Pemanfaatan Karbon Aktif dari Biji Alpukat (Persea americana Mill.) sebagai Adsorben Logam Besi dan Tembaga dalam Limbah Cair Sawit
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Hampir semua orang mengenal alpukat karena buah ini dapat ditemukan
di pasar-pasar setiap saat, tanpa mengenal musim. Menurut sejarahnya, tanaman
alpukat berasal dari daerah tropik Amerika. Nikolai Ivanovich Vavilov, seorang
ahli botani Soviet, memastikan sumber genetik tanaman alpukat berasal dari
Meksiko bagian selatan dan Amerika Tengah, kemudian menyebar ke berbagai
negara yang beriklim tropik (Rukmana, 1997).
Bagian tanaman alpukat yang banyak dimanfaatkan adalah buahnya
sebagai makanan buah segar. Selain itu pemanfaatan daging buah alpukat yang
biasa dilakukan masyarakat Eropa adalah digunakan sebagai bahan pangan yang
diolah dalam berbagai masakan. Manfaat lain dari daging buah alpukat adalah
untuk bahan dasar kosmetik (Anonim, 2000).
Alpukat merupakan buah yang diminati masyarakat karena rasanya yang
nikmat dan memiliki nilai gizi yang tinggi. Akan tetapi biji alpukat hanya
menjadi limbah yang dibuang dan masih kurang pemanfaatannya. Biji alpukat
mengandung pati, gula pereduksi, serat, arabinosa, pentosa, dan protein
(Weatherby, 1934). Pati dan selulosa merupakan polisakarida bermassa molekul
tinggi yang terdiri dari senyawa karbon, hidrogen, dan oksigen (Marzuki, et al.,
2010).
Karbon aktif merupakan karbon amorf, yang dapat dihasilkan dari bahanbahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan dengan cara
khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Karbon aktif bisa dibuat
Universitas Sumatera Utara
1
dari tongkol jagung, ampas penggilingan tebu, tempurung kelapa, sekam padi,
serbuk gergaji, kayu keras dan kulit singkong karena banyak mengandung
senyawa karbon. Metode aktivasi yang umum digunakan dalam pembuatan
karbon aktif dapat dilakukan secara aktivasi fisika dan aktivasi kimia. Aktivasi
fisika biasanya dilakukan dengan pemanasan arang pada suhu 800-900˚C atau
dengan uap dan CO2 . Sedangkan aktivasi kimia dengan menggunakan bahanbahan kimia seperti H2SO4, NaCl, HCl, NaOH, KOH, dan H 3 PO4 (Sembiring dan
Sinaga, 2003). Menurut Wulandari, et al. (2014) dan Farid (2011), H 3PO4
merupakan aktivator terbaik dibandingkan HCl dan KOH karena memberikan
profil penyerapan yang lebih baik.
Beberapa bahan yang telah digunakan untuk pembuatan karbon aktif dan
aplikasinya, diantaranya adalah karbon aktif dari batu bara sebagai adsorben
methylene blue (Saragih, 2008), limbah sagu sebagai adsorben logam timbal
(Karthika, et al., 2010), batang
jagung sebagai adsorben logam tembaga
(Suhendra, 2010), sekam padi untuk menurunkan kadar besi dalam air sumur
(Sitanggang, 2010) dan sebagai pengolah air limbah gasifikasi (Yuliati dan
Susanto, 2011), tongkol jagung untuk menurunkan kadar besi (Simbolon, 2011),
batang pisang untuk adsorpsi logam kromium (Widihati, et al., 2012), dan
tempurung kelapa sawit untuk penyerapan logam kadmium dan timbal (Gultom,
2014).
