Koagulan Alami

Bekerja di konsultan water treatment membuat saya begitu akrab dengan istilah-istilah dalam bidang tersebut. Salah satu istilah yang sering saya dengar adalah penggunaan PAC (Polyaluminium chloride) sebagai koagulan dalam proses koagulasi. Sebetulnya, ada berbagai jenis koagulan yang dapat dipakai, tergantung karakteristik air yang akan diolah. Namun ada koagulan alternatif yang dapat digunakan dalam proses pengolahan air, yaitu koagulan alami. Tulisan ini merupakan makalah yang pernah saya tulis saat saya mengambil mata kuliah Unit Proses di TL ITB yang akan menyinggung sedikit tentang koagulan alami tersebut.

 

Sekilas tentang Koagulasi

Kekeruhan dalam air disebabkan oleh zat-zat tersuspensi dalam bentuk lumpur kasar, lumpur halus, dan koloid. Permukaan koloid memiliki muatan listrik sehingga koloid sulit untuk bersatu membentuk partikel yang berukuran lebih besar, akibatnya partikel stabil dan sulit untuk mengendap. Apabila kekuatan ionik tersebut dalam air cukup besar, maka keberadaan koloid dalam air sudah dalam bentuk terdestabilisasi. Destabilisasi ini disebabkan oleh ion monovalen dan divalen yang berada dalam air. Yang menjadi masalah adalah apabila kekuatan ionik dalam air sangat kecil sehingga menyebabkan koloid dalam air dalam kondisi stabil, sehingga susah saling berikatan karena seluruh koloid memiliki muatan yang sama. Untuk itulah diperlukan proses koagulasi untuk mendestabilkan koloid-koloid tersebut.

Koagulasi adalah proses destabilisasi koloid dengan bantuan koagulan. Senyawa koagulan adalah senyawa yang mempunyai kemampuan mendestabilisasi koloid dengan menetralkan muatan listrik pada permukaan koloid sehingga terbentuk inti gumpalan (inti flok) dan dapat bergabung satu sama lain membentuk flok dengan ukuran yang lebih besar sehingga mudah mengendap (Sawyer, 2003). Proses koagulasi hanya dapat berlangsung bila ada pengadukan. Ada tiga faktor yang menentukan keberhasilan suatu proses koagulasi yaitu:

1. Jenis bahan kimia koagulan yang dipakai
2. Dosis pembubuhan bahan kimia
3. Pengadukan dari bahan kimia

Koagulan digunakan secara umum dalam proses pengolahan air untuk berbagai tujuan. Prinsip kerjanya adalah untuk mendestabilisasi partikel tersuspensi (koloid) dan memperbesar laju pembentukan flok.

 

Koagulan Alami

Pusat-pusat pengolahan air perkotaan atau municipal water treatment dengan skala besar mengolah air dengan cara menambahkan senyawa kimia penggumpal (koagulan) ke dalam air kotor yang akan diolah. Dengan cara tersebut, partikel-partikel yang berada di dalam air akan menjadi suatu gumpalan yang lebih besar lalu mengendap, baru kemudian air di bagian atas yang bersih dipisahkan untuk digunakan keperluan sehari-hari. Namun demikian, zat kimia penggumpal yang baik tidak mudah dijumpai di berbagai daerah terpencil. Andaipun ada, pasti harganya tidak terjangkau oleh masyarakat setempat.

Salah satu alternatif yang tersedia secara lokal adalah penggunaan koagulan alami dari tanaman, yang barangkali, dapat diperoleh di sekitar kita. Penelitian dari The Environmental Engineering Group di Universitas Leicester, Inggris, telah lama mempelajari potensi penggunaan berbagai koagulan alami dalam proses pengolahan air skala kecil, menengah, dan besar. Penelitian tersebut dipusatkan terhadap potensi koagulan dari tepung biji tanaman Moringa oleifera. Tanaman tersebut banyak tumbuh di India bagian utara, tetapi sekarang sudah menyebar ke mana-mana ke seluruh kawasan tropis, termasuk Indonesia. Di Indonesia tanaman tersebut dikenal sebagai tanaman kelor dengan daun yang kecil-kecil. Selain itu, alternatif lain adalah dengan pemanfaatan Chitosan dan Chitin yang terdapat pada limbah udang.

