BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sejarah Perkembangan Kelapa Sawit Kelapa sawit adalah tanaman perkebunanindustri berupa pohon batang lurus
dari famili Palmae. Tanaman tropis ini dikenal sebagai penghasil minyak sayur ini berasal dari Amerika. Brazil dipercaya sebagai tempat dimana pertama kali kelapa sawit
tumbuh. Dari tempat asalnya, tanaman ini menyebar ke Afrika, Amerika Equatorial, Asia Tenggara dan Pasifik selatan.Kelapa sawit di Indonesia diintroduksi pertama kali oleh
Kebun Raya pada tahun 1884 dari Mauritius Afrika. Saat itu Johannes Elyas Teysmann yang menjabat sebagai Direktur Kebun Raya. Hasil introduksi ini berkembang dan
merupakan induk dari perkebunan kelapa sawit di Asia Tenggara. Pohon induk ini telah mati pada 15 Oktober 1989, tapi anakannya bisa dilihat di Kebun Raya Bogor.
Perkebunan kelapa sawit pertama dibangun di Tanahitam, Hulu Sumatera Utara oleh Schadt seorang Jerman pada tahun 1911. Pulau Sumatra terutama Sumatera Utara,
Lampung dan Aceh merupakan pusat penanaman kelapa sawit yang pertama kali terbentuk di Indonesia, namun demikian sentra penanaman ini berkembang ke Jawa
Barat Garut selatan, Banten Selatan, Kalimantan Barat dan Timur, Riau, Jambi, Irian Jaya. Pada tahun 1995 luas perkebunan kelapa sawit adalah 2.025 juta, dan diperkirakan
pada tahun 2005 luas perkebunan menjadi 2.7 juta hektar dengan produksi minyak sebesar 9.9 tontahun.
Minyak kelapa sawit dapat dihasilkan dari inti kelapa sawit yang dinamakan minyak inti kelapa sawit palm kernel oil dan sebagai hasil samping ialah bungkil inti
Universitas Sumatera Utara
kelapa sawit palm kernel meal atau pellet Ketaren, 2005.
2.2.Tinjauan Umum Pada Air
Saat ini ,masalah utama yang dihadapi oleh sumber daya air meliputi kualitas air yang sangat tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus menerus meningkat dan
kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin menurun .Air merupakan sumber daya alam yang diperlukan untuk hajat hidup orang banyak ,bahkan oleh semua makhluk
hidup.Oleh karena itu,sumber daya air harus dilindungi agar tetap dapat dimanfaatkan dengan baik oleh manusia serta makhluk hidup yang lain.Pemanfaatan air untuk berbagai
kepentingan harus dilakukan secara bijaksana ,dengan memperhitungkan kepentingan generasi mendatang.Aspek penghematan dan pelestarian sumber daya air harus
ditanamkan pada segenap pengguna air.salah satu contoh yang dapat diambil disini yaitu kegiatan industri,domestic,dan kegiatan lain berdampak negatif terhadap sumber daya air
,antara lain menyebabkan penurunan kualitas air.Oleh karena itu ,diperlukan pengolahan dan perlindungan sumber daya air secara seksama Sutrisno,1997
Pengolahan sumber daya air sangat penting agar dapat dimanfaatkan secara berkelanjutan dengan tingkat mutu yang diinginkan .Salah satu langkah pengolahan yang
dilakukan adalah pemantauan dan interprenstasi dari kualitas air,mencakup kualitas fisik,kimia,dan biologi.
Air menutupi sekitar 70 permukaan bumi,dengan jumlah sekitar 1.368 juta km
3
.Air terdapat dalam berbagi bentuk,misalnya uap air,es,cairan,dan salju.Air tawar terutama terdapat disungai,danau,air ,dan gunung es glacier . Semua badan air
didaratan dihubungkan dengan laut dan atmosfer melalui siklus hidrologi yang berlangsung secara kontinu.
Universitas Sumatera Utara
2.2.1. Sifat Air Air memiliki karakteristik yang khas yang tidak dimiliki oleh senyawa kimia yang
lain.Karakteristik tersebut adalah sebagai berikut : 1.