Kelapa sawit mengandung mineral nitrogen, fosfor, kalium, magnesium,
kalsium, tembaga, besi, zink, dan mangan (Ngan, 2000). Beberapa mineral
seperti nitrogen dan fosfor dapat dimanfaatkan sebagai sumber unsur hara untuk
tanaman perkebunan (Budianta, 2005) dan beberapa lagi bersifat toksik seperti
Universitas Sumatera Utara
2
logam tembaga, besi, zink, dan mangan (Widowati, et al., 2008). Limbah cair
yang berasal dari proses pengolahan kelapa sawit, yang menggunakan beberapa
peralatan yang terbuat dari bahan logam ditambah lagi dengan penggunaan suhu
yang relatif tinggi dikhawatirkan limbah cair tersebut mengandung logam-logam
transisi terutama Fe dan Cu yang dapat mencemari lingkungan yaitu yang
bersumber dari wadah ataupun peralatan yang digunakan (Sembiring, 2004).
Logam berat dapat menimbulkan efek gangguan terhadap kesehatan
manusia, tergantung pada bagian mana dari logam berat tersebut yang terikat
dalam tubuh serta besarnya dosis paparan. Efek toksik dari logam berat mampu
menghalangi
kerja
enzim
sehingga
mengganggu
metabolisme
tubuh,
menyebabkan alergi, bersifat mutagen, teratogen, atau karsinogen bagi manusia
ataupun hewan (Widowati, et al., 2008).
Kadar logam besi (Fe) dan tembaga (Cu) dapat ditetapkan secara
gravimetri dan volumetri (Treadwell, 1961) dan spektroskopi serapan atom.
Spektroskopi serapan atom digunakan untuk analisis kuantitatif unsur-unsur
logam dalam jumlah sekelumit (trace ) dan sangat sekelumit (ultratrace ). Cara
analisis ini memberikan kadar total unsur logam dalam suatu sampel dan tidak
tergantung pada bentuk molekul dari logam dari sampel tersebut. Cara ini cocok
untuk analisis sekelumit logam karena mempunyai kepekaan yang tinggi (batas
deteksi
kurang
dari
1
ppm),
pelaksanaannya
relatif sederhana,
dan
interferensinya sedikit (Gandjar dan Rohman, 2007).
Berdasarkan uraian di atas, maka peneliti tertarik untuk memanfaatkan
biji alpukat yang memiliki kandungan karbon yang tinggi menjadi karbon aktif
dan di uji efektivitasnya terhadap adsorpsi logam besi dan tembaga dalam
Universitas Sumatera Utara
3
limbah cair sawit. Kadar logam besi dan tembaga dalam limbah cair sawit di
ukur menggunakan alat Spektrofotometer Serapan Atom.
1.2 Perumusan Masalah
1. Apakah karbon aktif yang dihasilkan dari biji alpukat ( Persea americana
Mill.) mampu mengadsorpsi logam besi (Fe) dan tembaga (Cu) dalam
limbah cair sawit?
2. Apakah jumlah karbon aktif yang ditambahkan terhadap limbah cair
sawit berpengaruh terhadap jumlah logam besi (Fe) dan tembaga (Cu)?
1.3 Hipotesis
1. Karbon aktif yang dihasilkan dari biji alpukat ( Persea americana Mill.)
mampu mengadsorpsi logam besi (Fe) dan tembaga (Cu) dalam limbah
cair sawit.
2. Semakin tinggi konsentrasi karbon aktif yang ditambahkan semakin
sedikit logam besi (Fe) dan tembaga (Cu) yang terdapat dalam limbah
cair sawit.
1.4 Tujuan Penelitian
1. Untuk membuat karbon aktif dari biji alpukat ( Persea americana Mill.)
yang masih kurang pemanfaatannya.
2. Untuk menentukan pengaruh konsentrasi karbon aktif yang ditambahkan
terhadap jumlah logam besi (Fe) dan tembaga (Cu) yang terdapat dalam
limbah cair sawit.
Universitas Sumatera Utara
4
1.5 Manfaat Penelitian
1. Dapat meningkatkan pemanfaatan biji alpukat ( Persea americana Mill.)
sebagai sumber karbon aktif yang lebih murah dan mudah didapat.
2. Dapat mengetahui pengaruh konsentrasi karbon aktif yang ditambahkan
terhadap jumlah logam besi (Fe) dan tembaga (Cu) yang terdapat dalam
limbah cair sawit.
