PEMANFAATAN MIKROALGA UNTUK PENGOLAHAN L
LAPORAN AKHIR
PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
PEMANFAATAN MIKROALGA UNTUK PENGOLAHAN LOGAM KROMIUM
(Cr) PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI
BIDANG KEGIATAN:
PKM PENELITIAN EKSAKTA
Diusulkan oleh:
Afriana Maharani Puteri
15713030
Angkatan 2013
Gede Adi Wiguna Sudiartha
15713001
Angkatan 2013
Ganjar Abdillah Ammar
11213021
Angkatan 2013
Gesit Nurdaksina
15713004
Angkatan 2013
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
BANDUNG
2015
PENGESAHAN LAPORAN AKHIR PKM-PENELITIAN
1 Judul Kegiatan
: Pemanfaatan Mikroalga untuk
Pengolahan Logam Kromium (Cr) pada
Limbah Cair Industri
2 Bidang Kegiatan
: PKM-P Eksakta
3 Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap
b. NIM
c. Jurusan
d. Universitas
e. Alamat Rumah dan No Tel./HP
:
:
:
:
:
f. Alamat email
Afriana Maharani Puteri
15713030
Rekayasa Infrastruktur Lingkungan
Institut Teknologi Bandung
Taman Sentosa A2/6, Cikarang Selatan,
Bekasi. 085714040702
: amaharaniputeri@yahoo.com
4 Anggota Pelaksana Kegiatan /Penulis : 3 orang
5 Dosen Pendamping
a. Nama Lengkap dan Gelar
b. NIDN
c. Alamat Rumah dan No. Tel/HP
: Dra.Barti Setiani Muntalif, Ph.D
: 0009115303
: Jalan Kiaracondong 131, Bandung.
08122113985
6 Biaya Kegiatan Total
a. Dikti
b. Sumber lain
: Rp 7.831.000,: -
7 Jangka waktu pelaksanaan
: 5 bulan
Bandung, 5 Juli 2015
Menyetujui,
Kepala Program Studi Rekayasa
Infrastruktur Lingkungan
Ketua Pelaksana Kegiatan
Afriana Maharani Puteri
15713030
Rofiq Iqbal, ST., M.Eng., Ph.D.
19760205 200604 1002
Kepala Lembaga Kemahasiswaan
Dosen Pendamping
Brian Yuliarto, Ph.D
19750727 200604 1005
Dra.Barti Setiani Muntalif, Ph.D
130901866
ii
ABSTRAK
Menurunnya ketersediaan air bersih di Indonesia akibat pencemaran air yang
disebabkan oleh logam berat pada limbah cair buangan industri menuntut para insinyur
lingkungan untuk memeras otak lebih dalam lagi untuk menyelesaikan masalah tersebut.
Biofiltrasi adalah salah satu solusi untuk mengatasi masalah pencemaran air tersebut.
Biofiltrasi merupakan salah satu proses pengolahan air limbah secara biologis yang pada
prinsipnya melibatkan mikroorganisme sebagai media penghancur bahan-bahan pencemar
tertentu. Mikroalga adalah salah satu jenis mikroorganisme yang mampu melakukan proses
adsorbs kandunganion logam berat padalimbah, pada penelitian ini yaitu ion logam kromium
(Cr).
Metode yang digunakan untuk mendapatkan ekstrak dari mikroalga adalah dengan
memanfaatkan biomassa dari sel vegetatif mikroalga yang dikeringkan agar menjadi
biomassa yang praktis dan mudah dibawa. Biomassa adalah bahan biologis yang hidup atau
barumati yang dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar atau untuk produksi industrial.
Penelitian ini bersifat eksploratif dan bertujuan untuk menciptakan suatu metode pemanfaatan
mikroalga sebagai biofilter di industriuntuk proses adsorbs logam berat. Perkembangan
pemanfaatan mikroalga dalam mengelola kadar logam berat pada limbah logam buangan
pabrik akan sangat membantu mengurangi pencemaran air di Indonesia.
Kata kunci : Mikroalga, Biofiltrasi, Logam berat, Biomassa, Kromium, Adsorbsi
iii
DAFTAR ISI
Halaman
JUDUL..............................................................................................................i
HALAMAN PENGESAHAN USULAN PKM-PENELITIAN ...................... ii
ABSTRAK ...................................................................................................... iii
DAFTAR ISI....................................................................................................iv
Bab I PENDAHULUAN................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................... 1
1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................ 1
1.4 Manfaat Penelitian ...................................................................................... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 3
2.1 Pengenalan Logam Berat Kromium............................................................ 3
2.2 Pereduksi yang Berkelanjutan..................................................................... 3
2.3 Beragam Jenis Mikroalga ........................................................................... 4
BAB III METODE PENELITIAN ................................................................... 5
BAB IV HASIL YANG DICAPAI DAN POTENSI KHUSUS ...................... 6
BAB V PENUTUP ......................................................................................... 12
5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 12
5.2 Saran ......................................................................................................... 12
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 13
LAMPIRAN ........................................................................................................