 

• Pemanfaatan Biji Kelor (Moringa oleifera)

Biji kelor merupakan alternatif koagulan organik. Biji kelor sebagai koagulan dapat digunakan dengan dua cara yaitu biji kering dengan kulitnya dan biji kering tanpa kulitnya (Ndabigengesere dkk, 1995). Hasil analisis elemen pada biji kelor untuk biji dengan kulit adalah 6,1% N; 54,8% C; dan 8,5% H, sedangkan untuk biji tanpa kulit adalah 5,0% N, 53,3% C, dan 7,7% H (dalam % berat) sedang sisanya terdiri atas oksigen (Ndabigengesere dkk, 1995).

Pohon kelor (Moringa oleifera) diketahui mengandung polielektrolit kationik dan flokulan alamiah dengan komposisi kimia berbasis polipeptida yang mempunyai berat molekul mulai dari 6000 sampai 16000 dalton, mengandung hingga 6 asam-asam amino terutama asam glutamat, mentionin, dan arginin (Jahn, 1986). Sebagai bioflokulan, biji kelor kering dapat digunakan untuk mengkoagulasi-flokulasi kekeruhan air (Jahn, 1986; Sani, 1990; Bina, 1991 dalam Muyibi dan Evison, 1995; Narasiah dkk, 2002).

Efektivitas koagulasi oleh biji kelor ditentukan oleh kandungan protein kationik bertegangan rapat dengan berat molekul sekitar 6,5 kdalton. Zat aktif (active agent) yang terkandung dalam biji kelor yaitu 4α L-rhamnosyloxy-benzyl-isothiocyanate (Sutherland dkk, 1990; Muyibi dan Evison, 1995). Prinsip utama mekanisme koagulasinya adalah adsorpsi dan netralisasi tegangan protein tersebut (Ndabigengesere dkk, 1995). Dalam proses koagulasinya, biji kelor memberikan pengaruh yang kecil terhadap derajat keasaman dan konduktivitas. Jumlah lumpur yang diproduksi biji kelor lebih sedikit dari jumlah lumpur yang diproduksi oleh ferro sulfat sebagai koagulan (Chandra, 1998).

Bahan koagulan dalam biji kelor adalah protein kationik yang larut dalam air. Potensial zeta larutan 5% biji kelor tanpa kulit adalah sekitar +6 mV (Ndabigengesere dkk, 1995). Hal ini menunjukkan bahwa larutan ini didominasi oleh tegangan positif, meskipun merupakan campuran heterogen yang kompleks. Potensial zeta air sintetik adalah sekitar -46 mV. Hal ini menunjukkan bahwa pada pH netral, partikel-partikel bermuatan negatif. Akibatnya, koagulasi partikel tersuspensi dengan biji kelor dipengaruhi oleh proses destabilisasi tegangan negatif koloid oleh polielektrolit kationik.

Mekanisme yang paling mungkin terjadi dalam proses koagulasi adalah adsorpsi dan netralisasi tegangan atau adsorpsi dan ikatan antar partikel yang tidak stabil. Dari kedua mekanisme tersebut, untuk menentukan mekanisme mana yang terjadi merupakan suatu hal yang sangat sukar karena kedua mekanisme tersebut mungkin terjadi secara simultan. Tapi, umumnya mekanisme koagulasi dengan biji kelor adalah adsorpsi dan netralisasi tegangan (Sutherland dkk, 1990).

