optimum dan pengenceran TS diharapkan supaya protein dalam MoN tidak rusak. Pengenceran dengan air akan menyebabkan kadar pengotor dalam limbah TS
menjadi berkurang, selain itu pengenceran bisa menambah kelarutan protein MoN dalam air menjadi bertambah, sehingga MoN bisa lebih efesien sebagai koagulan.
D. Aplikasi Biokoagulan MoN dan koagulan PAC pada Air Limbah
Laboratorium Pada Skala Besar Scale up
Instalasi Pengolahan Air Limbah IPAL pusat laboratorium terpadu UIN Jakarta dibangun bersamaan dengan berdirinya laboratorium. Prinsip kerja IPAL
ini adalah pengikatan partikulat terlarut dan tidak terlarut dengan proses koagulasi-flokulasi dan filtrasi. Koagualan yang digunakan biasanya tawas,
sedangkan flokulan yang digunakan adalah flokulan komersil. Pada penelitian ini penggunaan koagulan tawas, dicoba diganti dengan biokoagulan Moringa oleifera
Nanopartikel MoN. Aplikasi MoN pada sistem IPAL ini menggunakan skala besar atau skala sebenarnya, sehingga diperlukan MoN dalam jumlah yang besar
pula.
MoN dibuat dengan cara serbuk MoM dihaluskan kembali dengan blender merk Mitzui dan diberi aquades dengan perbandingan antara serbuk moringa : air
adalah 1:10. Serbuk MoM diblender secara bertahap dan dihomgenkan. Sebanyak 1.5 Kg serbuk moringa dicampur dengan 15 liter aquades, diblender dan disaring.
Larutan diencerkan menjadi 10 kali kemudian dimasukkan ke dalam tangki koagulan. Pompa akan menarik larutan biokoagulan dengan pompa dengan
kecepatan 1 mldetik. Kecepatan alir air limbah 100 mldetik. Sebagian kecil larutan ini diuji ukuran partikelnya dengan PSA dan didapatkan sekitar 430 nm
dengan PI 0.798. Serbuk sudah bisa dikategorikan sebagai ukuran nano berdasarkan Buzea 2007. Nilai PI 0.798 1, menandakan besarnya ukuran
serbuk sudah seragam.
Ukuran serbuk MoN ± 430 nm pada tahap ini lebih besar dari ukuran MoN tahapan sebelumnya, yang digiling menggunakan HEM 300 nm. Hal ini
disebabkan alat penggiling yang berbeda. MoN selanjutnya diaplikasikan sebagai biokoagulan untuk air limbah laboratorium Pusat Laboratorium Terpadu UIN
Jakarta. Tabel 11 menyajikan data hasil pengaruh penambahan biokoagulan MoN terhadap air limbah laboratorium PLT UIN Jakarta.
Tabel 11 Pengaruh biokoagulan MoN dan koagulan PAC terhadap parameter air limbah laboratorium
Parameter limbah yang diuji
Sampel air limbah laboratorium PLT UIN Jakarta Sampel tanpa
perlakuan control
+ MoN + PAC
turbidity NTU 193.00
167.00 93.00
111.00 pH
5.40 5.44
6.56 5.38
suhu
o
C 27.60
27.80 27.50
27.80 conductivity µScm
1057.00 782.00
1025.00 1063.00
Pengaruh biokoagulan MoN dan koagulan PAC terhadap temperatur
Penambahan serbuk biji moringa Moringa oleifera dan PAC sebagai koagulan dalam proses pengolahan limbah cair laboratorium PLT tidak
mempengaruhi perubahan temperatur secara signifikan. Pada sampel limbah cair, temperatur awal adalah 27.60
o
C dan temperatur tertinggi setelah penambahan koagulan adalah 27.80
o
C. Penggunaan koagulan pada proses pengolahan air tidak mengubah temperatur secara drastis. Temperatur dari masing-masing sampel
masih berada dalam kisaran suhu normal untuk air.
Pengaruh biokoagulan MoN dan koagulan PAC terhadap turbiditas
Nilai turbiditas tertinggi pada air limbah laboratorium sebelum perlakuan blanko adalah 193 NTU. Setelah mengalami proses perlakuan tanpa koagulan
kontrol adalah 167 NTU. Turbiditas sampel air limbah laboratorium setelah penambahan koagulan MoN mengalami penurunan menjadi 93 NTU, sedangkan
dengan koagulan PAC turun menjadi 111 NTU. Jadi MoN lebih efektif daripada PAC dalam menurunkan kekeruhan air limbah laboratorium PLT.
