalisa limbah cair dari Proses Biologi Lumpuraktif, yaitu beban BOD serta Nikel pada sebelumdilakukan feeding, kondisi yang dijadikan feeding(tanpa dan dengan ditambah kontaminan logamberat nikel) serta hasil kondisi dalam reaktor setelahdilakukan feeding, Pada TSS 1000 – 2000 ppm. Ha-sil analisa lumpur aktif pada TSS 1000 – 2000 ppmyang diambil dari dalam reaktor sebelum dan sesu-dah ditambahkan kontaminan logam berat Ni, de-ngan parameter uji kadar air pada kisaran 98-99 %,bahan kering berkisar antara 0,88 % - 1,98 %, kadarabu 0,26 % - 0,77 % serta kadar SiO2. 0,15-0,28 %.

Pada proses biologi yang tidak ditambah-kan logam berat Ni, tidak ditemukan kandungan Nidalam lumpur aktifnya, tetapi pada proses biologiyang ditambahkan logam berat Ni akan ditemukankeberadaan logam tersebut dalam analisa lumpuraktifnya pada kisaran 9,09 mg sampai 531,25 mgtiap kg lumpur aktif yang dihitung sebagai bahankering. Dengan adanya perbedaan keberadaan logamberat Ni yang terkandung dalam lumpur aktif sebe-lum dan sesudah penambahan logam berat Ni keda-lam proses biologi membuktikan bahwa logam beratNi yang ada dalam limbah cair yang bersifat organikdiikat oleh lumpur aktif.

Pada Tabel 2 terlihat hasil analisa limbahcair dari proses biologi dengan lumpur aktif, yaitubeban BOD serta Nikel pada sebelum dilakukanfeeding, kondisi yang dijadikan feeding (tanpa dandengan ditambah kontaminan logam berat nikel)serta hasil kondisi dalam reaktor setelah dilakukanfeeding dan TSS 2000 – 3000 ppm.

Hasil analisa lumpur aktif pada TSS 2000sampai 3000 ppm yang diambil dari dalam reaktorsebelum dan sesudah ditambahkan kontaminanlogam berat Ni, dengan parameter uji kadar air padakisaran 98-99 %, bahan kering berkisar antara 0,88% sampai 1,90 %, kadar abu 0,26 % sampai 0,77 %serta kadar SiO2 0,06 sampai 0,26 %. Pada prosesbiologi yang tidak ditambahkan logam berat Ni,tidak ditemukan kandungan Ni dalam lumpur aktif-nya, tetapi pada proses biologi yang ditambahkanlogam berat Ni akan ditemukan keberadaan logamtersebut dalam lumpur aktifnya pada kisaran 9,09mg sampai 841,10 mg tiap kg lumpur aktif yangdihitung sebagai bahan kering. Dengan adanya per-bedaan keberadaan logam berat Ni yang terkandungdalam lumpur aktif sebelum dan sesudah penam-bahan logam berat Ni kedalam proses biologi mem-buktikan bahwa logam berat Ni yang ada dalam lim-bah cair yang bersifat organik diikat oleh lumpuraktif.


153


Tabel 2. Kinerja Proses Biologi Lumpur Aktip tanpa dan dengan Kontaminan Logam Berat dengan TSS2.000 – 3.000 ppm

Harike

Sebelum Feeding Feeding Setelah ProsesA B A B A B

W Bod W Bod W Ni W Bod W BOD W Ni RevBOD

RevBOD

SelisihNi, Rev Ni

mg/hr mg/hr mg/hr mg/hr mg/hr mg % % mg %1 5.244 4.002 10,12 55.890 56.784 10 1,72 8,552 5.805 3.633 18,40 54.681 53.282 20 90,50 88,05 6,20 1,153 5.589 4.002 32,20 51.916 50.951 30 90,76 85,94 1, 95 22,894 5.387 4.140 40,25 50.064 51.612 40 90,63 84,93 18,85 31,295 5.283 4.278 41,40 52.440 53.279 50 90,47 84,65 28,85 40,416 5.328 4.692 42,55 46.541 48.990 40 90,77 83,70 30,00 41,357 5.328 4.968 42,55 49.599 50.044 30 89,73 81,49 31,15 42,948 4.968 5.106 41,40 46.920 46.920 20 90,96 81,44 34,08 44,619 4.919 5.106 42,32 39.980 38.819 15 90,52 80,37 37,07 47,94

10 4.416 4.554 40,25 44.160 44.160 13 90,16 79,26 38,45 51,1011 4.579 5.065 36,80 45.540 44.584 10 90,57 79,21 41,31 53,7912 4.438 5.182 35,49 40.140 40.020 10 91,14 79,13 44,67 59,1713 4.045 4.720 30,82 41.262 41.138 10 90,93 79,12 47,20 66,6514 4.264 5.009 23,62 39.476 37.950 10 90,59 78,15 51,60 75,2015 4.248 4.885 17,02 36.570 34.997 10 90,29 77,26 46,56 75,0816 4.497 4.540 15,46 33.160 33.120 10 88,98 77,23 48,48 80,2017 4.018 4.230 11,97 42.090 41.880 10 89,33 77,54 51,58 83,2218 4.162 5.175 10,40 42.090 42.090 10 90,97 77,55

Keterangan :A : Kondisi Tanpa di tambahkan Kontaminan Logam berat NiB : Kondisi Dengan di tambahkan Kontaminan Logam berat NiW BOD : Beban BOD (mg/ hari)W Ni : Beban Ni (mg/ hari)% Rev : % Removal BOD% Ni : % Removal Ni

Pada Tabel 2 terlihat hasil analisa limbahcair dari proses biologi dengan lumpur aktif, yaitubeban BOD serta Nikel pada sebelum dilakukanfeeding, kondisi yang dijadikan feeding (tanpa dandengan ditambah kontaminan logam berat nikel)serta hasil kondisi dalam reaktor setelah dilakukanfeeding dan TSS 2000 – 3000 ppm.

Hasil analisa lumpur aktif pada TSS 2000sampai 3000 ppm yang diambil dari dalam reaktorsebelum dan sesudah ditambahkan kontaminanlogam berat Ni, dengan parameter uji kadar air padakisaran 98-99 %, bahan kering berkisar antara 0,88% sampai 1,90 %, kadar abu 0,26 % sampai 0,77 %serta kadar SiO2 0,06 sampai 0,26 %. Pada proses

biologi yang tidak ditambahkan logam berat Ni,tidak ditemukan kandungan Ni dalam lumpur aktif-nya, tetapi pada proses biologi yang ditambahkanlogam berat Ni akan ditemukan keberadaan logamtersebut dalam lumpur aktifnya pada kisaran 9,09mg sampai 841,10 mg tiap kg lumpur aktif yangdihitung sebagai bahan kering. Dengan adanya per-bedaan keberadaan logam berat Ni yang terkandungdalam lumpur aktif sebelum dan sesudah penam-bahan logam berat Ni kedalam proses biologi mem-buktikan bahwa logam berat Ni yang ada dalam lim-bah cair yang bersifat organik diikat oleh lumpuraktif.


154


Pada gambar 4 terlihat hubungan waktupengamatan (hari) terhadap % removal BOD padakondisi tanpa di tambahkan kontaminan Ni denganTSS 1.000 – 2.000 ppm, terlihat dengan bertambah-nya waktu maka % removal BOD dalam reaktorrelatif konstan pada kondisi tanpa ditambahkankontaminan logam Nikel hal ini dikarenakan prosesbiologi lumpur aktif berjalan normal pada kondisiyang sudah stabil. Tetapi dengan di tambahkan kon-taminan Nikel dalam reaktor, maka terlihat denganbertambahnya waktu, maka % BOD berkurang, haltersebut karena lumpur aktif berfungsi ganda, yaitusebagai bahan pengurai organik dalam proses pro-ses biologi yang sekaligus mengikat logam beratNi. Beban Nikel rata-rata = 285,31 mg dalam 17hari = 16,78 mg/hari.

Pada gambar 5 terlihat hubungan waktupengamatan (hari) terhadap % removal BOD padakondisi dengan ditambahkan kontaminan Ni denganTSS 2000 – 3000 ppm, terlihat dengan bertambah-nya waktu maka % removal BOD dalam reaktorrelatif konstan pada kondisi tanpa ditambahkan kon-taminan logam Nikel. Tetapi dengan tambahan kon-taminan Nikel dalam reaktor, maka terlihat denganbertambahnya waktu, maka % BOD berkurang teta-pi serapan logam Ni juga semakin meningkat.Beban Ni rata-rata = 569,67 mg dalam 17 hari =33,51 mg/hari. Pengikatan logam berat Ni dalamlimbah cair yang bersifat organik diperkuat denganadanya kandungan logam berat Ni dalam lumpuraktif.

Kulbat et al. (2003) memaparkan beberapamekanisme pengikatan logam berat oleh mikroorga-nisme. Mekanisme tersebut antara lain : akumulasiintraseluler, presipitasi ekstraseluler, transformasikimiawi yang dikatalis oleh mikroorganisme

(misalnya oksidasi, reduksi, metilasi, dan demetila-si), serta pengikatan pasif yang meliputi komplek-sasi logam dengan bahan kimia yang diekskresi olehsel dan biosorpsi, yaitu pengikatan logam pada situsaktif bahan kimia penyusun dinding sel danmembran.

Ajaykumar et al., (2009) meneliti beberapafaktor yang mempengaruhi biosorpsi logam beratoleh lumpur aktif. Lumpur aktif yang dikeringkandigunakan sebagai bioadsorbent. Berdasarkan pene-litian tersebut faktor-faktor yang mempengaruhibiosorpsi antara lain pengaruh pH, pengaruh jumlahadsorbent, pengaruh waktu kontak, pengaruhkonsentrasi ion logam awal, pengaruh kecepatanmixing/pengadukan, pengaruh temperatur

Pada kondisi ini maka harus diambil suatukondisi optimum, dimana % removal BOD masihrelatif tinggi serta serapan logam Ni juga besar,maka dari gambar terlihat kondisi optimun terjadipada hari ke 16 (pertemuan titik dalam grafik terse-but). Pada % removal BOD 79.96 %, karena jikaditeruskan maka memang serapan Ni dalam lumpuraktif naik, tapi kemampuannya untuk merombakorganiknya sendiri berkurang.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwamikroorganisme mampu mengikat logam berat da-lam limbah cair. Macaskie dan Dean (1989) dalamKulbat et al. (2003) menjelaskan mekanisme pengi-katan logam berat oleh mikroorganisme. Pengikatanlogam berat oleh mikroorganisme dapat terjadi seca-ra aktif dan pasif.

Pengikatan logam secara aktif meliputimekanisme akumulasi intraseluler, pengendapanekstraseluler, dan transformasi kimiawi yang dikata-lisis oleh mikroorganisme seperti oksidasi, reduksi,metilasi, dan demetilasi.

Gambar 4. Grafik Hubungan Waktu TerhadapRemoval BOD (dengan & tanpa) Nikel Pada TSS

1.000 – 2.000 ppm.

Gambar 5. Grafik Hubungan Waktu TerhadapRemoval BOD (dengan & tanpa) Nikel, Pada TSS

2.000 – 3.000 ppm

-20,00

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17

Hari Pengamatan

% R

emov

al B

OD

%R. BOD tanpa Ni

% R BOD + Ni

% Serapan Ni

Linear (% Serapan Ni)

2 per. Mov. Avg. (%Serapan Ni)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18Hari Pengamatan

% R

emov

al &

% S

erap

an N

i

% R. BOD tanpa Ni

%BOD + Ni

% serapan Ni

2 per. Mov. Avg. (% R.BOD tanpa Ni)2 per. Mov. Avg.(%BOD + Ni)2 per. Mov. Avg. (%serapan Ni)


155


Sedangkan pengikatan logam secara pasifmeliputi kompleksasi ekstraseluler logam berat danpengikatan logam berat pada gugus aktif senyawakimia penyusun dinding sel dan membran sel(biosorpsi). Kompleksasi ekstraseluler terjadi karenaadanya bahan yang dieksresikan oleh sel yangmengkompleksasi logam di dalam limbah cair.Beberapa penelitian membahas kemampuan berba-gai macam bahan organik (bahan untuk menyerapyang berasal dari bahan alami) dan sintetis sebagai

biosorbent untuk logam berat. Contohnya adalahpengikatan logam berat oleh bakteri, algae Chlorellakessleri (Kadukova et al), fungi (Khattab, 2007),ragi/yeast (Alluri et al, 2007), rumput laut (Alluri etal, 2007), chitosan (Gyliene dan Višniakova, 2008),dan masih banyak lagi. Lumpur aktif yang terdiridari berbagai macam mikroorganisme merupakansalah satu media biosorpsi yang sering digunakanuntuk mengeliminir logam berat.

Pada Gambar 6 dan 7 terlihat, hubunganwaktu pengamatan terhadap % Removal BOD da-lam komparasi Kinerja Proses Lumpur aktif dengandan tanpa penambahan kontaminan logam Ni padaTSS 1.000 – 2.000 ppm dan 2.000-3.000 ppm. Ber-tambahnya waktu maka terjadi penurunan % remo-val BOD serta peningkatan % penyerapan Ni.

