PEMANFAATAN ALGAE CHLORELLA PYRENOIDOSA UNTUK MENURUNKAN TEMBAGA (Cu) PADA INDUSTRI PELAPISAN LOGAM ABSTRAK

PEMANFAATAN ALGAE CHLORELLA PYRENOIDOSA UNTUK MENURUNKAN TEMBAGA (Cu) PADA INDUSTRI PELAPISAN LOGAM

ABSTRAK

 Ion tembaga (Cu) termasuk ion yang berbahaya apabila dibuang ke badan air karena bersifat toksik. Pengolahan kadar Cu  dapat  dilakukan dengan memanfaatkan algae. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui volume algae yang paling efektif dan efisien dalam menurunkan kadar tembaga (Cu) limbah cair pelapisan logam.

 Penelitian ini dilakukan dengan cara membuat variasi volume algae (Chlorella pyrenoidosa 400 ml/l, 600 ml/l, 800 mI/I dengan waktu pengamatan 7 hari. Sampel limbah diambil sebanyak 4 liter per ember dengan jumlah ember 12 buah. Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap (CRD) dengan 3 kali ulangan. Analisis kandungan tembaga (Cu) dilakukan sebelum dan sesudah pengamatan selama 7 hari di laboratorium 

Hasil penelitian menunjukkan, rata‑rata kadar tembaga (Cu) pada saat sebelum perlakuan adalah  3,29 mg/L, rata‑rata akhir setelah perlakuan dengan variasi volume algae Chlorella pyrenoidosa 800 ml/l kadar tembaga (Cu) turun menjadi 0,29 mg/L, sedangkan rata‑rata efisiensi tingkat penurunan kadar tembaga, masing‑masing perlakuan adalah 400 ml/l = 83,38 %; 600 ml/l = 88,44; 800 ml/l = 90,97 %. Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan yang paling efektif dari 3 perlakuan yang dilakukan adalah dengan variasi volume algae Chlorella pyrenoidosa 800 ml/l. 

I. PENDAHULUAN

1.1.  Latar Belakang

Industri pelapisan logam menghasilkan limbah cair yang cukup banyak salah satunya adalah ternbaga (Cu), limbah cair pelapisan logam dihasilkan dari proses pembersihan, pencucian, dan penyepuhan. Industri pelapisan logam saat ini belum menggunakan pengolahan yang memadai, industri ini hanya menggunakan bak penampung sebagai tempat pembuangan limbah sementara. Berdasarkan hasil pemeriksaan limbah industri pelapisan logam di Kota Gede Yogyakarta ternyata mempunyai kadar tembaga (Cu) yang cukup tinggi yaitu 3,29 mg/L, pH 5,6, suhu 29⁰ C, sedangkan baku mutu air limbah golongan I menurut Kep.03/MENKLH/II/1991 adalah 1 mg/L. Dengan kandungan yang cukup tinggi tersebut apabila dibuang ke perairan akan menimbulkan gangguan pada kehidupan biota air maupun manusia itu sendiri.

Algae Chlorella pyrenoidosa dipilih sebagai sarana penanganan limbah cair karena algae Chlorella pyrenoidosa dapat tumbuh dan berkembang biak pada air kotor, selain Itu algae Chlorella pyrenoidosa dapat menurunkan kadar tembaga. (Cu), karena algae mempunyai kemampuan untuk menyerap  logam-logam berat termasuk Cu dengan cara melakukan penyerapan melalui permukaan selnya, karena adanya proses adsorpsi. Setelah itu logam diserap masuk oleh sel algae sampai pada titik optimal, penyerapan ini dilakukan selama 7 hari.

1.2. Tujuan Penelitian

Berdasarkan latar belakang dan perumusan masalah maka tujuan  penelitian adalah untuk mengetahui volume algae yang paling efektif dalam menurunkan limbah tembaga (Cu) pada industri pelapisan logam Kotagede Yogyakarta serta mengetahui efisiensi penurunan kadar tembaga (Cu) oleh algae Chlorella pyrenoidosa.