Lampiran Penggunaan Dana
Lampiran Dokumentasi Penelitian
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Logam berat pada limbah cair merupakan masalah utama dalam pengendalian dampak
pencemaran lingkungan. Salah satu cara untuk mengendalikan kandungan logam berat
tersebut adalah dengan cara biofiltrasi. Biofiltrasi merupakan salah satu proses pengolahan air
limbah secara biologis yang pada prinsipnya melibatkan mikroba sebagai media penghancur
bahan-bahan pencemar tertentu. Mikroorganisme yang digunakan untuk menghancurkan
bahan-bahan pencemar tersebut adalah mikroalga dengan memanfaatkan biomassanya
sebagai pengubah unsur logam pada limbah cair menjadi senyawa nitrat. Mikroalga adalah
mikroorganisme dapat digunakan untuk mereduksi kandungan logam berat seperti Kromium
(Cr) yang mencemari sebagian besar sungai-sungai di Indonesia.
1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang tersebut, dapat dirumuskan beberapa permasalahan antara lain.
Dari latar belakang tersebut, dapat dirumuskan beberapa permasalahan antara lain.
1. Bagaimana cara membuat biomassa mikroalga menjadi suatu produk sederhana yang
praktis dan efisien?
2. Berapa kadar kromium dalam sampel limbah cair kromium sebelum dan sesudah
ditambahkan biomassa mikroalga?
3. Bagaimana efektivitas penggunaan biomassa mikroalga dalam mengurangi kadar
kromium pada sampel limbah cair kromium?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini sebagai berikut.
1. Menentukan cara membuat biomassa mikroalga menjadi suatu produk sederhana yang
praktis dan efisien
2. Menentukan kadar kromium dalam sampel limbah cair krom sebelum dan sesudah
ditambahkan biomassa mikroalga.
3. Menentukan efektivitas penggunaan biomassa mikroalga dalam mengurangi kadar
kromium pada sampel limbah cair kromium.
1
1.4 Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini berupa biosorben mikroalga dalam bentuk biomassa yang
sudah dikeringkan sehingga memudahkan penggunaan mikroalga tersebut untuk proses
pengolahan limbah cair khususnya yang mengandung senyawa logam berat jenis kromium
(Cr). Penemuan ini akan sangat berguna bagi bidang ilmu pengusul mengingat pengusul
adalah mahasiswa Rekayasa Infrastruktur Lingkungan sehingga hasil penelitian ini akan
sangat membantu dalam hal pengolahan limbah logam. Ada pula pengusul dari mahasiswa
Rekayasa Hayati yang bidang ilmunya adalah meneliti tentang bagaimana cara
memanfaatkan ilmu biologi untuk menjawab permasalahan limbah dan energi. Biosorben
mikroalga ini diharapkan mampu menjawab kebutuhan masyarakat dalam hal pengelolaan
limbah cair khususnya kromium (Cr).
BAB
2 II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengenalan Logam Berat Kromium
Logam berat dapat didefinisikan sebagai zat yang dapat melepaskan satu atau lebih
elektron yang menyebabkan menjadi kation atau ion bermuatan postif. Logam berat
diidentifikasikan mempunyai berat jenis lebih tinggi dari 5 gr/cm3, detailnya logam berat
memiliki kemampuan menghantarkan arus listrik dan panas yang tinggi, mempunyai kilauan
logam dan memiliki kekuatan dan kelenturan yang tinggi (Bradl dan Bradl, 2005). Saat ini
telah banyak diketahui bahwa logam berat terdapat pada atmosfer, udara, tanah dan air dalam
bentuk partikel/ ion-ion maupun dalam bentuk senyawa. Dengan begitu logam berat pun
dapat masuk kedalam setiap tubuh makhluk hidup termasuk manusia dalam proses
pengambilan nutrisi, pernapasan maupun langsung terserap melewati lapisan luar tubuh.
