GETAH KARET BEKU LEUM BAKTERI PENGOKSIDASI AMONIAK NH

berbagai jenis barang karet. Barang jadi dari karet terdiri dari berbagai jenis dan dapat diklasifikasikan menurut penggunaan akhir atau menurut saluran pemasaran. Pengelompokan yang umum dilakukan adalah menurut penggunaan akhir yakni: 1 ban dan produk terkait serta ban dalam, 2 barang jadi karet untuk industri, 3 kemiliteran, 4 alas kaki dan komponennya, 5 barang jadi karet untuk penggunaan umum dan 6 kesehatan dan farmasi. Jenis produk karet yang dihasilkan dan diekspor oleh Indonesia masih terbatas, secara umum didominasi oleh produk primer raw material dan produk setengah jadi. Jika dibandingkan dengan negara-negara produsen utama karet alam lainnya, seperti Thailand dan Malaysia, ragam produk karet Indonesia lebih sedikit. Sebagian besar produk karet Indonesia diolah menjadi karet remah crumb rubber dengan kodifikasi Standard Indonesian Rubber SIR, sedangkan lainnya diolah dalam bentuk RSS dan lateks pekat www.yudis.info .

B. GETAH KARET BEKU LEUM

Kegiatan pengolahan karet remah yang dimulai dengan penyadapan getah karet dari pohon hingga pengepakan. Leum adalah getah karet yang telah membeku dan tidak dapat diolah pada proses pengolahan getah karet cair. Leum masih dapat diolah menjadi bahan karet dengan teknologi yang memadai, seperti karet remah. Namun yang menjadi masalah adalah tidak semua pabrik atau industri karet mempunyai teknologi tersebut, sehingga leum harus dikirim ke pabrik lain untuk dilakukan pengolahan. Secara ekonomis pengiriman leum ke pabrik lain tidak dapat dilakukan setiap hari karena biaya transportasi yang tinggi. Dengan demikian leum yang dihasilkan setiap hari, dikumpulkan dalam suatu gudang hingga mencapai jumlah tertentu sebelum dikirim ke tempat lain untuk diolah Warintek-Progressio, 2000. Leum yang dikumpulkan dalam gudang penyimpanan di kebun atau di pabrik mengalami penumpukan selama berhari-hari. Kondisi ini menyebabkan keadaan tumpukan leum kekurangan oksigen, terutama pada timbunan bagian bawah. Dalam keadaan ini terjadi reaksi anaerobik yang memicu keluarnya gas-gas yang berbau busuk dan sangat menyengat. Proses degradasi anaerobik dari bahan organik akan menghasilkan bahan emisi gas penyebab bau yang khas antara lain berasal dari lepasan senyawa-senyawa amoniak, sulfida, karbon monoksida, karbon dioksida serta senyawa organik lain yang mudah menguap volatile organic compounds seperti metan, asam asatat, keton, aldehid dan sebagainya Warintek-Progressio, 2000.

C. EMISI GAS BAU PADA INDUSTRI KARET

1. Amoniak NH

3 Amoniak adalah senyawa dari nitrogen dan hidrogen dengan formula NH 3 . Pada suhu dan tekanan standar amoniak berbentuk gas. Amoniak memiliki bau yang tajam, bersifat toksik, dan korosif untuk beberapa bahan. Amoniak tidak berwarna dan berbau menyengat. Amoniak dapat mencair pada suhu -33.7 o C dan menjadi padat pada suhu-75 o C berupa masa kristal putih Wikipedia, 2002. Klasifikasi mengenai dampak amoniak dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Klasifikasi Dampak Amoniak Konsentrasi dari berat Molaritas Klasifikasi Bahaya 5-10 2.87 – 5.62 molL Iritasi 10-25 5.62 – 13.29 molL Korosif 25 13.29 molL Berbahaya bagi lingkungan Sumber : Wikipedia 2002. Bau gas amoniak sangat menyengat, dapat menyebabkan iritasi serta sifat gas ini sangat korosif terhadap logam. Gas amoniak sangat berbahaya bagi manusia baik itu jangka pendek maupun jangka panjang. Pengaruh amoniak terhadap kesehatan manusia dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Pengaruh Amoniak Melalui Pernapasan terhadap Kesehatan Manusia. Dampak Jangka Pendek ≤ 14 hari Kadar di Udara ppm Jangka Waktu Gejala-gejala 0.5 Kadar minimal risk 50 Kurang dari 1 hari Ringan, iritasi mata dan tenggorokan, dan rangsangan batuk 500 30 menit Menaikkan intake udara ke paru-paru, nyeri hidung, dan tenggorokan. 5000 Kurang dari 30 menit Mati mendadak Dampak Jangka Panjang 14 hari Kadar di Udara ppm Jangka Waktu Gejala-gejala 0.3 Kadar minimal risk 100 6 minggu Ringan, iritasi mata dan tenggorokan. Sumber : Dinas Kesehatan Kota Bogor.

