Kajian reduksi Cr(VI) pada lumpur kering limbah penyamakan kulit
KAJIAN REDUKSI Cr(VI) PADA LUMPUR KERING
LIMBAH PENYAMAKAN KULlT
OLEH:
SUHARJONO TRIATMOJO
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
ABSTRAK
SUHARJONO TRIATMOJO. Kaiian Reduksi Cr(VI> ~ a d a
Lurn~urKerina Lirnbah
Penyamakan Kulit. Dibimbing oleh D. T. H. SIHOMB~NG,TANTAN R. WIR~DARYA
dan SOEMITRO DJOJOWIDAGDO.
Lurnpur kering lirnbah penyarnakan kulit (LKLPK) rnengandung hara makro
dan hara mikro dalam jumlah yang cukup tinggi. tetapi disisi lain juga rnengandung
bahan cemaran b e ~ p logarn
a
berat krorn dan garam. Kandungan krorn total LKLPK
dapat mencapai 3-7% bahan kering, sehingga sangat rnernbatasi penggunaannya
sebagai pernbenah tanah atau pupuk organik. Cr(VI) dikenal sangat toksik dan
karsinogenik bagi temak dan rnanusia.
Reduksi dan biosorpsi Cr(V1) dapat
dilakukan oleh rnikrob baik bakteri, ragi, maupun jamur (Gadd, 1992). Tujuan utama
penelitian ini adalah mernbuktikan reduksi C w l ) dilakukan oleh jarnur dan bakteri.
baik selama pengomposan maupun digesti anaerob pada biometanogenesis.
Tujuan lainnya adalah membuktikan bahwa logarn krom sukar diserap oleh tanaman
karena sebagian besar ada dalam bentuk fernbarn, mengkaji pengaruh bentuk pupuk
terhadap produksi hijauan dan kandungan Cr-total bayam cabut. Hasil penelitian
menunjukkan jamur Fusarium S p mampu rnereduksi Cr(VI) dan dapat digunakan
untuk biosorpsi ion logam krom. Biornasa Aspergillus niger rnampu rnengarnbil lebih
dari 95% krorn dari larutan. Pengomposan rnarnpu rnereduksi dan rnenurunkan
kandungan Cr(VI) sebesar 2996,sedangkan bimetanogenesis hanya sebesar 20%.
Kornpos yang dihasilkan dari feses sapi perah. LKLPK dan jerami padi pada sernua
iingkat mernenuhi baku mutu nasional, dan arnan digunakan sebagai pupuk. Pada
tingkat pernupukan 30% menghasilkan produksi tanarnan bayarn cabut tertinggi
dengan kandungan krom rendah. Toksisitas logam krom rnulai tampak pada tingk
pemupukan > 30%. ditandai dengan turunnya produksi hijauan. Bayarn cabut yang
dipupuk kompos curah produksi hijauannya hampir dua kali lipat dibanding dengan
yang dipupuk pelet.
Kata kunci: Reduksi Cr(VI). LKLPK. Pengornposan, dan Biornetanogenesis,
Biornasa Fusariurn sp dan AspergiIIus niger.
ABSTRACT
SUHARJONO TRIATMOJO. Studies on the Reduction of C w l ) in the Sludge of
Leather Tanning Waste. Under the direction of D.T.H. SIHOMBING. SOEMITRO
DJOJOWIDAGDO and TANTAN R. WIRADARYA.
Sludge of leather tanning waste contains micronutrients and macronutrients
in large quantiy, on the other hand, it also contains chromium heavy metal.
Chromium content of the sludge is about 3-7 % of dry matter, so that they limited the
use of this sludge as soil conditioner and organic fertilizer. Cr(VI) was very toxic.
carcinogenic and mutagenic for most organism. Cr(Vt) could be reduced by
bacteria, fungi, yeast and algae (Gadd, 1992).
The main objective of this research
was to study the chemical tranformation of Cr(Vl) in the sludge by fungal and
bacterial activity through cornposting process and biomethawgenesis. The other
ones were to study the compost quality produced from dairy cattle manure, sludge of
tanning waste and rice straw, to study the effects of kind and level of compost on the
forage production and chromium content of the spinach, to find the best compost
level amanded to the soil. The results showed that Cr(V1) could be reduced to Cr(lll)
by composting and biimetanogenesis due to the activity of fungi dan bacteria.
Composting could reduced Cr(VI) better than biornetanogenesis, about 30% and
20% Cr(V1) could be reduced aerobically and anaerobically by both processes.
Composting of dairy cattle manure, sludge of leather tanning waste and rice straw
produced high quality and safety compost that can be used as soil conditioner and
organic fertilezer. Spinach arnanded with mash compost grew faster and produced
higher forage than the other one. The highest forage production was obtained by the
plant arnanded with 30% of mash compost. The b~omassof Fusariurn sp and A.
niger could be used to removed chromium ion from solution. Fusarium sp was able
to reduce Cr(VI) to Cr(lll). Under the experimental condition, 96,23% Cr(lll) and
96,3096Cr(VI) could be removed from solution.
Key wards: Cr(VI) reduction and Biosorption, Composting, Sludge of leather tanning
waste, Biomass of Fusarium sp and A. niger
PERNYATAAN
Oengan ini saya rnenyatakan bahwa dalam disertasi ini tidak terdapzt karya
yang pemah diajukan untuk rnemperoleh gekr doktor di suatu Perguruan T~nggi.
dan sepanjang pengeiahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat orang
lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebut di dalam daftar
pustaka.
Suhajono Triatmojo
Tanda tangan d a n narna terang
KAJIAN REDUKSI Cr(VI) PADA LUMPUR KERING
LIMBAH PENYAMAKAN KULIT
OLEH:
SUHARJONO TRlATMOJO
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi llmu Ternak
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
Judul Disertasi
: KAJlAN REDUKSI Cr(VI) PADA LUMPUR
KERING LIMBAH PENYAMAKAN KULlT
Narna Mahasiswa
: Suhajono Triatmojo
Nomor Pokok
: 975021lPTK
Menyetujui:
1. KomisiPernbimbing
prof. Dr. D.T.H. ~ i h o m b i dM.Sc
~.
Prof. Dr. Soemitro Djojowidagdo
Anggota
2.Ketua Program Studi llmu Tenna
~ r o ~ r f i a s c a ~ r j a n IPB
a
Tanggal lulus: 6 Maret 2002
Dr. Ir. Tantan R.Wiradarya, M.Sc
Anggota
ram Pascasarjana
t Pertanian Bogor
Penulis ditahirkan di Bantul, Daerah lstimewa Yogyakarta pada tanggal 3
April 1954, sebagai anak ke tiga dari pasangan Luda Sastmsuwito (almarhumah)
dan Satidjo Sastrosuwito.
Pendidikan sajana ditempuh di Program Studi Produksi Temak, Fakuhs
Peternakan Universitas Gadjah Mada Yogyakarta, lulus pada tahun 1981.
Pada
tahun 1984, penulis diterima di Program Studi llmu Temak pada Program
Pascasajana Universitas Gadjah Mada dan menamatkannya pada tahun 1988.
Pada tahun 1997 mendapat kesempatan melanjutkan ke program doktor pada
program studi llmu Temak lnstiiut Pertanian Bogor.
Beasiswa pendidikan
pascasarjanadiperoieh dari BPPS. Departemen Pendidikan Nasional.
Penulis diangkat sebagai staf pengajar tetap pada Fakultas Peternakan
Universitas Gadjah Mada sejak tahun 1982, dengan jabatan terakhir Lektor Kepala
pada Jurusan Teknologi Hasil Temak.
Selama mengikuti program 53, penulis menjadi anggota lkatan Sarjana Imu
Peternakan Indonesia. Karya ilmiah berjudul Biornetanogenesis Sebagai Atternatif
Bioremediasi Limbah lndustri yang Tercemar Logam Berat Krom telah disajikan
pada Seminar Nasional Dies Natalis Fakultas Peternakan UGM, di Yogyakarta pada
bulan Nopember 2001.
Sebwh artikel berjudul
Biosorpsi dan Reduksi Krom
Limbah Penyamakan Kulit dengan Biomasa Fusarium sp dan Aspergillus niger akan
diterbitkan pada Jumal Manusia dan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada. Artikel
lain berjudul Kualitas Kompss yang Diproduksi dad Feses Sapi Perah dan Sludge
Limbah Penyarnakan .Kulit telah d i t e r b i n pada Buletin Peternakan Volume 25(4)
bulan November 2001. Karya-karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program
S3 penulis.
Penulis meniksh dengan Eustasia Sri Munrvati. dan telah dikaruniai empal
orang putrali yaitu: E.Anggraeni Eksi Wahyuni (mahasiswi), S. Danny Kumiawan
(mahasiswa), 8. Ratih Kirana Dewi (Siswa SD) dan V. Shintya Kartika Dewi.
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah Yang Maha Agung atas segala
rahmat dan kamnia-Nya sehingga disertasi ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 1999 ini ialah
penanganan lumpur kering limbah penyamakan kuli , dengan judul Kajian Reduksi
Crpl) pada Lumpur Kering Limbah Penyamakan Kulit.
Disertasi ini memuat 4 peneliiian, 3 diantaranya merupakan pengembangan
dari artikel yang diajukan ke jurnal ilmiah.
Penelitian I berjudul Reduksi dan
Biosorpsi Krom Lumpur Kering Limbah Penyamakan Kulit dengan Biomasa
Fusarium sp dan Aspergillus nigertelah disetujui untuk dimuat dalam Jumal Manusia
dan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada. Peneliian II berjudul Reduksi Cr(VI)
Lumpur Kering Limbah Penyamakan Kulit dengan Pengomposan telah dimuat pada
Buletin Peternakan Volume 25 (4) bulan November 2001 dengan judul Kajian
Kualitas Pupuk Organik yang Dibuat dari Feses Sapi Perah dan Sludge Limbah
Penyamakan Kuli pada lmbangan yang Berbeda. Penelitian Ill berjudul Reduksi
Krom Limbah Penyamakan Kulit dengan Biometanogenesis telah dipaparkan datarn
Seminar Nasional Dies Natalis FakuItas Petemakan, UGM yang ke 32 bulan
Nopember 2001 di Yogyakarta dengan judul Biometanogenesis sebagai Alterna?ii
Bioremediasi Limbah lndustri yang Tercernar Logam Berat Krom dan menunggu
dierbikan pada Buletin Edisi Khusus bulan Desernber 2001.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. D.T.H. Sihombing,
M.Sc,
Bapak Prof. Dr. Soemitro Djojowidagdo, dan Bapak Dr. Ir. Tantan R.
Wiradarya, M.Sc selaku pembimbing, serta Prof. Toshinori KIMURA. PhD, Naoto
SHIMIZU. PhD. Kiyonori HAGA. PhQ, dan Prof. Dr. Ir. Suparno yang telah banyak
rnemberi saran dan masukan.
Disamping itu, penghargaan penulis sampaikan
kepada Ibu Sri Sutyasmi dari Balai Penelitian dan Pengembangan Barang Kulit,
Karet dan Plastik Yogyakarta, Sapak Agus Sudihajo dan Zarnroni dari Laboratorium
Kimia Dasar Fakultas MIPA. UGM, Saudara Lukas M.S. Ari Wibowo, MP,
Herry
Wibowo El. S.. MP, Nur Biyantoco, I. Gusti Ayu Putu Mahendri, Titim Rahmawati,
Nanung A. F, dan Tri Wahyuningsih yang telah rnembantu selama pengumpulan
data. Ungkapan terirna kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu almarhumah, ayah
dan ibu rnertua, istri dan putra-putri tercinta, atas segala doa dan kasih sayangnya.
Sernoga informasi kecil yang terungkap dalam disertasi ini bermanfaat bagi
pengembangan ilmu peternakan serta implikasinya dapat memberikan alternatii
dalam pemecahan masalah pencemaran lingkungan dan petemakan di Indonesia
Bogor. Awal Maret 2002
.-
Suharjono Triatrnojo
DAFTAR IS1
Halaman
DAFTAR TABEL ............................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ........................................................................
xii
DAFTAR LAMPIRAN .....................................................................
xiii
PENDAHULUAN ..........................................................................
Latar Belakang ....................................................................
Tujuan Penelitian ...............................................................
Hipotesis ............................................................................
Manfaat Peneiiiian ...............................................................
TINJAUAN PUSTAKA .......................................... :..........................
Penyamakan Kulit .................................................................
Limbah Penyarnakan Kulit ......................................................
Pengaruh Limbah Penyamakan Kulit terhadap Lingkungan ...........
Pengomposan ......................................................................
Manfaat Penggunaan Kompos .................................................
Tahap-tahap Pengomposan ...................................................
Aspek Biokimia Pengomposan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aspek Mikrobiologi Pengomposan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kondisi Lingkungan Pengomposan ...........................................
Evaluasi Kemasakan Kompos ..................................................
Kualitas Fisik dan Kimia Kompos ...............................................
Digesti Anaerobik untuk Pengolahan Lirnbah Ternak dan LKLPK......
Logarn Krom .........................................................................
Biosorpsi dan Bioakomulasi Logam Berat ...................................
Reduksi Cr(VI) oleh Mikroorganisme ..........................................
BAHAN DAN METODE ...................................................................
Tempat dan Waktu Penelitiin .................................................
Bahan Penelitian
. . ..................................................................
Metode Penelittan ................................................................
BlOSORPSl DAN REDUKSl KROM LIMBAH PENYAMAKAN KULlT
DENGAN BIOMASA FUSARIUM SP DAN ASPERGILLUS NIGER
Pendahuluan .......................................................................
Bahan dan Metode ...............................................................
Hasil dan Pernbahasan .........................................................
PENELITIAN II ...............................................................
85
REDUKSI Cwl)LUMPUR KERING LIMBAH PENYAMAKAN KULlT DENGAN
PENGOMPOSAN
Pendahuluan ......................................................................
Bahan dan Metode ...............................................................
Hasil dan Pembahasan .........................................................
89
96
PENELlTlAN Ill .............................................................................
85
107
REDUKSI KROM LUMPUR KERING LIMBAH PENYAMAKAN KULlT DENGAN
BIOMETANOGENESIS
Pendahuluan ......................................................................
107
Bahan dan Metode ...............................................................
110
112
Hasil dan Pembahasan .........................................................
PENELlTlAN IV ............................................................................
122
PENGARUH BENTUK DAN LEVEL PUPUK KOMPOS YANG MENGANDUNG
KROM TERHADAP PRODUKSI H1JAUAN DAN KANDUNGAN KROM TOTAL
BAYAM CABUT (AMARANTHUS SP)
Pendahuluan ......................................................................