Pada kisaran suhu yang sesuai bagi kehidupan ,yakni 0
o
C 32
o
F – 100
o
C ,air berwujud cair.Suhu 0
o
C merupakan titik beku dan suhu 100
o
C merupakan titik didih air.Tanpa sifat tersebut ,air yang terdapat didalam jaringan tubuh
makhluk hidup maupun air yang terdapat dilaut,sungai ,danau,dan badan air yang lain akan berada dalam bentuk gas atau padatan ,sehingga tidak akan
terdapat kehidupan dimuka bumi , karena sekitar 60 - 90 bagian sel makhluk hidup adalah air.
2. Perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat sebagai
penyimpan panas yang sangat baik .Sifat ini memungkinkan air tidak menjadi panas ataupun dingin dalam seketika.Perubahan suhu air yang lambat
mencegah terjadinya stress pada makhluk hidup karena adanya perubahan suhu yang mendadak dan memelihara suhu bumi agar sesuai bagi makhluk
hidup .Sifat ini juga menyebabkan sangat baik digunakan sebagai pendingin mesin.
3. Air memerlukan panas yang tinggi dalam proses penguapan Penguapan
adalah proses panas dalam jumlah yang besar. 4.
Air sebagai pelarut yang baik .Air mampu melarutkan berbagai jenis senyawa kimia.
Universitas Sumatera Utara
5. Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi. Suatu cairan dikatakan
memiliki tegangan permukaan yang tinggi jika tekanan antar molekul cairan tersebut itu tinggi.
6. Air merupakan satu – satunya senyawa yang merenggang ketika membeku
Effendi,2003.
Pencemaran Air
Dewasa ini air menjadi masalah yang perlu mendapatkan perhatian yang seksama dan cermat.Untuk mendapatkan air yang baik ,sesuai dengan standar tertentu ,saat ini
menjadi barang mahal karena air sudah banyak tercemar oleh bermacam-macam limbah hasil kegiatan manusia baik limbah dari kegiatan rumah tangga,limbah kegiatan industri
dan kegiatan lainnya. Air yang ada dibumi tidak pernah terdapat dalam keadaan murni bersih , tetapi
selalu ada senyawa atau mineral unsur lain yang terlarut didalamnya.Namun tidak semua air yang ada dibumi tercemar, sebagai contoh ,air yang diambil dari mata air
penggunungan dan air hujan.keduanya dianggap sebagai air yang bersih ,namun senyawa atau mineral yang terdapat didalamnya berlainan seperti tampak keterangan berikut ini :
Air hujan mengandung : SO
4
, Cl, NH
3
, CO
2
, N
2
, O
2
, debu. Air dari mata air mengandung : Na, Mg, Ca, Fe, O
2
Selain itu air juga sering mengandung bakteri atau mikroorganisme lainnya.Air yang mengandung bakteri atau mikroorganisme tidak dapat langsung diminum namun
harus dimasak terlebih dahulu agar bakteri atau mikroorganismenya mati.
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan uraian diatas dapat dipahami bahwa air tercemar apabila air tersebut telah menyimpang dari keadaan normalnya.Keadaan normal air masih tergantung pada
faktor penentu ,yaitu sumber air dan kegunaan air itu sendiri Sugiharto,1987.
2.1.3.Indikator Pencemaran Air
Dalam kegiatan industri dan teknologi, air yang telah digunakan tidak boleh langsung dibuang kelingkungan karena dapat menyebabkan pencemaran.Jadu limbah
harus mengalami proses daur ulang sehingga dapat digunakan lagi atau dibuang kembali kelingkungan tanpa menyebabkan pencemaran air lingkungan.Apabila semua industri
dan masyarakat umum juga tidak membuang limbah secara sembarangan maka masalah pencemaran air sebenarnya tidak perlu dikhawatirkan.Namun kenyataannya masih
banyak yang membuang limbahnya kelingkungan melalui sungai ,danau, atau langsung ke laut ,inilah yang menyebabkan terjadinya pencemaran sutrisno, 1997 .
Indikator terjadinya pencemaran air lingkungan adalah adanya perubahanatau tanda yang dapat diamati melalui :
1.Adanya perubahan suhu air. 2.Adanya perubahan pH atau konsentrasi ion Hidrogen.