Pada Gambar 6, Mikroorganisme denganTSS pada kisaran 1.000 – 2.000 ppm, dan denganbeban BOD berkisar 40 sampai 60 gram/hari, konta-minan Nikel (Ni) : 285,31 mg dalam 17 hari (rata-rata tiap hari 16,78 mg), atau 0.0003 rasio masakontaminan dalam masa media organic. Penelitiantersebut mikroorganisme mengalami kesulitan mela-kukan penguraian sehingga laju pertumbuhan selbaru (masa persatuan waktu) mengalami masakematian (degradasi).

Pada Gambar 7, dengan TSS 2.000–3.000ppm, bertambahnya waktu maka terjadi penurunan% removal BOD serta peningkatan % penyerapanNi tetapi pada waktu tertentu akan terjadi penurunanlagi. Hal tersebut diperkirakan bahwa, kondisi lum-pur aktif sudah pada taraf jenuh dan tidak bisa me-nyerap logam Ni lebih banyak lagi.

Jika masa mikroorganisme dalam reactordinaikan menjadi berkisar 2.000-3.000 ppm, akanmenaikan kontaminan Nikel (Ni) rata-rata 33,51 mg/hari atau dengan rasio 0.0006 masa kontaminan

dalam masa media organic. Kondisi ini merupakankondisi optimum

Hasil dari percoaan ini akan diterapkanpada industri yang mempunyai karakteristik serupa,seperti pada industri sorbitol. Dimana industri inipada dasarnya mempunyai limbah cair yang berbasisorganik, namun dalam prosesnya menggunakankatalis logam Ni yang pada akhirnya logam tersebutjuga menjadi pencemar ikutan dalam limbah organikyang dihasilkannya. Selain itu kondisi ini juga bisaditerapkan pada IPAL limbah laboratorium, karenamempunyai karakteristik yang serupa.

Sebagai bahan kajian, akan digambarkanrelevansi penanganan kontaminan logam Ni padalimbah yang berbasis organik dengan menggunakanproses biologi di beberapa industri/IPAL yang mem-punyai karaktersitik hampir sama, industri sorbitoldan IPAL laboratorium pengujian di BaristandIndustri Surabaya.

Pada proses pengolahan limbah di IPALlaboratorium di Baristand Industri Surabaya yangsudah dioperasikan secara rutin dengan debit limbah: 4,79 liter/jam dengan karakteristik awal BOD : 400mg/l (beban BOD : 1.916 mg/jam), Ni : 2 mg/l (be-ban NI : 9,58 mg/jam), setelah melalui proses peng-olahan secara biologi dengan lumpur aktif didapat-kan hasil akhir limbah cair dengan karakteristikBOD : 8 mg/l (beban BOD : 68,22 mg/jam), Ni : 0,2mg/l (beban Ni : 0,76 mg/jam).

y = 3.6978x - 5.975

-20

0

20

40

60

80

100

1 3 5 7 9 11 13 15 17

Hari Pengamatan

% R

emov

al B

OD

& P

enye

rapa

n N

i

abs Nidg Nitp. NiLinear (abs Ni)

Gambar 6. Grafik Hubungan Waktu TerhadapRemoval BOD dan Pengikatan Logam Berat Ni Dalam

Reaktor Pada TSS 1.000 – 2.000 ppmGambar . 3. : Grafik Hubungan Waktu TerhadapPenurunan BOD (dengan & tanpa) Ni Pada TSS1000 - 2000 ppm.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 3 5 7 9 11 13 15 17

Hari Pengamatan

% R

emov

al B

OD

& Pe

nyer

apan

Ni

Abs Ni+Nitanpa Ni

Gambar 7. Grafik Hubungan Waktu TerhadapRemoval BOD dan Pengikatan Logam Berat Ni

Dalam Reaktor Pada TSS 2.000 – 3.000 ppmGambar .5. Grafik Hubungan Waktu pengamatanTerhadap Removal BOD dan Penyerapan Ni DalamReaktor Pada TSS 1000 - 2000 ppmGambar . 3. : Grafik Hubungan Waktu TerhadapPenurunan BOD (dengan & tanpa) Ni Pada TSS1000 - 2000 ppm.


156


Pada Proses pengolahan limbah di IPALindustri sorbitol yang ada dengan debit limbah : 4,79liter/jam dengan karakteristik awal BOD : 3.000mg/l (beban BOD : 0,01 kg/jam), Ni : 2 mg/L (be-ban NI : 9,58 mg/jam), setelah melalui proses peng-olahan secara biologi secara anaerob dan dilanjut-kan secara biologi aerob dengan lumpur aktif dida-patkan hasil akhir limbah cair dengan karakteristikBOD : 106,82 mg/l (beban BOD : 0,0005 kg/ jam),Ni : 1,58 mg/l (beban NI : 7,58 mg/jam).

Sedangkan dalam penelitian ini, yaitu lim-bah cair bersifat organik yang mengandung logamberat Ni dengan debit limbah : 4,79 liter/jam dengankarakteristik awal BOD : 288,0 mg/l (beban BOD :1.380.00 mg/jam), Ni : 0,53 mg/l (beban Ni : 2,52mg/jam), setelah melalui proses pengolahan secarabiologi dengan lumpur aktif didapatkan hasil akhirlimbah cair dengan karakteristik BOD : 36,78 mg/l(beban BOD : 176,24 mg/jam), Ni : 0,10 mg/l (be-ban Ni : 0,50 mg/jam).

Dari ketiga kondisi tersebut, masing-ma-sing kondisi dari ketiganya mempunyai relevansiyang kuat. Sehingga sebagai bahan kajian makaperlu dilakukan analisa ekonomi.

Analisa Ekonomi

Karena hasil penelitian ini akan diaplikasi-kan pada industri sorbitol dan bisa juga di IPALLaboratorium (Baristand Industri Surabaya), makasebagai bahan pertimbangan/kajian masing-masingbiaya operasionalnya dibandingkan. Jika hasil pene-litian ini dibandingkan dengan kondisi yang sudahada di industri sorbitol dan IPAL LaboratoriumBaristand Industri Surabaya, maka akan terlihat per-bandingan seperti berikut.

Komparasi penerapan proses pengolahanair Limbah dengan basis hitungan debit air limbahpada penelitian,dengan laju 4,79 liter/jam, makauntuk proses IPAL Laboratorium diperoleh 96,44 %Removal BOD setara dengan beban BOD = 0,0018kg/jam, pengikatan Ni 92,09 % Removal Ni atau8,82 mg/jam, biaya operasional Rp 2.733.222,6 tiapkg BOD removal atau Rp 572,48 tiap mg Ni yangterikat. Kualitas air limbah akhir dengan BOD 18mg/L dan Ni 0,2 mg/L sedangkan nilai Baku Mutuberdasarkan SK Gubernur 45/ 2002 untuk BOD 150mg/L dan Ni 0,5 mg/L.

Untuk proses di Industri Sorbitol diperoleh88,13 % Removal BOD setara dengan beban BOD =0,0038 kg/jam, pengikatan Ni 20,88 % Removal Niatau 2,00 mg/jam, biaya operasional Rp 2.638.138,6tiap kg BOD removal atau Rp 5.011,61 tiap mg Niyang terikat. Kualitas air limbah akhir dengan BOD106,82 mg/L dan Ni 1,58 mg L sedangkan nilaiBaku Mutu berdasarkan SK Gubernur 45/2002untuk BOD 100 mg/L dan Ni 0,5 mg/L.

Untuk proses dari hasil penelitian dipero-leh 87,23 % Removal BOD setara dengan bebanBOD = 0,0012 kg/jam, pengikatan Ni 80,20 %

Removal Ni atau 2,02 mg/jam, biaya operasional Rp2.100.948,12 tiap kg BOD removal atau Rp1.251,78 tiap mg Ni yang terikat. Kualitas air lim-bah akhir dengan BOD 36,78 mg/L dan Ni 0,1 mg/Lsedangkan nilai Baku Mutu berdasarkan SK Guber-nur 45/2002 untuk BOD 100 mg/L dan Ni 0,5 mg/L.

Perbandingan Hasil penelitian dengan apli-kasi pengolahan air limbah dengan basis debitindustri sorbitol, diperolah hasil sebagai berikut.

Untuk proses di Industri Sorbitol diperoleh85,1 % Removal BOD setara dengan beban BOD =114.89 kg/jam, pengikatan Ni 0.67 % Removal Niatau 2,00 mg/jam, biaya operasional Rp 1,788.43tiap kg BOD removal atau Rp 102.731.6 tiap mg Niyang terikat. Kualitas air limbah akhir dengan BOD134, 1 mg/L dan Ni 1,99 mg/L sedangkan nilai BakuMutu berdasarkan SK Gubernur 45/2002 untukBOD 100 mg/L dan Ni 0,5 mg/L.

Untuk proses dari hasil penelitian dipero-leh 87,23 % Removal BOD setara dengan bebanBOD = 37,68 kg/jam, pengikatan Ni 99,38 %Removal Ni atau 2,5 mg/jam, biaya operasional Rp1763.87 tiap kg BOD removal atau Rp 26.549,47tiap mg Ni yang terikat. Kualitas air limbah akhirdengan BOD 40 mg/L dan Ni 0,1 mg/L sedangkannilai Baku Mutu berdasarkan SK Gubernur 45/2002untuk BOD 100 mg/L dan Ni 0,5 mg/L.

Untuk mengkaji pemanfaatan hasil peneliti-an tersebut diatas diperlukan pendekatan analisatekno-ekonomi. Pendekatan tersebut antara laindengan melakukan kajian terhadap jenis pengolahanair limbah yang menerapkan sistem eliminasi konta-minan logam berat dalam media limbah organic.Analisa tekno-ekonomi tersebut dengan mengambildasar hitung pendekatan dengan laju alir umpanyang dipergunakan serta pendekatan lainnya denganlaju alir pada industri sorbitol. Untuk biaya operasi-onal hasil penelitian lebih murah dibanding dengankedua komparasi tersebut diatas. Hasil penelitian Rp1.763,87 kg BOD yang terurai untuk dasar hitunglaju alir 150 m3/jam dan Rp 2.100.948.1/kg BODyang terurai dengan dasar hitung laju alir 4,79 lt/jam. Sedangkan eliminasi kontaminan nikel (Ni) Rp1.251,8/mg Nikel dengan dasar hitung laju alir 4,79lt/jam atau Rp 26.549,47/mg Nikel dengan dasarhitung laju alir 150 m3/jam.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Dari Penelitian ini dapat ditarik kesimpulan sebagaiberikut : Kemampuan mikroorganisme pada proses bio-

logi untuk mengurai air limbah organic yangterkontaminasi logam berat Ni, sangat bergan-tung pada jumlah masa mikroorganisme.


157


Kondisi Optimum proses dengan masa mikro-organisme dalam reactor dengan beban BODberkisar 40 - 60 gram/hari, TSS 2.000 – 3.000ppm, dengan kontaminan Nikel (Ni) rata-rata33,51 mg/hari atau dengan rasio 0,0006 masakontaminan dalam masa media organik

Analisa tekno-ekonomi dengan pendekatanmelakukan kajian terhadap jenis pengolahan airlimbah yang menerapkan system penghilangankontaminan logam berat dalam media limbahorganik.Untuk biaya operasional hasil penelitian lebihmurah. Hasil penelitian Rp 1.763,8/kg BODyang terurai untuk dasar hitung laju alir 150 m3/jam dan Rp 2.100.948.1/kg BOD yang teruraidengan dasar hitung laju alir 4,79 lt/jam.Sedangkan penghilangan kontaminan nikel Rp1251.78/mg Nikel dengan dasar hitung laju alir4,79 lt/jam atau Rp 26.549,47/mg Nikel dengandasar hitung laju alir 150 m3/jam.

Saran

Perlu penelitian lebih lanjut tentang mekanismepengambilan logam berat Ni oleh mikroorganismedan jenis-jenis khusus mikroorganisme yang dipa-kai, serta penerapan pada logam-logam berat lainnyayang bisa diaplikasikan untuk industri yang relevan.Mikroorganisme yang mengandung logam berat Niberada dalam bentuk WAS (Waste Activated Sludge)selama ini belum mendapatkan perlakuan khusus,sehingga masih perlu dilakukan penanganan lebihlanjut seperti dewatering, solidifikasi sehingga ter-bentuk logam oksida yang lebih stabil.

DAFTAR PUSTAKA

Ajaykumar, A. V., N. A. Darwish, dan N. Hilal,2009, ”Study of Various Paramaters in theBiosorp-tion of Heavy Metals on ActivatedSludge”.World Applied Sciences Journal 5(Special Issue for Environment): 32 – 40,http://www.sciencedirect.com/

Aksu, Z., and D. Aknipar, 2000,” Modeling ofSimultaneous Biosorption of Phenol andNickel (II) Onto Dried Aerobic ActivatedSludge” Separation and PurificationTechnology, 21(1-2): 87-99I,http://www.sciencedirect.com/

Alluri, H. K, S. R. Ronda, V.S. Settalluri, J.S.Bondili, Suryanarayana V andVenkateshwar, P, 2007,” Biosorption: AnEco-Friendly Alternative for Heavy MetalRemoval ” African Journal ofBiotechnology Vol. 6 (25), pp. 2924-2931,28 December 2007,http://www.sciencedirect.com/

Al-Qodah, Z, 2006, ”Biosorption of Heavy MetalIons From Aqueous Solutions by ActivatedSludge”Desalination 196: 164-176,5September 2006,http://www.sciencedirect.com/

Awwa, 1992, “ Standard Method For Examinationof Water and Wastewater ”, 18 th ed,American Public Health Association,Washington.