Universitas Sumatera Utara
5
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Hampir semua orang mengenal alpukat karena buah ini dapat ditemukan
di pasar-pasar setiap saat, tanpa mengenal musim. Menurut sejarahnya, tanaman
alpukat berasal dari daerah tropik Amerika. Nikolai Ivanovich Vavilov, seorang
ahli botani Soviet, memastikan sumber genetik tanaman alpukat berasal dari
Meksiko bagian selatan dan Amerika Tengah, kemudian menyebar ke berbagai
negara yang beriklim tropik (Rukmana, 1997).
Bagian tanaman alpukat yang banyak dimanfaatkan adalah buahnya
sebagai makanan buah segar. Selain itu pemanfaatan daging buah alpukat yang
biasa dilakukan masyarakat Eropa adalah digunakan sebagai bahan pangan yang
diolah dalam berbagai masakan. Manfaat lain dari daging buah alpukat adalah
untuk bahan dasar kosmetik (Anonim, 2000).
Alpukat merupakan buah yang diminati masyarakat karena rasanya yang
nikmat dan memiliki nilai gizi yang tinggi. Akan tetapi biji alpukat hanya
menjadi limbah yang dibuang dan masih kurang pemanfaatannya. Biji alpukat
mengandung pati, gula pereduksi, serat, arabinosa, pentosa, dan protein
(Weatherby, 1934). Pati dan selulosa merupakan polisakarida bermassa molekul
tinggi yang terdiri dari senyawa karbon, hidrogen, dan oksigen (Marzuki, et al.,
2010).
Karbon aktif merupakan karbon amorf, yang dapat dihasilkan dari bahanbahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan dengan cara
khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Karbon aktif bisa dibuat
Universitas Sumatera Utara
1
dari tongkol jagung, ampas penggilingan tebu, tempurung kelapa, sekam padi,
serbuk gergaji, kayu keras dan kulit singkong karena banyak mengandung
senyawa karbon. Metode aktivasi yang umum digunakan dalam pembuatan
karbon aktif dapat dilakukan secara aktivasi fisika dan aktivasi kimia. Aktivasi
fisika biasanya dilakukan dengan pemanasan arang pada suhu 800-900˚C atau
dengan uap dan CO2 . Sedangkan aktivasi kimia dengan menggunakan bahanbahan kimia seperti H2SO4, NaCl, HCl, NaOH, KOH, dan H 3 PO4 (Sembiring dan
Sinaga, 2003). Menurut Wulandari, et al. (2014) dan Farid (2011), H 3PO4
merupakan aktivator terbaik dibandingkan HCl dan KOH karena memberikan
profil penyerapan yang lebih baik.
Beberapa bahan yang telah digunakan untuk pembuatan karbon aktif dan
aplikasinya, diantaranya adalah karbon aktif dari batu bara sebagai adsorben
methylene blue (Saragih, 2008), limbah sagu sebagai adsorben logam timbal
(Karthika, et al., 2010), batang
jagung sebagai adsorben logam tembaga
(Suhendra, 2010), sekam padi untuk menurunkan kadar besi dalam air sumur
(Sitanggang, 2010) dan sebagai pengolah air limbah gasifikasi (Yuliati dan
Susanto, 2011), tongkol jagung untuk menurunkan kadar besi (Simbolon, 2011),
batang pisang untuk adsorpsi logam kromium (Widihati, et al., 2012), dan
tempurung kelapa sawit untuk penyerapan logam kadmium dan timbal (Gultom,
2014).