Salah satu logam berat yang menjadi perhatian manusia adalah kromium (Cr) yang
memiliki nomor 24 dan berat atom 52. Logam golongan VI-B ini dapat memiliki tiga bentuk
berbeda yaitu Cr2+, Cr3+ dan Cr6+. Dari ketiga ion kromium, hanya Cr6+ yang bersifat racun
atau toksik. Kromium dapat menyerang kulit dan selaput lendir juga dapat menjadi kanker
apabila langsung terpapar dalam jangka waktu yang lama (Anderson, 2007 dalam Sudiarta,
2010).
Keberadaan logam kromium sangat tinggi pada industri logam, gelas, electroplating,
manufaktur obat-obatan, produsen peralatan listrik, produk plastik dan masih ada industri
lainnya. Kromium dengan bilangan oksidasi 6 atau dapat disebut juga kromium heksavalen
memiliki sifat sulit mengendap dan merupakan oksidator kuat, sehingga diperlukannya zat
pereduksi agar Cr(VI) bisa menjadi Cr(III) dalam bentuk hidroksida.
2.2 Pereduksi yang Berkelanjutan
Zat pereduksi dalam pengolahan air berion logam berat ini menjadi kajian utama
penelitian kami. Tidak menggunakan suatu zat yang hanya mereduksi dan setelahnya zat
pereduksi akan habis, melainkan menggunakan suatu sistem hidup dari makhluk mikroskopis
dari komoditas mikroalga dengan tujuan berkelanjutan (sustain).
Saat ini mikroalga telah banyak dimanfaatkan seperti penghasil minyak, protein,
nutrisi, pigmen dan masih banyak lagi. Tentunya tidak hanya sebatas itu, mikroalga memiliki
potensi besar dalam permasalahan lingkungan salah satunya masalah pencemaran air.
Terdapat banyak zat yang menjadikan suatu perairan tercemar khususnya logam kromium
yang bersifat racun.
Membiarkan koloni mikroalga berkerumul atau menjadi suatu kesatuan yang utuh dan
memiliki luas permukaan yang besar bertujuan agar memiliki tingkat keefektifitasan yang
tinggi terhadap pemurnian medium atau sampel yang tercemar logam Cr(VI). Kesatuan yang
utuh tadi dapat disebut sebagai biosorben dimana membutuhkan nutrisi tertentu untuk
mikroalga agar dapat tetap hidup dan membiakkan dirinya serta paling penting untuk
akativitas metabolisme.
3
2.3 Beragam Jenis Mikroalga
Mikroalga atau mikrofita merupakan alga yang berukuran mikroskopis yang dapat
ditemukan pada medium perairan ataupun laut. Biasanya bersifat uniseluler fotoautotrof.
Spesies yang ada yakni Spirulina sp., Chlorella sp,. Dunaliella sp, Schizochytrium sp.
Aphanizomerion sp., Botryococcus sp., Nahnochloroplasts sp dan lainnya. Tidak semua
mikroalga dapat dimanfaatkan dalam pemurnian air yang mengandung kromat (VI). Hanya
beberapa yang diyakini yaitu dapat bereproduksi cepat juga memiliki metabolisme yang
tinggi dapat dengan mudah beradaptasi di lingkungan baru sehingga akan menjadi kebal dan
tahan terhadap kondisi ekstrim.
Mikroalga yang kami gunakan dalam penelitian ini berasal dari spesies Spirulina sap.
yang dapat memurnikan limbah kromat(VII) dengan efisien, cepat dan efektif. Untuk itu
perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dalam pembuatan sistem pengolahan limbah kromium
(VI) berbahan dasar mikroalga.
4
BAB III
METODE
No.
Kegiatan
Kegiatan yang dilakukan
1
Persiapan
Studi literatur dan konsultasi dengan dosen pendamping.
2
Sampling
Sampling mikroalga di IPAL (Instalasi Pengolahan Air
mikroalga
Limbah) Bojongsoang, Bandung.
3
4
Pengembangbiakan Pengembangbiakan mikroalga di kampus ITB Jatinangor
mikroalga
dengan media pupuk NPK dan pupuk Urea
Panen mikroalga
Panen mikroalga di kampus ITB Jatinangor dengan media
pupuk NPK dan pupuk Urea.
5
6
Aktivasi biomassa
Treatment mikroalga, merendamnya dalam HCl 0,1 M dengan
mikroalga
perbandingan alga : HCl; adalah 1: 3.
Persiapan bubuk
Pengeringan biomassa mikroalga yang sudah dibilas dengan
mikroalga
aquadest dan di-treatment dengan HCl 0,1 M. Pengeringan
dilakukan di dalam oven dengan suhu 70⁰C selama 20 jam.