1.5. Manfaat Penelitian

a. Memberi informasi kepada industri pelapisan logam dalam pemanfaatan algae Chlorella pyrenoidosa dalam mengolah limbah industri pelapisan logam untuk menurunkan kandungan tembaga (Cu) yang tinggi.

b.  Diharapkan dapat menyumbangkan alternatif pilihan penurunan kadar tembaga pada limbah cair industri pelapisan logam dengan menggunakan algae Chlorella pyrenoidosa

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Proses Pelapisan Logam

Proses pengolahan pada industri pelapisan logam (EMDI, 1994) :

a.   Pembersihan dan pengupasan

Pada tahap awal operasi adalah mempersiapkan logam dengan cara pembersihan dan pengupasan. Lemak dapat dihilangkan dengan menggunakan pelarut seperti benzena, trikloroetilin, metil klorida, toluena, dan karbon. Tetraklorida, atau larutan alkali yang mengandung natrium karbonat kostip, sianida, borak, sabun, atau pembersih lainnya.

b.   Pengasaman

Pengasaman yaitu menghilangkan kerak dan karat dari logam. Pengasaman ini menggunakan larutan asam sulfat atau asam hidroklorida.

c.   Pelapisan

Dalam pelapisan tanpa listrik suatu lapisan diletakkan pada plastik atau logam dengan daya katalis atau pemindahan. Berbagai campuran larutan digunakan tetapi paling umum adalah tembaga krom, nikel dan seng yang dilarutkan bersama sianida asam, alkali dan fosfat

d.   Penyepuhan

Penyepuhan adalah suatu proses pengendapan satu lapisan tipis oksida pada permukaan logam.

e.   Pembilasan

Pembilasan dapat dilakukan dalam penangas lengkap, penangas mengalir atau pembilasan semprot.

2.2. Tembaga (Cu)

Tembaga dengan nama kimia Cupprum dilambangkan dengan Cu, unsur logam ini berbentuk kristal dengan warna kemerahan. Dalam tabel periodik unsur-unsur kimia tembaga menempati posisi dengan nomor atom (NA) 29 dan mempunyai bobot atom (BA) 63,546.

Unsur tambahan di alam dapat ditemukan dalam bentuk persenyawaan atau dalam senyawa padat dalam bentuk mineral. Dalam badan perairan laut tembaga dapat ditemukan dalam bentuk persenyawaan ion seperti CuCO₃, CuOH, dan sebagainya (Fribeg, 1977).

Tembaga merupakan suatu unsur yang sangat penting dan berguna untuk metabolisme. Batas konsentrasi dari unsur ini yang mempengaruhi pada air berkisar antara 1 – 5 mg/l merupakan konsentrasi tertinggi. Dalam industri, tembaga banyak digunakan dalam industri cat, industri fungisida serta dapat digunakan sebagai katalis, baterai elektroda, sebagai pencegah pertumbuhan lumut, turunan senyawa-senyawa karbonat banyak digunakan sebagai pigmen dan pewarna kuningan. Tembaga berperan khususnya dalam beberapa kegiatan seperti enzim pernapasan sebagai tirosinase dan silokron oksidasi. Tembaga juga diperlukan dalam proses pertumbuhan sel darah merah yang masih muda, bila kekurangan sel darah merah yang dihasilkan akan berkurang (Heryando Palar, 1994).

2.3. Sumber Cu

Untuk dapat masuk ke dalam suatu tatanan lingkungan Cu (tembaga) dapat masuk melalui bermacam-macam jalur dan sumber. Secara global sumber masuknya unsur logam tembaga dalam tatanan lingkungan adalah secara alamiah dan non ilmiah.

Secara alamiah Cu dapat masuk ke dalam suatu lingkungan sebagai akibat dari berbagai peristiwa alam. Unsur ini dapat bersumber dari peristiwa pengikisan dari bantuan mineral. Sumber lain adalah debu, partikulat Cu yang ada dalam udara yang dibawa turun oleh air hujan. Sedangkan non alamiah masuk ke tatanan alamiah akibat aktifitas manusia seperti: buangan industri, pertambahan Cu, industri galangan kapal dan bermacam-macam aktifitas pelabuhan lainnya merupakan aktifitas yang mempercepat terjadinya peningkatan kelarutan Cu dalam badan perairan. Masuknya berbagai efek samping dari aktifitas manusia ini ditentukan oleh banyaknya yang dilakukan oleh proses daur ulang yang terjadi dalam sistem tatanan lingkungan perairan yang merupakan efek dari aktifitas biota perairan juga sangat berpengaruh terhadap peningkatan Cu dalam badan perairan.