2. Hidrogen Sulfida H

2 S Hidrogen sulfida adalah gas tidak berwarna, toksik, mudah terbakar dan menyebabkan bau busuk. H 2 S dihasilkan ketika bakteri menguraikan bahan protein pada kondisi anaerob, seperti pada rawa dan saluran air selokan. Hidrogen sulfida juga bisa terdapat dalam gas vulkanik, gas alam, dan beberapa mata air Wikipedia, 2006. Hidrogen sulfida merupakan polutan udara yang korosif dan beracun, serta dikategorikan berbau tidak sedap Martin et al., 2004. Sulfur tereduksi dalam bentuk H 2 S juga terjadi pada biosfer sebagai hasil aktivitas vulkanik dan metabolisme mikrobial. H 2 S di alam hanya terkumpul dalam kondisi anaerobik, tapi akan teroksidasi secara spontan dan cepat dengan adanya oksigen. Hidrogen sulfida H 2 S mempunyai bau seperti telur busuk dan kadang lebih toksik daripada karbon monoksida Turk et al.,1972. Dampak-dampak yang terjadi akibat menghirup H 2 S terdapat pada Tabel 4 berikut. Tabel 4. Dampak Menghirup H 2 S Konsentrasi Efek Bagi Manusia 0.03 ppm Bisa dibau, aman dihirup dalam 8 jam. 4 ppm Bisa menyebabkan iritasi mata, harus menggunakan masker karena bisa merusak metabolisme. 10 ppm Maksimum terhirup selama 10 menit. Bau membunuh dalam 3 sampai 15 menit. Menyebabkan gas mata dan luka pada tenggorokan. Bereaksi secara keras dengan campuran isi raksa gigi. 20 ppm Terhirup lebih dari satu menit menyebabkan beberapa kerusakan urat saraf mata. 30 ppm Hilang penciuman, kerusakan sampai darah ke otak diteruskan dengan kerusakan organ penciuman. 100 ppm Kelumpuhan pernafasan dalam 30 sampai 45 menit. Pingsan dalam waktu singkat maksimal 15 menit. 200 ppm Kerusakan mata serius dan kerusakan mata sampai pada saraf. Melukai mata dan tenggorokan. 300 ppm Kehilangan keseimbangan dan fikiran. Kelumpuhan pernafasan dalam 30 sampai 45 menit. 500 ppm Menimbulkan kelumpuhan dalam 3 sampai 5 menit. Dibutuhkan segera penyadaran buatan. 700 ppm Akan menimbulkan terhentinya nafas dan kematian jika tidak segera ditolong. Kerusakan otak secara permanen jika tidak ada pertolongan cepat. Sumber : AlkenMurray Corp 2002 Penghilangan H 2 S diperlukan dengan alasan kesehatan, keamanan, dan korosi Jensen dan Webb, 1995. Menurut Kleinjan 2005, siklus sulfur secara biologi dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1. Siklus Sulfur Secara Biologi. Kleinjan, 2005.