7
Imobilisasi
Biomassa dicampurkan dengan natrium alginat dalam 100 ml
mikroalga
aquadest. Selanjutnya larutan tersebut diteteskan ke dalam
CaCl2 4%.
8
Pengujian
3 ml sampel yang mengandung kromium heksavalen
biosorben
konsentrasi tertentu dicampurkan dengan 60 mcL 1,5-diphenyl
mikroalga
carbazide. Pengukuran daya serap biosorben mikroalga
mengunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 540
nm dan didiamkan selama 10 menit.
9
Analisis kuantitatif
Menganalisis hasil pengukuran daya serap biosorben.
10
Interpretasi data
Menarik kesimpulan berdasarkan penelitian yang sudah
dilakukan.
5
BAB IV
HASIL YANG DICAPAI DAN POTENSI KHUSUS
Biomassa yang sudah dicampurkan dengan sodium alginat akan mengental dan
membentuk serabut-serabut jelly yang kemudian disaring untuk mendapatkan larutan
campuran mikroalga dengan alginat yang halus dan homogen. Larutan ini kemudian
diteteskan pada CaCl2 4%, yang mana CaCl2 4% ini berfungsi untuk membentuk dinding
yang padat pada setiap tetesan larutan campuran mikroalga dengan alginat sehingga didalam
larutan CaCl2 4% akan terbentuk bulatan mikroalga yang kenyal menyerupai jelly dalam
jumlah yang banyak tergantung dari banyaknya tetesan yang diberikan. Bulatan-bulatan
mikroalga, yang disebut biosorben, berukuran cukup kecil karena corong yang digunakan
praktikan untuk meneteskan larutan campuran mikroalga dan alginat memiliki diameter
lubang tetes yang kecil karena corong tersebut berskala laboratorium.
Untuk melakukan pengujian efektivitas maka harus membuat kurva standar seperti yang
terlihat di grafik 4.1. Grafik tersebut menunjukan hubungan antara konsentrasi kromium
dengan absorbansi yang diukur dengan spektrofotometer. Absorbansi adalah jumlah
gelombang yang mampu menembus larutan dan terbebas dari penghambatan atau pembiasan
gelombang. Semakin besar absorbansi maka semakin jernih pula larutan yang diuji tersebut.
Pengujian efektivitas biosorpsi terhadap logam kromium dilakukan dengan cara
mereaksikan biosorben mikroalga sebanyak 5 gram, 10 gram, dan 15 gram masing-masing ke
dalam limbah artifisial kromium dengan konsentrasi 50 ppm, 100 ppm dan 150 ppm dalam
volume 250 ml. Biosorben dalam limbah artifisial tersebut diaduk dengan stirrer dengan
kecepatan 60 putaran/menit dalam waktu 10 menit. Setelah 10 menit, limbah kromium
diteteskan masing-masing 1 ml ke dalam tabung reaksi untuk diperiksa kadar kromium
dengan menggunakan spektrofotometer.
Pengenceran sebesar 10 juga dilakukan agar memudahkan pembacaan konsentrasi pada
spektrofotometer sehingga data yang diperoleh juga semakin akurat dan memiliki eror yang
kecil. Setelah dilakukan pengenceran dari 1 ml menjadi 10 ml, ditambahkan 1.5 diphenyl
carbazide sebanyak 0.2 ml. Setelah itu campuran dihomogenkan dengan vorteks dan
didiamkan selama 20 menit. Setelah itu konsentrasi krom (VI) yang tersisa pada campuran
diukur dengan metode spektrofotometri dengan panjang gelombang 540 nm.
6
Berikut hasil penelitian biosorpsi kromium:
Tabel 4.1 Data Hasil Absorbansi Konsentrasi Kromium Heksavalen
Konsentasi Kromium (VI)
Absorbansi
0
100
2
90
4
80
6
70
8
60
10
50
12
40
14
30
16
20
18
10
20
0
Grafik 4.1 Kurva Standar Baku Kromium Heksavalen
120
Absorbansi
100
80
y = -4,8636x + 97,727
R² = 0,9921
60
40
20
0
0
5
10
15
Konsentrasi Krom (VI) (ppm)
20
25
Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Absorbansi Variasi Konsentrasi Biosorben dan Kromium
Heksavalen
[Biosorben] (ppm)
[Cr+6] (ppm)
50
100
150
20
40
Absorbansi
83
93,5
72,5
81
60
61
60
95
81
71
t (menit)
Putaran
(rpm)
10
60
Konsep penyerapan atau absorbansi didasarkan pada permukaan beads yang
mengandung ion-ion positif atau kation, sehingga dapat menangkap ion negatif Cr2O72-. Ion
logam pada percobaan kali ini adalah Cr2O72- yang akan diserap oleh beads yang berasal dari
mikroalga dan kalsium alginat. Beads ini memiliki daya serap ganda, yaitu daya serap yang
berasal dari mikroalga dan daya serap yang berasal dari kalsium alginat yang membuat
terbentuknya beads.