122
125
Bahan dan Metode ...............................................................
Hasil dan Pembahasan .........................................................
129
PEMBAHASAN UMUM ...................................................................
135
KESIMPULAN DAN SARAN............................................................
142
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................
144
LAMPIRAN....................................................................................
154
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Karakteristik limbah cair pabrik penyamakan kuM yang mernproses
5.4 tonjhari kulit kambing garaman .............................................
2. Kandungan Cr-total, Cr(llf) dan Cr(VI) biomasa Fusariurn sp pada
dengan waktu
medium kentang dektrosa cair yang diberi K2Cr207
inkubasi 4 dan 8 hari ...............................................................
3. Kandungan Cr-totat, Gr(lll) dan Cr(VI) biomasa Fusarium sp pada
medium kentang dektmsa cair yang diberi LKLPK dengan waktu
inkubasi 4 dan 8 hari ...............................................................
4. Penyerapan Cr(lll) oteh biomasa A. niger pada berbagai konsentrasi
awal ....................................................................................
5. Penyerapan Cr(VI) oleh biomasa A. nigerpada berbagai konsentrasi
awal ....................................................................................
6. Komposisi bahan penyusun kompos pedakuan K,.K2dan
K3 ...........
7. Hasil analisis kimia feses, LKLPK, jerami padi. urea, TSP dan abu
sekam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. Komposisi kimia kornpos perlakuan K,, K2dan K, pada awal proses
pengomposan .........................................................................
9. Komposisi kimia kompos 1, kornpos 2 dan kompos 3 pada akhir
pengomposan, serta produksi hijauan dan kandungan Cr-total bayam
cabut yang dipupuk kornpos 3 , kompos 2 dan kornpos 3 ...................
10. Komposisi kimia kornpos pada awal dan akhir proses
.....................
11. Rerata kadar N, P205, K20, karbon organik, Cr-total, Cr(VI), Cr(lll)
dan rasio ClN kompos 1, kompos2 dan kompos 3 ............................
12. Nilai BOD (mgn) substrat yang didigesti anaerob sdama 30 hari
pada tingkat LKLPK yang berbeda ................................................
13. Nilai COD (mgn) substrat yang didigesti anaerob selama 30 hari
pada tingkat LKLPK yang berbeda ................................................
14. Nilai TSS (mgll) substrat yang didigesti anaerob selarna 30 hari
pada tingkat LKLPK yang berbeda ................................................
45
15. Nilai VFA (mgfl) substrat yang didigesti anaerob selama 30 hari
pada tingkat LKLPK yang berbeda ................................................
117
16. Produksi gas metana (crn3)substrat yang diigesti anaerob seiarna
30 hari pada tingkat LKLPK yang berbeda ....................................
118
17. Kandungan Cr(VL) (rngn) substrat yang diigesti anaerob selama
30 hari pada tingkat LKLPK yang berbeda .....................................
120
18. Nilai rerata produksi hijauan, bahan kering, kadar air, abu dan krom
total bayarn cabut yang dipupuk kompos curah ..............................
130
19. Nilai rerata produksi hijauan, bahan kering, kadar air, abu dan krom
totat bayam cabut yang dipupuk kompos pelet ..............................
131
20. Nilai rerata produksi hijauan, bahan kering, kadar air, abu dan krom
total bayam cabut yang dipupuk kompos curah dan pelet...............
132
21. Nilai rerata produksi hijauan, bahan kering. kadar air, abu dan krom
total bayarn cabut pada berbagai tingkat pemupukan ........................
t 34
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Reaksi reduksi Cr(Vl) menjadi Cr(lll) (Greenwood dan Earshaw, 1984)
60
2. Grafik suhu lingkongan dan suhu kompos 1, kompos 2 dan
kompos 3 .........................................:.................................
96
3. Tanaman bayam cabut yang dipupuk kompos pelet dan curah
pada level 30 dan 40% (dari ke kanan pelet 30%, pel& 40%.
curah 30% dan curah 40%) ..................................................
xii
129
DAFTAR LAMPIRAN
1. Data kandungan Cr-total. Cr(VI) dan Cr(ltl) biomasa Fusarium sp pada
medium potato dextrose cair + K2Cr207
dengan waktu inkubasi 4 dan
8 hari ......................................................................................
1 54
2. Data kandungan Cr-total, Cr(VI) dan Cr(lll) biomasa Fusarium sp pada
medium potato dextrose cair + LKLPK dengan waktu inkubasi 4 dan
8 hari...
....................................................................................
3. Data kadar bahan kering, N. P205. K20. C organik, Cr(VI) dan Cr-total
kornpops K1. K2, dan K3 pada awal proses ....................................
4.
Data kadar bahan kering. N. P205,K20.C organik, Cr(VI) dan Cr-total
kompops K1, K2. dan K3 pada akhir proses ....................................
5. Data nilai BOO (rngA) substrat yang didigesti secara anaerob selama
30 hari pada level LKLPK yang berbeda .......................................
6. Data nilai ~ ~ ~ ( r nsubstrat
g n ) yang didigesti secara anaerob sefama
30 hari pada level LKLPK yang berbeda .......................................
7. Data nilai TSS (rngll) substrat yang didigesti secara anaerob selama
30 hari pada level LKLPK yang berbeda......................................
8. Data produksi gas rnetan (crn 3)substratyang didigesti secara anaerob
selama 30 hari pad%level LKLPK yang berbeda...............................
9. Data kandungan Cr(V1) (mgll) substrat yang didigesti
secara anaerob
selama 30 hari pada level LKLPK yang berbeda ..............................
10. Data produksi hijauan, bahan kering, air, abu dan Cr-total bayam cabut
yang dipupuk kompos curah .........................................................
11. Data produksi hijaua~,bahan kering, air. abu dan Cr-total bayam cabut
yang dipupuk kompos pelet...........................................................
xiii
1 54
155
.
PENDAHULUAN
Latar 8eIakang
Penyamakan kulit menghasitkan tiga macarn limbah yaitu padat, cair dan
gas. Dari ketiga macam limbah tersebut lirnbah padat yang berupa lumpur kering
belum ditangani secara sefius. Lumpur kering limbah penyarnakan kulit (LKLPK)
biasanya hanya dibuang ke tempat pembuangan akhir (TPA) berupa urug berlapis,
sehingga masih ada peluang tejadinya pelindian, dan produksi gas rnetana yang
mernbahayakan lingkungan.
Penanganan lirnbah cair rnenghasilkan lumpur kering dalam jumiah yang
cukup besar (Sharphouse, 1983; Winter, 1984. Sunaryo. 1989).
Setiap 1 kg kuli
awetan garam basah yang disamak krom menghasilkan 4 liter lumpur basah atau
setiap 1000 lembar kulit menghasilkan sekiar 100 m3 lumpur basah setiap harinya
(Sharphouse, 1983)
Cumpur basah kandungan airnya sangat tinggi (sehtar 96%), sehingga sukar
dalarn penanganannya. Salah satu cara penanganan lumpur basah adalah dengan
filterpmss. Lumpur dipompakan ke dalam rangkaian plat filter, setelah diekan akan
dihasilkan lumpur padat ( f i k r cake) dengan kadar air sekitar 40% (Sharphouse,
1983).
Settap 100
m3
lumpur basah akan dihasilkan 12 m3 lumpur padat
(Sharphouse, 1983). Lumpur padat seteiah dikeringkan beberapa hari (3-4 hari)
diperoleh lurnpur kering.
Lurnpur kering lirnbah penyarnakan kulit (LKLPK)
disamping tinggi kandungan haranya juga rnengandung logam berat krom yang
sangat berbahaya baik bagi biota air. tanaman pangan, hewan maupun manusia.
Komposisi kimia LKLPK adalah sebagai berikut: Bahan organik 45.7%, dan bahan
anorganik 54,3Oh. Kandungan C organik 21,6%, total N 4,096, P 0,0296, Ca 13.7%,
Fe 5.6%. Cr(lll) 3.2% dan Al 0.6% (UNIDO. 1990).
Meskipun penyamakan kulit hanya rnenggunakan Cr(lll) sebagai bahan
penyamak, tetapi karena dalarn proses pra-penyamakan dan pengendapan krorn
menggunakan kalsium karbonat. maka ada peluang terjadinya transfonnasi kimia
Logam berat rnempunyai sifat merusak
Cr(lll) rnenjadi Cr(VI) (Winter. 1984).
kehidupan lingkungan karena tidak mudah didegradasi, toksik pslda konsentrasi
tertentu, terakurnulasi pada organisrne dan terkonsentrasi pada rantai rnakanan
(Alrneida dan Boaventura, 1997).
penyamakan
kulit
dikenal
kurang
Cr(lll) yang terdapat pada limbah cair
toksik
dibanding
dengan
Cr(VI), tetapi
pembuangan limbah yang mengandung Cr(lll) ke lingkungan harus dibatasi karena
Cr(lll) dapat berubah rnenjadi Cr(V1) bila berternu oksidator tertentu (Almeida dan
Boaventura, 1997). Adanya ligan organik, oksidator anorganik (MnO*) dan kondisi
asarn di dalam tanah dapat rneningkatkan mobilitas Cr(lll) (Macchi et a/..1991:
Almeida dan Boaventura, 1997). Krom valensi Ill kurang toksik dibanding valensj VI,
tidak koresif dan tidak iritatitif, dalam jumlah kecil sangat diperlukan untuk
metabolisme karbohidrat bagi rnamalia (Rai et at.. 1987). Cr(ll1) lebih stabil dan
tingkat toksisitasnya hanya seperseribu dibandingkan dengan Cr(VI) Chirwa dan
Wang, 2000). Cr(lH) dalam jumlah kecil sangat diperlukan untuk metabotisme
karbohidrat pada manusia (Rutland, 1991. Chirwa dan Wang, 2000). Menurut
Harrison dan Hoare (1980) Cr(lll) berperan sebagai actiwe ingredient dan disebut
sebagai Glucose tolerance factor (GTF) yang penting untuk rnengoptirnalkan
aktivitas insulin dalam jaringan marnalia.
Krom vatensi VI mempunyai kelarutan yang tinggi, dan be-
sangat toksik,
korosif, karsinogenik (Rai et a/.. 1987; Kendrick et at.. 1992). dan mutagenik (Petrilli
dan Flora, 1977; Llovera et at., 1993) karena dapat membentuk senyawa kompleks
makromolekul dalam set dan marnpu menembus membran sd biologi dengan cepat
dan mengalami reduksi di dalam sel (Rai et a/., 1987). Pada manusia Cr(VI)
rnenyebabkan iritasi dan korosi pada kulit dan saluran pernafasan (Solisio et a/..
2000). Pada tanaman Cr(VI) menyebabkan ke~sakanpada sistem perakaran
--
(Notohadiprawiro. 1995). pigmen fotosintesis, penurunan enzim nihat reduktase dan
sintesis protein (Vajpayee et a/., 1999). Cr(Vl) menyebabkan gqaia kanker pada
hewan percobaan (Heryando-Palar. 1994).
Marmut yang diberi perfakuan asam
kromat dan kalsium krornat menunjukkan adanya gqala kanker pada paru-parunya,
sedangkan yang diberi perlakuan Cr(lll) tidak ada gejala tersebut.
Cr(VI) juga
sangat berpengaruh terhadap kehidupan air, ikan lebih tahan terhadap Cr(VI), tetapi
kehidupan air yang lebih rendah lebih sensitif terhadap logam ini (Winter, 1984:
Rump dan Krist, 7992). Pada konsentrasi 10-20 mgn. Cr(lll) sudah menghambat
aktivitas biologi pada limbah, sedangkan Cr(Vl) lebih rendah lagi yaitu hanya pada
konsentrasi 2-1 0 mgn (Rump dan Krist, 1992). Oieh karena itu perlu dicari metode
penurunan kandungan Cr(VI) yang sederhena, murah dan aman.
Logam berat termasuk krom dapat dipisahkan secara fisika. ffsiko-kimia, dan
elektrokimia. Misalnya dengan cara tukar ion (Tiravanti et at. 1997), reduksi dan
presipitasi (Macchi et
a/,1991; Almeida & Boaventura, 1997)). uttrafiltrasi dan
reverse osmosis (Cassano et at, 1997). reduksi galvanik (AWo dan Sedahmed,
1998), presipitasi elektro-kimia dwikutub (Kongssricharoem dan Polprasert, 1996).
serapan dengan bahan sorben anorganik (Lehrnann et a/., 1999) dan karbon aktii
(Ranganathan, 2000). Biosorpsi logam berat dapat dilakukan dengan rnernanfaatkan
substrat alarn seperti lirnbah pertanian, rnikroorganisrne, lirnbah hutan. kasein. dan
pulp gula beet (Senthilkurnaar et a/. 2000). Pengambilan logarn berat secara kimia
dianggap tidak efasien karena rnenggunakan bahan kimia yang cukup banyak.
sedangkan bila menggunakan rnikrob biaya cukup rnurah dan bromassa mudah
didapat (Kapoor dan Viraraghavan, 1995). Pengambilan logarn berat secara biologi
rnenggunakan jasa biornassa rnikroorganisrne termasuk- bakteri, ragi, algae dan
jarnur (Gadd. 1992; Kapoor dan Viraraghavan. 1995) merupakan pilihan yang tepat
karena teknologinya sederhana dan biayanya rnurah.
Biomassa mikrob mudah
diperoleh dari alarn ataupun dari limbah industn rnakanan dan minurnan.
Beberapa jenis m~krobtelah digunakan untuk mengambil ion logarn berat,
misalnya bakteri (Kornori et al., 1990; Solisio et a/., 2000). ragi (Ferraz & Teixeira.
1999; Al-Saraj et al., 2000), algae (Yesim-Sag et a/., 1998). dan jarnur (Yesim-Sag
81 Kutsal. 1996; Yesirn-Saq et a/.. 1998; Kapoor & Viraraghavan. 1998; Tobin &
Roux, 1998; Kapaor et al., 1999; Prakasharn et a/., 1999; Yesirn-Saq & Kutsal,
2000). Mekanisme biosorpsi logam oleh rnikrowganisme sangat kornpleks dan
bergantung pada interaksi fisikokirnia antara ion logam dan sisi-sisi pengikatan
logarn pada dinding rnembran sel
rnikroorganisme (Gadd,
1992).