Kekeruhan pada air disebabkan oleh adanya zat padat tersuspensi, baik zat organik maupun zat anorganik. Zat anorganik biasanya berupa lapukan batuan,
pasir, lumpur, dan logam terlarut. Sedangkan zat organik berasal dari buangan limbah domestik maupun industri yang dapat menjadi makanan bakteri dan
perkembangbiakkan bakteri. Selain itu mikroorganisme, alga, dan plankton juga dapat menyebabkan kekeruhan pada air.
Ketika ditambahkan koagulan ke dalam sampel dan diikuti dengan pengadukan cepat, protein kationik yang dihasilkan Moringa oleifera tersebut
terdistribusi ke seluruh bagian cairan dan kemudian berinteraksi dengan partikel- partikel bermuatan negatif penyebab kekeruhan yang terdispersi. Interaksi tersebut
mempengaruhi gaya yang menyebabkan stabilitas partikel menjadi terganggu, sehingga bisa berikatan dengan partikulat kecil membentuk endapan.
Pengaruh biokoagulan MoN dan koagulan PAC terhadap Nilai pH
Nilai keasaman tertinggi pada air limbah laboratorium adalah pada saat sebelum perlakuan blanko adalah pH = 5.40. Setelah mengalami proses
perlakuan tanpa koagulan kontrol adalah pH = 5.44. Keasaman sampel air limbah laboratorium setelah penambahan koagulan MoN mengalami penurunan,
atau terjadi kenaikan pH menjadi pH 5.56. Penambahan koagulan sintetik PAC menyebabkan pH turun menjadi 5.38. Jadi MoN dapat meningkatkan nilai pH
atau menurunkan keasaman sampel. Sedangkan PAC justru berpengaruh sebaliknya, yaitu menurunkan nilai pH atau meningkatkan keasaman air limbah
laboratorium PLT.
Ini dapat dijelaskan dengan fakta bahwa larutan menjadi bersifat lebih basa disebabkan kekuatan Moringa oleifera sebagai koagulan terletak pada keberadaan
protein kationik larut air yang terdapat dalam kulit dan bijinya. Hal ini menyebabkan di dalam air terjadi penerimaan proton dari air oleh asam amino
yang bersifat basa yang terdapat dalam protein Moringa oleifera yang menghasilkan pelepasan grup hidroksil yang membuat larutan menjadi basa
Amagloh 2009. Pada sampel yang menggunakan koagulan PAC, pH akan semakin asam seiring penambahan dosis koagulan. Hal ini disebabkan karena
pada pengolahan air, alum memproduksi asam yang akan menurunkan nilai pH.
Peningkatan keasaman bisa terjadi karena adanya kation trivalent alumunium yang menjadi asam Lewis. Sehingga dapat menerima sepasang elektron sunyi
Amagloh 2009. Pada koagulan sintetik PAC, penurunan nilai pH disebabkan terdapatnya ion hidrogen bebas H
+
yang dihasilkan dari reaksi hidrolisis, yaitu ketika koagulan bereaksi dengan air. Secara umum semakin banyak koagulan
yang digunakan maka penurunan pH akan semakin tinggi
Pengaruh biokoagulan MoN dan koagulan PAC terhadap konduktivitas
Daya hantar dalam air sangat bervariasi, wilayah geografi yang berbeda memiliki perbedaan pula dalam tingkat kelarutan mineralnya karena itu tidak
terdapat nilai standar tetapi tingginya nilai daya hantar dalam air minum tidak dibenarkan bagi konsumen WHO 2006.
Tabel 11 menunjukkan nilai konduktivitas yang semakin turun dengan penambahan MoN yaitu dari 1057 µScm menjadi 1025 µScm. Penambahan PAC
menyebabkan konduktivitas meningkat 1057 µScm menjadi 1063 µScm. Nilai konduktifitas yang tinggi ditentukan berdasarkan adanya ion-ion mineral dan
senyawa anorganik yang terlarut. Penambahan biokoagulan MoN menyebabkan sebagian ion-ion mineral dan senyawa anorganik tersebut terdispersi kedalam flok
yang kemudian akan mengendap dan terpisah dari larutannya. sehingga terjadi penurunan daya hantar listrik. Sedangkan pada penambahan koagulan PAC, nilai
konduktivitas pada air menjadi naik disebabkan adanya reaksi antara air dengan logam-logam yang bersifat asam atau basa. Air juga dapat bereaksi dengan garam
yang akan menyebabkan naikknya nilai konduktivitas. Alasan lain adalah senyawa anorganik terdisosiasi dalam air, sehingga dalam air tersebut dapat
menghantarkan arus listrik yang sangat besar.