KEUNTUNGAN

1. Caranya sangat mudah
2. Tidak berbahaya bagi kesehatan
3. Dapat menjernihkan air lumpur maupun air keruh
4. Kualitas air lebih baik karena:

• Mikroorganisme berkurang
• Zat organik berkurang sehingga pencemaran kembali berkurang
• Air lebih cepat mendidih

 

KERUGIAN

1. Kelor tidak terdapat di semua daerah
2. Air hasil penjernihan dengan kelor harus segera digunakan dan tidak dapat disimpan untuk hari berikutnya
3. Penjernihan dengan cara ini hanya untuk skala kecil

 

• Pemanfaatan Chitin dan Chitosan dari Limbah Udang

Limbah udang yang berupa kulit, kepala, dan ekor yang dengan mudah didapatkan mengandung senyawa kimia berupa chitin dan chitosan. Senyawa ini dapat diolah dan dimanfaatkan sebagai bahan penyerap logam-logam berat yang dihasilkan oleh limbah industri. Hal ini dimungkinkan karena senyawa chitin dan chitosan mempunyai sifat sebagai bahan pengemulsi koagulasi, reaktivitas kimia yang tinggi, dan menyebabkan sifat polielektrolit kation sehingga dapat berperan sebagai penukar ion (ion exchanger) dan dapat berpungsi sebagai absorben terhadap logam berat dalam air limbah. Kulit udang yang mengandung senyawa kimia chitin dan chitosan merupakan limbah yang mudah didapat dan tersedia dalam jumlah yang banyak, yang selama ini belum termanfaatkan secara optimal.

Chitosan merupakan bahan kimia multiguna berbentuk serat dan merupakan ko-polimer berbentuk lembaran tipis, berwarna putih atau kuning, tidak berbau. Kitosan merupakan produk diasetilasi kitin melalui proses kimia menggunakan enzim kitin diacetilase (Rismana, 2001).

Chitosan (CS), derivat deasetilasi dari chitin terdiri atas satuan-satuan glukosamine yang terpolimerisasi oleh rantai ß-1,4-glikosidic (Simunek et al, 2006).

Chitosan (poli-ß-1,4-glucosamine) disiapkan secara komersial dengan deasetilase basa chitin yang didapat dari eksoskeleton crustacea laut, chitosan mempunyai nilai pKa kira-kira 6,3 pada nilai pH lebih rendah, molekulnya bersifat kation karena protonasi dari grup amino. Dengan adanya sifat-sifat chitin dan chitosan yang dihubungkan dengan gugus amino dan hidroksil yang terikat, maka menyebabkan chitin dan chitosan mempunyai reaktivitas kimia yang tinggi dan menyebabkan sifat polielektrolit kation sehingga dapat berperan sebagai penukar ion (ion exchanger) dan dapat berperan sebagai absorben terhadap logam berat dalam air limbah ( Hirano, 1986). Karena berperan sebagai penukar ion dan sebagai absorben, maka chitin dan chitosan dari limbah udang berpotensi dalam memecahkan masalah pencemaran lingkungan perairan dengan penyerapan yang lebih murah dan bahannya mudah didapatkan.

Chitin termasuk golongan polisakarida yang mempunyai berat molekul tinggi dan merupakan melekul polimer berantai lurus dengan nama lain β-(1-4)-2-asetamida-2-dioksi-D-glukosa (N-asetil-D-Glukosamin) (Hirano, 1986; Tokura, 1995). Struktur chitin sama dengan selulosa dimana ikatan yang terjadi antara monomernya terangkai dengan ikatan glikosida pada posisi β-(1-4). Perbedaannya dengan selulosa adalah gugus hidroksil yang terikat pada atom karbon yang kedua pada chitin diganti oleh gugus asetamida (NHCOCH2) sehingga chitin menjadi sebuah polimer berunit Nasetilglukosamin (The Merck Indek, 1976). Chitin mempunyai rumus molekul C18H26N2O10 (Hirano, 1976), merupakan zat padat yang tak berbentuk (amorphous), tak larut dalam air, asam anorganik encer, alkali encer dan pekat, alkohol, dan pelarut organik lainnya tetapi larut dalam asam-asam mineral yang pekat. Chitin kurang larut dibandingkan dengan selulosa dan merupakan N-glukosamin yang terdeasetilasi sedikit, sedangkan chitosan adalah chitin yang terdeasetilasi sebanyak mungkin.