Proses
pengarnbilan ion logarn berat dari larutan dikelornpokkan rnenjadi tiga yatu: 1.
biosorpsi ion logam pada permukaan rnikroorganisme, 2. pengarnbilan ion logam ke
dalarn intraselular, 3. transformasi kimia ion logarn oleh rnikroorganisrne(Yesirn-Saq
dan Kutsal, 2000). Reduksi Cr(VI) secara biologi (menggunakan jasa bakteri, jamur
dan ragi) rnerupakan pilihan yang tepat karena (1) tejadi pada pH netral dan suhu
normal (2040
OC),
(2) tidak rnemerlukan reagen kimia dalam jumlah yang cukup
besar. (4) tidak rnernerlukan energi yang besar dan hanya terbentuk sedikii lurnpur,
(5) Cr(lll) yang terbentuk relatif tidak berbahaya bagi sebagian besar organisme,
dan (6) mikroorganismeyang telah digunakan untuk reduksi kromal dapal digunakan
lagi setelah logam kromnya dipisahkan dari sel mikrob
(Komori et a/.,1990).
Reduksi Cr(VI) di dalam sel mikrob terkait erat dengan proses rnetabolisme aktii
. .
(Llovera et a/.,19931, biasanya melibatkan sistem transport, dan enzim tertentu
seperti krornat reduktase (Gadd, 1992; Wang dan Xiao, 1995). sitokrom c3 (Lovley
dan Phillips. 1994) dan enzirn lain yang belum dikenal (Lovley dan Phillips, 7994).
Biosorpsi dengan jamur merupakan salah satu pilihan untuk mengambil ionlogam berat dari lamtan (Kapoor dan Viraraghavan, 1995; 1998) karena disamping
biayanya murah, biornassa jamur
mudsh didapat. Jamur dan ragi mampu
mengakurnulasi hararnilcro seperti Cu, Zn dan Mn serta logam non hara seperti U,
Ni, Cd, Sn dan Hg dalam jumlah yang jauh lebih tinggi dari kebutuhannya (Gadd.
1990, 1992). Sel hidup AspergiI1u.s niger, Mucor dan Pennicillium terbukti dapat
mengabsarbsi berbagai ion logam berat (Kapaor dan Viraraghavan, 1998) karena
dinding sel jamur tersusun oleh polisakarida kitin dan kiosan, pofisakarida ini dikenal
mempunyai afinitas yang tinggi terhadap logarn berat (Chui et
a/. 1996). Hasil
penelitisn Chui et ale(1996) menunjukkan b a h a kitin dan kiisan mampu rnenyerap
lebih
dari
9O0A
ion
logam
Cr(l1l).
Pengambilan
(uptake)
logan~ berat
mengikutsertakan proses-proses pengkomplekan, koordinasi, kelasi, tukar ion,
adsorpsi dan mikropresipitasi tergantung pada substratnya (Solisio et at.. 2000).
Jarnur A. nigerlelah digunakan untuk rnengarnbil logam berat Ni. Pb, Cd dan Cu dari
larutan (Kapoor dan Viraraghavan, 1998). tetapi beiurn pernah digunakan untuk
rnengabif logam Cr dari larutan. Fusariom sp dan A. niger yang diiiolasi dari lurnpur
kering limbah penyarnakan kuli temyata sangat misten terhadap logarn krorn
(Wibowoi 2001), Oleh karena itu kedua macam jarnur ini dipilih sebagai laiosorben
untuk percobaan reduksi dan biosorpsi logarn krorn.
Pengomposan rnelibatkan berbagai jenis
mikrob yaitu bakteri, jarnur
actinomyoetes, ragi, dan protozoa (Haga. 1990; Polprasert, 1995). Mikroorganisrne
berfungsi untuk rnendegradasi bahan organik kornpleks rnenjadi senyawa-senyawa
sederhana sehingga rnenjadi lebih tersedia bagi tanaman. Transformasi C organik
rnenjadi GO2 secara aerob rnenghasilkan panas dalam jurnlah yang cukup besar,
sehingga marnpu rnembunuh organisme patogen {Haga, 1990; Potprasert, 1995:
Smith, 1996). Logarn berat sangat sukar didegradasi oleh rnikroorganisme, logam
berat hanya dapat diiransformasi rnenjadi bentuk yang kurang toksik secara biologi
(Gadd, 1992).
C w l ) diubah menjadi Cr(lll) oleh ensirn k m a t reduktase yang
dihasi4kan oleh sel mikrob termasuk jarnur dan bakteri (Gadd. 1992);
Proses
pengornposan
sebagian
diyakini
rnempunyai kernampuan rnereduksi C w l ) rnenjadi Cr(lll) (PeneIitiin I).
Bakteri
melibatkan
banyak
jenis
rnikroorganisrne,
fermentatit baik aerob dan anaerob, mesofif dan termofil terdapat pada kornpos.
Pseudomonas, KlebHIa dan Bacillus sp tekh diidentifikasi terdapat pada kornpos
(Tournela et al., 2000). Pseudomonas sp, E. cdi, C l ~ i u m
sp, Megatetfum dan
Semtis, sp juga ditemukan pada turnpukan kompos (Miller. 1996). Beberapa jenis
jarnur rnesofil diemukan pada turnpukan kornpos, Aspergillus sp dan Penicilium sp
-
adalah dua spesies jarnur paling urnurn dijumpai pada kornpos. Kedua jenis jarnur ini
rnempunyai kemampuan mengakumulasi logarn berat (Gadd, 1992).
Biornetanogenesis mewpakan salah satu stabilisasi limbah organik secara
anaerob, bahan organik diurai rnenjadi monomer-monomer. asam-asarn organik
rantai pendek. alkohoi. asam asetat, CH4dan sedikit HZ.C02 H2S. NH3, NO,
. serta
hara (nitrat dan nitrit, serta mineral) (Zinder, 1986 dan Polprasert, 1995). Gas-gas
rumah kaca (CH4 dan NO.) tersebut ikut terbakar selarna pemakaian gas sebagai
sumber
energi,
sehingga
pernanasan global.
tidak
lagi
rnernbahayakan
lingkungan
termasuk
Biornetanogenesis rnelibatkan behagai jenis bakteri yaitu
bakteri fermentatif atau hidrolitik, bakteri asidogenik, bakteri asetogenik dan bakteri
metan. Beberapa jenis bakteri yaitu Bacillus sp, Pseudomonas fluoreens (Wang
dan Xiao, 1995), Escherichia coli (Chirwa dan Wang, 2000), Agrobacterium
radiobacter (Llovera et a/., 1993). Desulfovibflo vulgaris (Loveley & Phillips, 1994),
Enterobacter cloacae (Komori et a/.. 1990; Manahan, 1992) dan Sphaemtilus natans
(Solisio et a/.. 2000) mampu mereduksi Cr(Vlj menjadi Cr(lll). Disarnping mampu
menghasilkan rnetana biornetanogenesis diharapkan marnpu mereduksi Cr(V1) di
dalam lumpur kering karena biornetanogenesis rnelibatkan bennacam-macam
bakteri, terutama bakteri anaerob. Kedua proses ini yaitu pengomposan dan
biometanogenesis diharapkan rnedadi dua jenis rnetode pengolahan lumpur kering
yang rnurah dan memberi manfaat yang besar bagi pabrik penyamakan kulit.
Biornetanogenesis dilakukan untuk rnengdah limbah penyamakan kulit dan
mereduksi krorn
LKLPK karena di Indonesia teknologi ini belurn digunakan untck
rnengolah linbah cair penyarnakan kuli dan LKLPK.
Kornpos dan slun yang dihasilkan oleh pengomposan dan biornetanogenesis
rnasih rnengandung ham N,
P dan K dalarn jurnlah yang cukup tinggi, sehingga
sangat bennanfaat untuk mernelihara dan meningkatkan tingkat kesuburan tanah.
serta rneningkatkan produksi tanarnan pakan temak, sayuran dan hortikultura.
Logarn berat tennasuk krorn VI selarna proses pengornposan akan diransformasi
rnenjadi krom Ill yang bersifat imobil, tidak terlarut dan lembarn (Zorpas et ai., 2000),
sehingga sukar diabsorbsi oleh tanaman.
.-
Pelet rnereduksi luas perrnukaan.
sehingga unsur ham dan logam berat rnenjadi lebih sukar diabsorbsi oleh tanaman,
dengan dernikian diharapkan lebih efisien dan marnpu rneurunkan toksisitas logam
berat.
Pemakaian LKLPK yang telah dikornposkan rnerninimalkan bahaya karena
Cr(VI) yang terdapat di dararnnya sebagian telah direduksi menjadi Cr(lll).
Pengomposan rnampu rnenghilangkan senyawa-senyawa fitutoksik (Jacob, 1990),
sehingga kompos arnan digunakan untuk memupuk tanarnan pertanian. Di dalam
penelitian ini digunakan bayam cabut untuk mengevaluasi kualitas kornpos dan
toksisitas krorn karena bayarn cabut umumya pendek dan cepat perturnbohannya.
Hanya bagian batang dan daun yang dianalisis kandungan kromnya karena kedua
bagian te-but
yang biasa dikonsurnsi baik oleh temak rnaupun rnanusia.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini dikerjakan dengan tujuan utarna rnenurunkan kandungan Cr(VI)
LKLPK
rnelalui
pengornposan den
biometanogenesis, rnernbuktikan bahwa
biornassa jarnur Fusarium sp dan Aspengillus niger dapat rnereduksi Cr(VI) dan
digunakan untuk mengambil logam krom dari larutan, serta membuktikan bahwa
logam krom yang tefdapat di dalam kompos sukar diserap oleh tanaman.
Tujuan lainnya adalah mengevaluasi kualitas fisik, kimia dan biologi pupuk
organik (kompos) yang diproduksi dari kombinasi feses,sapi perah, jerami padi, dan
LKLPK, mempelajari efek toksisitas krom terhadap produksi bayam cabut baik yang
dipupuk kompos curah maupun pelet.
Hipotesis
Hipotesis yang diajukan adalah sebagai berikut: biomassa jamur Fusarium sp
dan A. niger marnpu menyerap dan mereduksi Cr(VI) karena dinding selnya
tersusun oleh kitin dan kiiosan, kedua senyawa ini dikenal rnempunyai afinitas yang
tinggi terhadap
logam berat.
Pengornposan dan
biometanogenesis mampu
menuwnkan kandungan Cr(VI) dan mereduksi Cr(VI) menjadi Cr(ll1) karena kedua
proses tersebut melibatkan berbagai jenis mikrob termasuk bakteri, jamur dan
actinomycetes.
Aplikasi kompos yang mengandung LKLPK tidak meningkatkan
kandungan krom bayam cabut karena sebagian Cr(VI) telah terduksi menjadi Cr(l1l).
dan terdapat penghalang absorpsi Cr(lll) ke dalam tananlan yaitu Cr(lll) terikat pada
partikel lempung dan bahan organik.
Tanaman yang dipupuk kompos yang
mengandung krom rnampu tumbuh dan Wrproduksi, karena kompos sudah bebas
dari fitotoksin dan krom telah diiransfomasi menjadi bentuk tecpresipitasi dan
Iembam sehingga sukar diserap oleh tanaman.
Manfaat P e n e l i n
Hasil penelitian ini diharapkan dapat diaplikasikan di
pabrik penyarnakan
kuli untuk mengolah limbah cair ataupun padat secara biologi khususnya
menggunakan jasa bakteri dan jarnur benang, agar buangan akhimya tidak
membahayakan bagi lingkungan setta memberi manfaat yang sebesar-besamya
bagi pengambil kebijakan dalam menetapkan kriteria pelarangan pemakaian limbah
padat sebagai pernbenah tanah.
TlNJAUAN PUSTAKA
Penyamakan Kuli
Penyamakan kuli adalah proses pengubahan protein kuli mentah menjadi
kulii tersarnak oleh bahan penyamak, sehingga tejadi perubahan sifat fisik dari labil
rnenjadi stabil dan tahan temadap pengaruh liikungan seperti tekanan fisik, cuaca
dan mikroorganisme.
Perbedaan utama antara kuli segar
dan kulit tersamek
adalah sebagai berikut: kulit segar jika dikeringkan menjadi kaku, k e w dan mudah
dipatahkan, dan ketika dibasahkan kembali mudah mengalami pembusukan,
sedangkan kulY samak jika dikeringkan tetap lentur dan lemas, meskipun
dibasahkan kernbali tidak akan membusuk (Sharphouse. 1983).
Berdasar pada bahan penyamak yang digunakan.
penyamakan kulit
dikelompokkan menjadr empat yaitu: 1. Samak nabati, menggunakan bahan
penyarnak asal tumbuh-lumbuhan; 2. Samak mineral, menggunakan bahan
penyamak mineral yaitu Al, Cr dan Zr; 3. Samak sintetik menggunakan bahan
~
4. Samak
penyamak sinteiis (aromatic syntans. resin dan 8 l l p h a b ~syntans);
aldehida,
menggunakan
bahan
penyarnak
aldehida
yaitu
minyak
ikan.
gluteraldehida, dan formaldehida (Sharphouse. 1883;Sarlcar, 1995).
Penyamakan kuli merupakan rangkaian proses yang panjang, namun dapat
-
dikelompokkan
menjadi tiga
bagian
yaitu
penyamakan (tanning)dan penyelesaian (fin-)
proses pnyiapan
(prefanning),
(Sharphouse, 1983).
p-yiapan
Proses penyiapln rneliputi tahapan pengulitan, pengawetan, pencucian.
perendaman, pengapuran, buang bulu. buang sisa daging, buang kapur, bating dan
pengasaman atau pickle (Sharphouse. 1983; Sarkar. 1995). Tujuan tahapan ini
adalah unhrk rnenyiapkan kondisi kuli agar siap untuk disamak. Tahapan ini juga
sering d i i b u t pengejaan di rurnah basah atau beam house operation.
Proses penyamkart
Pada tahapan ini kulit disamak dengan h h a n penyamak tertentu misalnya
krorn, nabati ataupun sintan, tergantung pada produk akhir yamg akan dihasilkan
(Sharphouse. 1983; Sarkar. 1995).
Protein kdagen bereaksi dengan bahan
penyarnak, sehingga sifatnya berubah, dari labil rnenjadi stabil, t i a k rnudah
-
rnengkenrt, dan tidak mudah mengalami dekomposisi maupun pernbusukan
(Sharphouse, 1983; Sarkar, 1995). Fungsi garam krorn pada proses penyamakan
adalah untuk mernbangun lapisan pelindung untuk rnencegah masuknya air ke
dalarn kulit sarnak, sehingga tidak tejadi pernbusukan. Krom rnernbentuk senyawa
kompleks dengan polipeptida kolagen, seh~nggakulii tahan terhadap pengaruh luar
( Alrneida dan Boaventura. 1997).