Biota perairan sangat peka terhadap kelebihan Cu dalam perairan tempat hidupnya. Konsentrasi Cu terlarut yang mencapai 0,01 ppm kematian bagi fitoplankton kematian tersebut diakibatkan adanya racun sel fitoplankton, jenis-jenis yang termasuk keluarga crustaceae akan mengalami kematian dalam tenggang waktru 96 jam. Bila konsentrasi Cu terlarut berada dalam kisaran 0,17 sampai 100 ppm. Dalam tenhggang waktu yang sama biota yang tergolong ke dalam keluarga mollusca akan mengalami kematian bila Cu yang terlarut dalam badan perairan dimana biota tersebut hidup berada dalam kisaran 0,16 sampai 0,5 ppm. Konsentrasi Cu yang berada dalam kisaran 2,5 – 3,0 ppm dalam badan perairan dapat membunuh ikan-ikan (Heryando, Palar 1994).

2.4. Karakteristik Chlorella pyrenoidosa

Menurut Craft dan Reynol (1942) perkembangan dan daya tahan algae Chlorella pyrenoidosa sebagai tumbuhan aquatik dipengaruhi oleh berbagai faktor yaitu:

a.   Cahaya matahari

b.   pH

c.   Kesediaan mineral

d.   Kemampuan bersaing dengan flora lain

Algae Chlorella pyrenoidosa mempunyai habitat hidup di tempat basah atau  berair.Klasifikasi algae melalui pengaruh yang ada, dan algae Chlorella pyrenoidosa ini memiliki kloroplas berbentuk mangkok (Ehlers dan Steel, 1979).

Pada algae Chlorella pyrenoidosa belum ditemukan adanya organ, akar, batang maupun daun susunan tubuh semacam itu disebut thalus sel-sel tubuh algae bersifat ekkariotik dan didalam sitoplasma telah terdapat chlorofil, oleh karena itu algae Chlorella pyrenoidosa bersifat autotrof. Algae jenis Chlorella pyrenoidosa diharapkan akan menjadi sumber karbohidrat dan protein sebagai pengganti tumbuhan tinggi.

Disamping itu Chlorella pyrenoidosa memberi harapan yang baik untuk menjadi sumber makanan baru (ehlers dan steel) karena:

a.   Pembiakan cepat dalam lingkungan yang baik.

b.   Bila ke dalam air kulturnya dimasukkan zat organik sederhana, cukup CO₂ dan cahaya maka algae ini akan berfotosintesis dan selanjutnya menghasilkan karbohidrat protein dan lemak.

c.   Karbohidrat, protein dan lemak yang dihasilkan algae ini dapat diatur sesuai dengan kebutuhan.

Chlorella pyrenoidosa merupakan ganggang hijau bersel satu yang tidak bergerak mempunyai ciri:

a.   Bentuk sel seperti bola-bola kecil

b.   Protoplasma berbentuk mangkok kecil

c.   Tempat di air tawar dan air laut juga tempat-tempat basah

d.   Reproduksi aseksual dengan membelah diri

Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan Chlorella pyrenoidosa secara garis besar terbagi menjadi dua : (Round, 1973)

a.   Faktor biotik

Interaksi antara organisme itu sendiri maupun organisme yang lain yang hidup berada pada habitatnya.

b.   Faktor abiotik

Dengan adanya cahaya yang cukup, suhu sekitar 35⁰ C. Selain itu algae Chlorella pyrenoidosa merupakan ganggang hijau bersel satu yang tidak bergerak.

