2.3. Limbah Berdasarkan Karakteristik Kimia
Bahan kimia yang terdapat dalam air akan menetukan sifat air baik dalam tingkat keracunan maupun bahaya yang ditimbulkan. Karakteristik kimia limbah terdiri dari bahan organik dan
anorganik. Dengan mengetahui karakteristik limbah maka proses pengolahannya akan lebih mudah.
Bahan buangan organik pada umumnya merupakan bahan yang dapat membusuk dan sebaiknya tidak dibuang ke badan air karena dapat menaikkan jumlah mikroorganisme dalam
air. Bahan buangan anorganik merupakan limbah yang tidak dapat didegradasi oleh mikroorganisme. Bahan buangan ini berasal dari industri. Logam berat pada umumnya
seperti tembaga, perak, seng, kadmium, air raksa, timah, kromium, besi, nikel, arsen,
selenium, kobalt, mangan, dan aluminium.
2.4. Logam Berat
Secara gamblang, dalam konotasi keseharian kita beranggapan bahwa logam diidentikkan dengan besi, padat, berat, keras dan sulit dibentuk. Istilah logam biasanya
diberikan kepada semua unsur-unsur kimia dengan ketentuan atau kaidah-kaidah tertentu. Unsur-unsur ini dalam kondisi suhu kamar, tidak selalu berbentuk padat melainkan ada yang
berbentuk cair. Logam berat masih termasuk golongan logam dengan kriteria-kriteria yang sama dengan logam-logam lain. Perbedaannya terletak dari pengaruh yang dihasilkan bila
logam berat ini berikatan atau masuk ke dalam tubuh organisme hidup. Sebagai contoh, bila unsur logam besi Fe masuk ke dalam tubuh, meski dalam jumlah agak berlebihan, biasanya
tidak memberikan pengaruh yang begitu buruk terhadap tubuh. Karena unsur Fe dibutuhkan dalam darah untuk mengikat oksigen. Sedangkan unsur logam berat baik itu logam berat
beracun yang dipentingkan seperti tembaga Cu, bila masuk ke dalam tubuh dalam jumlah berlebihan akan menimbulkan pengaruh-pengaruh buruk terhadap fungsi fisiologis tubuh.
Meskipun semua logam berat dapat mengakibatkan keracunan atas mahluk hidup, sebagian dari logam-logam tersebut tetap dibutuhkan oleh mahluk hidup. Kebutuhan tersebut berada
dalam jumlah yang sangat sedikit. Tetapi bila kebutuhan yang sangat kecil itu tidak terpenuhi maka dapat berakibat fatal terhadap kelangsungan hidup dari setiap mahluk hidup. Karena
Universitas Sumatera Utara
tingkat kebutuhannya sangat dipentingkan maka logam-logam tersebut dinamakan sebagai logam-logam atau mineral essensial tubuh. Adapun logam di lingkungan perairan hidrosfer
umumnya berada dalam bentuk ion, ada yang merupakan ion-ion bebas, organologam , ion- ion kompleks dan bentuk lainnya Palar, 1994.
Metabolisme logam dalam tubuh menyangkut katalisis dari protein aktif yang ion logamnya terikat erat dalam protein dan sulit untuk dilepaskan, hal ini melibatkan reaksi
katalitik dari enzim. Reaksi tersebut meliputi absorpsi logam tertentu yang diperlukan dan ekskresi logam lain yang tidak diperlukan, juga mengenai transportasi dan penyimpannya
dalam tubuh. Transportasi ion logam diangkut melalui aliran darah ke hati yang kemudian bergabung dengan metaloenzim. Kemudian ion logam tersebut didistribusikan ke dalam
jaringan yang memerlukannya. Protein sangat berperan dalam transportasi ini, terutama albumin yang biasanya dijumpai dalam jumlah besar dalam aliran darah dan dapat mengikat
bermacam ion logam. Yang terpenting dalam ikatan logam dengan albumin ini ialah mudahnya melepaskan ion logam tersebut ke dalam jaringan yang membutuhkan, tetapi
sebaliknya, ikatan ion logam dengan enzim metaloenzim tidak dapat melepaskan ion logam irreversible Darmono, 1994.
a Logam Kromium Cr
Logam kromium merupakan logam berat dengan berat atom 51,996 gmol; berwarna abu- abu, tahan terhadap oksidasi meskipun pada suhu tinggi, mengkilat, keras, memiliki titik cair
1.857
o
C dan titik didih 2.672
o
C, bersifat paramagnetik sedikit tertarik oleh medan magnet, membentuk senyawa-senyawa berwarna, memiliki beberapa bilangan oksidasi, yaitu +2, +3,
dan +6
,
dan stabil pada bilangan oksidasi +3 Weast, 1982. Senyawa kromium pada bilangan oksidasi +6 merupakan oksidator kuat Sugiyarto, 2003.
