I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Penurunan kualitas air sungai dan tanah tentunya disebabkan oleh pembuangan limbah cair yang langsung ke perairan. Apabila limbah cair terus mengalir kesungai maka sepanjang aliran terjadi penyerapan oksigen terlarut dalam air oleh bahan organik yang terkandung dalam limbah sehingga kondisi aerobik menjadi anaerobik dan akan mematikan biota dalam air (Fardiaz, 2006). Meningkatnya jumlah pembuangan limbah baik organik maupun anorganik ke dalam perairan menimbulkan masalah pencemaran sehingga perlu suatu cara agar kualitas perairan tersebut tidak menurun salah satu upaya yang dilakukan yaitu dengan menggunakan kitosan sebagai pereduksi limbah organik dan anorganik. Kitosan dipergunakan sebagai koagulan pada pengolah air limbah dan air bersih. Proses koagulasi pada pengolahan air limbah dapat menurunkan kadar COD dan BOD air limbah (Fardiaz, 2006). Penggunaan kitosan tersebut diharapkan air limbah yang dibuang ke badan air memenuhi standar air limbah yang telah ditetapkan oleh menteri negara kependudukan dan lingkungan hidup (pemerintah). Berdasarkan uraian di atas maka aplikasi kitosan terhadap reduksi beban
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Penurunan kualitas air sungai dan tanah tentunya disebabkan oleh
pembuangan limbah cair yang langsung ke perairan. Apabila limbah cair terus
mengalir kesungai maka sepanjang aliran terjadi penyerapan oksigen terlarut dalam
air oleh bahan organik yang terkandung dalam limbah sehingga kondisi aerobik
menjadi anaerobik dan akan mematikan biota dalam air (Fardiaz, 2006).
Meningkatnya jumlah pembuangan limbah baik organik maupun anorganik ke
dalam perairan menimbulkan masalah pencemaran sehingga perlu suatu cara agar
kualitas perairan tersebut tidak menurun salah satu upaya yang dilakukan yaitu
dengan menggunakan kitosan sebagai pereduksi limbah organik dan anorganik.
Kitosan dipergunakan sebagai koagulan pada pengolah air limbah dan air bersih.
Proses koagulasi pada pengolahan air limbah dapat menurunkan kadar COD dan
BOD air limbah (Fardiaz, 2006).
Penggunaan kitosan tersebut diharapkan air limbah yang dibuang ke badan air
memenuhi standar air limbah yang telah ditetapkan oleh menteri negara
kependudukan dan lingkungan hidup (pemerintah). Berdasarkan uraian di atas maka
aplikasi kitosan terhadap reduksi beban pencemaran limbah cair organik sangat
penting untuk diterapkan secara nyata.
B. Tujuan Praktikum
1. Mempelajari kemampuan kitosan dalam mereduksi beban pencemaran limbah
cair organik dan anorganik.
C. Manfaat Penelitian
1. Memberikan pengetahuan serta memperluas wawasan mengenai pemanfaatan
kitosan dalam bidang penanganan pencemaran limbah cair.
2. Dapat mengaplikasikan kitosan sebagai bahan pereduksi beban pencemaran
limbah cair organik
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Kitin-Kitosan
1. Kitin
Kitin berasal dari bahasa yunani chitin, yang berarti kulit kuku. Kitin merupakan
komponen utama dari eksoskeleton invertebrata, crustacea, insecta, dan juga dinding sel
dari fungi dan yeast dimana komponen ini berfungsi sebagai komponen penyokong dan
pelindung. Kitin merupakan polisakarida rantai linier dengan rumus β (1-4)-2-
asetamido-2-deoksi-D-glucopyranosa, dari struktur kitin terlihat bahwa kitin murni
mengandung gugus asetamido (NH-COCH3). Adapun struktur kitin dapat dilihat pada
Gambar 1.
Gambar 1. Struktur kitin (Anonim, 2007)
2. Kitosan
Kitosan dengan rumus molekul (C6H11NO4)n yang dapat diperoleh dari
deasetilasi kitin. Kitosan juga dijumpai secara alamiah di beberapa organisme. Kitosan
merupakan padatan amorf yang berwarna putih kekuningan. Kelarutan kitosan yang
paling baik ialah dalam larutan asam asetat 2%. Adapun struktur kitosan dapat dilihat
pada Gambar 2.