Dobson, R.S. and J. E. Burgess. 2007, “BiologicalTreatment of Precious Metal FromRefinery Wastewater: A Review” MineralsEng. 20(6): 519-532,http://www.sciencedirect.com/

Dorris, K.L., B. Yu, Y. Zhang, A. Shukla, and S. S.Shukla, “The Removal Of Heavy MetalFrom Aqueous Solutions by SawdustAdsorption-Remo-val of Copper. J.Hazardous Materials, B80: 33-42,http://www.sciencedirect.com/

Eckenfelder, 1989, “Industrial Water PollutionControl “ 2 nd edition. Mc.Graw Hill BookCompany, New York.

Fujita S, 1996, “Chemical & Physical Treatments “,Kanagawa Academy Of Science andTechnology, Japan.

Gyliene, O and S. Višniakova, 2008. “Heavy MetalRemoval From Solutions Using Naturaland Synthetic Sorbents” EnvironmentalResearch, Engineering and Management”No. 1 (43) pp. 28 – 34,http://www.sciencedirect.com/

Kadukova, J., H. Horvathova, A. Mrazikova, and MStofko. ”Biosorption of Cu, Ni, and ZnFrom Single Metal Solutions And TheirMixture By Alga Chlorella Kessleri” 4th

European Bioremediation Conference.http://www.srcosmos.gr/srcosmos/showpub.aspx

Kulbat, E., K. Olaňczuk-Neyman, B. Quant, M.Geneja, E. Haustein, 2003, ”Heavy MetalsRemoval in the Mechanical – BiologicalWastewater Treat-ment Plant Wschŏd inGdaňsk” Polish Journal of EnvironmentalStudies Vol. 12 No. 5, pp 635 – 641,http://www.pjoes.com/pdf/12.5/635-641.pdf


158


Leung, W.C., M-P Wong., H. Chua, W. Lo, P.H.F.Yu, C.K. Leung, 2000 “ Removal andRecovery of Heavy Metals by BacteriaIsolated From Activated Sludge TreatingIndustrial Effluents and MunicipalWastewater”, Water Science andTechnology Vol. 41 No. 12, pp 233 – 240,http://www.sciencedirect.com/

Macaskie, L. E., C. R. Dean, 1989 “MicrobialMetabolism, Desolubilization, andDeposition of Heavy Metals: Metal Uptakeby Immobilized Cells and Application tothe Detoxification of Liquid Wastes”,Biological Waste Treatment pp. 159-201,http://www.sciencedirect.com/

Metcalt & Eddy, 2003, “Waswater EngineeringTreatment and Reuse “, 4 th ed, Mc GrawHill, New York.

Setatnia, S., A. Madami, M.Z. Bakhti, L. Keryous,Y. Mansouri and R. Yous. ,2004.“Biosorption of Ni2+ from AqueousSolution by a NaOH Treated BacterialDead Streptomices risomus Biomass”Minerals Eng., 17: 903-911,http://www.sciencedirect.com/

Tchobanoglous, G., F.L. Burton, and H.D. Stensel.2003. “Wastewater Engineering:Treatment and Reuse”. McGraw Hill, NewYork.

Kajian Isolasi Eugenol dari Air Rendaman Bunga Cengkeh …................................ (Sigit K) …... : 159 – 167

159


KAJIAN ISOLASI EUGENOL DARI AIR RENDAMAN BUNGACENGKEH PADA INDUSTRI ROKOK KRETEK

Sigit Kartasanajaya1)



ABSTRACT

Eugenol is one of the chemical components in clove oil which gives the smelland aroma and spicy flavor of clove oil. Clove cigarette industry is typical ofIndonesian industry and this industry in Indonesia small-scale to large scale. Themain raw material industries in addition to cigarette tobacco leaf is a flower ofcloves. In the production process of clove cigarettes, clove flower soaked in coldwater or hot water, clove flower reduction goal is to reduce violence in the interest ofclove. For interest cloves are soft and easily torn. Former fluid immersion in clovecigarette industry still contains oil cengkeh with active substances eugenol, but untilnow the former water immersion such interest directly disposed of as industrialwastewater and has not been exploited economically. The content of clove oil andeugenol in the immersion fluid at one of the former cigarette factory in Hyderabad at18.66 % and 24.14 % eugenol done by the method of GC analysis. Eugenol in cloveflower immersion liquid used in cigarette industry can be isolated and use forindustrial raw materials farmumery.

Key words : clove cigarettes, clove marinade, eugenol farmumery

ABSTRAK

Eugenol merupakan salah satu komponen kimia dalam minyak cengkeh yangmemberikan bau dan aroma serta rasa pedas pada minyak cengkeh. Industri rokokkretek adalah industri khas Indonesia dan industri ini di indonesia berskala kecilsampai berskala besar. Bahan baku utama industri rokok kretek selain dauntembakau adalah bunga cengkeh. Pada proses produksi rokok kretek, bunga cengkehdirendam dalam air dingin atau air panas, tujuan perendaman bunga cengkeh adalahmengurangi kekerasan pada bunga cengkeh, agar bunga cengkeh lunak dan mudahdirajang. Cairan bekas rendaman bunga cengkeh pada industri rokok kretek masihmengandung minyak cengkeh dengan zat aktip eugenol, namun sampai saat ini cairanbekas rendaman bunga tersebut langsung dibuang sebagai limbah cair industri danbelum dimanfaatkan secara ekonomis. Kandungan minyak cengkeh dan eugenoldalam cairan bekas rendaman pada salah satu pabrik rokok kretek di Semarangberturut-turut sebesar 18.66 % dan eugenol 24,14 %, analisis dilakukan denganmethoda GC (Gas Chromatografi). Eugenol dalam cairan bekas rendaman bungacengkeh pada industri rokok kretek dapat diisolasi dengan cara kimia dan fisika danhasil tersebut dapat digunakan untuk bahan baku industri farmumery.

Kata kunci : rokok kretek, rendaman cengkeh, eugenol farmumery

PENDAHULUAN

Eugenol murni merupakan cairan tidak ber-warna, berbau, keras, dan mempunyai rasa pedas.Eugenol mudah berubah menjadi kecoklatan apabiladibiarkan di udara terbuka. Dalam bidang industripemanfaatan eugenol masih terbatas pada industriparfum. (Ali Nurdin, 2009)

Industri rokok kretek adalah industri khasdi Indonesia. Industri rokok kretek Indonesia ber-skala kecil, namun ada pula yang skala besar. Juga

banyak industri rokok kretek yang terdaftar di bursaefek. Untuk industri berskala besar seperti PT.Djarum di Kudus dan PT. Gudang Garam di Kediriserta PT. Bentoel di Malang. Produksi rata-ratamencapai 15 milyar batang per tahun. Secara nasio-nal produksi sebanyak ± 164,1 milyar batang denganomzet industri rokok tiap tahun mencapai lebih dariRp 51,93 trilyun. Industri rokok kretek berskalainternasional rata-rata produksinya 10 – 15 milyarbatang rokok (Simon Bambang Susmono, 2002).Industri rokok terdiri dari rokok kretek (85 %),


160


rokok putih (45 %) dan rokok lainnya (11 %). (TriWibowo, 2003)

Kebutuhan industri rokok berupa bungacengkeh setiap tahun rata-rata mencapai 92.133 tonpertahun dan produksi bunga cengkeh Indonesia se-bagian besar (80 – 90 %) diserap oleh industri rokokkretek, sedangkan total areal cengkeh mencapaisekitar 700.000 ha dengan produksi 120.000 ton pertahun. (Agroindustri, 2008)

Bahan baku utama industri rokok kretekselain daun tembakau adalah bunga cengkeh. Untukmengurangi rasa pedas dan panas dari bunga ceng-keh sebelum digunakan sebagai bahan rokok makabunga cengkeh tersebut perlu direndam dengan air.

Pada proses produksinya bunga cengkehdirendam dalam air dingin atau air panas dalamwaktu tertentu, selanjutnya air rendaman bungacengkeh bersama limbah lainnya dibuang di perairandibuang ke unit pengolah limbah sebagai limbahcair industri rokok kretek. Namun industri rokokkretek kecil dan menengah kadang tidak melakukanproses perendaman bunga cengkeh secara langsungnamun proses perendaman cukup dengan caramenitipkan proses perendaman pada industri lainatau kadang membeli bunga cengkeh yang telahdirendam.

Pada pabrik rokok kretek air bekas rendam-an bunga cengkeh masih mengandung minyak ceng-keh dengan kandungan minyak cengkeh sebesar ±18,66 % dan eugenol 24,14 % analisa dilakukandengan methoda GC. Cairan bekas rendaman bungacengkeh tersebut saat ini belum bernilai secaraekonomis, dan sangat potensial untuk dimanfaatkandengan cara diisolasi minyaknya untuk bahan bakuindustri farmumery atau industri farmasi. Saat inikebutuhan eugenol berasal dari minyak daun ceng-keh yang mengandung sebesar eugenol 70 – 80 %.

Ciri khas rokok kretek dibanding rokokputih adalah digunakan saus berupa cengkeh. Rasacengkeh pada rokok kretek menimbulkan rasa yangunik bagi penggemarnya yaitu harum dan hangatserta mantap. Bunga cengkeh merupakan bahan uta-ma setelah tembakau untuk pembuatan rokok kretek.Penggunan bunga pada rokok kretek menyebabkanterbentuk rasa hangat, mantap sedikit pedas yangutama menyebabkan rasa khas yang tak tergantikandari rokok kretek dibandngkan rokok putih yangtanpa menggunakan cengkeh.

Rasa dan aroma bunga cengkeh pada rokokkretek adalah khas hal tersebut menyebabkan adaperbedaan dengan rokok putih, dan rasa khas inimenimbulkan rasa yang nikmat bagi penikmat rokokkretek, dan tidak jarang menimbulkan rasa ketagih-an (addictive) dalam skala rendah atau rasa yangsesuai selera sehingga tidak mudah tergantikan padamerk-merk rokok kretek lainnya. Walau ada ribuanmerk rokok kretek yang tercatat dan telah dianalisadi Balai Besar Teknologi Pencegahan PencemaranIndustri Semarang namun merk yang terkenal dan

dikenal oleh perokok kretek mungkin tidak lebihdari sepuluh merk. Pada kenyataan aslinya rasabunga cengkeh adalah pedas dan panas. Hal ini dise-babkan pada bunga cengkeh mengandung minyakatsiri berupa minyak cengkeh dengan zat aktipeugenol. Kandungan minyak atsiri berupa minyakcengkeh sebesar 4 - 5 % sedangkan kandunganeugenol sebesar 70 - 90 %. Senyawa eugenol inilahyang menyebabkan rasa pedas dan panas.

Pada proses produksi rokok kretek bahanbunga cengkeh yang akan digunakan dilakukantahapan proses perendaman bunga cengkeh. Hal inibertujuan untuk mengurangi kekerasan bungacengkeh, yang menyebabkan sulit untuk dirajang,dengan direndam bunga cengkeh menjadi lunak danmudah dipotong/dirajang.

Tingginya kandungan minyak cengkehselain menyebabkan rasa yang sangat pedas danpanas pada rokok kretek, juga menyebabkan adanyabercak-bercak berwarna coklat pada kertas sigaretrokok dan menimbulkan tampilan yang kurangmenarik. Hal tersebut menyebabkan semua pabrikrokok berusaha mengurangi kadar minyak cengkehyang ada pada tiap batang rokok kretek. Tahapanproses perendaman bunga cengkeh dilakukandengan proses perendaman dengan air dengan waktutertentu. Lama waktu perendaman adalah tidak samaantar pabrik rokok kretek. Beberapa pabrik rokokmelakukannya dengan perendaman air panas.

Air bekas rendaman bunga cengkeh indus-tri rokok kretek berupa cairan berwarna coklat ber-bau bunga cengkeh. Analisa kandungan minyakatsiri pada limbah cair industri rokok yang ada diSemarang sebesar 18,66 %, cairan berwarna coklat,berbau bunga cengkeh. Kadar eugenol 24,14 %.Untuk industri rokok kretek jumlah minyak cengkehpada air rendaman adalah tidak sama hal ini karenalama proses perendaman juga cara perendamanberbeda.

Saat ini minyak daun cengkeh merupakanbahan baku industri farfumery di Indonesia jugamerupakan komoditi ekspor. Di luar negeri minyakcengkeh digunakan sebagai bahan baku industrifarmumery. Indonesia merupakaan penghasil utamaminyak cengkeh terbesar di dunia. Minyak cengkehsaat ini dihasilkan dari proses distilasi dengan bahanbaku daun cengkeh. Negara pengguna minyakcengkeh termasuk Eropa dan Amerika Serikat.

Pasokan minyak cengkeh Indonesia kepasar dunia sekitar 60 % kebutuhan dunia. Padatahun 2000, dari 2.080 ton minyak cengkeh yangdipasarkan dunia, Indonesia memasok 1.317 ton.(Agroindustri, 2008)

Tujuan penulisan ini adalah ingin meng-kaji isolasi eugenol yang terdapat pada cairan sisaperendaman bunga cengkeh pada industri rokokkretek yang merupakan limbah cair industri rokokkretek untuk digunakan sebagai bahan baku industrifarmumery.