Dalam larutan-larutan air, kromium membentuk tiga jenis ion; kation-kation kromiumII dan kromium III dan anion kromat dan dikromat dalam mana keadaan oksidasi kromium
adalah +6 Vogel. 1979. Trivalent kromium Cr
3+
sama seperti besi III dan mempunyai kelarutan pada pH 5. Ion kronik tidak dapat dioksidasi menjadi chromat CrO
4- 2
pada pH normal Dean, 1981.
Universitas Sumatera Utara
Penggunaan kromium dalam industri di bidang metalurgi untuk mencegah korosi, mengkilapkan logam, antara lain sebagai bahan komponen alloy, pelapisan krom, dan
wood treatment. Kromium dalam jumlah kecil digunakan sebagai water treatment, katalisator, safety matches, copy machine toner, photographic chemical, magnetic tapes,
pelapis pada spare part kendaraan bermotor, dan stainless steel, yaitu campuran 18 Cr, 8 Ni, sedikit Mn, C, P, Si, dan Fe Widowati, 2008. Logam kromium sangat tahan terhadap
korosi, karena reaksi dengan udara menghasilkan Cr
2
O
3
yang bersifat non-pori sehingga mampu melindungi logam yang terlapisi dari reaksi lebih lanjut. Dengan sifat logam yang
tahan korosi, manfaat utama kromium yaitu sebagai pelapis logam atau baja. Selain itu, lapisan kromium juga menghasilkan warna yang mengkilap sehingga memberikan manfaat
tambahan yaitu sebagai fungsi dekoratif. Pada pelapisan kromium melalui proses elektro kromium plating dapat dipakai Cr
2
O
3
yang dilarutkan dalam H
2
SO
4
sebagai elektrolit. Ion Cr
3+
akan tereduksi menjadi logam kromium yang melapisi logam lain yang dipasang sebagai katoda. Jika logam langsung dilapisi dengan kromium, biasanya lapisan hasil ini mudah
retak-retak. Untuk memperoleh lapisan yang baik, kuat, dan tidak retak-retak, logam yang akan dilapisi dengan kromium, sebelumnya dilapisi terlebih dahulu dengan logam tembaga
dan nikel Sugiyarto, 2003.
Industri elektroplating membuang sejumlah besar limbah Cr ke sungai. Leaching lapisan tanah atas dan batuan merupakan sumber utama Cr alami menuju badan perairan.
Limbah padat dari proses industri kromat dapat mencemari tanah dan akhrinya mencemari perairan U.S. Environmental Protection Agency, 2006.
Kromium III merupakan mikronutrien bagi mahluk hidup, dibutuhkan dalam metabolisme hormon insulin dan pengaturan kadar glukosa darah. Sedangkan dalam jumlah berlebih Cr
merupakan senyawa toksik Widowati, 2008. Kadar maksimum logam kromium yang diizinkan adalah 0,05 mgL total kromium yang
direkomendasikan sebagai air buangan Dean. 1981. The Departement of Health and Human Sevices telah menetapkan bahwa Cr VI bersifat karsinogenik pada manusia. Sedangkan
kromium III memiliki potensi yang sama dengan Cr VI dalam menimbulkan kanker dikarenakan oleh intake Cr III yang secara aktif akan dimetabolisme dan berikatan dengan
asam nukleat inti sel. Ikatan Cr III akan memengaruhi materi genetis sehingga menyebabkan mutagenesis
Universitas Sumatera Utara
Sebagian besar kasus kanker dikarenakan oleh Cr VI yang larut dalam asam tetapi tidak larut dalam air Klassen et al. 1986. Selain itu Cr VI bersifat toksik terhadap kulit,
mata, alat pernafasan, alat pencernaan, serta bisa ditransfer ke embrio melalui plasenta Widowati, 2008.