Pengaruh biokoagulan MoN terhadap total koliform
Lebih dari 80 penyakit di daerah tropis disebabkan penggunaan air yang tidak bersih. Keberadaan koliform di air permukaan, seperti air tanah, berasal dari
sanitasi yang buruk Oluduro dan Aderiye 2007. Sedangkan kandungan mikrobial yang terdapat dalam limbah cair merupakan hasil dari Biological
Treatment
pada proses pengolahan limbah cair. Pada proses ini dilibatkan bakteri- bakteri pengurai untuk menguraikan senyawa organik pada limbah.
Penggunaan air untuk konsumsi tanpa pengolahan terlebih dahulu dapat menyebabkan penyakit serius yang penyebarannya melalui air serious water-
borne disease. Pengolahan dengan cara koagulasi menggunakan koagulan alami
Moringa oleifera dapat mengurangi jumlah E.coli Tabel 12.
Tabel 12 Hasil uji kadar bakteri E.coli berdasarkan metode MPN
Sampel Tabung dengan hasil positif
Index MPN per 100 ml
Pengamatan 3 tabung
seri-1 3 tabung
seri-2 3 tabung
seri-3 PLT2
3 3
2 1100
Hasil + E.coli MoN
3 2
2 210
Hasil + E.coli
Dari Tabel 12 terlihat bahwa perlakuan dengan biokoagulan Moringa oleifera
memberikan manfaat tambahan yaitu menurunkan kandungan mikrobial. Perlakuan dengan Moringa oleifera menurunkan nilai MPN dari 1100 menjadi
210. Ketika biji M.oleifera dihancurkan dan dilarutkan kedalam air, protein menghasilkan muatan positif yang bertindak seperti magnet dan menarik partikel
bermuatan negatif yang dominan seperti tanah liat, sutra, dan partikel beracun lainnya. Hal ini sesuai dengan penemuan Schwarz 2000 bahwa proses koagulasi
menghilangkan sekitar 90
– 99 bakteri yang biasanya menempel di partikel padat, sehingga bakteri akan teragregasi bersama flok yang terbentuk dan dapat
dihilangkan dari air. Pengadukan yang tepat akan menyebabkan partikel-partikel yang bergerak
akan membesar dan membentuk flokulat yang jika dibiarkan akan turun karena gravitasi. Hal ini menegaskan efektifitas dari Moringa sebagai koagulan untuk
pemurnian air kotor. Selain itu, penurunan total koliform juga dipengaruhi oleh suasana basa yang diciptakan oleh koagulan Moringa. Sebagian besar
mikroorganisme tumbuh dengan baik pada pH 6.0-8.0, namun ada pula yang memiliki pH optimum 3 acidophils dan 10.5 alkaliphils. Bakteri koliform
merupakan mikroorganisme fakultatif anaerob yang dapat tumbuh pada lingkungan aerob maupun pada kondisi fermentasi dan menghasilkan asam laktat,
maka dari itu pada suasana pH rendah, bakteri koliform tetap dapat tumbuh, namun tidak ada pada suasana pH basa. Penambahan kaogulan Moringa yang
berpengaruh terhadap kenaikan pH tentu saja menyebabkan koliform tidak dapat tumbuh.
Biji Moringa oleifera juga memiliki aktivitas bakterisidal, ini dibuktikan oleh Oluduro dan Aderiye 2007 pada penelitian mereka. Bakteri jenis S. faecalis
dan P. aerugenosa yang di biakkan pada air, tidak mengalami pertumbuhan kembali setelah ditambahkan serbuk biji Moringa oleifera. Hal ini menunjukkan
bahwa bakteri-bakteri yang ada di dalam air bukan hanya diinaktivasi dalam keadaan dorman, melainkan dibunuh. Moringa oleifera menghilangkan baik
bakteri gram negatif maupun gram positif.