161


PERMASALAHAN

Eugenol merupakan zat aktip pada minyakcengkeh, secara molekuler dengan rumus kimia.Eugenol [CH2=CHCH2C6H3(OCH3)OH)]. Cairanrendaman bunga cengkeh pada industri rokok kretekmasih mengandung minyak cengkeh dengan zataktip eugenol namun saat ini belum dimanfaatkansecara ekonomis.Penggunaan eugenol perlu dikaji dan dipilih tekno-logi yang dapat secara optimal mengisolasi eugenolminyak cengkeh dari bekas cairan rendaman bungacengkeh pada industri rokok kretek untuk digunakansebagai bahan baku industri farmumery.

KAJIAN PUSTAKA

EugenolEugenol merupakan salah satu komponen

kimia dalam minyak cengkeh yang memberikan baudan aroma khas pada minyak cengkeh. Tingkatkemurnian yang disyaratkan dalam standar mutuperdagangan adalah eugenol dalam minyak cengkehminimal 98 % dengan warna cairan eugenol jernihkuning muda. Eugenol kasar yang belum dimurni-kan sudah dapat dijual ke pabrik yang memiliki alatdestilasi fraksinasi untuk dimurnikan secara fisik.Produksi eugenol kasar dari minyak daun cengkeh

relatif tidak membutuhkan peralatan mahal dandapat dilakukan pada skala UKM.

Komponen utama minyak cengkeh adalahterpena dan turunannya. Komponen inilah yang pen-ting dalam kegiatan industri seperti dalam parfum,flavor, obat-obatan, cat, plastik dan lain-lain.Terpena yang ada dalam minyak cengkeh adalaheugenol, eugenol asetat dan caryophylene. Ketigasenyawa tersebut merupakan komponen utamapenyusun minyak cengkeh dengan kandungan totalmencapai 99 % dari minyak atsiri yang dikandung-nya. (Ali Nurdin 2009)

Eugenol merupakan cairan tidak berwarnaatau berwarna kuning-pucat, dapat larut dalamalkohol, eter dan kloroform, mempunyai rumusmolekul.rumus kimia eugenol[CH2=CHCH2C6H3(OCH3)OH)] bobot titik didih250 - 255 °C.

Rumus Bangun eugenol adalah :

Sifat fisika dan kimia dari Eugenol :

Structure/Formula Role Mol. Wt. Bp Mp Density Kepadatan[CH2=CHCH2C6H3(OCH3)OH)] Product 164.20 254 o -12 0-10 0 1.06 g/mL

Menurut Nur Hidayati (2003) eugenolsebagai komp onen terbanyak dalam minyak ceng-keh memiliki harga jual yang cukup tinggi yaitumencapai Rp 120.000 sampai Rp 200.000/kgsedangkan harga minyak daun cengkeh hanya Rp20.000/kg sampai Rp 30.000/kg. Amerika Serikatmerupakan negara pengimpor eugenol dari berbagainegara termasuk Indonesia. Meskipun Indonesiamengekspor eugenol tetapi kuantitasnya masihkecil, yang terbanyak adalah ekspor minyak dauncengkeh.

Minyak Daun CengkehMinyak atsiri adalah minyak mudah

menguap dan dapat diperoleh dari tanaman dengancara penyulingan uap. Atau suatu hasil reaksi hidro-lisis bahan tanaman yang mudah menguap dari kan-dungan senyawa esensi tanaman itu.

Untuk mendapatkan minyak atsiri yangbaik diperlukan pemilihan cara pengolahan yangtepat demikian pula jenis bahan yang digunakan.Ketidaktepatan pemilihan sistem dan bahan yangdigunakan akan berakibat dihasilkan mutu minyakatsiri yang rendah seperti rendemen yang rendahserta mudah berbau tengik (rancid).

Kualitas minyak daun cengkeh dievaluasiberdasarkan kandungan fenolnya terutama eugenol,karena minyak daun cengkeh mengandung beberapaaseteugenol maka sering dilakukan penyabunan zattersebut terlebih dulu hal ini untuk mendapatkankandungan eugenol yang lebih tinggi. Kandunganfenol eugenol pada minyak daun cengkeh sangattergantung pada kondisi dan jenis bahan baku dancara penyulingan. Oleh Siti Nurhansyah selanjutnyaditerangkan pada waktu penyulingan minyak dauncengkeh terdapat dua fraksi yaitu fraksi yag lebihringan dari air, dan fraksi yang lebih berat dari air.Dengan menggabungkan kedua fraksi tersebutdiperoleh minyak cengkeh yang lengkap Guenther(1987). Hasil penyulingan minyak dari bunga ceng-keh sekitar 17-18 %, penyulingan dari gagang cengkeh sekitar 6 % dan dan dari daun sebesar 2 -3 %.

Saat ini yang banyak diperdagangkan ada-lah minyak cengkeh yang berasal dari penyulingandari jenis daun cengkeh, hal ini karena dari daunyang telah tua dan gugur (di daerah disebut kleang),dari daun cengkeh dapat didistilasi air menghasilkanminyak daun cengkeh, walau kadar eugenolnya ren-dah. Penyulingan minyak daun cengkeh di Indonesiabanyak terdapat di Jawa tengah, yaitu di daerahCilacap, Purwokerto, Banyumas, Banjarnegara dan


162


Purbalingga. Sulawesi dan Sumatra Barat merupa-kan penghasil minyak daun cengkeh terbesar didunia dan memasok 60 % kebutuhan dunia.

Ada 3 tipe cengkeh yang dibudidayakan diIndonesia yaitu siputih, sikotok dan zanzibar, yangdibedakan dari ciri-ciri pada pucuk, cabang muda,daun, ranting, bunga, percabangan atau bentukmahkota pohon...

Minyak daun cengkeh hasil penyulingandari petani mempunyai kadar eugenol berkisar anta-ra 70 – 80 %, sedangkan untuk industri dibutuhkanminyak dengan kadar eugenol paling rendah 90 %.Oleh karena itu diperlukan proses lebih lanjut yangdapat mengisolasi eugenol dari minyak cengkeh.sehingga diharapkan akan mampu meningkatkandaya saing produk minyak daun cengkeh Indonesiayang pada gilirannya akan meningkatkan pendapat-an para petani cengkeh, menambah pendapatandaerah serta dapat meningkatkan devisa negara.

AGROINDUSTRI September 2008 di ting-kat petani dan pengolah, teknologi destilasi masihbanyak menggunakan ketel dan peralatan yangsederhana dan kurang efisien sehingga rendemenminyaknya rendah (1,5 - 2,0 %), mutu minyak jugarendah (minyak berwarna hitam dan kotor). Rende-men minyak cengkeh yang dihasilkan dengan tekno-logi yang direkomendasikan sekitar 2,5 - 3,0 %,minyak berwarna kuning muda dan jernih sehinggatidak memerlukan proses pemurnian lagi.

Penelitian P. Suarya (2010) menunjukanadsorpsi pengotor minyak daun cengkeh oleh lem-pung teraktivasi asam dilaporkan bahwa minyakdaun cengkeh dapat dijernihkan dengan mengguna-kan adsorben lempung teraktivasi asam dengan hasiljernih dengan perbandingan adsorben : minyak = 1g : 40 mL.

Minyak cengkeh jernih dapat dihasilkandengan menambahkan bentonit aktif dari 5 – 15 %ke dalam minyak cengkeh hitam, lalu dipanaskansampai suhu sekitar 80 - 90 0C dan diaduk selama 30menit. Hasilnya kemudian disaring. Secara visualhasilnya jernih, kadar eugenol naik 2 – 3 %. Tetapiminyak yang hilang sekitar 5 – 10 % karena pengu-apan selama pemanasan dan penyaringan tidaksempurna sehingga sebagian minyak masih ada da-lam bentonit. Jika harga minyak cengkeh jernih jauhdi atas minyak cengkeh hitam, maka penjernihanminyak ini akan sangat memberikan nilam tambahyg cukup berarti.

Kualitas miyak daun cengkeh dievaluasiberdasarkan kandungan fenolnya terutama eugenol,karena minyak daun cengkeh mengandung beberapaaseteugenol maka sering dilakukan penyabunan zattersebut terlebih dulu hal ini untuk mendapatkankandungan eugenol yang lebih tinggi. Kandunganfenol eugenol pada minyak daun cengkeh sangattergantung pada kondisi dan jenis bahan baku dancara penyulingan. Oleh Siti Nurhansyah selanjutnyaditerangkan pada waktu penyulingan minyak dauncengkeh terdapat dua fraksi yaitu fraksi yag lebih

ringan dari air dan fraksi yang lebih berat dari air.Dengan menggabungkan kedua fraksi tersebut dipe-roleh minyak cengkeh yang lengkap. Hasil penyu-lingan minyak dari bunga cengkeh sekitar17 - 18 %,penyulingan dari gagang cengkeh sekitar 6 % dandan dari daun sebesar 2 -3 %. (Guenther, 1987)

Penelitian Try Zulchi PH (2002) membuk-tikan rendemen minyak atsiri saat distilasi dipenga-ruhi oleh lamanya proses distilasi juga pemilihanjenis bahan/organ tanaman yang digunakan minyak.Organ tanaman yang dimaksud adalah seperti daun,batang ataupun bunga selain bunga cengkeh, tangkai(gagang/ranting) dan daun dapat digunakan pula un-tuk didistilasi yang diambil minyaknya. Seperti mi-nyak yang berasal dari bunganya mampu mengha-silkan senyawa eugenol 80 – 95 % namun bila daridaun hanya 75 – 85 % saja. Organ bunga cengkehyang masih muda akan menghasilkan bunga yangkering dan keriput dan kandungan eugenolnyarendah.

Penelitian Try Zulchi PH, Aisni Nurul.R(2001) dilaksanakan dengan perlakuan berbagaiorgan tanaman dan lama penyulingan. Dan hasil per-cobaan tersebut menunjukkan bahwa ada pengaruhyang berbeda nyata pada pengaruh rendemen mi-nyak atsiri, kadar air di dalam minyak atsiri, bilang-an asam dan kelarutan pada etanol 70 %. Interaksiorgan bunga cengkeh dan 4 jam penyulingan mam-pu meningkatkan rendemen minyak atsiri tertinggimencapai 6,77 (mg/100 g bahan). Juga kadar air te-rendah mencapai 0,27 % dan bilangan asam yang te-rendah dicapai 2,03. Sedangkan perlakuan kelarutanetanol 70 % dengan perbandingan yang hampirsama antara 2 – 3 volume.

Pengolahan cengkeh dilakukan dengan caraekstraksi. Ekstraksi minyak dilakukan pada bagianbunga, tangkai bunga dan daunnya. Dari ketiga ba-gian tersebut yang paling ekonomis adalah ekstrakbagian daunnya Oleh karena itu jenis minyak ceng-keh yang umum diperjualbelikan adalah minyakdaun cengkeh (clove leaf oil). Daun bunga cengkehmerupakan daun tua yang rontok / gugur, dan jum-lahnya cukup besar dengan bunga cengkehnya.

Oleh P. Suarya (2010) pada penelitian ad-sorpsi pengotor minyak daun cengkeh oleh lempungteraktivasi asam dilaporkan bahwa minyak dauncengkeh dapat dijernihkan dengan menggunakanadsorben lempung teraktivasi asam dengan hasiljernih dengan perbandingan adsorben : minyak =1 g: 40 ml.

Minyak cengkeh jernih dapat dihasilkandengan menambahkan bentonit aktif dari 5 – 15 %ke dalam minyak cengkeh hitam, lalu dipanaskansampai suhu sekitar 80 - 90 0C dan diaduk selama 30menit. Hasilnya kemudian disaring. Secara visualhasilnya jernih, kadar eugenol naik 2 – 3 %. Tetapiminyak yang hilang sekitar 5 - 10 % karena pengu-apan selama pemanasan dan penyaringan tidak sem-purna sehingga sebagian minyak masih ada dalambentonit. Jika harga minyak cengkeh jernih jauh di


163


atas minyak cengkeh hitam, maka penjernihanminyak ini akan sangat memberikan nilam tambahyg cukup.

Penelitian SriYuliani (2008) Balai BesarPenelitian Pasca Panen Pertanian melaporkan sinte-sis vanillin dari minyak daun cengkeh dengan meto-de nitribenzen menggunakan cara konvensional dangelombang mikro, diperoleh rendemen 18,58 % dan7,42 % dengan kemurnian sekitar 99,16 %. Hasilnyakemudian dibandingkan dengan vanillin komersial.Untuk bentuk, warna dan aroma, vanilin komersialmempunyai bentuk kristal jarum warna putihdengan aroma khas vanilin, sedangkan hasil peneli-tian menghasilkan kristal amorf berwarna merahkekuningan.

Bunga cengkeh (Syzygium aromaticum)selain mengandung minyak atsiri, juga mengandungsenyawa kimia yang disebut eugenol, asam oleano-lat, asam galotanat, fenilin, karyofilin, resin dangom. Penampilan: minyak cengkeh. Jernih, kuningpucat Odor : Bau : Spicy, phenolic and sweet Pedas,phenolic dan manis : Sifat fisika dan Kimia MinyakDaun Cengkeh.

Berat Jenis (25 °C) = 1,014 -1,054. PutaranOptik (20 °C) = 0 -15 Indeks Bias (20 °C) = 1,528 -1,537 Refractive Index : 1.5300 – 1.5380 Specificgravity 20 °C : 1.0460.