Gambar 2. Struktur kitosan (Anonim, 2007)
B. Mekanisme Perubahan Kitin Menjadi Kitosan
Selain kitin, di dalam eksoskeleton crustacea juga terdapat protein, material
anorganik terutama kalsium karbonat, pigmen dan sebagian kecil lemak. Secara umum
pemurnian kitin secara kimiawi terdiri dari empat tahap yaitu (Fitriasti, 2010) :
1. Deproteinisasi
Tahap awal dimulai dengan pemisahan protein dengan larutan basa, yang disebut
dengan tahap deproteinasi. Deproteinasi bertujuan untuk memisahkan protein pada
bahan dasar cangkang. Efektifitas prosesnya tergantung pada konsentrasi NaOH yang
digunakan. Reaksi deproteinase dapat dilihat dari Gambar 3 :
Gambar 3. Reaksi deproteinase (Baxter et al., 2005)
2. Demineralisasi
Tahap kedua yaitu demineralisasi. Tahap demineralisasi bertujuan untuk
memisahkan mineral organik yang terikat pada bahan dasar, yaitu CaCO3 sebagai
mineral utama dan Ca(PO4)2 dalam jumlah minor. Dalam proses demineralisasi
menggunakan larutan asam klorida encer. Gambar 4. proses penghilangan mineral
menurut:
CaCO3 (s) + 2HCl(aq) CaCl2 (aq) + CO2 (g) + H2O (l)
Ca3(PO4)2 (s) + 6HCl(aq) 3CaCl2 (aq) + 2H3PO4 (aq)
Gambar 4. Reaksi demineralisasi (Baxter et al., 2005)
3. Depigmentasi
Penghilangan zat-zat warna dilakukan pada waktu pencucian residu setelah
proses deproteinasi dan proses demineralisasi. Pada proses ini hasil dari proses
demineralisasi direaksikan lebih lanjut dengan menggunakan agensia pemutih berupa
natrium hipoklorit (NaOCl) atau peroksida. Proses decolorisasi bertujuan untuk
menghasilkan warna putih pada kitin.
4. Deasetilasi
Tranformasi kitin menjadi kitosan disebut tahap deasetilasi, yaitu dengan
memberikan perlakuan dengan basa berkonsentrasi tinggi. Reaksi deasetilasi bertujuan
untuk memutuskan gugus asetil yang terikat pada nitrogen dalam struktur senyawa kitin
untuk memperbesar persentase gugus amina pada kitosan.
Proses deasetilasi dengan menggunakan alkali pada suhu tinggi akan
menyebabkan terlepasnya gugus asetil (CH3CHO-) dari molekul khitin. Gugus amida
pada khitin akan berikatan dengan gugus hidrogen yang bermuatan positif sehingga
membentuk gugus amina bebas –NH2. Transformasi kitin dan kitosan dapat dilihat pada
Gambar 5 dan 6.
Gambar 5. Transformasi kitin menjadi kitosan (Baxter et al., 2005)
Gambar 6. Transformasi kitin menjadi kitosan (Baxter et al., 2005)
Deasetilasi kitosan dapat dilakukan dengan cara kimiawi maupun ezimatik.
Proses kimiawi menggunakan basa misalnya NaOH, dan dapat menghasilkan kitosan
dengan derajat deasetilasi yang tinggi, yaitu mencapai 85-93%. Namun proses kimiawi
menghasilkan kitosan dengan bobot molekul yang beragam dan deasetilasinya juga
sangat acak, sehingga sifat fisik dan kimia kitosan tidak seragam. Selain itu proses
kimiawi juga dapat menimbulkan pencemaran lingkungan, sulit dikendalikan, dan
melibatkan banyak reaksi samping yang dapat menurunkan rendemen. Proses enzimatik
dapat menutupi kekurangan proses kimiawi. Pada dasarnya deasetilasi secara enzimatik
bersifat selektif dan tidak merusak struktur rantai kitosan, sehingga menghasilkan
kitosan dengan karakteristik yang lebih seragam agar dapat memperluas bidang
aplikasinya (Tolaimate et al., 2003).
C. Mekanisme Kitosan Sebagai Pereduksi Limbah Organik
Limbah cair mengandung bahan-bahan organik dan berpotensi untuk
menimbulkan efek negatif. Limbah cair industri perikanan mengandung bahan organik
yang tinggi. Tingkat pencemaran limbah cair industri pengolahan perikanan sangat
tergantung pada tipe proses pengolahan dan spesies ikan yang diolah. Beberapa dampak
yang diakibatkan oleh limbah industri pengolahan perikanan, menurtut Sugiharto (1987),
antara lain :
a. Tingginya material limbah yang tidak dapat dikelola dengan baik dapat
menyebabkan penumpukan material yang berdampak adanya gangguan secara
estetika, seperti bau menyengat, timbulnya belatung karena adanya limbah yang
busuk serta lingkungan menjadi kotor.