D. BIOFILTER

Menurut Janni et al. 2000, ada beberapa cara metode penanganan yang digunakan untuk mengontrol emisi gas penyebab bau yang meliputi metode fisika, kimia, maupun biologi antara lain adalah sebagai berikut: 1. Metode pengontrolan langsung dari sumbernya, 2. Penambahan bahan kimia tertentu pada limbah penyebab bau, 3. Menyimpan limbah pada storage drum-drum penampungan, 4. Penambahan ozon ozonisasi, 5. Teknologi plasma non thermal, dan 6. Penerapan metode biofiltrasi. Berdasarkan metode penanganan yang telah disebutkan, metode no. 1 sampai no. 5 termasuk metode fisika kimia. Dahulu metode ini banyak digunakan untuk menangani masalah gas penyebab kebauan, namun karena biaya opersional cukup tinggi, sulit dalam perawatan dan juga menimbulkan limbah sekunder, akhirnya metode ini telah banyak ditinggalkan Sun et al., 2000. Metode no. 6 merupakan metode penanganan emisi gas penyebab bau dengan biofiltrasi, metode ini merupakan pengembangan dari metode biologi. Menurut Sun et al. 2000, biofiltrasi adalah teknologi yang digunakan untuk mengolah gas dan bau yang biodegradable dapat terurai oleh mikroorganisme. Metode biofiltrasi dibedakan menjadi tiga tipe yaitu biofilter, bioscrubber, dan biotricling filter Ottengraf, 1986. Menurut Chou dan Cheng 1997, biofilter adalah reaktor dengan material padat sebagai bahan pengisi dimana mikroba terjerat secara alami di dalamnya dengan membentuk biokatalik lapisan tipis. Gas-gas yang melalui biofilter akan larut atau terserap ke dalam lapisan biolayer dan akan diuraikan oleh mikroba yang ada Ottengraf, 1986. Biofilter didefinisikan sebagai packed tower deodorization apparatus atau alat penghilang bau yang berupa tower dengan bahan pengisi di dalamnya Devinny et al., 1999. Kapasitas penghilangan senyawa N maksimum dari beberapa penelitian terdahulu dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 5. Kapasitas Penghilangan Maksimum dari Beberapa Senyawa Polutan Senyawa Polutan Kapasitas Penghilangan Maksimum Sumber Hidrogen Sulfida Metantiol Dimetil disulfida Dimetil sulfida Ammonia 5.0 g-Skg-gambut keringhari 0.90 gkg-gambut keringhari 0.68 gkg-gambut keringhari 0.38 gkg-gambut keringhari 0.16 g-Nkg-gambut keringhari 2.68 g-Nkg-media kering tanah,sekam,sludgehari 67.03 g-Nkg-media kering kompos, tanah, sekam, sludge hari 68.53 g-Nkg- media kering kompos, tanah, kulit kayu, sludgehari 1.16 g-Nkg-tanahhari Cho et al., 1991 Cho et al., 1991 Cho et al., 1991 Cho et al., 1991 Shoda, 1991 Indriasari, 2005 Saputra, 2006 Saputra, 2006 Nurcahyani, 2006 Mekanisme kerja biofilter ini adalah dengan melewatkan gas penyebab bau ke dalam kolom biofilter. Pada awalnya gas-gas tersebut akan diserap oleh material padat bahan pengisi. Penyerapan yang terjadi ini sering disebut dengan penyerapan secara fisik. Setelah material padat jenuh dengan gas maka penyerapan akan dilanjutkan oleh mikroorganisme yang telah membentuk lapisan tipis biofilm atau biolayer di dalam biofilter. Target komponen gas akan larut atau terserap ke dalam lapisan biolayer ini, selanjutnya dioksidasi dan diuraikan oleh mikroorganisme yang hidup Yani, 1999. Menurut Brady 1990 proses transformasi nitrogen yang terjadi pada biofilter Gambar 2. Gas NH 3 yang masuk dari inlet ke dalam biofilter akan berada dalam kondisi berikut ini : 1 akan digunakan oleh mikroorganisme dalam membentuk bahan organik menjadi biomassa, 2 akan langsung keluar kembali tanpa ada perubahan bentuk, khususnya jika pH media menjadi tinggibasa, dan 3 dengan kondisi oksigen yang cukup akan dioksidasi menjadi nitrit, kemudian menjadi nitrat melalui proses nitrifikasi. Gambar 2. Transformasi Nitrogen yang Terjadi dalam Biofilter Brady, 1990.