Kelapa sawit mengandung mineral nitrogen, fosfor, kalium, magnesium,
kalsium, tembaga, besi, zink, dan mangan (Ngan, 2000). Beberapa mineral
seperti nitrogen dan fosfor dapat dimanfaatkan sebagai sumber unsur hara untuk
tanaman perkebunan (Budianta, 2005) dan beberapa lagi bersifat toksik seperti
Universitas Sumatera Utara
2
logam tembaga, besi, zink, dan mangan (Widowati, et al., 2008). Limbah cair
yang berasal dari proses pengolahan kelapa sawit, yang menggunakan beberapa
peralatan yang terbuat dari bahan logam ditambah lagi dengan penggunaan suhu
yang relatif tinggi dikhawatirkan limbah cair tersebut mengandung logam-logam
transisi terutama Fe dan Cu yang dapat mencemari lingkungan yaitu yang
bersumber dari wadah ataupun peralatan yang digunakan (Sembiring, 2004).
Logam berat dapat menimbulkan efek gangguan terhadap kesehatan
manusia, tergantung pada bagian mana dari logam berat tersebut yang terikat
dalam tubuh serta besarnya dosis paparan. Efek toksik dari logam berat mampu
menghalangi
kerja
enzim
sehingga
mengganggu
metabolisme
tubuh,
menyebabkan alergi, bersifat mutagen, teratogen, atau karsinogen bagi manusia
ataupun hewan (Widowati, et al., 2008).
Kadar logam besi (Fe) dan tembaga (Cu) dapat ditetapkan secara
gravimetri dan volumetri (Treadwell, 1961) dan spektroskopi serapan atom.
Spektroskopi serapan atom digunakan untuk analisis kuantitatif unsur-unsur
logam dalam jumlah sekelumit (trace ) dan sangat sekelumit (ultratrace ). Cara
analisis ini memberikan kadar total unsur logam dalam suatu sampel dan tidak
tergantung pada bentuk molekul dari logam dari sampel tersebut. Cara ini cocok
untuk analisis sekelumit logam karena mempunyai kepekaan yang tinggi (batas
deteksi
kurang
dari
1
ppm),
pelaksanaannya
relatif sederhana,
dan
interferensinya sedikit (Gandjar dan Rohman, 2007).
Berdasarkan uraian di atas, maka peneliti tertarik untuk memanfaatkan
biji alpukat yang memiliki kandungan karbon yang tinggi menjadi karbon aktif
dan di uji efektivitasnya terhadap adsorpsi logam besi dan tembaga dalam
Universitas Sumatera Utara
3
limbah cair sawit. Kadar logam besi dan tembaga dalam limbah cair sawit di
ukur menggunakan alat Spektrofotometer Serapan Atom.
1.2 Perumusan Masalah
1. Apakah karbon aktif yang dihasilkan dari biji alpukat ( Persea americana
Mill.) mampu mengadsorpsi logam besi (Fe) dan tembaga (Cu) dalam
limbah cair sawit?
2. Apakah jumlah karbon aktif yang ditambahkan terhadap limbah cair
sawit berpengaruh terhadap jumlah logam besi (Fe) dan tembaga (Cu)?
1.3 Hipotesis
1. Karbon aktif yang dihasilkan dari biji alpukat ( Persea americana Mill.)
mampu mengadsorpsi logam besi (Fe) dan tembaga (Cu) dalam limbah
cair sawit.
2. Semakin tinggi konsentrasi karbon aktif yang ditambahkan semakin
sedikit logam besi (Fe) dan tembaga (Cu) yang terdapat dalam limbah
cair sawit.
1.4 Tujuan Penelitian
1. Untuk membuat karbon aktif dari biji alpukat ( Persea americana Mill.)
yang masih kurang pemanfaatannya.
2. Untuk menentukan pengaruh konsentrasi karbon aktif yang ditambahkan
terhadap jumlah logam besi (Fe) dan tembaga (Cu) yang terdapat dalam
limbah cair sawit.
Universitas Sumatera Utara
4
1.5 Manfaat Penelitian
1. Dapat meningkatkan pemanfaatan biji alpukat ( Persea americana Mill.)
sebagai sumber karbon aktif yang lebih murah dan mudah didapat.
2. Dapat mengetahui pengaruh konsentrasi karbon aktif yang ditambahkan
terhadap jumlah logam besi (Fe) dan tembaga (Cu) yang terdapat dalam
limbah cair sawit.
Universitas Sumatera Utara
5