Chitosan yang disebut juga dengan β-1,4-2 amino-2-dioksi-D-glukosa merupakan turunan dari chitin melalui proses deasetilasi. Chitosan juga merupakan suatu polimer multifungsi karena mengandung tiga jenis gugus fungsi yaitu asam amino, gugus hidroksil primer, dan skunder. Adanya gugus fungsi ini menyebabkan chitosan mempunyai kreatifitas kimia yang tinggi (Tokura, 1995). Chitosan merupakan senyawa yang tidak larut dalam air, larutan basa kuat, sedikit larut dalam HCl dan HNO3, dan H3 PO4, dan tidak larut dalam H2SO4. Chitosan tidak beracun, mudah mengalami biodegradasi, dan bersifat polielektrolitik (Hirano, 1986). Di samping itu, chitosan dapat dengan mudah berinteraksi dengan zat-zat organik lainnya seperti protein. Oleh karena itu, chitosan relatif lebih banyak digunakan pada berbagai bidang industri terapan dan induistri kesehatan (Muzzarelli, 1986).

Chitin dan chitosan yang diperoleh dari limbah kulit udang digunakan sebagai absorben untuk menyerap ion kadmium, tembaga, dan timbal dengan cara dinamis dengan mengatur kondisi penyerapan sehingga air yang dibuang ke lingkungan menjadi air yang bebas dari ion-ion logam berat.

 

chie, Oktober 2012, Tugas Makalah Unit Proses 2009, dari berbagai sumber

Pengolahan Limbah Industri

 

Buka-buka file lama di hard disk external, terus nemu satu file laporan tugas PLI (pengelolaan limbah industri) pas waktu kuliah di TL dulu. Karena menurutku topiknya menarik, di-share di blog kayaknya gak ada salahnya, tentunya dengan beberapa editan di sana-sini biar gak kayak format laporan. Check it out.

 

Definisi Limbah Industri

Limbah adalah buangan yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungannya karena tidak mempunyai nilai ekonomi. Sedangkan limbah industri adalah limbah yang dihasilkan dari suatu industri. Jenis dan karakteristik limbah industri sangat beragam sesuai dengan jenis industri itu sendiri. Limbah industri membutuhkan pengolahan bila ternyata mengandung senyawa pencemaran yang berakibat menciptakan kerusakan terhadap lingkungan atau paling tidak berpotensial menciptakan pencemaran. Untuk itu, diperlukan teknologi-teknologi pengolahan limbah yang baik.

 

Karakteristik Limbah Industri

Berdasarkan karakteristiknya, limbah industri dapat dibagi menjadi empat bagian:

1. Limbah cair biasanya dikenal sebagai entitas pencemar air. Komponen pencemaran air pada umumnya terdiri atas bahan buangan padat, bahan buangan organik, dan bahan buangan anorganik.
2. Limbah padat. Limbah padat adalah limbah yang sesuai dengan sifat benda padat merupakan sampingan hasil proses produksi. Pada beberapa industri tertentu, limbah ini sering menjadi masalah baru sebab untuk proses pembuangannya membutuhkan satu pabrik pula.
3. Limbah gas dan partikel. Limbah gas dan parikel adalah limbah yang memanfaatkan udara sebagai media. Pabrik mengeluarkan gas, asap, partikel, debu melalui udara, dibantu angin memberikan jangkauan pencemaran yang cukup luas. Gas, asap, dan lain-lain berakumulasi/bercampur dengan udara basah mengakibatkan partikel tambah berat dan malam hari turun bersama embun.
4. Limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun). Merupakan sisa suatu usaha atau kegiatan yang mengandung bahan berbahaya dan atau beracun yang karena sifat, konsentrasinya, dan jumlahnya secara langsung maupun tidak langsung dapat mencemarkan, merusak, dan dapat membahayakan lingkungan hidup, kesehatan, kelangsungan hidup manusia serta makhluk hidup lainnya. Pengelolaan Limbah B3 adalah rangkaian kegiatan yang mencakup reduksi, penyimpanan, pengumpulan, pengangkutan, pemanfaatan, pengolahan, dan penimbunan limbah B3. Pengelolaan Limbah B3 ini bertujuan untuk mencegah, menanggulangi pencemaran dan kerusakan lingkungan, memulihkan kualitas lingkungan tercemar, dan meningkatan kemampuan dan fungsi kualitas lingkungan.