Isolasi Eugenol

Oleh Tri Maryami (2008) isolasi eugenoldilakukan dengan mereaksikan minyak daun ceng-keh dengan basa kuat (NaOH) dengan pengadukanyang selanjutkan Na-eugenolat yang terbentuk dire-aksikan dengan HCl untuk memisahkan eugenolnya.Eugenol yang dihasilkan adalah eugenol kasar(crude eugenol) yang tingkat kemurniannya masihrendah. Diperlukan proses pemurnian untukmenghasilkan eugenol murni. Proses pemurniandapat dilakukan secara kimia maupun fisik.

Oleh Tri Maryami dkk (2008) dilaporkanbahwa keadaan cengkeh yang diserbukkan membe-rikan rendemen eugenol yang lebih tinggi dari ceng-keh yang masih utuh. Percobaan dilakukan denganmenggunakan bunga cengkeh cungkup dan bungacengkeh bunga mekar. Proses produksi eugenol dila-kukan melalui proses isolasi eugenol dari minyakdaun cengkeh. Proses ini dapat dilakukan dengandua cara yaitu metode fisik dan metode kimia.

Hidayati, Nur (2009) melaporkan kualitasminyak cengkeh ditentukan oleh kandungan eugenoldidalamnya. Semakin tinggi kadar eugenolnya makasemakin baik kualitasnya, dan nilai jualnya jugasemakin tinggi. Ektraksi eugenol dari minyak dauncengkeh yang mengandung kadar eugenol tertinggi87 persen dapat dilakukan dengan ekstraksi reaktif.Minyak direaksikan dengan NaOH dengan konsen-trasi dan perbandingan mol tertentu. Penambahanpelarut ke dalam campuran reaksi dapat mening-

katkan pengambilan eugenol dari minyak cengkeh.Setelah didiamkan akan terbentuk dua fasa, yaitu :fasa air yang mengandung Na eugenolat dan fasakariofilin. Kedua fasa dipisahkan, kemudian fasa airdiasamkan dgn HCl untuk memperoleh kembalieugenol. Pada penelitian Hidayati Nur (2009), para-meter yang diamati adalah jenis pelarut, waktuekstraksi, dan perbandingan volum minyak denganpelarut. Jenis pelarut dan perbandingan volumminyak dengan pelarut memberikan pengaruh.

Salah satu cara pemisahan atau pemurniankomponen minyak adalah dengan cara distilasifraksinasi. Vogel (1958). Distilasi fraksinasi minyakatsiri adalah pemisahan komponen berdasarkan titikdidih dan berat molekulnya sedangkan menurutGuenther (1990) fraksinasi minyak atsiri adalahpemisahan minyak atsiri menjadi beberapa fraksiberdasaarkan perbedaan titik didihnya. Sebaiknyafraksinasi minyak atsiri tidak dilakukan pada tekan-an atsmosfir tetapi dalam keadaan vakum hal inikarena pada tekanan dan suhu tinggi dapat menga-kibatkan dekomposisi dan reseninfikasi, sehinggadihasilkan minyak atsiri yang sifat fisiko kimia ber-beda dengan minyak murni. Dari penelitian HayatiNur, dilaporkan bahwa pelarut heksana lebih baikdigunakan untuk ekstraksi eugenol dibandingkanbenzena.

Penelitian yang dilakukan oleh SitiNurhansanah (2008) pada pemisahan eugenol dariminyak cengkeh dengan cara distilasi fraksinasi,bahwa distilasi frkasinasi pada minyak cengkehdengan suhu 200 0C dan 250 0C tidak memperoleheugenol murni (minimal 98 %) tetapi kadar eugenolmeningkat sampai 97,03 % w/v dari 93,34 %, jugadilaporkan bahwa distilasi fraksinasi ada minyakcengkeh dimana proses berlangsung pada suhu dantekanan rendah menghasilkan residu yang mutunyameningkat, semakin larut dalam alkohol, indeks biasyang semakin meningkat dan nilai putran optik yanfsesuai dengan kreterie minyak cengkeh asli.

Pada isolasi dan pemurnian eugenol dariminyak daun cengkeh dapat dilakukan denganheksana, dan eugenol dapat digunakan sebagaibahan farmurery seperti vanili seperti dilaporkanoleh Widajanti Wibowo (2002)

PEMBAHASAN

Produksi industri rokok kretek di Indonesiaadalah lebih besar dibandingkan industri rokokputih. Industri rokok kretek sangat berpotensi meng-hasilkan limbah cair yang mengandung minyakcengkeh. Industri rokok kretek menghasilkan limbahcair yang mengandung minyak cengkeh adalahindustri kretek yang melakukan proses perendamanbunga cengkeh secara langsung, baik dilakukandengan perendaman dengan air dingin maupundengan air panas.


164


Kandungan eugenol dalam minyak cengkehbekas rendaman bunga cengkeh pada industri rokokkretek dapat diharapkan lebih tinggi dibandingkandengan kadar eugenol dari minyak daun cengkehdengan pertimbangan hasil penyulingan minyak daribunga cengkeh sekitar ± 5 %, sedangkan dari daunsebesar 2 -3 %, demikian pula minyak yang berasaldari bunganya mampu menghasilkan senyawaeugenol 80 – 95 % namun bila dari daun hanya 75 –85 % saja.

Minyak daun cengkeh merupakan bahanbaku dalam industri farmasi dan fragrance karenamengandung eugenol sebagai komponen utamanya(70 – 80 %). Di industri farmasi digunakan sebagaibahan dasar berbagai jenis obat/produk untuk pera-watan dan pengobatan sakit gigi karena daya anti-biotiknya. Proses produksi eugenol dilakukan mela-lui proses isolasi eugenol dari minyak daun ceng-keh. Proses ini dapat dilakukan dengan dua carayaitu methoda fisika dan kimia.

Proses kimia pada isolasi eugenol dilaku-kan dengan mereaksikan minyak daun cengkehdengan basa kuat (NaOH) dengan pengadukan yangselanjutkan Na-eugenolat yang terbentuk direaksi-kan dengan HCl untuk memisahkan eugenolnya.Eugenol yang dihasilkan adalah eugenol kasar(crude eugenol) yang tingkat kemurniannya masihrendah.

Tingkat kemurnian yang disyaratkan dalamstandar mutu untuk bahan farmumery adalah mini-mal 98 % dengan warna cairan eugenol jernih ku-ning muda. Eugenol kasar yang belum dimurnikansudah dapat dijual ke pabrik yang memiliki alatdistilasi fraksinasi untuk dimurnikan secara fisik.Produksi eugenol kasar dari minyak daun cengkehrelatif tidak membutuhkan peralatan mahal dandapat dilakukan pada skala UKM.

Proses derivasi lanjutan dari eugenol dapatmenghasilkan beberapa produk derivatnya (turunan)antara lain isoeugenol, metal eugenol dan vanillinsintetis. Isoeugenol dihasilkan melalui reaksi isome-risasi eugenol pada suhu dan tekanan tinggi menjadidalam kondisi basa menjadi soeugenolat yang selan-jutnya diasamkan menjadi isoeugenol dan kemudiandimurnikan. Prosesnya memerlukan peralatan ketelbertekanan dan alat destilasi fraksionasi yang tentu-nya memerlukan biaya modal yang cukup mahal.Isoeugenol digunakan sebagai bahan baku industriparfum dan flavour.

Minyak daun cengkeh sebagian besar war-nanya hitam karena disuling menggunakan ketel daribesi karbon biasa, begitu pula dengan kondensernya.Karena banyak terkontaminasi logam Fe dalam besitersebut, sehingga minyaknya jadi hitam.

Saat ini kebutuhan industri farmumery danfarmasi berbasis minyak cengkeh namun karena da-lam persyaratan ditentukan kadar egunol yang tinggi98 % industri kecil belum mampu memenuhinya.Diperlukan proses pemurnian untuk menghasilkaneugenol murni. Memanfaatkan limbah cair industrirokok kretek untuk digunakan sebagai bahan baku

industri farmumery dapat dilakukaan dengan berba-gai capaian produk olahan, capaian tersebut antaralain apakah akan dihasilkan minyak cengkeh, ataucapaian berupa produk eugenol dengan cara distilasifraksinasi. Beberapa capaian produk membawa kon-sekuensi pada biaya termasuk investasi peralatandan pasar yang akan diraih.

Capaian sasaran berupa produk minyakcengkeh dengan kandungan eugenol (90 – 95 %)menurut penulis adalah cukup realistis. Hal ini ber-hubung pasar dalam negeri masih membutuhkanbahan baku minyak cengkeh dengan kadar eugenol95 %, potensi pasar saat ini dari minyak dauncengkeh kadarnya 70 – 80 %.

Bekas rendaman bunga cengkeh padaindustri rokok kretek dapat diolah menjadi bahanminyak atsiri khususnya minyak cengkeh untuk ba-han baku industri farfumery dengan memperhatikanbeberapa faktor pendukungnya. Faktor pendukungtersebut adalah perlu diindentifikais dan diseleksiindustri rokok kretek yang yang menggunakan pro-ses perendaman bunga cengkeh baik dengan prosesdingin ataupun pross panas. Selanjutnya perlu datapendukung berapa volume produksi limbah cair dariproses perenadaman. Tahapan selanjutnya pemilihansistem pengolahan limbah cair dari proses peren-daman, khususnya pada pemilihan sistem distilasi.

Apakah distilasi dilakukan secara langsungatau ditilasi uap. Distilasi langsung dapat dilakukandengan hasil minyak cengkeh kasar (crude) denganhasil kadar eugenol yang tidak cukup tinggi. Disti-lasi dengan uap dapat dilakukan untuk menghasil-kan minyak cengkeh dengan kadar eugenol tinggi.

Alternatif lainnya adalah dengan cara eks-traksi menggunakan pelarut organik seperti alkohonllarutan limbah cair dari proses peredaman dieks-traksi dengan alkohol, selajutnya hasil ekstraksi da-pat dilanjutkan dengan penyulingan untuk memisah-kan alkohol dan minyak cengkehnya, namun peng-gunaan pelarut alkohol harus memperhitungkan segibiaya juga resiko keamanan. Ekstraksi denganpelarut alkohol akan menguntungan bila mana hasilproduk berharga cukup tinggi dan dapat dilakukanrecovery pelarut alkohol. Recovery alkohol dapatmencapai 60 % sudah cukup memadai.

Pemanfaatan limbah cair industri rokokkretek akan berdampak positip bagi lingkungankarena selama ini limbah cair industri rokok kretekhanya dibuang ke perairan atapun hanya diolah padaunit pengolahan limbah cair agar tidak mengotorilingkungan.

Isolasi eugenol dapat dilakukan dengancara kimia dan cara fisika. Cara fisika dengan mere-aksikan minyak cngkeh dengan NaOH pekat diaduksampai terbentuk Na-eugenolat selanjutnya ditam-bahkan HCl untuk mendapatkan eugenol. Carafisika dilakukan dengan ditilasi minyak cengkehdengan sistem fraksinasi. Distilasi fraksinasi cukupsulit diterapkan bagi industri skala UKM karenamembutuhkan peralatan yang mahal.


165


Limbah cair industri rokok dari unit prosesperendaman bunga cengkeh bila diolah menjadi mi-nyak cengkeh kualitasnya akan lebih tinggi diban-dingkan dengan minyak daun cengkeh yang selamaini diproduksi di Indonesia hal ini karena kandunganeugenolnya lebih tinggi dibandingkan dengan mi-nyak daun cengkeh.

Kajian Ekonomi Pengolahan Eugenol

Kajian secara ekonomi pengolahan eugenoldengan bahan dasar bekas cairan rendaman bekasindustri rokok kretek merupakan langkah awal

menuju industri eugenol. Selama ini cairan bekasrendaman tersebut adalah dibuang sebagai limbahindustri rokok kretek, padahal kandungan eugenol-nya cukup tinggi dibandingkan eugenol pada dauncengkeh. Pada kajian ini dilakukan pengolahaneugenol dengan bahan dasar bekas cairan rendamanbekas industri rokok kretek dibandingkan denganpengolahan eugenol dengan bahan dasar kleangdaun cengkeh.

Pengolahan isolasi eugenol dari bahanbekas rendaman bunga cengkeh dari industri rokokkretek melalui berbagai tahapan, seperti gambardiagram alir pada gambar 1.

D ia g ra m a lir iso la s i e u g e n o l d a ri b e ka s re n d a m a n b u n g a

ce n g ke h p a d a in d u s tri ro ko k k re te k

•

R e n d a m a n b u n g ac e n gk e h M in ya k c e n gk e h

D is tila s i

N a e u ge n o la t

+ N a O H

E u g e n o l

HCL

A ir +

Is o la as i e u g e n o lP e n g a d uk a n

+ H C L

1 23 4 5

6

78

Gambar 1. Diagram Alir Pengolahan Isolasi Eugenol

Isolasi eugenol dilakukan dengan cara dis-tilasi. Selanjutnya setelah dihasilkan minyak atsiridilakukan isolasi eugenol dengan cara kimia yaitumenambahkan larutan pekat NaOH sambil diaduksampai terbentuk Na-eugenolat selanjutnya ditam-bahkan HCl untuk mendapatkan eugenol.