2.5. Pemanfaatan  Algae Chlorella  Pyrenoidosa 

Sistem pengolahan limbah cair dengan algae Chlorella pyrenoidosa sangat cocok bagi negara berkembang. Karena selain biaya murah, algae Chlorella pyrenoidosa banyak ditemukan di empang atau sawah. Mikroorganisme bersel satu ini sebenarnya sudah cukup dikenal, selain dibudidayakan untuk makanan ikan, juga untuk makanan bergizi. Dan sebagai pengolah limbah, algae ini sering disebut ganggang hijau (Chlorophyceae). Tanpa disadari ganggang ini pada limbah pabrik tapioka disitu secara alami algae telah mengurangi kadar pencemar organik.

Algae bisa dimanfaatkan secara maksimal yaitu untuk mengolah limbah peternakan dan industri logam. Penelitian yang berhubungan dengan pemenfaatan algae Chlorella pyrenoidosa sudah banyak dilakukan, baik untuk mengolah air limbah maupun untuk tujuan lain. Adapun Chlorella pyrenoidosa dipilih sebagai sarana penanganan limbah tekstil karena Chlorella pyrenoidosa dapat tumbuh dan berkembang biak pada air kotor (Suriawiria, 1986). Selain itu keberadaan fitoplankton terutama algae merupakan produsen primer bagi kehidupan air, karena fitoplankton tersebut menghasilkan oksigen dari aktifitas fotosintesis.

Sebagai mikroorganisme Chlorella pyrenoidosa punya keterbatasan yanga lain. Chlorella pyrenoidosa tidak bisa bekerja pada suasana basa atau pH di atas 7, selain itu kalau kadar pencemar terlalu berat, algae ini bisa seperti Cu maksimal 18 mg/l, sedang Cd, Cr dan Zn maksimal 10 mg/l.

2.6. Peranan Algae dalam Pengolahan Limbah Cair

Algae merupakan jasad fotosintesis tidak berpembuluh, mengandung klorofil dan mempunyai struktur reproduksi yang sederhana. Algae merupakan jasad fotosintesis uniseluler, berbentuk benang-benang tetapi ada pula yang berbentuk lain sesuai speciesnya, ukuran mulai dari yang mikropis sampai yang sangat besar.

Menurut Kataraman (1969) selama pertumbuhan organisme ini seluler seperti algae, tiap sel akan tumbuh ke suatu ukuran tertentu, kemudian membelah membentuk dua sel anakan. Waktu yang diperlukan bagi pertumbuhan satu seldi dua sel disebut waktu generasi.

Terdapat delapan faktor yang mempengaruhi pertumbuhan algae yaitu cahaya, temperatur, unsur hara dan organik, karbon dioksida, oksigen, unsur hara organik, pengapungan, penenggelaman dan grassing. Pertumbuhan algae dirangsang oleh nitrat dan phosfat. Sebagian besar algae menggunakan NO₃ sebagai sumber nitrogen (Mara, 1976). Sebagian besar algae menggunakan phosfat bervariasi antara 8,9 – 17,8 mg/ptlt dan konsekuensi yang tinggi akan menghambat pertumbuhan (Kataraman, 1969).

Limbah organik hampir mengandung unsur hara yang dibutuhkan untuk pertumbuhan algae seperti: S, P dan K sehingga algae dapat tumbuh subur. Tetapi unsur hara disini ada yang berbentuk sebagai kompleks organik sehingga harus dioksidasi terlebih dahulu menjadi bentuk anorganik yang dapat diserap sdeperti No₂, NH₃, SO₄ dan lain-lain. Oksidasi ini dilakukan oleh aktifitas simbiosis algae dan bakteri. Oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi pada lapisan aerob diperoleh melalui reaerasi pada permukaan air tetapi sebagian besar diperoleh dari hasil fotosintesis algae yang tumbuh secara alami pada kolam jika terdapat sinar matahari dan nutrien yang cukup.

Algae mampu menggunakan karbondioksida sebagai sumber karbon utama untuk sintesis sel baru dan melepaskan oksigen melalui mekanisme fotosintesis (Mara, 1976).