Pengolahan Limbah

Limbah membutuhkan pengolahan bila ternyata mengandung senyawa pencemaran yang berakibat menciptakan kerusakan terhadap lingkungan — atau paling tidak — potensial menciptakan pencemaran. Suatu perkiraan harus dibuat lebih dahulu dengan jalan mengidentifikasi sumber pencemaran, kegunaan jenis bahan, sistem pengolahan, banyaknya buangan dan jenisnya, kegunaan bahan beracun dan berbahaya yang terdapat dalam pabrik.

Dengan adanya perkiraan tersebut, maka program pengendalian dan penanggulangan pencemaran perlu dibuat. Sebab limbah tersebut baik dalam jumlah besar atau sedikit dalam jangka panjang atau jangka pendek akan membuat perubahan terhadap lingkungan, maka diperlukan pengolahan agar limbah yang dihasilkan tidak sampai mengganggu struktur lingkungan.

Namun demikian, tidak selamanya harus diolah sebelum dibuang ke lingkungan. Ada limbah yang langsung dapat dibuang tanpa pengolahan, ada limbah yang setelah diolah dimanfaatkan kembali. Dimaksudkan tanpa pengolahan adalah limbah yang begitu keluar dari pabrik langsung diambil dan dibuang. Ada beberapa jenis limbah yang perlu diolah dahulu sebab mengandung polutan yang dapat mengganggu kelestarian lingkungan. Limbah diolah dengan tujuan untuk mengambil barang-barang berbahaya di dalamnya dan atau mengurangi/menghilangkan senyawa-senyawa kimia atau nonkimia yang berbahaya dan beracun.

Pengolahan limbah berkaitan dengan sistem pabrik. Ada pabrik yang telah mempergunakan peralatan dengan kadar buangan rendah sehingga buangan yang dihasilkannya tidak lagi perlu mengalami pengolahan. Bagi pabrik seperti ini memang telah dirancang dari awal pembangunan. Buangan dari pabrik berbeda satu dengan yang lain.

Perbedaan ini menyangkut pula dengan perbedaan bahan baku dan perbedaan proses. Suatu pabrik sama-sama mengeluarkan limbah air, namun terdapat senyawa kimia yang berbeda pula. Karena banyaknya variasi pencemar antara satu pabrik dengan pabrik lain maka banyak pula sistem pengolahan.

Demikian banyak macam parameter pencemar dalam suatu buangan, akibatnya membutuhkan berbagai tingkatan proses pula. Limbah memerlukan penanganan awal. Kemudian pengolahan berikutnya. Pengolahan pendahuluan akan turut menentukan pengolahan kedua, ketiga, dan seterusnya.

 

Gambar 1. Mekanisme Pengolahan Limbah

 

Penetapan efisiensi peralatan dan standar buangan yang diinginkan akan mempengaruhi ketelitian alat, volume air limbah, sistem perpipaan, pemasangan pipa, pilihan bahan kimia, dan lain-lain.Dalam mendesain peralatan, variabel tadi harus dapat dihitung secara tepat. Belum ada suatu jaminan bahwa satu unit peralatan dapat mengendalikan limbah sesuai dengan yang dikehendaki. Adapun jenis kegiatan dalam pengolahan air limbah dapat diuraikan dalam tabel berikut.

 

Tabel 1. Jenis Kegiatan dan Tujuan Pengolahan Limbah

 

Tabel 2. Parameter Pencemar dan Alternatif Metode Pengolahan

 

chie, Oktober 2012

 

 

 

 

Koagulan Alami

Bekerja di konsultan water treatment membuat saya begitu akrab dengan istilah-istilah dalam bidang tersebut. Salah satu istilah yang sering saya dengar adalah penggunaan PAC (Polyaluminium chloride) sebagai koagulan dalam proses koagulasi. Sebetulnya, ada…

Lihat Tulisan

shared via WordPress.com