Komponen biaya pengolahan berbasis 1000L cairan rendaman bunga cengkeh, 1000 kg kleang

daun cengkeh, larutan pekat NaOH dan larutan HCl,bahan bakar, tenaga kerja serta biaya sewa peralatandistilasi. Adapun keuntungan sisa usaha didapat daripenjualan eugenol dikurangi biaya produksi.Secara rinci perhitungan ekonomi pengolahan euge-nol disajikan pada tabel 1 dan tabel 2.

Tabel 1. Perhitungan Ekonomi Pengolahan Eugenol dengan Bahan cairan rendaman bunga cengkeh

No Nama Bahan Jumlah SatuanHarga Satuan

(Rp)Total Biaya

(Rp)

1. Cairan bekas rendaman cengkeh 1000 l 500 500.0002. Bahan bakar 15 kg 3.000 45.0003. Sewa alat distilasi 10 jam 10.000 100.0004. NaOH 1 l 15.000 15.0005. HCl 1 l 20.000 20.0006. Tenaga kerja 3 orang 25.000 75.0007. Biaya produksi 755.000

Hasil penjualan8. Minyak cengkeh (18 % dari cairan rendaman cengkeh) 180 l 30.000 5.400.0009. Eugenol (80 % dari minyak cengkeh) 144 l 50.000 7.200.000

10. Keuntungan produksi eugenol (hasil - biaya produksi) 6.445.000


166


Tabel 2. Perhitungan Ekonomi Pengolahan Eugenol dengan Bahan Kleang Daun Cengkeh

No Nama Bahan Jumlah SatuanHarga Satuan

(Rp)Total Biaya

(Rp)

1 Kleang daun cengkeh 1000 kg 500 500.0002 Bahan bakar 15 kg 3.000 45.0003 Sewa alat distilasi 10 jam 10.000 100.0004 NaOH 1 l 15.000 15.0005 HCl 1 l 20.000 20.0006 Tenaga kerja 3 orang 25.000 75.0007 Biaya produksi 755.000

Hasil penjualan8 Minyak cengkeh (4 % dari kleang daun cengkeh) 40 l 30.000 1.200.0009 Eugenol (dari 80 % minyak daun cengkeh) 32 l 50.000 1.600.000

10 Keuntungan eugenol (hasil – biaya produksi) 845.000

Perbandingan keuntungan pengolahanuegenol dari bahan bekas cairan rendaman cengkeh

dengan pengolahan eugenol denganbahan dari keangdaun cengkeh dapat dilihat pada gambar 2.

pengolahan isolasi eugenol

0

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

7000000

1 2

(1)bahan baku kleang daun cemgkeh(2)bahan bekas rendaman bunga cengkeh

indst rokok kretek

r u p

i a

h

biaya bahan bakubesarnya keuntungan

Gambar 2. Grafik Keuntungan pengolaham eugenol berbahan cairan rendaman cengkeh dengan berbahankleang daun cengkeh

Keuntungan pengolahan eugenol (hasil - biaya produksi) berbahan bekas rendaman bunga cengkehsebesar : Rp 644.5000 /tiap proses

keuntungan pengolahan eugenol (hasil - biaya produksi) berbahan daun kleang cengkeh : Rp 84.5000/tiapproses

Besarnya keuntungan pengolahan eugenoldengan bahan bekas rendaman bunga cengkeh dika-renakan bahan tersebut mengandung minyak atsiriberupa minyak cengkeh sebesar 18 %, sedangkanhasil distilasi minyak dengan bahan kleang dauncengkeh hanya 4 % sehingga kandungan eugenoljuga lebih besar dari pada bekas rendaman bungacengkeh.

KESIMPULAN

Eugenol dapat diisolasi dari cairan bekasrendaman bunga cengkeh pada industri rokokkretek, melalui disitilasi untuk pemisahan air denganminyak cengkeh selanjutnya dilakukan isolasi euge-nol dengan cara kimia dengan cara menambahkanNaOH dengan pengadukan sampai terbentuk Na-eugenolat selanjutnya direaksikan dengan HCl untukmendapatkan eugenol.


167


PUSTAKA

Ali Nurdin, Achmad Mulyana, Hadi Suratno, 2001,Isolasi Eugenol dari Minyak DaunCengkeh Skala Pilot Plan, Jurnal Saint danTeknologi BPPT Vol. 3 No. 09, Jakarta

Eim A., 2005, Isolasi Eugenol dari Cengkeh olehDistilasi Uap dan Identifikasi denganSpektroskopi Inframerah Chem 30316

Endah Setiyani, Mudjijono, 2010, Ekstraksi CairPemurnian Eugenol dari Minyak DaunCengkeh, Pasca Sarjana Pendidikan SainUniversitas Sebelas Maret Surakarta, 2010

Geunther. E, 1987, The Essesial Oil, Vol. II, D,VanNostrand Company, Inc New York

Nur Hidayati, 2009, Ekstraksi Eugenol dari MinyakDaun Cengkeh, diaksses dari e net tanggal12 Juni 2010

Nyoman Fitri, J.A. Kawira, 2007, PerbandinganVariabel pada Isolasi dan PemurnianEugenol dari Minyak Daun Cengkeh, ITBBandung

P. Suarya, 2010, Adsorpsi Pengotor Minyak DaunCengkeh oleh Lempung Teraktivasi AsamJournal of Chemistry,Vol. 4 No. 1,Universitas Udayana Unud, Bali

Saiful Iman NIM, 2009, Sintesis PolieugenolMenggunakan Katalis Asam Nitrat Pekat,Fakultas Sain dan Teknologi UIN SunanKalijaga Yogya

Sani, 2007, Meningkatkan Kadar Eugenol denganDistilasi Packed Column, ITS, Surabaya

Simon Bambang Sumarno, 2010, dkk, Struktur,Kinerja dan Kluster Industri Rokok KretekIndonesia 1996 – 1999. Fakultas EkonomiUGM Yogyakarta, diakses internet

Siti Machmudah, 2008, Ekstraksi Eugenol, dariBunga Cengkeh dengan MenggunakanFluida Karbondiokasida Superkritis, ITSSurabaya

Siti Nurhasanah, STP., M.Si, Efri Mardawati, STP.M.T dan Marleen Herudiyanto, Ir., MTPemisahan Eugenol dari Minyak Cengkehdengan Cara Distilasi Fraksinasi -Separation of Eugenol from Clove Oil withFractionation Distillation Penerbit UnpadBandung

Sri Yuliani, 2008, Vanilin dari Limbah DaunCengkeh, Balai Besar Penelitian PascaPanen Pertanian, Bogor

Tri Maryami dkk, 2008, Pengaruh WaktuPengeringan Terhadap Rendemen EugenolHasil Destilasi Bunga Cengkeh Kuncupdan Mekar dari Perkebunan Rakyat diMalang Selatan, AGROINDUSTRI,September, 2008

Tri Wibowo, 2003, Potret Industri Rokok diIndonesia, Maj. Kajian Ekonomi danKeuangan Vol. 7 No. 2, Indonesia

Try Zulchi PH, Aisni Nurul R, 2002, PengaruhBerbagai Organ Tanaman dan LamaPenyulingan Terhadap Kualitas MinyakAtsiri Cengkeh (Caryophillus aromaticus) :Dept. of Biology Education - ResearchCenter Universitas MuhammadiyahMalang.

Widajanti Wibowo, Wahyudi Priyono Suwarso,Triesye Utari dan Henny Purwaningsih,Minyak Cengkeh Aplikasi Reaksi ReaksiKatalitis Heterogen untuk PembuatanVanili Sintentisk (3-HIDROKSI-2-METOK-SIBENZALDEHIDA) DARIEUGENOL (4-ALLIL-2-METOKSIFENOL), Departemen Kimia,Fakultas Matematika dan IlmuPengetahuan Alam, Universitas Indonesia,Depok, MAKARA, SAINS, VOL. 6, NO.3, Desember 2002

Wikipedia bahasa Indonesia, 2010, Cengkehensiklopedia bebas Diperoleh dari"http://id.wikipedia.org/wiki/Cengkeh"diaksess tanggal 14 Juni 2010.

Sintesis Biodiesel dari Minyak Limbah Biji Karet …............................... (Kasmadi IS., dkk) …... : 168 – 175

168


SINTESIS BIODIESEL DARI MINYAK LIMBAH BIJI KARETSEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF

Kasmadi Imam Supardi1), Sri Wahyuni1), Alauhdin1)

1) Chemistry Department, FMIPA UNNES Kampus Sekaran, Gunungpati, Semarang,E-mail: [email protected]

ABSTRACT

Waste of rubber seeds found only as solid waste and has not fully exploited.Waste of rubber seed oil which used to the research contains high free fatty acids,about 97.77% and higher acidity number, namely 6.2 mg KOH/g oil, so its needsesterification to reduce the free fatty acid content to be changed become ester.Methanol (20% volume of oil) be reacted by waste of rubber seed oil become methylester with sulfuric acid 98% (0,5% volume of oil) as a catalyst. In the operations oftransesterification used variations of the optimization of catalyst 0.5% until 1.5%KOH with operating temperature of 60o C in methanol to oil ratio of 1:3 (volume). Inthe process of transesterification used stirring with equal of speed to produce thehigher concentration product of methyl ester or biodiesel. The product of biodieselwith higher concentration found by reaction of transesterification with catalyst ofKOH 0,75% and operating temperature of 60o C. The physical test of result of methylester or biodiesel from the transesterification reaction show that obtained SpecifyGravity 0,9000; Density 919,5; Corrosion of copper 1b, CCR 1,361 %W, watercontent 0,22%, viscosity 11,53 mm2/s, cloud point 15oC and PMCC Flash Point182,5o C. Only some parameter of biodiesel product appropriate the standards, butothers are not. Performance test of the biodiesel product show that mixture ofbiodiesel and diesel in the ratio 20:80 produce the results of exhaust gas emissions ofthem is cleanest and time of the longest on its burning.

Keywords : Waste rubber seed oil, Biodiesel, Transesterification.

ABSTRAK

Biji karet hanya ditemukan sebagai limbah padat dan belum termanfaatkansepenuhnya. Minyak limbah biji karet yang digunakan dalam penelitian ini mengan-dung asam lemak bebas yang tinggi, yaitu 97,77% dan mempunyai bilangan asamyang tinggi pula yaitu 6,2 mg KOH g minyak, sehingga perlu dilakukan esterifikasiuntuk menurunkan kandungan asam lemak bebasnya menjadi ester. Metanol (20%volume minyak) direaksikan dengan minyak limbah biji karet dengan katalis asamsulfat 98% (0,5% volume minyak) menjadi ester. Dalam operasi reaksi transes-terifikasi, digunakan variasi optimasi katalis yaitu pada 0,5% sampai 1,5% KOHdengan suhu operasi 60oC dalam perbandingan methanol dengan minyak 1:3(volume), dan dengan kecepatan pengadukan yang sama, didapatkan konsentrasimetil ester yang tinggi pada katalis 0,75%. Uji fisis minyak limbah biji karet hasilreaksi transesterifikasi adalah Specify Gravity 0,9000; Density 919,5; KorosiLempeng Tembaga 1b; CCR 1,361% W; Kadar Air 0,22%; Viscositas 11,53 mm2/s,Titik kabut 15oC dan Flash Point 66oC. Hasil uji fisis menunjukkan belum semuaparameter metil ester atau biodiesel memenuhi standar biodiesel. Hasil ujiPerformance unjuk kerja menunjukkan biodiesel yang dicampur solar denganperbandingan volume 20:80 memberikan hasil emisi gas buang paling bersih danwaktu pembakaran yang paling lama.

Kata kunci : Minyak Limbah Biji Karet, Biodiesel, Transesterifikasi.


169


PENDAHULUAN

Salah satu jenis bahan bakar penggantiminyak bumi yang potensial untuk dikembangkanadalah fatty acid methyl ester (FAME) atau bio-diesel. Biodiesel berasal dari minyak nabati yangdapat diperbarui dan penggunaannya memberikanbanyak keunggulan [1], yaitu: tidak memerlukanmodifikasi mesin diesel yang telah ada; ramah ling-kungan karena bersifat biodegrabl;, tidak beracun;emisi €polutan berupa hidrokarbon yang tidak terba-kar CO, CO2, SO2, dan jelaga hasil pembakaran bio-diesel yang lebih rendah dari pada solar tidak mem-perparah efek rumah kaca karena siklus karbon yangterlibat pendek; kandungan energi yang hampirsama dengan kandungan energi petroleum diesel (80% dari kandungan petroleum diesel); angka setanalebih tinggi dari petroleum diesel (solar); dan pe-nyimpanannya mudah karena titik nyalanya rendah.

Schuchardt [2] menyatakan bahwa minyaknabati merupakan sumber energi terbaharukan danmemiliki kadar energi yang mirip dengan minyakdiesel. Penggunaan minyak nabati secara langsungdapat menimbulkan masalah pada mesin. Hal inidisebabkan viskositas minyak nabati yang tinggi(sekitar 11-17 kali lebih tinggi dari bahan bakardiesel) dan volatilitasnya yang rendah.