III. METODE PENELITIAN 

3.1. Bahan

a.   Tanaman algae Chlorella pyrenoidosa sebanyak 5,5 liter vang diambil dari pembiakan dengan menggunakan plankton net.

b.   48 liter limbah cair pelapisan logam (Cu)

c.   Larutan HCL I N sebanyak 900 cc menetralisir pH.

3.2. Cara Perlakuan Chlorella pyrenoidosa

Algae Chlorella pyrenoidosa dibeli dari reaktor pembiyakan balai budidaya air payau Kab. Jepara dan selanjutnya ditanam pada ember II, III, IV pada ember I dibiarkan tanpa Algae selama ± 7 hari. Untuk penanaman hanya menggunakan air limbah, tanpa menggunakan media penyangga karena algae dapat mengapung bebas. Disamping itu untuk menjamin bahwa penurunan tembaga hanya oleh algae bukan oleh faktor pengendapan. Untuk pH dianalisis sebelum algae dimasukkan ke dalam ember perlakuan.

3.3 Cara Sampling

a. Teknik pengambilan

Pengambilan sampel dilakukan dengan teknik grap sample yaitu pengambilan yang dilakukan pada waktu dan titik yang sama.

b. Cara pengambilan

Pengambilan sampel limbah cair dilakukan pada bak penampung dengan menggunakan jerigen. Jerigen dibersihkan bagian dalamnya dengan cara dibilas dengan menggunakan air limbah yang akan diambil. Kemudian jerigen dimasukkan ke dalam limbah cair secara perlahan-lahan dan hindarkan terjadinya turbulansi di dalam jerigen.

c. Waktu

Waktu pengambilan sampel dilakukan pada jam 09:00 WIB, hal ini dilakukan karena aktivitas industri sudah berjalan.

3.4. Prosedur Penelitian

a.   Kedua belas ember diisi dengan limbah cair masing-masing sebanyak 4 liter.

b.   Algae Chlorella pyrenoidosa diambil dari reaktor pembiakan di daerah Jepara Jawa Tengah menggunakan erlenmeyer.

c.   Disaring dengan plankton net dengan berat yang diinginkan yaitu 400 ml/l, 600 ml/l, 800 ml/l (setiap satu ml algae Chlorella pyrenoidosa mengandung 40 - 50 juta sel algae)

d.   Limbah cair diukur dulu dengan pH meter untuk mengetahui nilai pH awal, sebelum dimasukkan ke ember.

e.   Sembilan buah ember ditanami algae Chlorella pyrenoidosa dengan perlakuan volume 400 ml/l, 600 ml/l, 800 ml/l

f.  Ember I sebanyak 3 buah tidak ditanami algae Chlorella pyrenoidosa dan berfungsi sebagai kontrol

g.  Ember II  sebanyak 3 buah berisi 4 00 nil/I algae Chlorella pyrenoidosa

h. Ember III sebanyak 3 buah berisi 600 ml/l algae Chlorella pyrenoidosa

i.  Ember IV sebanyak 3 buah berisi 800 ml/l algae Chlorefla pyrenoidosa

j.  Diaduk 3 kali sehari untuk setiap ember yang ditanami algae Chlorella pyrenoidosa agar tidak terjadi pengendapan.

k.  Pengamatan dilakukan dengan waktu 7 hari

l. Percobaan menggunakan sistem batch dengan pengulangan 3 kali.

3.5. Analisis  Pengukuran Limbah Cair Tembaga (Cu)

a. Menyiapkan sampel Tembaga (Cu)

b. Menuangkan sampel Cu kedalam tabung reaksi dengan suhu 5⁰C - 30⁰ C

c.  Dilanjutkan dengan menuangkan reagent CU-1A sebanyak 1 sendok penuh kedalam tabung sedangkan   untuk reagent Cu 2A sebanyak 5 tetes.

d. Tutup dan digojok, selanjutnya didiamkan selama 5 menit

e. Kemudian diukur dengan kertas warna.

                                                                                                                                     

3.6. Analisis Data

Metode analisis of  varian (ANOVA) dengan metode Completely Randomized  Design (Desain acak Lengkap), dan perhitungan efisiensi.

 Untuk lengkapnya klik LINK INI!