Pengaruh biokoagulan MoN dan koagulan PAC terhadap kadar logam
Berbagai macam usaha yang telah dilakukan untuk mengurangi konsentrasi logam terlarut di lingkungan salah satunya dengan proses koagulasi. Logam yang
diamati pada penelitian ini adalah Fe, Cr, Al, Cu, Cd dan Zn. Logam Cu, Cd dan Cr merupakan salah satu unsur dalam senyawa pewarna yang digunakan di
industri tekstil. Keberadaan Fe dan Zn sering ditemukan dalam air tanah. Kadar Logam Al diukur untuk mengetahui pengaruh penambahan koagulan sintetik PAC
ada air sampel. Penentuan kadar logam pada penelitian ini dilakukan dengan instrumen Spektroskopi Serapan Atom.
Pada Tabel 13 terlihat bahwa penambahan koagulan dapat menurunkan kadar logam pada air limbah secara signifikan. Penambahan koagulan Moringa
oleifera menurunkan kadar logam Fe dari 1.26 mgL hingga tidak terdeteksi,
demikian juga dengan PAC. Kedua koagulan baik MoN maupun PAC sama-sama bisa menurunkan kadar logam pada air limbah, kecuali pada logam aluminium.
Biokoagulan MoN terbukti dapat menurunkan kadar aluminium pada limbah. Penggunaan PAC pada air limbah ternyata membuat kadar aluminium dalam
sampel menjadi bertambah. Hal ini disebabkan dalam Poli Aluminium Klorida
PAC memang terdapat aluminium didalamnya. Jadi ada sebagian aluminium yang berlebih yang tidak ikut mengendap bersama kotoran.
Tabel 13 Pengaruh biokoagulan MoN dan koagulan PAC terhadap kadar logam
Dari penelitian ini terbukti bahwa biokoagulan MoN dapat menurunkan kadar logam dalam limbah cair. Hal ini bisa disebabkan penambahan koagulan
akan membentuk flok dan menarik logam-logam tersebut ke dalam flok. Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan
partikel-partikel yang tidak mudah mengendap koloid, termasuk logam-logam berat. Dengan penambahan koagulan, penyisihan bahan-bahan tersebut pada
prinsipnya berlangsung melalui perubahan sifat bahan-bahan tersebut, yaitu dari tak dapat diendapkan menjadi mudah diendapkan koagulasi. Penurunan kadar
logam ini juga mungkin terjadi karena protein kationik dari Moringa berikatan dengan muatan negatif dari senyawa yang mengikat ion-ion logam tersebut
sehingga ion logam terendapkan. pH alkali yang ditimbulkan oleh penambahan koagulan Moringa juga memungkinkan ion-ion logam yang bermuatan positif
terendap sebagai hidroksida logam yang tidak larut.
E. Pembahasan Umum
Telah ditelaah berbagai sifat MoM dan MoN. Telah terbukti MoN dan MoM bisa berfungsi sebagai biokoagulan. Faktor yang berperan dalam mekanisme
koagulasi adalah proses netralitas yang diduga berasal dari protein dalam hal ini adalah asam amino yang terdapat di dalamnya. Pada penelitian biokoagulan
moringa dibedakan menjadi MoM dan MoN berdasarkan perbedaan ukuran partikel.
Serbuk MoM mempunyai ukuran 2361.4 nm. Serbuk MoN yang merupakan
hasil milling menggunakan HEM mempunyai ukuran serbuk 336.5 nm. Perbedaan ukuran partikel sangat berpengaruh terhadap kadar protein
terlarut. Penghalusan serbuk biji moringa sampai ukuran nano partikel telah menyebabkan terjadinya peningkatan kadar protein terlarut sebanyak 4.7 kali lipat
dari 0.06 menjadi 0.29. Ukuran serbuk yang kecil pada MoN menyebabkan luas permukaan untuk bereaksi menjadi lebih besar. Ukuran serbuk yang lebih kecil,
lebih memungkinkan untuk terjadi kontak reaksi antara zat penyusunnya dengan pelarutnya menjadi lebih optimal.
Pengotor pada air disebabkan oleh adanya zat padat tersuspensi, baik zat organik maupun zat anorganik. Zat anorganik biasanya berupa lapukan batuan,
pasir, lumpur, dan logam terlarut. Zat organik berasal dari buangan limbah
Kadar Logam mgL Sampel Air Limbah Laboratorium
Limbah Tanpa Koagulan
+ MoN + PAC
Fe 1.270
0.005 0.005
Zn 0.250
0.048 0.021
Cr 0.170
0.033 0.001
Cu 0.017
0.002 0.001
Cd 0.108
0.078 0.072
Al 0.244
0.106 0.521