FAME adalah senyawa ester asam lemakyang dihasilkan dari proses transesterifikasi minyak(trigliserida) maupun esterifikasi asam lemak yangberasal dari minyak nabati atau hewani dengan alko-hol rantai pendek [8]. Beberapa jenis minyak nabatiyang pernah dikaji sebagai bahan baku dalam pem-buatan biodiesel misalnya adalah : minyak limbahbiji karet [9], minyak jelantah [8], minyak zaitun[10], minyak kacang tanah [3], minyak sawit [11][12] [13], minyak kelapa [14], minyak katul/kulitpadi [15], Crude Palm Oil [16], margarine-bungamatahari [17], dan minyak biji kapuk [18] [19].Penelitian yang dilakuan Azis [8] terhadap transes-terifikasi minyak jelantah dengan menggunakankatalis KOH didapatkan hasil konversi metil esteryang baik pada konsentrasi katalis 1% dengan suhureaksi 60oC. Sementara itu sintesis FAME dariminyak limbah biji karet dilakukan dalam penelitianini.

Minyak dari limbah biji karet ataupunminyak nabati pada umumnya memiliki kekentalanyang relatif tinggi dibandingkan dengan minyaksolar dari fraksi minyak bumi. Kekentalan ini dapatdikurangi dengan memutus percabangan rantaikarbon tersebut melalui proses transesterifikasimenggunakan alkohol rantai pendek, misalnyametanol atau etanol menghasilkan ester dan gliserol[3]. Reaksi transesterifikasi berjalan lambat, makadiperlukan katalis untuk menurunkan energi aktivasidan mempercepat reaksi. Katalis tersebut dapatberupa asam, basa, atau enzim [4] [5]. Katalis basamemiliki keunggulan dibandingkan dengan katalisasam dari segi kecepatan, kesempurnaan reaksi, dantidak memerlukan suhu operasi yang tinggi untuk

menjalankan reaksi. Suhu operasi yang relatif ren-dah memberikan keuntungan berupa kebutuhanenergi untuk proses yang rendah pula sehingga akanmenurunkan biaya operasi [6]. Pada penelitian inidipilih katalis basa KOH dengan pertimbanganbahwa katalis ini bersifat stabil dan menghasilkanFAME dengan yield yang baik [7]. Ramadhas [9]telah menggunakan katalis asam untuk reaksitransesterifikasi minyak biji karet menjadi FAME,tetapi reaksinya berlangsung pada temperatur yangtinggi (>100oC), sementara dengan katalis KOHtemperatur reaksi berlangsung lebih rendah yakni60oC [3], dengan demikian reaksi tranesterifikasiberlangsung lebih cepat dengan hasil persentasebiodiesel yang tinggi.

Rumusan Masalah

Masalah penelitian ialah bagaimana kondisitransesterifikasi minyak limbah biji karet denganmetanol yang dikatalis KOH untuk mendapatkanbiodiesel dengan sifat fisik dan performance yangbaik sebagai energi alternatif?

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan mendapatkan kon-disi transesterifikasi minyak limbah biji karetdengan metanol yang dikatalis KOH dan mengha-silkan biodiesel dengan sifat fisik dan performanceyang baik sebagai energi alternatif.

METODE PENELITIAN

Bahan

Bahan yang diperlukan dalam penelitian iniialah : minyak limbah biji karet, arang aktif, H3PO420%, katalis cair H2SO4 pa, metanol pa, minyaklimbah biji karet hasil esterifikasi, metanol pa, dankatalis KOH pa.

Alat

Alat yang digunakan pada preparasi ialah :minyak limbah biji karet: beakerglass, mixer, mag-netik stirer, oven, dan buchner; Alat yang diguna-kan untuk reaksi esterifikasi ialah: labu leher tiga,pengaduk mekanik, pendingin, water bath, termo-meter, erlenmeyer, dan pipet volume. Alat yang di-gunakan untuk melangsungkan proses reaksi tran-sesterifikasi ialah: labu leher tiga, pengaduk meka-nik, pendingin, water bath, termometer, erlenmeyer,dan pipet volume. Alat yang digunakan untukanalisis konversi ialah: pipet, botol sampel, dan GC.Alat yang digunakan untuk uji sifat fisis dan kimiabiodiesel ialah: hidrometer (ASTM D 1298),viskometer (ASTM D 445), bath (titik kabut)(ASTM D 97), lempeng tembaga (ASTM D 130),kurs dan pembakar (Residu karbon) (ASTM D 189),Air (ASTM D 95). Alat yang digunakan untuk ujikomponen hasil dan komposisi yang terdapat padaFAME ialah: GC, Alat yang digunakan untuk ujiperformance (unjuk kerja): mesin diesel.


170


Prosedur Sintesis Biodiesel

Kandungan asam lemak bebas dalamminyak limbah biji karet dapat dikurangi denganreaksi esterifikasi sebagai reaksi pendahuluan darireaksi transesterifikasi, yaitu mereaksikan minyaklimbah biji karet hasil preparasi dan metanol denganbantuan katalis H2SO4 98%.

Reaksi transesterifikasi dilakukan padakondisi operasi dengan mereaksikan minyak limbahbiji karet hasil esterifikasi dengan metanol sertadikatalisis oleh KOH yang divariasi konsentrasinya,untuk menghasilkan metil ester dan gliserol. Metilester tersebut akan muncul diatas gliserol dankeduanya dapat dipisahkan dengan menggunakanpipet ataupun dengan corong pisah. Hasil terbaikdari variasi katalis dan suhu yang telah diketahuisecara kualitatif, dan kuantitatif kemudian dianalisissifat-sifat fisis dan diuji performance (unjuk kerja)-nya.

Prosedur Kerja Esterifikasi

Prosedur kerja Ramadhas (2005: 338) digu-nakan dalam proses esterifikasi, yaitu: Panaskanminyak sampai dengan 500 C dalam labu leher tigayang dilengkapi dengan pengaduk dan pendinginbola. Pastikan hingga semua lemak padat meleleh.Tambahkan metanol (p.a kadar 99 %) ke dalam mi-nyak tersebut sebanyak 20 % volume. Aduk selama5 menit dan tambahkan katalis asam sulfat (kadar 98%) sebanyak 5 mL/L minyak (0,5 % volume mi-nyak) dengan menggunakan pipet. Campuran dia-duk dengan kecepatan pengadukan rendah. Suhudijaga konstan 500 C selama 1 jam. Setelah 1 jam,pemanas dimatikan tetapi pengadukan terus dijalan-kan dalam kondisi dingin (tanpa pemanasan) selama1 jam ke depan. Selanjutnya campuran didiamkanselama minimal 8 jam atau semalaman. Setelah di-diamkan selama semalam, netralkan asam sulfatdalam campuran tersebut dengan menggunakan air(pisahkan lapisan air), kemudian dipanaskan sampai1000 C.

Prosedur Kerja Transesterifikasi

Prosedur Azis (2005: 33) digunakan dalamproses transesterifikasi. Reaksi dilakukan dalamreaktor berupa labu leher tiga yang dilengkapidengan pengaduk dan pendingin. Diambil rasiovolume metanol/minyak 1 : 3. Campuran hasil este-rifikasi sebanyak 80 mL dipanaskan hingga men-capai suhu yang diinginkan (600 C). Pada saat yangsama, katalis KOH masing-masing sebanyak 1,5%,1,25%, 1%, 0,75%, dan 0,5% berat minyak hasilesterifikasi dilarutkan ke dalam metanol (p.a 99%)dengan volume sebanyak 20 mL. Larutan kaliummetoksida tersebut dipanaskan secara terpisahhingga dicapai suhu yang sama. Tuangkan larutankalium metoksida ke dalam reaktor secara cepat.

Aduk campuran tersebut dan suhu dijaga konstanselama 1 jam. Setelah 1 jam, pemanasan dan penga-dukan dihentikan dan selanjutnya dilakukan pemur-nian produk.

Pemurnian Produk

Produk yang dihasilkan dari kondisi opti-mal proses didiamkan selama 12 jam untuk memi-sahkan secara sempurna biodiesel dan gliserol.Lapisan atas adalah biodiesel berwarna kuning danlapisan bawah gliserol berwarna putih. Setelah dipi-sahkan dari gliserol, kemudian metanol sisa reaksitransesterifikasi di recovery menggunakan destilasivakum sampai suhu mencapi 740 C, dan biodieseldicuci dengan air sampai pH menjadi netral (pH =7). Setelah pencucian, biodiesel dipanaskan sampaisuhu 1000 C untuk menghilangkan sisa air.

Uji Fisik

Uji fisik terhadap biodiesel meliputi: massajenis pada 400 C (ASTM D 1298), viskositas kine-matik (ASTM D 445), titik kabut (ASTM D 97),lempeng tembaga (3 jam pada 1000 C) (ASTM D130), residu karbon dalan contoh asli (ASTM D189), Air (ASTM D 95), flash Point PMCC (ASTMD 93).

Uji Performance (Unjuk Kerja)

Produk yang telah dimurnikan dari kondisioptimal dan dicampur solar dengan berbagai variasidiujikan pada mesin diesel. Variasi yang digunakanadalah untuk campuran minyak limbah biji karet :solar sebagai berikut. 0 : 100, 5 : 95, 10 : 90, 15 : 85,dan 20:80


Analisis kadar metilester yang terbentuk,jumlah komponen dan komposisinya dalam senyawahasil menggunakan alat Gas Chromatography (GC).Hasil analisis kadar metil ester terlihat pada Tabel 1(22).

Hasil reaksi transesterifikasi yang baik,yaitu pada kondisi operasi reaksi yang mengguna-kan katalis KOH 0,75% dan suhu 600 C diujikansifat-sifat fisisnya untuk dibandingkan dengan sifatfisis biodiesel seperti yang terlihat pada Tabel 2.

Beberapa penggunaan KOH 1% sebagaikatalis pada reaksi transesterifikasi minyak danmetanol yang pernah dilakukan peneliti terdahuluadalah sebagai berikut: Minyak bekas yield 51%oleh Dmytryshyn (2004); Green seed canola yield73,9% Canakci (2001); Canola oil yield 86,1%Dmytryshyn (2004); dan Saybean Oil 94,8%Canakci (2001) [24]. Sementara itu minyak bijikaret yield 90,2143 % dilakukan Kasmadi (2010)[23].


171


Tabel 1: Hasil Optimasi dengan Variasi Jumlah Katalis

No VolumeMetanol:minyak Suhu Jumlah Katalis KOH Konsentrasi metil Ester (%)

1 1:3 60oC 0,50% 89,61052 1:3 60oC 0,75% 90,38483 1:3 60oC 1,00% 90,21434 1:3 60oC 1,25% 89,83375 1:3 60oC 1,50% 90,4370

Tabel 2: Hasil Pengujian Sifat Fisis Biodiesel

NOMETODA UJI Biodiesel

UJI ASTM BijiKaret1

JarakPagar2

BungaMatahari3 Standar4

1 SG at 60/60F D-1298 0,9000 0,8963 - -2 Density D-1250 919,5 - - 850 - 8903 Korosi Lempeng

Tembaga 3hrs/50oC D-130 1b - 1 3

4 CCR %W D-189 1,361% 1,114 - 0,055 Kadar Air %V D-95 0,22% - - 0,056 Viskositas mm2/s D-445 11,53 11,44 4,10 2,6-6,07 Titik Kabut oC D-97 15 2 - maks. 188 Flash Point PMCC oC D-93 182,5 115 180 min. 100

Keterangan :1. Penelitian Dosen Senior [23]2. Lusiana W. [20]3. R. Sarin [17]4. Standar Uji

Hasil Performance biodiesel pada mesin diesel disajikan pada Tabel 3 (23)

Tabel 3 : Uji performance Unjuk Kerja Biodiesel pada Mesin Diesel

RPM UjiSolar Murni Solar Murni Biodiesel 10% Biodiesel 10%Emisi (%) Waktu (det) Emisi (%) Waktu (det)

1500 a 7,1 104 3,6 113b 6,5 108 3,6 114c 6,3 117 3,6 118

2000 a 9,3 74 6,2 83b 9,0 80 5,6 83c 9,3 80 5,9 84

2500 a 12,9 55 6,5 56b 13,7 52 6,8 55c 13,4 57 6,8 57

RPM UjiBiodiesel 15% Biodiesel 15% Biodiesel 20% Biodiesel 20%

Emisi (%) Waktu (det) Emisi (%) Waktu (det)1500 a 3,5 125 2,4 125

b 3,5 124 2,1 126c 3,5 126 2,1 126

2000 a 4,7 85 2,8 82b 4,3 86 3,1 82c 4,7 83 2,5 84

2500 a 5,7 58 5,5 56b 5,7 59 4,6 58c 6,3 53 4,9 52


172


Sintesis Biodiesel Reaksi Esterifikasi denganKatalis H2SO4

Esterifikasi adalah reaksi asam lemakbebas dengan alkohol yang dikatalisis oleh asam,seperti asam sulfat, asam fosfat, asam sulfonat, mau-pun asam klorida untuk membentuk ester dan glise-rol. Esterifikasi merupakan reaksi pendahuluan yangdilakukan sebelum transesterifikasi. Esterifikasi inibertujuan untuk menurunkan kadar asam lemakbebas, sehingga akan meningkatkan metil ester yangdihasilkan [9]. Pada penelitian yang dilakukanBerchmans [21], minyak jarak yang mengandungasam lemak bebas sebesar 14,90%, setelah dilaku-kan esterifikasi dengan menggunakan katalis H2SO41% pada suhu 50oC dapat menurunkan asam lemakbebas sampai 0%.