1. Bahan Pengisi Biofilter

Bahan pengisi merupakan jantung dari sebuah biofilter karena bahan pengisi atau packing material atau filter beds merupakan inti operational suatu biofilter Ottengraf, 1986. Pemilihan bahan pengisi biofilter yang tepat sangatlah penting untuk memaksimalkan efisiensi biofilter. Fungsi bahan pengisi selain sebagai tempat tumbuh dan berkembangnya mikroorganisme, juga harus mampu menjamin ketersediaan nutrisi yang dibutuhkan oleh mikoorganisme. Pada umumnya, bahan pengisi alami mengandung sejumlah nutrisi yang mencukupi untuk pertumbuhan mikroorganisme, sehingga penambahan nutrisi dan mineral tidak diperlukan. Namun pemakaian biofilter dalam waktu relatif lebih lama 3 Amoniak NH 3 dari inlet Emisi Biomassa mikroba Nitrit NO 2 - Emisi : NO N 2 O N 2 Bahan Pengisi Amonium NH 4 + Nitrat NO 3 - Leaching denitrifikasi Nitrifikasi absorpsi mineralisasi konsumsi desorbsi bulan lebih perlu ditambahkan sejumlah nutrisi tertentu, untuk mempertahankan kelangsungan hidup mikroorganisme tersebut. Menurut Hirai et al. 2001, dalam metode biofilter pemilihan bahan pengisi sebagai media tempat tumbuh bakteri yang digunakan merupakan hal yang sangat penting untuk mendukung kehidupan bakteri yang digunakan. Beberapa kriteria penentu pemilihan bahan pengisi adalah: 1. Mempunyai kapasitas penyangga air yang tinggi, 2. Mempunyai tingkat porositas yang tinggi, 3. Mempunyai daya memadat compacting yang rendah, 4. Tidak mengalami penurunan kinerja walaupun kadar air menurun, 5. Tidak berubah dalam jangka panjang, 6. Murah, 7. Memiliki kemampuan untuk menyerap bau, 8. Mudah diperoleh, dan 9. Mempunyai kapasitas penyangga yang tinggi terhadap produk akhir yang bersifat asam. Bahan pengisi dalam biofilter tergantung pada kemampuan hidup mikroorganisme dalam bahan tersebut. Bahan pengisi dapat digolongkan menjadi dua berdasarkan sifat kimiawinya. Bahan pengisi pertama yaitu bahan pengisi yang berasal dari bahan organik, dan yang kedua berupa bahan anorganik.

a. Tanah

Tanah dapat digunakan sebagai bahan pengisi pada biofilter karena murah, mudah didapat, tersedia dalam jumlah yang melimpah, dan mengandung populasi mikroba yang tinggi. Tanah secara alami bersifat hidrofilik dan memiliki kemampuan untuk menahan air lebih tinggi bila dibandingkan dengan kompos dan gambut walaupun dalam kondisi yang kering. Kekurangan dari bahan pengisi tanah yaitu mempunyai daya penurunan tekanan yang besar dan sering terdapat garis-garis kecil pada media untuk aliran udara. Selain itu tanah juga memiliki permeabilitas yang cukup rendah terhadap gas. Tanah sangat bagus digunakan untuk open-bed biofilter Devinny et al. 1999. Menurut Sutedjo et al. 1991, tanah yang normal tersusun dari unsur- unsur padat, cair, dan gas yang secara luas dapat dibagi dalam lima kelompok yaitu : a. Partikel-pertikel mineral yang dapat berubah-ubah ukuran dan tingkatan hancuran mekanis dan kimiawinya. Partikel-partikel ini meliputi kelompok batu kerikil, pasir halus, lempung, dan lumpur. b. Sisa-sisa tanaman dan binatang yang terdiri dari daun-daunan segar yang jatuh, tunggul, jerami, dan bagian-bagian tanaman yang tersisa serta berbagai bangkai binatang dan serangga yang membusuk dan hancur menyatu dengan partikel-partikel di atas. Residu atau sisa tanaman dapat berwujud humus atau bahan-bahan humus. c. Sistem-sistem kehidupan termasuk berbagai kehidupan tanaman, dan sejumlah besar bentuk mahlukbinatang yang hidup dalam tanah seperti serangga, protozoa, cacing tanah, binatang mengerat, termasuk berbagai alga, fungi, aktinomisetes, dan bakteri. d. Air merupakan bentuk-bentuk cairan yang terdiri dari air bebas dan air higroskopis yang mengandung berbagai konsentrasi larutan garam-garam anorganik dan campuran-campuran berbagai senyawa organik tertentu. e. Berbagai gas yang terdiri dari karbondioksida, oksigen, nitrogen, dan sejumlah gas lainnya dalam konsentrasi terbatas. Lapisan tanah bagian atas mengandung bahan organik relatif lebih tinggi dibandingkan lapisan tanah bagian bawah. Pada lapisan atas top soil terdapat akumulasi bahan organik yang berwarna gelap serta subur, yang sangat penting untuk kehidupan mahluk di dalamnya. Lapisan ini memiliki kedalaman sekitar 20 cm dan lapisan paling subur. Pada lapisan ini terdapat banyak unsur hara yang sangat dibutuhkan oleh tanaman untuk tumbuh dan berkembang biak. Pada lapisan ini banyak sekali terjadi dekomposisi jasad-jasad mahluk hidup baik tumbuhan maupun binatang yang menghasilkan unsur-unsur hara.