b Logam Tembaga Cu
Tembaga dengan nama kimia cuprum dilambangkan dengan Cu. Unsur logam ini berbentuk kristal dengan warna kemerahan, yang lunak, dapat ditempa, dan liat, dengan berat
atom 63,546 gmol; nomor atom 29; titik lebur 1083,4
o
C; titik didih 2567
o
C Weast, 1982. Tembaga terdapat dalam keadaan oksidasi +1 dan +2, namun hanya tembaga II yang stabil
dan mendominasi dalam larutan air Sugiyarto, 2003. Unsur tembaga di alam bisa ditemukan dalam bentuk logam bebas, tetapi lebih
banyak ditemukan dalam bentuk senyawa padat bentuk mineral. Tembaga bisa masuk ke lingkungan melalui jalur alamiah dan buatan. Tembaga tidak bisa diuraikan di alam sehingga
Cu akan diakumulasi di dalam tanaman dan hewan melalui tanah. Tanah kaya Cu berpengaruh terhadap aktivitas mikroorganisme tanah dan cacing tanah, dan menyebabkan
dekomposisi senyawa organik sehingga mengurangi kesuburan tanah dan mengurangi produksi Widowati, 2008. Pengawasan terhadap pencemaran limbah B3 di Propinsi
Sumatera Utara berdasarkan pengambilan sampel air di sekitar nuara Sungai Deli dan daerah sekitar Pelabuhan Perikanan Samudera PPS Belawan menunjukkan bahwa logam berat Cu
dan Zn di semua stasiun telah melampaui ambang batas yang ditetapkan. Berdasarkan data dari Bapedalda Sumut tahun 2004, tingginya kandungan logam Cu di semua stasiun
disebabkan oleh pembuangan limbah dari 24 industri yang terletak di sekitar daerah aliran sungai Belawan dan Deli. Jenis-jenis industri yang diduga sebagai penyumbang tingginya
kadar logam Cu, salah satunya adalah industri pelapisan logam disamping industri baterai kering, alat-alat berat, dan kawat kasar Ditjen P2SDKP, 2005.
Unsur Cu dibutuhkan manusia dalam jumlah kecil. Pada manusia , Cu dikelompokkan ke dalam metalloenzim dalam sistem metabolismenya Palar.1994 . Batas aman untuk Cu
terakumulasi dalam tubuh adalah 3 mgL Kep-51MENLH 10 1995. Cu dalam sistem enzimatis berfungsi untuk transport elektron dan sebagian besar Cu akan
disimpan di dalam hati dan sumsum tulang sehingga Cu bisa berikatan membentuk
Universitas Sumatera Utara
metalotionin. Apabila jumlah Cu telah melampaui batas aman, akan muncul toksisitas. Toksisitas Cu secara signifikan berasal dari kemampuan Cu menerima dan mendonasikan 1
elektron sehingga bisa mengubah oksidasi. Cu memiliki aktivitas katalitik yang dapat menghasilkan ion radikal bebas yang sangat reaktif, yaitu radikal bebas hidroksil sehingga
menyebabkan stres oksidatif yang bisa menimbulkan berbagai macam penyakit. Daya racun yang dimiliki oleh logam Cu menduduki peringkat kedua setelah logam Hg.
c Logam Nikel Ni
Nikel adalah logam berwarna putih perak dengan berat jenis 8,5 dan berat atom 58,71 gmol; nomor atom 28; titik lebur 1453
o
C; titik didih 2732
o
C; kelarutan 8,902 gL pada 25
o
C, terdapat dalam keadaan oksidasi 0, 1, 2, 3. Nikel merupakan logam yang resisten terhadap korosi dan oksidasi pada temperatur tinggi sehingga bisa digunakan untuk memproduksi
stainless steel Weast, 1982. Nikel sebagai paduan logam banyak digunakan di industri logam , berbagai macam baja, serta pelapisan logam. Nikel merupakan zat gizi esensial untuk
beberapa jenis hewan dan manusia. Nikel terdapat dalam DNA dan RNA, berfungsi menstabilisasi struktur asam nukleat serta protein, mengatur kadar lipid dalam jaringan dan
sebagai kofaktor berbagai enzim. Defisiensi Ni bisa mengakibatkan kerusakan hati dan alat tubuh lain Widowati, W. 2008. Sunderman 1977 melaporkan bahwa defisiensi Ni dapat
menyebabkan hambatan absorpsi Fe dalam usus sehingga menyebabkan anemia.
Pembuangan limbah yang mengandung Ni mengakibatkan pencemaran Ni pada air tanah, air, dan tanaman. Total Ni di dalam tanah bisa mencapai 5-500 ppm, sedangkan kadar
Ni pada air tanah mencapai 0,005-0,05 ppm dan kadar Ni dalam tumbuhan tidak lebih dari 1 ppm Surhendrayatna, 2002. Kanker hidung tampaknya merupakan jenis neoplasma utama.
Tetapi Ni juga menginduksi kanker pada paru-paru, laring, lambung, dan barangkali juga di ginjal. Sedangkan pada hewan uji, diketahui bahwa paparan per oral dari garam Ni bisa
mengakibatkan penurunan jumlah anak yang hidup per kelahiran serta penurunan berat badan fetus. Paparan nikel nitrat per oral serta nikel oksida secara inhalasi pada hewan uji bisa
mengakibatkan penurunan jumlah sperma dan meningkatkan jumlah sperma abnormal US Environmental Protection Agency, 2000. Logam ini adalah salah satu penyebab kausatif
yang paling biasa dari reaksi hipersensitivitas kulit di masyarakat luas. Reaksi ini biasanya
Universitas Sumatera Utara
muncul setelah kontak dengan barang logam yang mengandung Ni, misalnya uang logam dan barang-barang perhiasan Widowati, 2008.
2.5. Elektroplating