3.Adanya perubahan warna ,bau , dan rasa. 4.Timbulnya endapan,koloidal,dan bahan terlarut.
5.Adanya mikroorganisme. 6.M eningkatnya radioaktivitas air lingkungan.
Universitas Sumatera Utara
2.2.Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit
Proses pengolahan kelapa sawit menghailkan juga limbah cair yang berasal dari kondesat ,stasiun klarifikasi dan dari hidrosiklon.Sebagaimana limbah industri pertanian
lainnya ,limbah cair kelapa sawit mempunyai kadar bahan organic yang tinggi.tingginya bahan organic tersebut mengakibatkan beban pencemaran yang semakin besar,karena
diperlukan degradasi bahan organik yang lebih besar Gumbira,1996 . Salah satu limbah cair industri kelapa sawit yang penting karena sebagian
penyebab pencemaran lingkungan adalah lumpur sludge yang berasal dari proses klarifikasi dan disebut sebagai lumpur primer. Sedangkan lumpur yang telah mengalami
sedimentasi disebut sebagai lumpur sekunder .Lumpur mempunyai kandungan bahan organik yang tinggi dengan pH kurang dari 5.Karakteristik lumpur limbah cair industri
kelapa sawit terlihat pada tabel dibawah ini Gumbira,1996 Tabel.1.Karakteristik lumpur limbah cair industri kelapa sawit
Parameter Lumpur Primer Lumpur Sekunder
pH 3,75 4,45 Padatan tersuspensi ppm 80.720 243.670
Padatan Volatil ppm 64.760 233.730
Universitas Sumatera Utara
COD ppm 28.220 16.320 Nitrat ppm 31 3
Fosfat ppm 106 3
Sumber : Nurcahyo,1993 Limbah cair pabrik kelapa sawit memliki potensi sebagai pencemar lingkungan
karena berbau ,mengandungn nilai COD dan BOD serta padatan tersuspensi yang tinggi . Untuk mengendalikan pencemaran maka diperlukan pengolahan limbah cair pabrik
kelapa sawit secara biologi, kimia atau fisik.Penanganan limbah cair secara biologik lebih disukai karena dampak akhirnya terhadapa pencemaran lingkungan
minimal.Jumlah limbah cair yang dihasilkan dari beberapa unit pengolahan adalah 120 m
3
hari berupa kondesatrebusan ,450 m
3
hari dari klarifikasi,dan 30 m
3
hari pada buangan hidrosiklon.Total volume limbah dari setiap pabrik kelapa sawit dengan
kapasitas 30 ton tanda buah segarhari adalah 600 m
3
hari Gumbira,1996. Limbah cair pabrik kelapa sawit mengandung padatan melayang dan terlarut
maupun emulsi minyak dalam air.Apabila limbah tersebut langsung dibuang kesungai maka sebagian akan mengendap ,terurai secara perlahan ,mengkomsumsi oksigen
terlarut, menimbulkan kekeruhan ,mengeluarkan bau yang sangat tajam , dan dapat merusak pembiakan ikan Fauzi dkk,2005.
Universitas Sumatera Utara
Limbah cair kelapa sawit mengandung senyawa organik dan anorganik yang tidak dapat dirombak oleh mikroorganisme .Limbah yang mengandung senyawa organik
dapat dikendalikan oleh bakteri secara biologi.Pengolahan secara biologi dapat dilakukan dengan proses aerobik dan anaerobik.Proses pengolahan limbah cair pabrik
kelapa sawit dimulai dengan proses anaerobik dan dilanjutkan dengan proses aerobik Gumbira,1996.
2.3.Penanganan Limbah Cair
Penanganan limbah cair secara umum dapat dikelompokkan menjadi enam bagian antara lain .penanganan pendahuluan pretreatment,penanganan pertama
primary treatment,penanganan kedua secondary treatment,penanganan ketiga tertiary treatment, pembunuhan kuman disinfection, dan pembuangan lanjutan
ultimate disposal.Penganan buangan cair tidak harus melalui tahap – tahap tersebut ,tetapi sesuai dengan kebutuhan.