2. Bahan Pengisi Tambahan

Bahan pengisi tambahan dalam media biofilter berfungsi untuk meningkatkan porositas biofilter. Menurut Buckman dan Brady 1982, bahwa bahan tambahan ini bisa menjadi sumber bahan organik bagi mikroorganisme karena jaringan asli seperti sisa akar, bagian atas dari tumbuhan seperti daun dan kulit batang diuraikan organisme tanah. Hasil dari penguraian ini lebih kokoh dan memiliki sifat seperti agar-agar yang dibentuk oleh mikroorganisme dan dirubah dari jaringan tumbuhan asli menjadi humus.

E. BAKTERI PENGOKSIDASI AMONIAK NH

3 Peningkatan konsentrasi amoniak di atmosfer berasal dari aktivitas mikroba, industri amoniak, pengelolaan limbah, dan pengelolaan batubara. Keadaan lingkungan yang aerobik akan menyebabkan terjadinya proses oksidasi amoniak menjadi nitrit NO 2 - dan selanjutnya dioksidasi menjadi nitrat NO 3 - . Organisme yang melaksanakan nitrifikasi diantaranya Nitrosomonas sp yang mengubah amoniak menjadi nitrit Tabel 6. Organisme yang mengubah nitrit menjadi nitrat adalah Nitrobacter Wikipedia, 2005. Menurut Schlegel dan Schmidt 1994 Nitrifikan penitrifikasi adalah bakteri gram-negatif yang disatukan dalam keluarga Nitrobacteraceae. Bakteri Nitrosomonas sp merupakan bakteri kemolitrotropik yang menggunakan CO 2 sebagai sumber karbon di dalam sintesa biomassanya. Tabel 6. Bakteri-bakteri Pengoksidasi Amoniak dan Nitrit Pengoksidasi amoniak Pengoksidasi nitrit Nitrosomonas europaea Nitrobacter winogradsky Nitrosococcus oceanus Nitrobacter agilis Nitrosapira briensis Nitrospina gracilis Nitrosolobus multiformis Nitrococcus mobilis Sumber : Schlegel dan Schmidt 1994. Menurut Buckman dan Brady 1982 perubahan enzimatik pada proses nitrifikasi disajikan sebagai berikut: 2NH 4 + + 3O 2 2NO 2 - + 2H 2 O + 4H + energi 2NO 2 - + O 2 2NO 3 - + energi Nitrosomonas sp merupakan bakteri kemolirotrof berbentuk batang dengan metabolisme aerobik. Walaupun mereka tidak tumbuh dengan fotosintesis, mereka dapat melakukan metabolisme dengan mengurai amoniak. Membran dalam sel bakteri menggunakan elektron dari atom nitrogen amoniak untuk menghasilkan energi. Untuk melengkapi divisi sel, Nitrosomonas sp. harus mengkonsumsi amoniak dalam jumlah banyak Wikipedia, 2005. Bentuk sel Nitrosomonas sp dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3. Nitrosomonas sp Wikipedia, 2005

F. BAKTERI PENGOKSIDASI SENYAWA SULFUR