Proses penyelesaian
Pada tahapan ini urutan dan rnacam prosesnya sangat beragam tergantung
pada tujuan penyamakan. Misalnya ilntuk kuli atasan berbeda dengan kuli sol, kuli
jaket b e m a dengan kulit untuk tas dan koper. Pada tahapan ini kulit yang tdah
tersarnak, penarnpilannya dibuat lebih rnenarik, lebih lemas dan tidak mudah
mengkerut
dengan
berbagai
proses
seperti
pengamplasan,
pewamaan,
perninyakan, setting out, peregangan, pengkilapan dan pelapisan ( Sarkar. 1995).
Limbah Penyamalran Kulit
Limbah penyamakan kuli dibedakan menjadi limbah padat, gas dan cair.
Setiap tahapan proses penyamakan kuli rnenghasilkan limbah yang berbeda
macam dan komposisinya. Sumber cernaran hnbah penyamakan kuli berasal dari
kulit dan kelebihan bahan kimia yang digunalcan dalarn penyamakan kuli (VVinter.
1984). Limbah asal bahan mentah dapat berupa rambut dan woot, protein non
kolagen dan kolagen, lernak, sisa-sisa perapihan. kulit belahan, serasah penyerutan
serta debu pengamplasan Winter,
1984 dan Sharphouse. 1983).
Limbah
penyamakan kulit terdiri dari air, garam, protein kuli yang tidak diinginkan ( albumin,
globulin, mukoid, musin, retikulin dan keratin). rambut. iemak dan kelebihan bahan
kimia yang digunakan dalam penyamakan (Sharphouse, 1983). Lebih dari q00
macam bahan klm~adigunakan di dalam proses penyamakan kulit, bahan-bahan
tersebut juga ditemukan di dalam limbah padat dan cair (Fabiani et a/. 1995)
Garam Cr(lll) dan senyawa sulfur merupakan k h a n cemaran utama yang terdapat
di dalam limbah penyamakan kuli (Fab~antet d.. 1995).
Menurut Sarkar (1995) dl
dalam lumpur kering limbah penyamakan kulit terdapat Cr(lll), Al(111) dan garam
dapur (NaCI) dalam jumlah yang cukup tinggi.
Limbah cair
Sebagiin begar tahapan proses penyanakan kulit mengeluarkan limbah cair
khususnya proses pengerjaan kuli di rumah basah, rneliputi proses pencucian,
pengapuran, buang bulu, buang kapur, penebalan, babirg. dan pengasaman.
Limbah cair dari rumah basah (beam hoccse) berupa limbah pencucian (kadar
garamnya sangat tinggi), limbah cair bersifat basa dan limbah cair bersifat asam
flhorstensen. 1997). Di dalam penanganannya bisanya dicampur menjadi satu,
diendapkan, diperlakukan secara biologi (lumpur a m , diendapkan dan
lumpur
selanjutnya dikeringkan atau diberi iekanan (Sharpheuse, 1983).
Karakterislik limbah cair penyamakan hliisangat bervariasi dari hari ke hari
maupun di antara tahapan proses winter, 1984).
Kualitas dan macam bahan
rnentah dan macam produk akhir juga beIpenga~hterhadap kamkteristik limbah
cair penyamakan kuli (Money, 1991). Pada Tabel 1 disajikan karalttew~klimbah
cair penyamakan kuli kambing awetan
salah satu pabrik penyamakan kulit di
Yogyakarta (Praylno, 1998). Proses penyamakan dan penyelesaian lirnbah cair
mengandung logam berat berbahaya dan beracun terutarna kmm.
Di dalarn
penanganannya hams terpisah dari limbah mir dari rumah basah (Sharphouse.
1983).
Dari Tabel 1 tarnpak bahwa lirnbah pencucian tinggi kandungan garam
dapurnya (berasal dari kulit garaman), pada tahapan buang
nya
bulu BOD dan COD
sangat tinggi karena pada tahap ini penggunaan kapur cukup tinggi juga
adanya lirnbah berupa rambut dan sisa daging.
Kandungan sutfida tertinggi pada
proses buang bulu, karena untuk buang bulu digunakan CaC03 dan Na2S serta
NaHS (Sharphouse, 1983; Sarkar. t 995). Pada proses pengasaman limbah caimya
bersifat asam dengan nilai pH antara 2.5-3.0.
Kandungan suWa yang juga tinggi
di duga berasal dari reduksi asam sum y a w biaorrnya dgunakan &lam proses
pengasaman (Sharphouse, 1983; Sarkar, 1995).
Pada tahapan penyamskan,
limbah cair mengandung krom dalam jumlah yang sengat tinggi (0,7%), agar tidak
rnencemari lingkungan sebaiknya krom diarnba clan digunakan lagi untuk menyamak
kulii (Prayitno, 1998). Menurut Sharphause (1983) dan Sarkar (1995) pmses beam
house, pengasaman, penyarnakan, perninyakan, dan pewamaan rnenggunakan
banyak bahan kimia yang tidak seluruhnya teltikat pada kulit sarnak, tetapi sisanya
terdapat pada lirnbah cair dan lumpur (sludge).
Tabel 1. Karakteristik limbah cair pabrik penyamakan kulit yang memproses 5.4 ton/
hari kulit kambing garaman
Parameter
Pencudan
Volume, mJ
COD, mgll
BOD, mgll
TSS. mgll
Sulfida, rngll
Salinitas, mg/l
N-amonia. mg/l
Krom, mgll
Lemak, mgll
Buang
bulu
Buang
kapur
10.80
15.467
14.000
6.230
970
54.0
875
333
101
0,50
4.5
4.380
1.SO0
-8.670
101,8
0-60
7.5
2,5-3.0
-
PH
10.6
Pengasaman
Benyamakan
3.0
Sumber: Prayitno (1998)
~ e t e r a n ~ a-n=: tidak.terdapat atau tidak terdeteksi
Puntener (1995) melaporkan bahwa setiap ton kuli rnentah menghasilkan 30 m3
limbah cair, 67OA nya berasal dari rurnah basah. 18% berasal dari wet end, 17% dari
penyarnakan dan 1% dari proses penyelesaian.
Lumpur timbah penyarnakan kuli
Lumpur limbah penyarnakan k u F i dapat dikelornpokkan rnenjadi tiga yaitu
lurnpur primer, &under
dan tersier (Davies dan Cornwell, 1991).
Lurnpur primer
berasal dari bak pengendapan primer. tumpur ini mengandung 3-8% padatan, dan
70% nya adalah bahan organik Pada kondisi anaerob lumpur ini menjadi sangat
behau. Lumpur sekunder berasal dari bak pengendapan sekunder. lumpur ini
biasanya rnengandung rnikroorganisme dan bahan lembarn dari penanganan limbah
a i r sekunder. Padatannya mengandung 90% bahan organik. Bila k a n d i anaemb,
lumpur ini juga rnenghasilkan bau busuk. Lumpur dari lumpur aktif
&owe) rnengandung 0.5
- 2%
padatan, sedangkan
(activated
lumpur dari tn'ckling filter
mengandung 2-5% padatan total. Lumpur tersier berasal dari penanganan lirnbah
cair tersier. Siat-sifal lurnpurnya tergantung pada perlakuan yang tehh dierapkan.
Biasanya lumpur tersier mengandung bahan kirnia yang lebih sukar penanganan
lebih lanjutnya (Davis dan Cornwell. 1991).
Menurut Winter (1985) lumpur lirnbah penyamakan kuli dapat mencapai 25Y0
dari bobot kuli yang diolah, sedangkan rnenurut Sunaryo (1989) dapat mencapai
200%. Di dalarn lurnpur lirnbah penyarnakan kuii (LLPK) terdapat berbagai bahan
pencemar seperti bahan organik. Na'. Cf. suifida dan krom. Krorn yang terdapat di
dalam LLPK urnumnya terdapat dalarn bentuk senyawa krorn valensi Ill aiau dalam
bentuk asam krornat hidrat yang tidak larut dan tidak rnudah bereaksi (Rutland,
1991j.
Sebaliknya menurut Winter (1984) bita limbah samak krom dlendapkan
dengan kapur akan terbentuk senyawa kalsium krornat yang berbahaya bagi ternak
rnaupun manusia, karena senyawa krom ini valensinya VI bersifat larut dalam air,
rnobil, reaktif dan mampu menernbus dinding sel biologi.
Proses dasar penanganan lumpur limbah industri menurut Davis dan
Cornwell (1991) adalah sebagai berikut:
a. Pernekatan (thickening) yaitu pemisahan sebagiin besar air dengan cara
pengendapan ataupun pengambangan (floafalion).
b. Stabilisasi yaitu mengubah padatan otganik menjadi bentuk yang lebih lembam
sehingga lebih rnudah penanganannya serta dapat digunakan untuk memupuk
tanah tanpa adanya pengaruh yang merugikan.
c. Conditioning yaitu pehkuan lumpur dengan panas atau bahan kimia, sehingga
air dapat dipisahkan secara mudah.
d. Dewatering yaitu pernisahan air dengan cara lurnpur diberi perlakuan
vakurn,
tekanan atau pengeringan.
e. Reduksi yaitu pengubahan padatan rnenydi bentuk yang lebih stabil dengan
cara oksidasi basah, ataupun pernbakaran.
Perlakuan ini akan rnengurangi
volume limbah.
.
Pernekatan, wndifYoning, dewatering dan pengeringan biasanya digunakan
untuk mengurangi kandungan air lurnpur, sedangkan digesti, pengornposan.
pembakaran, dan oksidasi udara basah dilakukan untuk menstabilkan bahan organik
yang terdapat pada lurnpur (Tchobanoglous dan Burton. 1991).
Karakteristik lurnpur limbah industri sangat diperlukan untuk mengolah dan
mernbuangnya semra efektii. Karaktenstik lurnpur lirnbah industri tergantung pada
asal bahan padat dan prosesing yang tetah dilakukan (Tchobanogtous dan Burton.
1991). LLPK berisi benda-benda kasar baik mengapung, rnelayang maupun yang
mengendap di dasar bak. benda-benda halus tersuspensi, koloid, senyawa-senyawa
kirnia terlarut seperti SO
.;
S2-, Na'. Ca2*dan lainnya, serta benda-benda halus hidup
(rnikrob) (Trisunu dan Wazah
. 1984).
Komposisi kimia LLPK adalah sebagai
berikut: bahan organik 45,7Oh dan bahan anorganik 543%. hndungan C organik
26,l0A, total-NH, 0,4%,
N organik 4,0%, lipida 1.1%, P 0.02%, Cr(lll) 3,2%, Al 0,6%,
Fe 5.6%. Ca 13.7% (Unido. 1990). LLPK b i n y a hanya mengandung 5% bahan
padat (Sharphouse. 1983).
Seiiap 1 kg kuli awetan garam basah rnempmduksi 4 liter lumpur basah,
atau pabrik
yang menyamak 1000 lembar kuM per hari (sekitar 30-50 ton).
memproduksi 400 m3 lumpur basah setiep hari (Sharphouse. f983). Jumlah ini
cukup besar, dan karena tinggi kandungan aimya, maka sukar dalam penanganan
dan pnyimpanannya.
Penanganan LLPK yang paling sederhana adalah dengan sludge drying bed,
dengan cara ini kadar air dapat diturunkan sebesar 50-60% dalam waktu 15 hari
(Sharphouse. 1983).
Altematii penanganan LLPK tainnya adatah dengan
menggunakan m r press, lumpur dipompakan ke dalam rangkaian lempengan filter
yang porus, pada akhir proses dihasilkan fitter cake atau lumpur padat dengan
kandungan bahan padat sekiar 40% (Sharphouse. 1983). Setiap 100 m3 lurnpur
basah (kandungan bahan padat 5%) akan dihasilkan 12 m3 lumpur padat
(Sharphouse, 1983).
Lirnbah padal lain yang biasanya ikut di dalam lurnpur padat adalah lirnbah
setengah padat dari rnesin fleshing, jurnlahnya antara 15-20% dari berat kuli
awetan, atau setiap 1000 lembar kulit akan dihssitkan 3000 kg per hari (Sharphouse,
1983).
Sifat-sifat LLPK yang petlu diperhatikan bila akan diiunakan sebagai pupuk
adalah kandungan bahan organik. unsur ham. organisme patogen. logam berat dan
racun.
Konsentrasi logam berat srrngat besar variasinya, dan logam berat
rnerupakan fa-
pembatas pemakaian LLPK sebagai pupuk tanah pobanoglous
dan Burton, 1991).
PengaNh Lirnbah Penyarnakan Kuli terhadap Lingkungan
Pengaruh negatff
Pembuangan LtPK di atao tanah sebagai urug betlapis sukup potensial
rnencernari lingkungan yaitu dihasitkannya bau busuk, gas metena, dan pencemaran
terhadap air tanah dan air pemukaan karena terjadinya pelindian (Kuai et al.. 2000).
Lingkungan yang mendapat curahan atau tempat pembuangan limbah penyamakan
kuli
akan terjadi timbunan yang betlapis-lapis, bau busuk akibat pembusukan
bahan organik,
BOD nya tinggi, adanya bahan pencemar seperti kmrn, sulfida.
gararn, dan kapur.
Penguraian bahan organik akan menuninkan oksigen,
sedangkan bahan anorganik meningkatkan COD (Koziorowskidan Kucharski. 1972).
Limbah penyamakan kuti yang dibuang ke air permukaan akan berpengaruh
terhadap kandungan klorida dan sutfida yang tinggi. Bahan organik yang tinggi
menyebabkan turunnya kandungan oksigen terlarut, sehingga akan mempengaruhi
kehidupan air. Bila oksigen terlarut habis suasana menjadi anaerob. maka akan
t~mbulbau busuk, akibat dekomposisi bahan organik dengan hasil gas-gas yang
berbau misalnya H2S dan NH3 (Koziorowski
dan Kocharski, 1972; Tchobanoglous
dan Burton. 1991). Kandungan N dan P yang tinggi menyebabkan pertumbuhan
algae dan tanarnan air tidak terkendali (Koziorowski dan Kucharski, 1972). Bahan
padat seperti bulu, kalsium karbonat, dan sisa w i n g dapat menyebabkan air
menjadi kenih (Koriorowski dan Kucharski, 1972).