Minyak limbah biji karet yang digunakandalam penelitian ini mempunyai angka asam lemakbebas 6,2 mgek/g, sehingga perlu dilakukan perla-kuan awal untuk menurunkan kandungan asam le-mak bebasnya. Asam lemak bebas yang tinggi jikabertemu dengan KOH bereaksi membentuk sabun,sehingga menghambat pembentukan produk dalamreaksi transesterifikasi. Pada penelitian ini, prosesesterifikasi dilakukan dengan mereaksikan minyakbiji karet dan metanol dengan dikatalisis oleh asamkuat H2SO4 98% pada suhu 50oC. Pada kondisi danbahan yang sama, Ramadhas (2005 :338) mempero-leh hasil konversi ester sebesar 100%.

Reaksi Transesterifikasi dengan Variasi KatalisKOH

Optimasi reaksi transesterifikasi pembuatanbiodiesel dari minyak biji karet dilakukan dengan

mereaksikan minyak biji karet hasil esterifikasi danmetanol dengan bantuan katalis KOH. Optimasireaksi transesterifikasi dilakukan dengan variasijumlah katalis KOH yang ditambahkan, yaitu 0,5%sampai 1,5%. Suhu reaksi dibuat tetap yaitu pada60oC. Pemeriksaan konversi metil ester dilakukandengan menggunakan Kromatografi Gas (GC). Kon-disi kerja alat GC ini dilakukan menggunakan jenisdetektor FID, jenis kolom yang digunakan adalahHP5, suhu detektor 300oC, suhu injektor 280oC,dengan gas pembawa Helium. Jumlah sampel yangdiinjeksikan adalah 0,2 mikroliter. Hasil optimasireaksi tranesterifikasi pembuatan biodiesel dariminyak biji karet disajikan pada Tabel 1. Sementaraitu hubungan jumlah katalis dengan konsentrasimetil ester disajikan pada Gambar 1.

Penambahan katalis KOH berfungsi untukmempercepat reaksi. Secara umum, kenaikan kon-sentrasi katalis akan menurunkan energi aktivasi un-tuk terjadinya reaksi kimia, sehingga meningkatkanjumlah molekul yang teraktifkan dan bereaksi mem-bentuk metil ester [3]. Penelitian ini dilakukan de-ngan variasi katalis dan suhu tetap 60oC, didapatkankonversi metil ester terbesar pada konsentrasi katalis1,5% berat minyak (Tabel 1). Sementara itu padapenambahan katalis 1,25% terjadi penurunan kon-sentrasi konversi metil ester. Hal ini dapat disebab-kan oleh terjadinya reaksi samping antara KOH de-ngan minyak yang dikenal dengan saponifikasi yangmenyebabkan hasil penyabunan berupa surfaktanyang menghalangi kontak antara minyak danmetanol, akibatnya kecepatan reaksi dan konversimetil ester yang dihasilkan menurun.

89.0

89.2

89.4

89.6

89.8

90.0

90.2

90.4

90.6

0.50 0.75 1.00 1.25 1.50

KOH (%)

Met

eil e

ster

(%)

Gambar 1: Grafik hubungan jumlah katalis dengan konsentrasi metil ester

Uji Performance

Performance / unjuk kerja suatu bahan ba-kar diukur dari kecilnya emisi gas buang dan waktupembakarannya. Semakin kecil emisi gas buang dansemakin lama waktu pembakarannya, maka bahanbakar tersebut semakin baik. Pada Tabel 3 terlihat

pada biodiesel 10%; biodiesel 15%; dan biodiesel20% untuk semua RPM memiliki emisi gas buangyang lebih kecil dari solar murni. Jika dilihat dariemisi gas buangnya, maka biodiesel lebih baik daripada solar murni. Sementara itu untuk semua RPM,waktu pembakaran biodiesel 10%; biodiesel 15%;


173


dan biodiesel 20% juga lebih lama dibanding solarmurni. Dapat dinyatakan biodiesel 10%; biodiesel15%; dan biodiesel 20% lebih hemat dibandingsolar murni, karena dengan jumlah yang sama ter-nyata biodiesel 10%; biodiesel 15%; dan biodiesel20% terbakar dengan waktu yang lebih lama.

Produk yang diperoleh pada kondisi opti-mal dicampur solar dengan berbagai variasi untukdiujikan pada mesin diesel. Pada uji performace inidiamati emisi yang dihasilkan dari mesin dieselyang dijalankan dengan solar murni dan yang dija-lankan dengan campuran solar dan biodiesel hasilpenelitian. Selain itu diamati juga perbandinganefisiensi pemakaian biodiesel dengan solar murni.Hasil pengamatan uji performance disajikan padaGambar 2 dan Gambar 3.

Gambar 2 menunjukkan emisi yang dihasil-kan oleh mesin diesel dengan menggunakan bahanbakar campuran solar dan biodiesel hasil sintesislebih rendah dibandingkan dengan solar murni(100%). Bahkan, semakin tinggi persentase biodie-sel yang ditambahkan, emisi yang dihasilkan sema-kin rendah. Hasil ini menunjukkan bahwa biodieselhasil sintesis lebih ramah lingkungan karena emisiyang dihasilkan lebih rendah. Gambar 3 menunjuk-kan biodiesel hasil sintesis lebih efisien dibandingsolar murni. Hal ini dapat dilihat dari waktu pema-kaian campuran solar murni dan biodiesel hasilsintesis lebih lama dibanding waktu pemakaian solarmurni pada variasi kecepatan putaran mesin (rpm).Berdasarkan hasil uji performance ini biodiesel hasilsintesis lebih ramah lingkungan dan lebih efisiensebagai campuran bahan bakar mesin diesel.

Gambar 2:. Grafik hubungan %emisi dengan rpm antara solar murni dengan biodiesel hasil sintesis

Gambar 3: Grafik hubungan waktu dengan rpm antara solar murni denganbiodiesel hasil sintesis


174


Berdasarkan Tabel 3 didapatkan bahwa ujiperformance unjuk kerja biodiesel pada mesin ujijenis DONGFENG S 1110 menunjukkan biodieselini cukup prospektif untuk dipilih sebagai alternatifpengganti solar. Hal ini bila dilihat bahwa emisi gasbuangnya lebih bersih dan waktu pembakarannyayang lebih lama dibandingkan solar, jadi lebihhemat.

KESIMPULAN

Simpulan penelitian ialah :1. Proses transesterifikasi pada variasi katalis

KOH 0,75 %; 1,00 % 1,50 %, menghasilkan90,3848 %; 90,2143 % dan 90,4370 %biodiesel.

2. Uji performance biodiesel dari limbah biji karetpada mesin uji jenis DONGFENG S 1110 me-nunjukkan bahwa biodiesel ini cukup prospektifuntuk dipilih sebagai alternatif pengganti solar.Hal ini bila dilihat dari emisi gas buangnyayang lebih bersih dan waktu pembakarannyayang lebih lama dari solar.

3. Uji terhadap sifat-sifat fisis metil ester membe-rikan hasil belum semua memenuhi mutu sifatfisis biodiesel yang disyaratkan.

DAFTAR PUSTAKA

Ardiyanti, A. R., Utomo, J., Chandra, G., danKoharudin. 2003. Pengaruh KejenuhanMinyak, Jenis dan Jumlah Katalis BasaNaOH, KOH, K2CO3, serta Jenis danJumlah Alkohol (Metanol dan Etanol) padaProduksi Biodiesel. Yogyakarta: SeminarNasional Teknik Kimia Indonesia 16-17September 2003. 2

Azis, I.. 2005. Pembuatan Biodiesel dari MinyakJelantah dalam Reaktor Alir TangkiBerpengaduk dan Uji PerformanceBiodiesel pada Mesin Diesel. Yogyakarta:Tesis diajukan kepada Sekolah PascaSarjana UGM. 33-35

Berchmans, Hanny Johanes and Shizuko Hirata.2007. Biodiesel production from crudeJatropha curcas L. seed oil with a highcontent of free fatty acids. BioresourceTechnology 99 (2008) 1716–1721

Darnoko, D. and Cheryan. 2000. Kinetics of PalmOil Transesterification in a Batch Reactor.J. Am. Oil Chem. Soc., 77, 1263-1267.

Dorado, M. P., Ballesteros, E., Mittelbach, M.,Lopez, F. J.. 2004. Kinetic ParametersAffecting Alkali-CatalyzedTransesterification Process of Used OliveOil. Energy & Fuels, 18, 1457-1462.

Groggins, P. H.. 1958. Unit Processes in OrganicSynthesis. pp. 694-749, McGraw-Hill BookCompany, Inc., New York. 1

Ju, Y. H., Vali, S. K., Jeng, H., Lei, C. C., Widjaja,A., Tjondronegoro, I., Musfil, A. S., andRachmaniah, O.. 2003. Biodiesel dariMinyak Kelapa. Yogyakarta: SeminarNasional Teknik Kimia Indonesia 16-17September 2003. 1

Kasmadi, Sri Wahyuni, Alauhdin. 2009 SintesisBiodiesel dari Minyak Biji Karet SebagaiSumber Energi Alternatif.. LaporanPenelitian Hibah Strategis NasionalUNNES. (40-44)

Kasmadi, Sri Wahyuni, Alauhdin. 2010. OptimasiPerformance Biodiesel dari MinyakLimbah Biji Karet Sebagai PenggantiSolar. Laporan Penelitian Dosen SeniorUNNES. 22-2.

Kusmiyati. 1999. Kinetika Pembuatan Metil EsterPengganti Minyak Diesel dengan ProsesMetano-lisis Tekanan Lebih dari 1 Atm.Yogyakarta: Tesis diajukan kepadaFakultas Pasca Sarjana UGM. 1

Lusiana. W. 2007. Reaksi Metanolisis Minyak BijiJarak Pagar Menjadi Metil Ester SebagaiBahan Bakar Pengganti Minyak Dieseldengan Menggu-nakan Katalis KOH.Skripsi Jur. Kimia FMIPA UNNES.

Ming, L. O., Ghazali, H. M., and Let, C. C.. 1999.Use of Enzymatic Esterification Palm-Steari-Sunflower Oil Blends in thePreparation of Table MargarineFormulation. Food Chemistry, 64, 83-88.

Prakoso, T., Indra, B. K., dan Nugroho, R. H..Esterifikasi Asam Lemak Bebas dalamCPO untuk Produksi Metil Ester.Yogyakarta: Seminar Nasional TeknikKimia Indonesia 16-17 September 2003. 2

Purnavita, S.. 2003. Etanolisis Minyak Sawit denganKatalisator KOH dan PenambahanUreadalam Sebuah Reaktor Alir TangkiBerpengaduk Ditinjau dari Segi Kinetika.Yogyakarta: Tesis diajukan kepadaFakultas Pasca Sarjana UGM. 1

Purwono, S., Yulianto, N., dan Pasaribu, R.. 2003.Biodiesel dari Minyak Kelapa.Yogyakarta: Seminar Nasional TeknikKimia Indonesia 16-17 September 2003. 1


175


Ramadhas, A. S., Mulareedharan, C., Jayaraj, S..2005. Performance and emissionevaluation of e diesel engine fueled withmethyls esters of rubber seed oil.Renewable Energy, 30, 1789 – 1800.

Rengga, W. D. P., Priatmono, S., danKusumaningtyas., R.D. 2005. Sintesis AlkilNitrat dari Minyak Sawit Sebagai BahanAditif Alternatif Untuk Meningkatkan NilaiCetane Solar. Laporan Dosen Muda.Jurusan Kimia FMIPA Unnes. 1

Schuchardt, Ulf, Ricardo Sercheli., and RogerioMatheus Vargas..1998. Transesterificationof Vegetable Oils: aReview. J. Braz ChemSoc., Vol.9, No.1, 199-210

Setyawardhani. 2003. Metanolisis AsamLemak daridari Minyak Kacang Tanah untukPembuatan Biodiesel.Yogyakarta:Tesisdiajukan Fakultas Pasca Sarjana UGM. 1

Sofiyah. 1995. Kinetika Reaksi Etanolisis MinyakBiji Kapuk dengan Katalisator NatriumHidroksid dan Penambahan GaramAnorganik. Yogyakarta: Tesis diajukankepada Fakultas Pasca Sarjana UGM. 1

Swern, D.. 1982. Bailey’s Industrial Oil and FatProducts. Vol. 2, 4-ed., John Wiley andSons, New York. 1

Yoeswono, Johan Sibarani dan Syahrul Khairi.2006. Pemanfaatan Abu Tandan KosongKelapa Sawit sebagai Katalis Basa padaReaksi Transesterifikasi dalam PembuatanBiodiesel. Yogyakarta: Jurusan Kimia Fa-kultas MIPA Universitas Gadjah Mada. 1

Tickell, J. 2000. From the Fryer to the Fuel Tank,3rd ed.. Tickell Energy Consulting USA. 2

Ucapan terima kasih :

Peneliti mengucapkan terima kasih kepada:

1. Direktorat Jenderal Pendidikan TinggiKementerian Pendidikan Nasional,yang telah memberikan dana penelitianhibah strategi nasional tahun 2009melalui DIPA UNNES dengan SuratTugas Kepala Lembaga PenelitianUNNES Nomor 466/H.37.3.1/PL/2009Tanggal 11 Mei 2009.

2. Rektor UNNES yang telahmemberikan dana penelitian dosensenior tahun 2010 melalui dana DIPAUNNES dengan SPMK Nomor:773/H37.3/KU/2010, tanggal 2 Mei2010


176


ULASAN BUKU :

Documents

KAJIAN PROSES ANAEROBIK SEBAGAI ALTERNATIF …