b. Kualitas air di tempat - tempat pembuangan limbah cair menjadi menurun. Kadar
Total Suspenden Solid , BOD5 serta COD menjadi tinggi, selain itu terbentuk
endapan - endapan dari hasil pembusukan bahan organik.
c. Dampak estetika yang ditimbulkan dari limbah cair adalah pantai menjadi kotor dan
berwarna hitam. Hal tersebut dapat mengurangi minat wisatawan untuk berkunjung,
sehingga dapat mengurangi pendapatan daerah dari segi pariwisata.
d. Penurunan kualitas air dapat mempengaruhi biota laut, karena kadar oksigen
menurun sehingga mempengaruhi kelangsungan hidup serta pekembangan biota air
yang membutuhkan oksigen. Tingginya endapan dapat mengurangi intensitas
cahaya matahari kedalam air. Dampak secara nyata yang ditimbulkan adalah adanya
ikan - ikan yang mati dan tumbuhan air menjadi rusak.
e. Minyak dan lemak ikan dipermukaan air akan menghambat proses biologis dalam
air dan menimbulkan gas.
Menurut Harini (2003), molekul chitosan bersifat lebih kompak dibandingkan
dengan polisakarida lainnya apabila berada dalam larutan asam encer dengan kekuatan
ionik rendah. Hal ini mungkin disebabkan oleh densitas muatan yang tinggi. Di dalam
larutan berionik tinggi ikatan hidrogen dan gaya elektrostatik pada molekul chitosan
terganggu, konformasinya menjadi bentuk acak (random coil). Sifat fleksibel molekul
ini menjadikannya dapat membentuk baik konformasi kompak maupun memanjang
(polisakarida lain umumnya berbentuk memanjang). Adanya gugus fungsi hidroksil
primer dan sekunder mengakibatkan chitosan mempunyai kereaktifan kimia yang tinggi.
Gambar 6. Reaksi kitosan dengan asam asetat glasial (Harini, 2003)
Gambar 7. Pengikatan Protein dengan Larutan Kitosan (Harini, 2003).
D. Mekanisme Kitosan Sebagai Pereduksi Limbah Cair Anorganik
Pada penanganan limbah cair, kitosan sebagai chelating agent yang dapat
menyerap logam beracun seperti mercuri, timah, tembaga, pluranium dan uranium dalam
perairan dan untuk mengikat zat warna tekstil dalam air limbah. Kitosan juga
mengandung gugus polar dan nonpolar sehingga reaktivitasnya tinggi, yang
menyebabkan dapat mengikat air dan minyak. Melihat kitosan mernpunyai gugus amin
NH yang reaktif dan gugus hidroksil yang banyak serta kemampuannya membentuk gel
maka kitosan dapat berperan sebagai komponen reaktif; pengkelat, pengikat,
pengabsorbsi, penstabil, pembentuk film, penjernih, flokulan, koagulan (Shahidi et al.
1999).
D. Pemanfaatan dan Perkembangan Kitosan
Dewasa ini aplikasi kitin dan kitosan sangat banyak dan meluas. Dibidang
industri, kitin dan kitosan berperan antara lain sebagai kogulan polielektrolit pengolahan
limbah cair, pengikat dan penyerap ion logam, mikroorganisme, pewarna, residu
peptisida, lemak, mineral dan asam organik, gel dan pertukaran ion, pembentuk film dan
membran mudah terurai, meningkatkan kualitas kertas, pulp, dan produk tekstil
(Puspawati dan Simpen, 2010).
Kitin dan kitosan dapat diterapkan di bidang industri maupun bidang kesehatan,
diantaranya : Industri tekstil, bidang fotografi, bidang kedokteran/kesehatan, industri
fungisida, industri kosmetika, industri pengolahan pangan, serta penanganan limbah
(Kaban, 2009).
1. Industri Tekstil
Serat tenun dapat dibuat dari kitin dengan cara membuat suspensi kitin dalam
asam format, kemudian ditambahkan triklor asam asetat dan segera dibekukan pada
suhu 20 derajat C selama 24 jam. Jika larutan ini dipintal dan dimasukkan dalam etil
asetat maka akan terbentuk serat tenun yang potensial untuk industri tekstil. Pada
kerajinan batik, pasta kitosan dapat menggantikan ''malam'' (wax) sebagai media
pembatikan.
2. Bidang Fotografi
Jika kitin dilarutkan dalam larutan dimetilasetamida LICI, maka dari larutan ini
dapat dibuat film untuk berbagai kegunaan. Pada industri film untuk fotografi,
penambahan tembaga kitosan dapat memperbaiki mutu film yaitu untuk
meningkatkan fotosensitivitasnya.