Tanah yang rnendapat curahan lirnhh penyarnakan kurit akan tetganggu
kesuburannya,
kandungan
garam
yang
sangat
tinggi
berpenganrh
pada
pengambilan unsur-unsur hara makm oleh tanaman. sehingga akan berpengaruh
pada pertumbuhan dan produksinya (Ribeiro et &. 2000). Kandungan krom yang
tinggi berpengaruh pada metabdisme
LIMBAH PENYAMAKAN KULlT
OLEH:
SUHARJONO TRIATMOJO
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
ABSTRAK
SUHARJONO TRIATMOJO. Kaiian Reduksi Cr(VI> ~ a d a
Lurn~urKerina Lirnbah
Penyamakan Kulit. Dibimbing oleh D. T. H. SIHOMB~NG,TANTAN R. WIR~DARYA
dan SOEMITRO DJOJOWIDAGDO.
Lurnpur kering lirnbah penyarnakan kulit (LKLPK) rnengandung hara makro
dan hara mikro dalam jumlah yang cukup tinggi. tetapi disisi lain juga rnengandung
bahan cemaran b e ~ p logarn
a
berat krorn dan garam. Kandungan krorn total LKLPK
dapat mencapai 3-7% bahan kering, sehingga sangat rnernbatasi penggunaannya
sebagai pernbenah tanah atau pupuk organik. Cr(VI) dikenal sangat toksik dan
karsinogenik bagi temak dan rnanusia.
Reduksi dan biosorpsi Cr(V1) dapat
dilakukan oleh rnikrob baik bakteri, ragi, maupun jamur (Gadd, 1992). Tujuan utama
penelitian ini adalah mernbuktikan reduksi C w l ) dilakukan oleh jarnur dan bakteri.
baik selama pengomposan maupun digesti anaerob pada biometanogenesis.
Tujuan lainnya adalah membuktikan bahwa logarn krom sukar diserap oleh tanaman
karena sebagian besar ada dalam bentuk fernbarn, mengkaji pengaruh bentuk pupuk
terhadap produksi hijauan dan kandungan Cr-total bayam cabut. Hasil penelitian
menunjukkan jamur Fusarium S p mampu rnereduksi Cr(VI) dan dapat digunakan
untuk biosorpsi ion logam krom. Biornasa Aspergillus niger rnampu rnengarnbil lebih
dari 95% krorn dari larutan. Pengomposan rnarnpu rnereduksi dan rnenurunkan
kandungan Cr(VI) sebesar 2996,sedangkan bimetanogenesis hanya sebesar 20%.
Kornpos yang dihasilkan dari feses sapi perah. LKLPK dan jerami padi pada sernua
iingkat mernenuhi baku mutu nasional, dan arnan digunakan sebagai pupuk. Pada
tingkat pernupukan 30% menghasilkan produksi tanarnan bayarn cabut tertinggi
dengan kandungan krom rendah. Toksisitas logam krom rnulai tampak pada tingk
pemupukan > 30%. ditandai dengan turunnya produksi hijauan. Bayarn cabut yang
dipupuk kompos curah produksi hijauannya hampir dua kali lipat dibanding dengan
yang dipupuk pelet.
Kata kunci: Reduksi Cr(VI). LKLPK. Pengornposan, dan Biornetanogenesis,
Biornasa Fusariurn sp dan AspergiIIus niger.
ABSTRACT
SUHARJONO TRIATMOJO. Studies on the Reduction of C w l ) in the Sludge of
Leather Tanning Waste. Under the direction of D.T.H. SIHOMBING. SOEMITRO
DJOJOWIDAGDO and TANTAN R. WIRADARYA.
Sludge of leather tanning waste contains micronutrients and macronutrients
in large quantiy, on the other hand, it also contains chromium heavy metal.
Chromium content of the sludge is about 3-7 % of dry matter, so that they limited the
use of this sludge as soil conditioner and organic fertilizer. Cr(VI) was very toxic.
carcinogenic and mutagenic for most organism. Cr(Vt) could be reduced by
bacteria, fungi, yeast and algae (Gadd, 1992).
The main objective of this research
was to study the chemical tranformation of Cr(Vl) in the sludge by fungal and
bacterial activity through cornposting process and biomethawgenesis. The other
ones were to study the compost quality produced from dairy cattle manure, sludge of
tanning waste and rice straw, to study the effects of kind and level of compost on the
forage production and chromium content of the spinach, to find the best compost
level amanded to the soil. The results showed that Cr(V1) could be reduced to Cr(lll)
by composting and biimetanogenesis due to the activity of fungi dan bacteria.
Composting could reduced Cr(VI) better than biornetanogenesis, about 30% and
20% Cr(V1) could be reduced aerobically and anaerobically by both processes.
Composting of dairy cattle manure, sludge of leather tanning waste and rice straw
produced high quality and safety compost that can be used as soil conditioner and
organic fertilezer. Spinach arnanded with mash compost grew faster and produced
higher forage than the other one. The highest forage production was obtained by the
plant arnanded with 30% of mash compost. The b~omassof Fusariurn sp and A.
niger could be used to removed chromium ion from solution. Fusarium sp was able
to reduce Cr(VI) to Cr(lll). Under the experimental condition, 96,23% Cr(lll) and
96,3096Cr(VI) could be removed from solution.
Key wards: Cr(VI) reduction and Biosorption, Composting, Sludge of leather tanning
waste, Biomass of Fusarium sp and A. niger
PERNYATAAN
Oengan ini saya rnenyatakan bahwa dalam disertasi ini tidak terdapzt karya
yang pemah diajukan untuk rnemperoleh gekr doktor di suatu Perguruan T~nggi.
dan sepanjang pengeiahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat orang
lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebut di dalam daftar
pustaka.
Suhajono Triatmojo
Tanda tangan d a n narna terang
KAJIAN REDUKSI Cr(VI) PADA LUMPUR KERING
LIMBAH PENYAMAKAN KULIT
OLEH:
SUHARJONO TRlATMOJO
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi llmu Ternak
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
Judul Disertasi
: KAJlAN REDUKSI Cr(VI) PADA LUMPUR
KERING LIMBAH PENYAMAKAN KULlT
Narna Mahasiswa
: Suhajono Triatmojo
Nomor Pokok
: 975021lPTK
Menyetujui:
1. KomisiPernbimbing
prof. Dr. D.T.H. ~ i h o m b i dM.Sc
~.
Prof. Dr. Soemitro Djojowidagdo
Anggota
2.Ketua Program Studi llmu Tenna
~ r o ~ r f i a s c a ~ r j a n IPB
a
Tanggal lulus: 6 Maret 2002
Dr. Ir. Tantan R.Wiradarya, M.Sc
Anggota
ram Pascasarjana
t Pertanian Bogor
Penulis ditahirkan di Bantul, Daerah lstimewa Yogyakarta pada tanggal 3
April 1954, sebagai anak ke tiga dari pasangan Luda Sastmsuwito (almarhumah)
dan Satidjo Sastrosuwito.
Pendidikan sajana ditempuh di Program Studi Produksi Temak, Fakuhs
Peternakan Universitas Gadjah Mada Yogyakarta, lulus pada tahun 1981.
Pada
tahun 1984, penulis diterima di Program Studi llmu Temak pada Program
Pascasajana Universitas Gadjah Mada dan menamatkannya pada tahun 1988.
Pada tahun 1997 mendapat kesempatan melanjutkan ke program doktor pada
program studi llmu Temak lnstiiut Pertanian Bogor.
Beasiswa pendidikan
pascasarjanadiperoieh dari BPPS. Departemen Pendidikan Nasional.
Penulis diangkat sebagai staf pengajar tetap pada Fakultas Peternakan
Universitas Gadjah Mada sejak tahun 1982, dengan jabatan terakhir Lektor Kepala
pada Jurusan Teknologi Hasil Temak.
Selama mengikuti program 53, penulis menjadi anggota lkatan Sarjana Imu
Peternakan Indonesia. Karya ilmiah berjudul Biornetanogenesis Sebagai Atternatif
Bioremediasi Limbah lndustri yang Tercemar Logam Berat Krom telah disajikan
pada Seminar Nasional Dies Natalis Fakultas Peternakan UGM, di Yogyakarta pada
bulan Nopember 2001.
Sebwh artikel berjudul
Biosorpsi dan Reduksi Krom
Limbah Penyamakan Kulit dengan Biomasa Fusarium sp dan Aspergillus niger akan
diterbitkan pada Jumal Manusia dan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada. Artikel
lain berjudul Kualitas Kompss yang Diproduksi dad Feses Sapi Perah dan Sludge
Limbah Penyarnakan .Kulit telah d i t e r b i n pada Buletin Peternakan Volume 25(4)
bulan November 2001. Karya-karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program
S3 penulis.
Penulis meniksh dengan Eustasia Sri Munrvati. dan telah dikaruniai empal
orang putrali yaitu: E.Anggraeni Eksi Wahyuni (mahasiswi), S. Danny Kumiawan
(mahasiswa), 8. Ratih Kirana Dewi (Siswa SD) dan V. Shintya Kartika Dewi.
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah Yang Maha Agung atas segala
rahmat dan kamnia-Nya sehingga disertasi ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 1999 ini ialah
penanganan lumpur kering limbah penyamakan kuli , dengan judul Kajian Reduksi
Crpl) pada Lumpur Kering Limbah Penyamakan Kulit.
Disertasi ini memuat 4 peneliiian, 3 diantaranya merupakan pengembangan
dari artikel yang diajukan ke jurnal ilmiah.
Penelitian I berjudul Reduksi dan
Biosorpsi Krom Lumpur Kering Limbah Penyamakan Kulit dengan Biomasa
Fusarium sp dan Aspergillus nigertelah disetujui untuk dimuat dalam Jumal Manusia
dan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada. Peneliian II berjudul Reduksi Cr(VI)
Lumpur Kering Limbah Penyamakan Kulit dengan Pengomposan telah dimuat pada
Buletin Peternakan Volume 25 (4) bulan November 2001 dengan judul Kajian
Kualitas Pupuk Organik yang Dibuat dari Feses Sapi Perah dan Sludge Limbah
Penyamakan Kuli pada lmbangan yang Berbeda. Penelitian Ill berjudul Reduksi
Krom Limbah Penyamakan Kulit dengan Biometanogenesis telah dipaparkan datarn
Seminar Nasional Dies Natalis FakuItas Petemakan, UGM yang ke 32 bulan
Nopember 2001 di Yogyakarta dengan judul Biometanogenesis sebagai Alterna?ii
Bioremediasi Limbah lndustri yang Tercernar Logam Berat Krom dan menunggu
dierbikan pada Buletin Edisi Khusus bulan Desernber 2001.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. D.T.H. Sihombing,
M.Sc,
Bapak Prof. Dr. Soemitro Djojowidagdo, dan Bapak Dr. Ir. Tantan R.
Wiradarya, M.Sc selaku pembimbing, serta Prof. Toshinori KIMURA. PhD, Naoto
SHIMIZU. PhD. Kiyonori HAGA. PhQ, dan Prof. Dr. Ir. Suparno yang telah banyak
rnemberi saran dan masukan.
Disamping itu, penghargaan penulis sampaikan
kepada Ibu Sri Sutyasmi dari Balai Penelitian dan Pengembangan Barang Kulit,
Karet dan Plastik Yogyakarta, Sapak Agus Sudihajo dan Zarnroni dari Laboratorium
Kimia Dasar Fakultas MIPA. UGM, Saudara Lukas M.S. Ari Wibowo, MP,
Herry
Wibowo El. S.. MP, Nur Biyantoco, I. Gusti Ayu Putu Mahendri, Titim Rahmawati,
Nanung A. F, dan Tri Wahyuningsih yang telah rnembantu selama pengumpulan
data. Ungkapan terirna kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu almarhumah, ayah
dan ibu rnertua, istri dan putra-putri tercinta, atas segala doa dan kasih sayangnya.
Sernoga informasi kecil yang terungkap dalam disertasi ini bermanfaat bagi
pengembangan ilmu peternakan serta implikasinya dapat memberikan alternatii
dalam pemecahan masalah pencemaran lingkungan dan petemakan di Indonesia
Bogor. Awal Maret 2002
.-
Suharjono Triatrnojo
DAFTAR IS1
Halaman
DAFTAR TABEL ............................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ........................................................................
xii
DAFTAR LAMPIRAN .....................................................................
xiii
PENDAHULUAN ..........................................................................
Latar Belakang ....................................................................
Tujuan Penelitian ...............................................................
Hipotesis ............................................................................
Manfaat Peneiiiian ...............................................................
TINJAUAN PUSTAKA .......................................... :..........................
Penyamakan Kulit .................................................................
Limbah Penyarnakan Kulit ......................................................
Pengaruh Limbah Penyamakan Kulit terhadap Lingkungan ...........
Pengomposan ......................................................................
Manfaat Penggunaan Kompos .................................................
Tahap-tahap Pengomposan ...................................................
Aspek Biokimia Pengomposan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aspek Mikrobiologi Pengomposan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kondisi Lingkungan Pengomposan ...........................................
Evaluasi Kemasakan Kompos ..................................................
Kualitas Fisik dan Kimia Kompos ...............................................
Digesti Anaerobik untuk Pengolahan Lirnbah Ternak dan LKLPK......
Logarn Krom .........................................................................
Biosorpsi dan Bioakomulasi Logam Berat ...................................
Reduksi Cr(VI) oleh Mikroorganisme ..........................................
BAHAN DAN METODE ...................................................................
Tempat dan Waktu Penelitiin .................................................
Bahan Penelitian
. . ..................................................................
Metode Penelittan ................................................................
BlOSORPSl DAN REDUKSl KROM LIMBAH PENYAMAKAN KULlT
DENGAN BIOMASA FUSARIUM SP DAN ASPERGILLUS NIGER
Pendahuluan .......................................................................
Bahan dan Metode ...............................................................
Hasil dan Pernbahasan .........................................................
PENELITIAN II ...............................................................
85
REDUKSI Cwl)LUMPUR KERING LIMBAH PENYAMAKAN KULlT DENGAN
PENGOMPOSAN
Pendahuluan ......................................................................
Bahan dan Metode ...............................................................
Hasil dan Pembahasan .........................................................
89
96
PENELlTlAN Ill .............................................................................
85
107
REDUKSI KROM LUMPUR KERING LIMBAH PENYAMAKAN KULlT DENGAN
BIOMETANOGENESIS
Pendahuluan ......................................................................
107
Bahan dan Metode ...............................................................
110
112
Hasil dan Pembahasan .........................................................
PENELlTlAN IV ............................................................................
122
PENGARUH BENTUK DAN LEVEL PUPUK KOMPOS YANG MENGANDUNG
KROM TERHADAP PRODUKSI H1JAUAN DAN KANDUNGAN KROM TOTAL
BAYAM CABUT (AMARANTHUS SP)
Pendahuluan ......................................................................