Penanganan pendahuluan dan penangan pertama mencakup proses pemisahan bahan – bahan mengapung dan mengendap,baik secara fisik maupun kimia.Penanganan
mencakup proses biologi untuk mengurangi bahan – bahan organik melalui mikroorganisme yang ada didalamnya. Penanganan ketiga merupakan kelanjutan dari
penanganan sebelumnya bila masih terdapat bahan yang berbahaya.Beberapa penanganan ketiga ini adalah penyaringan pasir ,penyerapan ,vakum filter, dan lain –
lain.Penanganan lanjutan dilakukan untuk menangani lumpur yang dihasilkan paad penanganan sebelumnya Sugiarto,1987.
Universitas Sumatera Utara
Beberapa keuntungan proses pencernaan aerobik antara lain hasil pencerrnaan aerobik tidak berbau, bersifat seperti humus, mudah dibuang, dan mudah
dikeringkan.Selain itu biaya lebih murah dibandingkan pencernaan anaerobic.Beberapa kerugian pencernaan aerobik adalah penambahan energi untuk memadok oksigen
sehingga biaya operasinya lebih mahal ,tidak mengahasilkan gas metan dan lebih banyak menghasilkan lumpur sisa dibandingkan pencernaan anaerobik.
2.3.1.Penanganan Secara Aerobik
Penanganan secara aerobik terutama digunakan pada pengolahan buangan kedua Tujuan dari pada - pengolahan air buangan secara biologis adalah mengurangi jumlah
kandungan bahan padat tersuspensi dan mengubahnya menjadi bentk padatan yang dapat diendapkan oleh floakulasi dengan meminimalkan persentase bahan padat yang
tersuspensi. Biodegradasi merupakan suatu aktivitas mikroorganisme dalam menguraikan
senyawa kompleks menjadi senyawa yang sederhana. Mekanisme ini menandakan bahwa senyawa tersebut digunakan oleh mikroorganisme untuk kelangsungan
hidupnya.Semua reaksi degradasi atau perombakan secara biologi dilakukan tidak hanya oleh satu jenis mikroorganisme, melainkan terdapat hubungan simbotik antara kelompok
– kelompok mikroorganisme.Beberapa kelompok mikroorganisme aerobik yang ditemukan adalah Pseudomonas, Chromobacteria, achromobacteria, Corynebbacteria,
Enterobacteria, Micrococci, Caulobacteria, Kapang,dan Jamur.Didalam penanganan limbah secara anaerobik, beberapa kelompok ikroorganisme yang penting adalah
Universitas Sumatera Utara
Spretococci yang bersifat anaerobik fakultatif,serta Clostridia dan yang bersifat obligat anaerobic Pelczar dan Chan,1986,.
2.3.2.Penanganan Secara Anaerobik
Penanganan secara anaerobik adalah dimana bahan organik tanpa adanya oksigen bebas melalui proses reduksi dengan hasil utamanya CH4, CO2 dan sejumlah senyawa
hasil antara. Selama proses pengomposan anaerobik tidak berlangsung secara sempurna , sehingga CO2 yang dihasilkan lebih sedikit dan hasil sampingnya seperti asam organik
dan senyawa ammonia yang terbentuk dalam jumlah besar. Pada pengoperasian anaerobik tersebut ,satu produk gas pontensial, yakni biogas dapat dihasilkan. Setaip ton
limbah PKS diolah pada reaktor pencerna-cepat dapat dihasilkan 28 m
3
biogas. Gumbira,1996
Untuk pengolahan pabrik kelapa sawit PKS yang mengolah 60 ton tandan buah segar TBS jam dan beroperasi selama 20 jamhari mka produksi biogas secara teoritik
dalah 20.000 m
3
hari.Biogas tersebut mengandung 65 metana CH4, 35 CO2 dan sekitar 2000 ppm H2S.Nilai kalori per m
3
biogas adalah 53.000 kkal. Komposisi gas tergantung pada jenis bahan masukkan, yaitu untuk substrak