3. Bidang Kedokteran/Kesehatan
Kitin dan turunannya (karboksimetil kitin, hidroksietil kitin dan etil kitin) dapat
digunakan sebagai bahan dasar pembuatan benang operasi. Benang operasi ini
mempunyai keunggulan dapat diurai dan diserap dalam jaringan tubuh, tidak toksik,
dapat disterilisasi dan dapat disimpan lama.
Kitin dan kitosan dapat digunakan sebagai bahan pemercepat penyembuhan luka
bakar, lebih baik dari yang terbuat dari tulang rawan. Selain itu juga sebagai bahan
pembuatan garam-garam glukosamin yang mempunyai banyak manfaat di bidang
kedokteran. Misalnya untuk menyembuhkan influenza, radang usus dan sakit tulang.
Glukosamin terasetilasi merupakan bahan antitumor, sedangkan glukosamin
sendiri bersifat toksik terhadap sel-sel tumor sehingga dapat menurunkan kadar
kolesterol darah dan kolesterol liver. Karena kitin tidak dapat dicerna dalam
pencernaan, maka ia berfungsi sebagai dietary fiber yang berguna melancarkan
pembuangan sisa-sisa pencernaan.
4. Industri Fungisida
Kitosan mempunyai sifat antimikrobia melawan jamur lebih kuat dari Kitin. Jika
Kitosan ditambahkan pada tanah, maka akan menstimulir pertumbuhan mikrobia
mikrobia yang dapat mengurai jamur. Selain itu Kitosan juga dapat disemprotkan
langsung pada tanaman. Misalnya larutan 0,4% kitosan jika disemprotkan pada
tanaman tomat dapat menghilangkan virus tobacco mozaik.
5. Industri Kosmetika
Kini telah dikembangkan produk baru shampoo kering mengandung kitin yang
disuspensi dalam alkohol. Termasuk pembuatan lotion dan shampoo cair yang
mengandung 0,5 - 6,0 % garam kitosan. Shampoo ini mempunyai kelebihan dapat
meningkatkan kekuatan dan berkilaunya rambut, karena adanya interaksi antara
polimer tersebut dengan protein rambut.
6. Industri Pengolahan Pangan
Sifat kitin dan kitosan yang dapat mengikat air dan lemak, maka keduanya dapat
digunakan sebagai media pewarnaan makanan. Mikrokristalin kitin jika ditambahkan
pada adonan akan dapat meningkatkan pengembangan volume roti tawar yang
dihasilkan. Selain itu juga sebagai pengental dan pembentuk emulsi lebih baik dari
pada mikrokristalin sellulosa. Pada pemanasan tinggi kitin akan menghasilkan
pyrazine yang potensial sebagai zat penambah cita rasa.
Sifatnya yang dapat bereaksi dengan asam-asam seperti polifenol, maka kitosan
sangat cocok untuk menurunkan kadar asam pada buah-buahan, sayuran dan ekstrak
kopi. Bahkan terakhir diketahui dapat sebagai penjernih jus apel lebih baik dari pada
penggunaan bentonite dan gelatin. Kitin dan Kitosan tidak beracun sehingga tidak
berbahaya bagi kesehatan manusia.
7. Penanganan Limbah
Karena sifat polikationiknya, kitosan dapat dimanfaatkan sebagai agensia
penggumpal dalam penanganan limbah terutama limbah berprotein yang kemudian
dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak. Pada penanganan limbah cair, kitosan
sebagai chelating agent yang dapat menyerap logam beracun seperti mercuri, timah,
tembaga, pluranium dan uranium dalam perairan dan untuk mengikat zat warna
tekstil dalam air limbah (Ibrahim et al., 2009).
III. HIPOTESIS
Hipotesis yang dapat diambil dari praktikum ini adalah adanya kemampuan
kitosan dalam mereduksi beban pencemaran limbah cair organik dan anorganik pada
industri pengolahan perikanan. Optimasi kemampuan terbaik kitosan dengan
menggunakan perlakuan pelarut asam asetat glasial 1%, 2%, dan 3%.
.
IV. METODE PENELITIAN
Limbah organik perlakuan bioremediasi terkeruh
Analisis TSS, pH, kekeruhan
+100 ml kitosan 1% dalam asam asetat glacial (1%, 2%, 3%), stirrer 10 menit
Ukur pH larutan
Dimasukkan ke dalam 400 ml limbah
Diaduk 10 menit (9 menit flash, 1 menit slow)
Endapkan 60 menit
Analisis TSS, pH, Kekeruhan Akhir
A. Alat
Alat-alat yang digunakan antara lain: botol O2, pipet ukur, bulb, blender, ph