122
125
Bahan dan Metode ...............................................................
Hasil dan Pembahasan .........................................................
129
PEMBAHASAN UMUM ...................................................................
135
KESIMPULAN DAN SARAN............................................................
142
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................
144
LAMPIRAN....................................................................................
154
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Karakteristik limbah cair pabrik penyamakan kuM yang mernproses
5.4 tonjhari kulit kambing garaman .............................................
2. Kandungan Cr-total, Cr(llf) dan Cr(VI) biomasa Fusariurn sp pada
dengan waktu
medium kentang dektrosa cair yang diberi K2Cr207
inkubasi 4 dan 8 hari ...............................................................
3. Kandungan Cr-totat, Gr(lll) dan Cr(VI) biomasa Fusarium sp pada
medium kentang dektmsa cair yang diberi LKLPK dengan waktu
inkubasi 4 dan 8 hari ...............................................................
4. Penyerapan Cr(lll) oteh biomasa A. niger pada berbagai konsentrasi
awal ....................................................................................
5. Penyerapan Cr(VI) oleh biomasa A. nigerpada berbagai konsentrasi
awal ....................................................................................
6. Komposisi bahan penyusun kompos pedakuan K,.K2dan
K3 ...........
7. Hasil analisis kimia feses, LKLPK, jerami padi. urea, TSP dan abu
sekam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. Komposisi kimia kornpos perlakuan K,, K2dan K, pada awal proses
pengomposan .........................................................................
9. Komposisi kimia kompos 1, kornpos 2 dan kompos 3 pada akhir
pengomposan, serta produksi hijauan dan kandungan Cr-total bayam
cabut yang dipupuk kornpos 3 , kompos 2 dan kornpos 3 ...................
10. Komposisi kimia kornpos pada awal dan akhir proses
.....................
11. Rerata kadar N, P205, K20, karbon organik, Cr-total, Cr(VI), Cr(lll)
dan rasio ClN kompos 1, kompos2 dan kompos 3 ............................
12. Nilai BOD (mgn) substrat yang didigesti anaerob sdama 30 hari
pada tingkat LKLPK yang berbeda ................................................
13. Nilai COD (mgn) substrat yang didigesti anaerob selama 30 hari
pada tingkat LKLPK yang berbeda ................................................
14. Nilai TSS (mgll) substrat yang didigesti anaerob selarna 30 hari
pada tingkat LKLPK yang berbeda ................................................
45
15. Nilai VFA (mgfl) substrat yang didigesti anaerob selama 30 hari
pada tingkat LKLPK yang berbeda ................................................
117
16. Produksi gas metana (crn3)substrat yang diigesti anaerob seiarna
30 hari pada tingkat LKLPK yang berbeda ....................................
118
17. Kandungan Cr(VL) (rngn) substrat yang diigesti anaerob selama
30 hari pada tingkat LKLPK yang berbeda .....................................
120
18. Nilai rerata produksi hijauan, bahan kering, kadar air, abu dan krom
total bayarn cabut yang dipupuk kompos curah ..............................
130
19. Nilai rerata produksi hijauan, bahan kering, kadar air, abu dan krom
totat bayam cabut yang dipupuk kompos pelet ..............................
131
20. Nilai rerata produksi hijauan, bahan kering, kadar air, abu dan krom
total bayam cabut yang dipupuk kompos curah dan pelet...............
132
21. Nilai rerata produksi hijauan, bahan kering. kadar air, abu dan krom
total bayarn cabut pada berbagai tingkat pemupukan ........................
t 34
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Reaksi reduksi Cr(Vl) menjadi Cr(lll) (Greenwood dan Earshaw, 1984)
60
2. Grafik suhu lingkongan dan suhu kompos 1, kompos 2 dan
kompos 3 .........................................:.................................
96
3. Tanaman bayam cabut yang dipupuk kompos pelet dan curah
pada level 30 dan 40% (dari ke kanan pelet 30%, pel& 40%.
curah 30% dan curah 40%) ..................................................
xii
129
DAFTAR LAMPIRAN
1. Data kandungan Cr-total. Cr(VI) dan Cr(ltl) biomasa Fusarium sp pada
medium potato dextrose cair + K2Cr207
dengan waktu inkubasi 4 dan
8 hari ......................................................................................
1 54
2. Data kandungan Cr-total, Cr(VI) dan Cr(lll) biomasa Fusarium sp pada
medium potato dextrose cair + LKLPK dengan waktu inkubasi 4 dan
8 hari...
....................................................................................
3. Data kadar bahan kering, N. P205. K20. C organik, Cr(VI) dan Cr-total
kornpops K1. K2, dan K3 pada awal proses ....................................
4.
Data kadar bahan kering. N. P205,K20.C organik, Cr(VI) dan Cr-total
kompops K1, K2. dan K3 pada akhir proses ....................................
5. Data nilai BOO (rngA) substrat yang didigesti secara anaerob selama
30 hari pada level LKLPK yang berbeda .......................................
6. Data nilai ~ ~ ~ ( r nsubstrat
g n ) yang didigesti secara anaerob sefama
30 hari pada level LKLPK yang berbeda .......................................
7. Data nilai TSS (rngll) substrat yang didigesti secara anaerob selama
30 hari pada level LKLPK yang berbeda......................................
8. Data produksi gas rnetan (crn 3)substratyang didigesti secara anaerob
selama 30 hari pad%level LKLPK yang berbeda...............................
9. Data kandungan Cr(V1) (mgll) substrat yang didigesti
secara anaerob
selama 30 hari pada level LKLPK yang berbeda ..............................
10. Data produksi hijauan, bahan kering, air, abu dan Cr-total bayam cabut
yang dipupuk kompos curah .........................................................
11. Data produksi hijaua~,bahan kering, air. abu dan Cr-total bayam cabut
yang dipupuk kompos pelet...........................................................
xiii
1 54
155
.
PENDAHULUAN
Latar 8eIakang
Penyamakan kulit menghasitkan tiga macarn limbah yaitu padat, cair dan
gas. Dari ketiga macam limbah tersebut lirnbah padat yang berupa lumpur kering
belum ditangani secara sefius. Lumpur kering limbah penyarnakan kulit (LKLPK)
biasanya hanya dibuang ke tempat pembuangan akhir (TPA) berupa urug berlapis,
sehingga masih ada peluang tejadinya pelindian, dan produksi gas rnetana yang
mernbahayakan lingkungan.
Penanganan lirnbah cair rnenghasilkan lumpur kering dalam jumiah yang
cukup besar (Sharphouse, 1983; Winter, 1984. Sunaryo. 1989).
Setiap 1 kg kuli
awetan garam basah yang disamak krom menghasilkan 4 liter lumpur basah atau
setiap 1000 lembar kulit menghasilkan sekiar 100 m3 lumpur basah setiap harinya
(Sharphouse, 1983)
Cumpur basah kandungan airnya sangat tinggi (sehtar 96%), sehingga sukar
dalarn penanganannya. Salah satu cara penanganan lumpur basah adalah dengan
filterpmss. Lumpur dipompakan ke dalam rangkaian plat filter, setelah diekan akan
dihasilkan lumpur padat ( f i k r cake) dengan kadar air sekitar 40% (Sharphouse,
1983).
Settap 100
m3
lumpur basah akan dihasilkan 12 m3 lumpur padat
(Sharphouse, 1983). Lumpur padat seteiah dikeringkan beberapa hari (3-4 hari)
diperoleh lurnpur kering.
Lurnpur kering lirnbah penyarnakan kulit (LKLPK)
disamping tinggi kandungan haranya juga rnengandung logam berat krom yang
sangat berbahaya baik bagi biota air. tanaman pangan, hewan maupun manusia.
Komposisi kimia LKLPK adalah sebagai berikut: Bahan organik 45.7%, dan bahan
anorganik 54,3Oh. Kandungan C organik 21,6%, total N 4,096, P 0,0296, Ca 13.7%,
Fe 5.6%. Cr(lll) 3.2% dan Al 0.6% (UNIDO. 1990).
Meskipun penyamakan kulit hanya rnenggunakan Cr(lll) sebagai bahan
penyamak, tetapi karena dalarn proses pra-penyamakan dan pengendapan krorn
menggunakan kalsium karbonat. maka ada peluang terjadinya transfonnasi kimia
Logam berat rnempunyai sifat merusak
Cr(lll) rnenjadi Cr(VI) (Winter. 1984).
kehidupan lingkungan karena tidak mudah didegradasi, toksik pslda konsentrasi
tertentu, terakurnulasi pada organisrne dan terkonsentrasi pada rantai rnakanan
(Alrneida dan Boaventura, 1997).
penyamakan
kulit
dikenal
kurang
Cr(lll) yang terdapat pada limbah cair
toksik
dibanding
dengan
Cr(VI), tetapi
pembuangan limbah yang mengandung Cr(lll) ke lingkungan harus dibatasi karena
Cr(lll) dapat berubah rnenjadi Cr(V1) bila berternu oksidator tertentu (Almeida dan
Boaventura, 1997). Adanya ligan organik, oksidator anorganik (MnO*) dan kondisi
asarn di dalam tanah dapat rneningkatkan mobilitas Cr(lll) (Macchi et a/..1991:
Almeida dan Boaventura, 1997). Krom valensi Ill kurang toksik dibanding valensj VI,
tidak koresif dan tidak iritatitif, dalam jumlah kecil sangat diperlukan untuk
metabolisme karbohidrat bagi rnamalia (Rai et at.. 1987). Cr(ll1) lebih stabil dan
tingkat toksisitasnya hanya seperseribu dibandingkan dengan Cr(VI) Chirwa dan
Wang, 2000). Cr(lH) dalam jumlah kecil sangat diperlukan untuk metabotisme
karbohidrat pada manusia (Rutland, 1991. Chirwa dan Wang, 2000). Menurut
Harrison dan Hoare (1980) Cr(lll) berperan sebagai actiwe ingredient dan disebut
sebagai Glucose tolerance factor (GTF) yang penting untuk rnengoptirnalkan
aktivitas insulin dalam jaringan marnalia.
Krom vatensi VI mempunyai kelarutan yang tinggi, dan be-
sangat toksik,
korosif, karsinogenik (Rai et a/.. 1987; Kendrick et at.. 1992). dan mutagenik (Petrilli
dan Flora, 1977; Llovera et at., 1993) karena dapat membentuk senyawa kompleks
makromolekul dalam set dan marnpu menembus membran sd biologi dengan cepat
dan mengalami reduksi di dalam sel (Rai et a/., 1987). Pada manusia Cr(VI)
rnenyebabkan iritasi dan korosi pada kulit dan saluran pernafasan (Solisio et a/..
2000). Pada tanaman Cr(VI) menyebabkan ke~sakanpada sistem perakaran
--
(Notohadiprawiro. 1995). pigmen fotosintesis, penurunan enzim nihat reduktase dan
sintesis protein (Vajpayee et a/., 1999). Cr(Vl) menyebabkan gqaia kanker pada
hewan percobaan (Heryando-Palar. 1994).
Marmut yang diberi perfakuan asam
kromat dan kalsium krornat menunjukkan adanya gqala kanker pada paru-parunya,
sedangkan yang diberi perlakuan Cr(lll) tidak ada gejala tersebut.
Cr(VI) juga
sangat berpengaruh terhadap kehidupan air, ikan lebih tahan terhadap Cr(VI), tetapi
kehidupan air yang lebih rendah lebih sensitif terhadap logam ini (Winter, 1984:
Rump dan Krist, 7992). Pada konsentrasi 10-20 mgn. Cr(lll) sudah menghambat
aktivitas biologi pada limbah, sedangkan Cr(Vl) lebih rendah lagi yaitu hanya pada
konsentrasi 2-1 0 mgn (Rump dan Krist, 1992). Oieh karena itu perlu dicari metode
penurunan kandungan Cr(VI) yang sederhena, murah dan aman.
Logam berat termasuk krom dapat dipisahkan secara fisika. ffsiko-kimia, dan
elektrokimia. Misalnya dengan cara tukar ion (Tiravanti et at. 1997), reduksi dan
presipitasi (Macchi et
a/,1991; Almeida & Boaventura, 1997)). uttrafiltrasi dan
reverse osmosis (Cassano et at, 1997). reduksi galvanik (AWo dan Sedahmed,
1998), presipitasi elektro-kimia dwikutub (Kongssricharoem dan Polprasert, 1996).
serapan dengan bahan sorben anorganik (Lehrnann et a/., 1999) dan karbon aktii
(Ranganathan, 2000). Biosorpsi logam berat dapat dilakukan dengan rnernanfaatkan
substrat alarn seperti lirnbah pertanian, rnikroorganisrne, lirnbah hutan. kasein. dan
pulp gula beet (Senthilkurnaar et a/. 2000). Pengambilan logarn berat secara kimia
dianggap tidak efasien karena rnenggunakan bahan kimia yang cukup banyak.
sedangkan bila menggunakan rnikrob biaya cukup rnurah dan bromassa mudah
didapat (Kapoor dan Viraraghavan, 1995). Pengambilan logarn berat secara biologi
rnenggunakan jasa biornassa rnikroorganisrne termasuk- bakteri, ragi, algae dan
jarnur (Gadd. 1992; Kapoor dan Viraraghavan. 1995) merupakan pilihan yang tepat
karena teknologinya sederhana dan biayanya rnurah.
Biomassa mikrob mudah
diperoleh dari alarn ataupun dari limbah industn rnakanan dan minurnan.
Beberapa jenis m~krobtelah digunakan untuk mengambil ion logarn berat,
misalnya bakteri (Kornori et al., 1990; Solisio et a/., 2000). ragi (Ferraz & Teixeira.
1999; Al-Saraj et al., 2000), algae (Yesim-Sag et a/., 1998). dan jarnur (Yesim-Sag
81 Kutsal. 1996; Yesirn-Saq et a/.. 1998; Kapoor & Viraraghavan. 1998; Tobin &
Roux, 1998; Kapaor et al., 1999; Prakasharn et a/., 1999; Yesirn-Saq & Kutsal,
2000). Mekanisme biosorpsi logam oleh rnikrowganisme sangat kornpleks dan
bergantung pada interaksi fisikokirnia antara ion logam dan sisi-sisi pengikatan
logarn pada dinding rnembran sel
rnikroorganisme (Gadd,
1992).