berkadar protein dan lemak relative tinggicenderung menghasilkan gas bakar berkadar metan tinggi pula.Produksi biogas atau fermentasi metan banyak mendapatkan perhatian
karena dua alas an.Pertama produk akhir biogas sebagai campuranmetan dan karbondioksida adalah gas mudah terbakar, yang bersifat hampir sama seperti gas alam
dan merupakan sumber energy. Kedua, melalui fermentasi bahan organik didegradasi
Universitas Sumatera Utara
secara anaerobik menjadi bentuk gas yang tidak berbahaya.Proses tersebut menguntunngkan bagi teknologi lingkungan dalam hal penanganan limbah
organik.adapun reaksi yang terjadi alam system anaerobik adalah sebagai berikut : Bakteri penghasil asam
CH
2
Ox
→
xCH
3
COOH Methanomonas
CH
5
COOH →
CH
4
+ CO
2
N – Organik →
NH
3
Cahaya 2 H
2
S + CO
2
→ CH
2
Ox + S + H
2
O
Sebagian besar sistem pengoperasian oksidasi biologi berada pada kisaran suhu mesofilik, yaitu antara 20
o
C – 40
o
C. Suhu limbah cair yang tinggi akan meningkatkan aktivitas biologic mikroorganisme yang akan merusak peralatan, sedangkan yang
suhunya rendah akan menyebabkan penurunan BOD.Dengan melihat kandungan oksigen yang terlarut di dalam air dan dapat ditentukan seberapa jauh tingkat pencemaran air
lingkungan telah terjadi.Cara yang ditempuh untuk maksud tersebut adalah dengan uji COD chemical oxygen demand yaitu dimana jumlah oksigen yang diperlukan agar
bahan buangan yang ada didalam air dapat teroksidasi melalui reaksi kimia.Dalam hal ini bahan buangan organik akan dioksidasi oleh kalium bikromat sebagai sumber oksigen
oxidizing agent menjadi gas CO
2
dan H
2
O serta sejumlah ion kromat.Dimana sebagian besar zat organis melalui tes COD ini dioksidasi dengan K
2
Cr
2
O
7
dalam keadaan asam yang mendidih
akan mengikuti reaksi berikut :
Universitas Sumatera Utara
Ca HbOc + Cr
2
O
7 2-
+ H+ CO
2
+ H
2
O + Cr
3+
warna kuning warna hijau Aleart,1984 .
Untuk mengukur kebutuhan oksigen yang diperlukan menguraikan benda organik didalam air limbah dipergunakan satuan BOD Biochemical Oxygen Demand ,
yang menggunakan ukuran mgliter air kotor.Semakin besar angka BOD ini menunjukkan bahwa derajat pengotoran air limbah semakin besar.Reaksi yang terjadi
didalam botol BOD adalah secara aerob dan terjadi dalam dua fase terpisah.Untuk tes BOD pergunakan waktu selama 5 hari mengingat bahwa dengan waktu tersebut
sebanyak 60 – 70 kebutuhan terbaik karbon dapat tercapai ddan dikenal sebagai BOD L Sugiharto,1987.
Reaksi biologi pada tes BOD dilakukan pada temperatur inkubasi 20
o
C dan dilakukan selama 5 hari, hingga mempunyai istilah yang lengkap BOD
5 20
karena reaksi BOD dilakukan di dalam botol yang tertutup maka jumlah oksigen yang telah dipakai
adalah perbedaan antara kadar oksigen didalam larutan pada saat t = 0 biasanya baru ditambah oksigen dengan aerasi hingga = 9 mg O
2
l yaitu konsentrasi kejenuhan dan kadarnya pada t =5 konsentrasi sisa harus lebih besar dari 2 mg O
2
l agar hasilnya cukup teliti. Oleh karena itu, semua sampel yang mengandung BOD lebibbesar dari 6 mg
O
2
l harus diencerkan supaya syarat tersebut dapat terpenuhi. Ada dua metode yang dilakukan dalam penentuan kadar oksigen trelarut yaitu :
1 . Metode titrasi dengan cara winkler 2 . Metode elekrokimia dengan alat DO meter.
Wisnu, 2004
Universitas Sumatera Utara
BAB III BAHAN DAN METODE
Kategori