Proses
pengarnbilan ion logarn berat dari larutan dikelornpokkan rnenjadi tiga yatu: 1.
biosorpsi ion logam pada permukaan rnikroorganisme, 2. pengarnbilan ion logam ke
dalarn intraselular, 3. transformasi kimia ion logarn oleh rnikroorganisrne(Yesirn-Saq
dan Kutsal, 2000). Reduksi Cr(VI) secara biologi (menggunakan jasa bakteri, jamur
dan ragi) rnerupakan pilihan yang tepat karena (1) tejadi pada pH netral dan suhu
normal (2040
OC),
(2) tidak rnemerlukan reagen kimia dalam jumlah yang cukup
besar. (4) tidak rnernerlukan energi yang besar dan hanya terbentuk sedikii lurnpur,
(5) Cr(lll) yang terbentuk relatif tidak berbahaya bagi sebagian besar organisme,
dan (6) mikroorganismeyang telah digunakan untuk reduksi kromal dapal digunakan
lagi setelah logam kromnya dipisahkan dari sel mikrob
(Komori et a/.,1990).
Reduksi Cr(VI) di dalam sel mikrob terkait erat dengan proses rnetabolisme aktii
. .
(Llovera et a/.,19931, biasanya melibatkan sistem transport, dan enzim tertentu
seperti krornat reduktase (Gadd, 1992; Wang dan Xiao, 1995). sitokrom c3 (Lovley
dan Phillips. 1994) dan enzirn lain yang belum dikenal (Lovley dan Phillips, 7994).
Biosorpsi dengan jamur merupakan salah satu pilihan untuk mengambil ionlogam berat dari lamtan (Kapoor dan Viraraghavan, 1995; 1998) karena disamping
biayanya murah, biornassa jamur
mudsh didapat. Jamur dan ragi mampu
mengakurnulasi hararnilcro seperti Cu, Zn dan Mn serta logam non hara seperti U,
Ni, Cd, Sn dan Hg dalam jumlah yang jauh lebih tinggi dari kebutuhannya (Gadd.
1990, 1992). Sel hidup AspergiI1u.s niger, Mucor dan Pennicillium terbukti dapat
mengabsarbsi berbagai ion logam berat (Kapaor dan Viraraghavan, 1998) karena
dinding sel jamur tersusun oleh polisakarida kitin dan kiosan, pofisakarida ini dikenal
mempunyai afinitas yang tinggi terhadap logarn berat (Chui et
a/. 1996). Hasil
penelitisn Chui et ale(1996) menunjukkan b a h a kitin dan kiisan mampu rnenyerap
lebih
dari
9O0A
ion
logam
Cr(l1l).
Pengambilan
(uptake)
logan~ berat
mengikutsertakan proses-proses pengkomplekan, koordinasi, kelasi, tukar ion,
adsorpsi dan mikropresipitasi tergantung pada substratnya (Solisio et at.. 2000).
Jarnur A. nigerlelah digunakan untuk rnengarnbil logam berat Ni. Pb, Cd dan Cu dari
larutan (Kapoor dan Viraraghavan, 1998). tetapi beiurn pernah digunakan untuk
rnengabif logam Cr dari larutan. Fusariom sp dan A. niger yang diiiolasi dari lurnpur
kering limbah penyarnakan kuli temyata sangat misten terhadap logarn krorn
(Wibowoi 2001), Oleh karena itu kedua macam jarnur ini dipilih sebagai laiosorben
untuk percobaan reduksi dan biosorpsi logarn krorn.
Pengomposan rnelibatkan berbagai jenis
mikrob yaitu bakteri, jarnur
actinomyoetes, ragi, dan protozoa (Haga. 1990; Polprasert, 1995). Mikroorganisrne
berfungsi untuk rnendegradasi bahan organik kornpleks rnenjadi senyawa-senyawa
sederhana sehingga rnenjadi lebih tersedia bagi tanaman. Transformasi C organik
rnenjadi GO2 secara aerob rnenghasilkan panas dalam jurnlah yang cukup besar,
sehingga marnpu rnembunuh organisme patogen {Haga, 1990; Potprasert, 1995:
Smith, 1996). Logarn berat sangat sukar didegradasi oleh rnikroorganisme, logam
berat hanya dapat diiransformasi rnenjadi bentuk yang kurang toksik secara biologi
(Gadd, 1992).
C w l ) diubah menjadi Cr(lll) oleh ensirn k m a t reduktase yang
dihasi4kan oleh sel mikrob termasuk jarnur dan bakteri (Gadd. 1992);
Proses
pengornposan
sebagian
diyakini
rnempunyai kernampuan rnereduksi C w l ) rnenjadi Cr(lll) (PeneIitiin I).
Bakteri
melibatkan
banyak
jenis
rnikroorganisrne,
fermentatit baik aerob dan anaerob, mesofif dan termofil terdapat pada kornpos.
Pseudomonas, KlebHIa dan Bacillus sp tekh diidentifikasi terdapat pada kornpos
(Tournela et al., 2000). Pseudomonas sp, E. cdi, C l ~ i u m
sp, Megatetfum dan
Semtis, sp juga ditemukan pada turnpukan kompos (Miller. 1996). Beberapa jenis
jarnur rnesofil diemukan pada turnpukan kornpos, Aspergillus sp dan Penicilium sp
-
adalah dua spesies jarnur paling urnurn dijumpai pada kornpos. Kedua jenis jarnur ini
rnempunyai kemampuan mengakumulasi logarn berat (Gadd, 1992).
Biornetanogenesis mewpakan salah satu stabilisasi limbah organik secara
anaerob, bahan organik diurai rnenjadi monomer-monomer. asam-asarn organik
rantai pendek. alkohoi. asam asetat, CH4dan sedikit HZ.C02 H2S. NH3, NO,
. serta
hara (nitrat dan nitrit, serta mineral) (Zinder, 1986 dan Polprasert, 1995). Gas-gas
rumah kaca (CH4 dan NO.) tersebut ikut terbakar selarna pemakaian gas sebagai
sumber
energi,
sehingga
pernanasan global.
tidak
lagi
rnernbahayakan
lingkungan
termasuk
Biornetanogenesis rnelibatkan behagai jenis bakteri yaitu
bakteri fermentatif atau hidrolitik, bakteri asidogenik, bakteri asetogenik dan bakteri
metan. Beberapa jenis bakteri yaitu Bacillus sp, Pseudomonas fluoreens (Wang
dan Xiao, 1995), Escherichia coli (Chirwa dan Wang, 2000), Agrobacterium
radiobacter (Llovera et a/., 1993). Desulfovibflo vulgaris (Loveley & Phillips, 1994),
Enterobacter cloacae (Komori et a/.. 1990; Manahan, 1992) dan Sphaemtilus natans
(Solisio et a/.. 2000) mampu mereduksi Cr(Vlj menjadi Cr(lll). Disarnping mampu
menghasilkan rnetana biornetanogenesis diharapkan marnpu mereduksi Cr(V1) di
dalam lumpur kering karena biornetanogenesis rnelibatkan bennacam-macam
bakteri, terutama bakteri anaerob. Kedua proses ini yaitu pengomposan dan
biometanogenesis diharapkan rnedadi dua jenis rnetode pengolahan lumpur kering
yang rnurah dan memberi manfaat yang besar bagi pabrik penyamakan kulit.
Biornetanogenesis dilakukan untuk rnengdah limbah penyamakan kulit dan
mereduksi krorn
LKLPK karena di Indonesia teknologi ini belurn digunakan untck
rnengolah linbah cair penyarnakan kuli dan LKLPK.
Kornpos dan slun yang dihasilkan oleh pengomposan dan biornetanogenesis
rnasih rnengandung ham N,
P dan K dalarn jurnlah yang cukup tinggi, sehingga
sangat bennanfaat untuk mernelihara dan meningkatkan tingkat kesuburan tanah.
serta rneningkatkan produksi tanarnan pakan temak, sayuran dan hortikultura.
Logarn berat tennasuk krorn VI selarna proses pengornposan akan diransformasi
rnenjadi krom Ill yang bersifat imobil, tidak terlarut dan lembarn (Zorpas et ai., 2000),
sehingga sukar diabsorbsi oleh tanaman.
.-
Pelet rnereduksi luas perrnukaan.
sehingga unsur ham dan logam berat rnenjadi lebih sukar diabsorbsi oleh tanaman,
dengan dernikian diharapkan lebih efisien dan marnpu rneurunkan toksisitas logam
berat.
Pemakaian LKLPK yang telah dikornposkan rnerninimalkan bahaya karena
Cr(VI) yang terdapat di dararnnya sebagian telah direduksi menjadi Cr(lll).
Pengomposan rnampu rnenghilangkan senyawa-senyawa fitutoksik (Jacob, 1990),
sehingga kompos arnan digunakan untuk memupuk tanarnan pertanian. Di dalam
penelitian ini digunakan bayam cabut untuk mengevaluasi kualitas kornpos dan
toksisitas krorn karena bayarn cabut umumya pendek dan cepat perturnbohannya.
Hanya bagian batang dan daun yang dianalisis kandungan kromnya karena kedua
bagian te-but
yang biasa dikonsurnsi baik oleh temak rnaupun rnanusia.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini dikerjakan dengan tujuan utarna rnenurunkan kandungan Cr(VI)
LKLPK
rnelalui
pengornposan den
biometanogenesis, rnernbuktikan bahwa
biornassa jarnur Fusarium sp dan Aspengillus niger dapat rnereduksi Cr(VI) dan
digunakan untuk mengambil logam krom dari larutan, serta membuktikan bahwa
logam krom yang tefdapat di dalam kompos sukar diserap oleh tanaman.
Tujuan lainnya adalah mengevaluasi kualitas fisik, kimia dan biologi pupuk
organik (kompos) yang diproduksi dari kombinasi feses,sapi perah, jerami padi, dan
LKLPK, mempelajari efek toksisitas krom terhadap produksi bayam cabut baik yang
dipupuk kompos curah maupun pelet.
Hipotesis
Hipotesis yang diajukan adalah sebagai berikut: biomassa jamur Fusarium sp
dan A. niger marnpu menyerap dan mereduksi Cr(VI) karena dinding selnya
tersusun oleh kitin dan kiiosan, kedua senyawa ini dikenal rnempunyai afinitas yang
tinggi terhadap
logam berat.
Pengornposan dan
biometanogenesis mampu
menuwnkan kandungan Cr(VI) dan mereduksi Cr(VI) menjadi Cr(ll1) karena kedua
proses tersebut melibatkan berbagai jenis mikrob termasuk bakteri, jamur dan
actinomycetes.
Aplikasi kompos yang mengandung LKLPK tidak meningkatkan
kandungan krom bayam cabut karena sebagian Cr(VI) telah terduksi menjadi Cr(l1l).
dan terdapat penghalang absorpsi Cr(lll) ke dalam tananlan yaitu Cr(lll) terikat pada
partikel lempung dan bahan organik.
Tanaman yang dipupuk kompos yang
mengandung krom rnampu tumbuh dan Wrproduksi, karena kompos sudah bebas
dari fitotoksin dan krom telah diiransfomasi menjadi bentuk tecpresipitasi dan
Iembam sehingga sukar diserap oleh tanaman.
Manfaat P e n e l i n
Hasil penelitian ini diharapkan dapat diaplikasikan di
pabrik penyarnakan
kuli untuk mengolah limbah cair ataupun padat secara biologi khususnya
menggunakan jasa bakteri dan jarnur benang, agar buangan akhimya tidak
membahayakan bagi lingkungan setta memberi manfaat yang sebesar-besamya
bagi pengambil kebijakan dalam menetapkan kriteria pelarangan pemakaian limbah
padat sebagai pernbenah tanah.
TlNJAUAN PUSTAKA
Penyamakan Kuli
Penyamakan kuli adalah proses pengubahan protein kuli mentah menjadi
kulii tersarnak oleh bahan penyamak, sehingga tejadi perubahan sifat fisik dari labil
rnenjadi stabil dan tahan temadap pengaruh liikungan seperti tekanan fisik, cuaca
dan mikroorganisme.
Perbedaan utama antara kuli segar
dan kulit tersamek
adalah sebagai berikut: kulit segar jika dikeringkan menjadi kaku, k e w dan mudah
dipatahkan, dan ketika dibasahkan kembali mudah mengalami pembusukan,
sedangkan kulY samak jika dikeringkan tetap lentur dan lemas, meskipun
dibasahkan kernbali tidak akan membusuk (Sharphouse. 1983).
Berdasar pada bahan penyamak yang digunakan.
penyamakan kulit
dikelompokkan menjadr empat yaitu: 1. Samak nabati, menggunakan bahan
penyarnak asal tumbuh-lumbuhan; 2. Samak mineral, menggunakan bahan
penyamak mineral yaitu Al, Cr dan Zr; 3. Samak sintetik menggunakan bahan
~
4. Samak
penyamak sinteiis (aromatic syntans. resin dan 8 l l p h a b ~syntans);
aldehida,
menggunakan
bahan
penyarnak
aldehida
yaitu
minyak
ikan.
gluteraldehida, dan formaldehida (Sharphouse. 1883;Sarlcar, 1995).
Penyamakan kuli merupakan rangkaian proses yang panjang, namun dapat
-
dikelompokkan
menjadi tiga
bagian
yaitu
penyamakan (tanning)dan penyelesaian (fin-)
proses pnyiapan
(prefanning),
(Sharphouse, 1983).
p-yiapan
Proses penyiapln rneliputi tahapan pengulitan, pengawetan, pencucian.
perendaman, pengapuran, buang bulu. buang sisa daging, buang kapur, bating dan
pengasaman atau pickle (Sharphouse. 1983; Sarkar. 1995). Tujuan tahapan ini
adalah unhrk rnenyiapkan kondisi kuli agar siap untuk disamak. Tahapan ini juga
sering d i i b u t pengejaan di rurnah basah atau beam house operation.
Proses penyamkart
Pada tahapan ini kulit disamak dengan h h a n penyamak tertentu misalnya
krorn, nabati ataupun sintan, tergantung pada produk akhir yamg akan dihasilkan
(Sharphouse. 1983; Sarkar. 1995).
Protein kdagen bereaksi dengan bahan
penyarnak, sehingga sifatnya berubah, dari labil rnenjadi stabil, t i a k rnudah
-
rnengkenrt, dan tidak mudah mengalami dekomposisi maupun pernbusukan
(Sharphouse, 1983; Sarkar, 1995). Fungsi garam krorn pada proses penyamakan
adalah untuk mernbangun lapisan pelindung untuk rnencegah masuknya air ke
dalarn kulit sarnak, sehingga tidak tejadi pernbusukan. Krom rnernbentuk senyawa
kompleks dengan polipeptida kolagen, seh~nggakulii tahan terhadap pengaruh luar
( Alrneida dan Boaventura. 1997).
Proses penyelesaian
Pada tahapan ini urutan dan rnacam prosesnya sangat beragam tergantung
pada tujuan penyamakan. Misalnya ilntuk kuli atasan berbeda dengan kuli sol, kuli
jaket b e m a dengan kulit untuk tas dan koper. Pada tahapan ini kulit yang tdah
tersarnak, penarnpilannya dibuat lebih rnenarik, lebih lemas dan tidak mudah
mengkerut
dengan
berbagai
proses
seperti
pengamplasan,
pewamaan,
perninyakan, setting out, peregangan, pengkilapan dan pelapisan ( Sarkar. 1995).
Limbah Penyamalran Kulit
Limbah penyamakan kuli dibedakan menjadi limbah padat, gas dan cair.
Setiap tahapan proses penyamakan kuli rnenghasilkan limbah yang berbeda
macam dan komposisinya. Sumber cernaran hnbah penyamakan kuli berasal dari
kulit dan kelebihan bahan kimia yang digunalcan dalarn penyamakan kuli (VVinter.
1984). Limbah asal bahan mentah dapat berupa rambut dan woot, protein non
kolagen dan kolagen, lernak, sisa-sisa perapihan. kulit belahan, serasah penyerutan
serta debu pengamplasan Winter,
1984 dan Sharphouse. 1983).
Limbah
penyamakan kulit terdiri dari air, garam, protein kuli yang tidak diinginkan ( albumin,
globulin, mukoid, musin, retikulin dan keratin). rambut. iemak dan kelebihan bahan
kimia yang digunakan dalam penyamakan (Sharphouse, 1983). Lebih dari q00
macam bahan klm~adigunakan di dalam proses penyamakan kulit, bahan-bahan
tersebut juga ditemukan di dalam limbah padat dan cair (Fabiani et a/. 1995)
Garam Cr(lll) dan senyawa sulfur merupakan k h a n cemaran utama yang terdapat
di dalam limbah penyamakan kuli (Fab~antet d.. 1995).
Menurut Sarkar (1995) dl
dalam lumpur kering limbah penyamakan kulit terdapat Cr(lll), Al(111) dan garam
dapur (NaCI) dalam jumlah yang cukup tinggi.
Limbah cair
Sebagiin begar tahapan proses penyanakan kulit mengeluarkan limbah cair
khususnya proses pengerjaan kuli di rumah basah, rneliputi proses pencucian,
pengapuran, buang bulu, buang kapur, penebalan, babirg. dan pengasaman.
Limbah cair dari rumah basah (beam hoccse) berupa limbah pencucian (kadar
garamnya sangat tinggi), limbah cair bersifat basa dan limbah cair bersifat asam
flhorstensen. 1997). Di dalam penanganannya bisanya dicampur menjadi satu,
diendapkan, diperlakukan secara biologi (lumpur a m , diendapkan dan
lumpur
selanjutnya dikeringkan atau diberi iekanan (Sharpheuse, 1983).
Karakterislik limbah cair penyamakan hliisangat bervariasi dari hari ke hari
maupun di antara tahapan proses winter, 1984).
Kualitas dan macam bahan
rnentah dan macam produk akhir juga beIpenga~hterhadap kamkteristik limbah
cair penyamakan kuli (Money, 1991). Pada Tabel 1 disajikan karalttew~klimbah
cair penyamakan kuli kambing awetan
salah satu pabrik penyamakan kulit di
Yogyakarta (Praylno, 1998). Proses penyamakan dan penyelesaian lirnbah cair
mengandung logam berat berbahaya dan beracun terutarna kmm.
Di dalarn
penanganannya hams terpisah dari limbah mir dari rumah basah (Sharphouse.
1983).
Dari Tabel 1 tarnpak bahwa lirnbah pencucian tinggi kandungan garam
dapurnya (berasal dari kulit garaman), pada tahapan buang
nya
bulu BOD dan COD
sangat tinggi karena pada tahap ini penggunaan kapur cukup tinggi juga
adanya lirnbah berupa rambut dan sisa daging.
Kandungan sutfida tertinggi pada
proses buang bulu, karena untuk buang bulu digunakan CaC03 dan Na2S serta
NaHS (Sharphouse, 1983; Sarkar. t 995). Pada proses pengasaman limbah caimya
bersifat asam dengan nilai pH antara 2.5-3.0.
Kandungan suWa yang juga tinggi
di duga berasal dari reduksi asam sum y a w biaorrnya dgunakan &lam proses
pengasaman (Sharphouse, 1983; Sarkar, 1995).
Pada tahapan penyamskan,
limbah cair mengandung krom dalam jumlah yang sengat tinggi (0,7%), agar tidak
rnencemari lingkungan sebaiknya krom diarnba clan digunakan lagi untuk menyamak
kulii (Prayitno, 1998). Menurut Sharphause (1983) dan Sarkar (1995) pmses beam
house, pengasaman, penyarnakan, perninyakan, dan pewamaan rnenggunakan
banyak bahan kimia yang tidak seluruhnya teltikat pada kulit sarnak, tetapi sisanya
terdapat pada lirnbah cair dan lumpur (sludge).
Tabel 1. Karakteristik limbah cair pabrik penyamakan kulit yang memproses 5.4 ton/
hari kulit kambing garaman
Parameter
Pencudan
Volume, mJ
COD, mgll
BOD, mgll
TSS. mgll
Sulfida, rngll
Salinitas, mg/l
N-amonia. mg/l
Krom, mgll
Lemak, mgll
Buang
bulu
Buang
kapur
10.80
15.467
14.000
6.230
970
54.0
875
333
101
0,50
4.5
4.380
1.SO0
-8.670
101,8
0-60
7.5
2,5-3.0
-
PH
10.6
Pengasaman
Benyamakan
3.0
Sumber: Prayitno (1998)
~ e t e r a n ~ a-n=: tidak.terdapat atau tidak terdeteksi
Puntener (1995) melaporkan bahwa setiap ton kuli rnentah menghasilkan 30 m3
limbah cair, 67OA nya berasal dari rurnah basah. 18% berasal dari wet end, 17% dari
penyarnakan dan 1% dari proses penyelesaian.
Lumpur timbah penyarnakan kuli
Lumpur limbah penyarnakan k u F i dapat dikelornpokkan rnenjadi tiga yaitu
lurnpur primer, &under
dan tersier (Davies dan Cornwell, 1991).
Lurnpur primer
berasal dari bak pengendapan primer. tumpur ini mengandung 3-8% padatan, dan
70% nya adalah bahan organik Pada kondisi anaerob lumpur ini menjadi sangat
behau. Lumpur sekunder berasal dari bak pengendapan sekunder. lumpur ini
biasanya rnengandung rnikroorganisme dan bahan lembarn dari penanganan limbah
a i r sekunder. Padatannya mengandung 90% bahan organik. Bila k a n d i anaemb,
lumpur ini juga rnenghasilkan bau busuk. Lumpur dari lumpur aktif
&owe) rnengandung 0.5
- 2%
padatan, sedangkan
(activated
lumpur dari tn'ckling filter
mengandung 2-5% padatan total. Lumpur tersier berasal dari penanganan lirnbah
cair tersier. Siat-sifal lurnpurnya tergantung pada perlakuan yang tehh dierapkan.
Biasanya lumpur tersier mengandung bahan kirnia yang lebih sukar penanganan
lebih lanjutnya (Davis dan Cornwell. 1991).
Menurut Winter (1985) lumpur lirnbah penyamakan kuli dapat mencapai 25Y0
dari bobot kuli yang diolah, sedangkan rnenurut Sunaryo (1989) dapat mencapai
200%. Di dalarn lurnpur lirnbah penyarnakan kuii (LLPK) terdapat berbagai bahan
pencemar seperti bahan organik. Na'. Cf. suifida dan krom. Krorn yang terdapat di
dalam LLPK urnumnya terdapat dalarn bentuk senyawa krorn valensi Ill aiau dalam
bentuk asam krornat hidrat yang tidak larut dan tidak rnudah bereaksi (Rutland,
1991j.
Sebaliknya menurut Winter (1984) bita limbah samak krom dlendapkan
dengan kapur akan terbentuk senyawa kalsium krornat yang berbahaya bagi ternak
rnaupun manusia, karena senyawa krom ini valensinya VI bersifat larut dalam air,
rnobil, reaktif dan mampu menernbus dinding sel biologi.
Proses dasar penanganan lumpur limbah industri menurut Davis dan
Cornwell (1991) adalah sebagai berikut:
a. Pernekatan (thickening) yaitu pemisahan sebagiin besar air dengan cara
pengendapan ataupun pengambangan (floafalion).
b. Stabilisasi yaitu mengubah padatan otganik menjadi bentuk yang lebih lembam
sehingga lebih rnudah penanganannya serta dapat digunakan untuk memupuk
tanah tanpa adanya pengaruh yang merugikan.
c. Conditioning yaitu pehkuan lumpur dengan panas atau bahan kimia, sehingga
air dapat dipisahkan secara mudah.
d. Dewatering yaitu pernisahan air dengan cara lurnpur diberi perlakuan
vakurn,
tekanan atau pengeringan.
e. Reduksi yaitu pengubahan padatan rnenydi bentuk yang lebih stabil dengan
cara oksidasi basah, ataupun pernbakaran.
Perlakuan ini akan rnengurangi
volume limbah.
.
Pernekatan, wndifYoning, dewatering dan pengeringan biasanya digunakan
untuk mengurangi kandungan air lurnpur, sedangkan digesti, pengornposan.
pembakaran, dan oksidasi udara basah dilakukan untuk menstabilkan bahan organik
yang terdapat pada lurnpur (Tchobanoglous dan Burton. 1991).
Karakteristik lurnpur limbah industri sangat diperlukan untuk mengolah dan
mernbuangnya semra efektii. Karaktenstik lurnpur lirnbah industri tergantung pada
asal bahan padat dan prosesing yang tetah dilakukan (Tchobanogtous dan Burton.
1991). LLPK berisi benda-benda kasar baik mengapung, rnelayang maupun yang
mengendap di dasar bak. benda-benda halus tersuspensi, koloid, senyawa-senyawa
kirnia terlarut seperti SO
.;
S2-, Na'. Ca2*dan lainnya, serta benda-benda halus hidup
(rnikrob) (Trisunu dan Wazah
. 1984).
Komposisi kimia LLPK adalah sebagai
berikut: bahan organik 45,7Oh dan bahan anorganik 543%. hndungan C organik
26,l0A, total-NH, 0,4%,
N organik 4,0%, lipida 1.1%, P 0.02%, Cr(lll) 3,2%, Al 0,6%,
Fe 5.6%. Ca 13.7% (Unido. 1990). LLPK b i n y a hanya mengandung 5% bahan
padat (Sharphouse. 1983).
Seiiap 1 kg kuli awetan garam basah rnempmduksi 4 liter lumpur basah,
atau pabrik
yang menyamak 1000 lembar kuM per hari (sekitar 30-50 ton).
memproduksi 400 m3 lumpur basah setiep hari (Sharphouse. f983). Jumlah ini
cukup besar, dan karena tinggi kandungan aimya, maka sukar dalam penanganan
dan pnyimpanannya.
Penanganan LLPK yang paling sederhana adalah dengan sludge drying bed,
dengan cara ini kadar air dapat diturunkan sebesar 50-60% dalam waktu 15 hari
(Sharphouse. 1983).
Altematii penanganan LLPK tainnya adatah dengan
menggunakan m r press, lumpur dipompakan ke dalam rangkaian lempengan filter
yang porus, pada akhir proses dihasilkan fitter cake atau lumpur padat dengan
kandungan bahan padat sekiar 40% (Sharphouse. 1983). Setiap 100 m3 lurnpur
basah (kandungan bahan padat 5%) akan dihasilkan 12 m3 lumpur padat
(Sharphouse, 1983).
Lirnbah padal lain yang biasanya ikut di dalam lurnpur padat adalah lirnbah
setengah padat dari rnesin fleshing, jurnlahnya antara 15-20% dari berat kuli
awetan, atau setiap 1000 lembar kulit akan dihssitkan 3000 kg per hari (Sharphouse,
1983).
Sifat-sifat LLPK yang petlu diperhatikan bila akan diiunakan sebagai pupuk
adalah kandungan bahan organik. unsur ham. organisme patogen. logam berat dan
racun.
Konsentrasi logam berat srrngat besar variasinya, dan logam berat
rnerupakan fa-
pembatas pemakaian LLPK sebagai pupuk tanah pobanoglous
dan Burton, 1991).
PengaNh Lirnbah Penyarnakan Kuli terhadap Lingkungan
Pengaruh negatff
Pembuangan LtPK di atao tanah sebagai urug betlapis sukup potensial
rnencernari lingkungan yaitu dihasitkannya bau busuk, gas metena, dan pencemaran
terhadap air tanah dan air pemukaan karena terjadinya pelindian (Kuai et al.. 2000).
Lingkungan yang mendapat curahan atau tempat pembuangan limbah penyamakan
kuli
akan terjadi timbunan yang betlapis-lapis, bau busuk akibat pembusukan
bahan organik,
BOD nya tinggi, adanya bahan pencemar seperti kmrn, sulfida.
gararn, dan kapur.
Penguraian bahan organik akan menuninkan oksigen,
sedangkan bahan anorganik meningkatkan COD (Koziorowskidan Kucharski. 1972).
Limbah penyamakan kuti yang dibuang ke air permukaan akan berpengaruh
terhadap kandungan klorida dan sutfida yang tinggi. Bahan organik yang tinggi
menyebabkan turunnya kandungan oksigen terlarut, sehingga akan mempengaruhi
kehidupan air. Bila oksigen terlarut habis suasana menjadi anaerob. maka akan
t~mbulbau busuk, akibat dekomposisi bahan organik dengan hasil gas-gas yang
berbau misalnya H2S dan NH3 (Koziorowski
dan Kocharski, 1972; Tchobanoglous
dan Burton. 1991). Kandungan N dan P yang tinggi menyebabkan pertumbuhan
algae dan tanarnan air tidak terkendali (Koziorowski dan Kucharski, 1972). Bahan
padat seperti bulu, kalsium karbonat, dan sisa w i n g dapat menyebabkan air
menjadi kenih (Koriorowski dan Kucharski, 1972).
Tanah yang rnendapat curahan lirnhh penyarnakan kurit akan tetganggu
kesuburannya,
kandungan
garam
yang
sangat
tinggi
berpenganrh
pada
pengambilan unsur-unsur hara makm oleh tanaman. sehingga akan berpengaruh
pada pertumbuhan dan produksinya (Ribeiro et &. 2000). Kandungan krom yang
tinggi berpengaruh pada metabdisme