7
Untuk itu diperlukannya pembuatan variabel kontrol pada percobaan, yaitu pada sampel 20
ppm. Untuk hasil dari absorbansi kontrol, hanya digunakan pada variasi kalsium alginat 20 ppm
dan kromium 150 ppm dikarenakan hasil yang eror pada variasi kalsium alginat 20 ppm dengan
kromium 50 dan 100 ppm. Sehingga dari hasil perhitungan kalsium alginat sendiri mampu
menyerap kromium heksavalen sebesar 22.24 %.
Tabel 4.3 Tabel Data Hasil Pengujian Absorbansi Kontrol (Ca2+; 20 ppm)
[Kalsium alginat]
(ppm)
[Cr+6]0 (ppm)
50
100
150
20
t (menit)
Putaran
(rpm)
10
60
Absorbansi
45
42
41
Sedangkan pada literatur, biosorben yang hanya mengandung matriks immobilisasi
(sodium alginat) dan hasilnya ternyata mampu menyisihkan Cr(VI) sebanyak 10,32%
(Ratnaningrum, 2011). Sampel kontrol mampu menyisihkan Cr(VI). Fenomena ini dapat terjadi
karena alginat yang berasal dari alga laut mengandung H+, K+, Na+, Ca2+ dan Mg2+ sehingga
dapat mengikat ion logam yang memiliki muatan negatif (Ramadhan, 2010).
Penelitian dan perancangan sistem pengolah limbah merupakan suatu kesatuan yang
tidak dapat dipisahkan salah satunya antara mikroalga dengan kalsium alginat yang
merupakan satu kesatuan beads. Untuk itu, percobaan kontrol dapat digunakan sebagai
referensi khusus mengenai kemampuan mikroalga sebenarnya. Tetapi keduanya tidak dapat
dipisahkan.
Tabel 4.4 Tabel Hasil Pengolahan Data Pengujian Biosorben
[Biosorben]
(ppm)
20
40
60
[Cr+6]0
(ppm)
50
3,027
[Cr+6]1
(ppm)
30,3
Daya serap
(%)
39,5
100
5,186
51,9
48,1
150
7,757
77,6
48,3
50
0,868
8,7
82,6
100
3,438
34,4
65,6
150
7,551
75,5
49,7
50
0,559
5,6
88,8
100
3,438
34,4
65,6
150
5,495
54,9
63,4
Hasil
Faktor
Pengenceran
10
8
Setelah didapat daya serap pada masing-masing variasi, dibuatlah hubungan antara
konsentrasi biosorben dengan daya serap pada masing-masing konsentrasi limbah kromium
yang diberikan. Sehingga akan didapat 3 persamaan, y=8,9055e0,02x untuk konsentrasi
kromium 50 ppm, y=1,7046e0,0512x untuk konsentrasi kromium 100 ppm dan y=1,8507e0,0553x
untuk konsentrasi kromium 150 ppm. Ketiganya akan dihubungkan lagi dengan banyaknya
biosorben yang dibutuhkan untuk membuat limbah krom sesuai baku mutu air, yaitu 0.5 ppm
kromium heksavalen.
Variabel daya serap akan semakin meningkat ketika banyak dari kromium heksavalen
yang akan diabsorbsi. Dari ketiga variasi tersebut akan memiliki nilai daya serap berbeda
pula sehingga akan didapat dari hasil perhitungan bahwa diperlukan kemampuan daya serap
sebesar 99.9 % untuk kromium 50 ppm, 99.95 % untuk kromium 100 ppm dan 99.97 % untuk
kromium 150 ppm.
Grafik 4.2 Grafik Hubungan Konsentrasi Biosorben dengan Daya Serap pada 3 Variasi
Konsentrasi Biosorben (ppm)
Limbah Krom (VI)
70
60
y = 1,8507e0,0553x
R² = 0,6908
50
40
y = 8,9055e0,02x
R² = 0,935
30
20
y = 1,7046e0,0512x
R² = 0,8668
10
0
0
20
Cr (VI) 50 ppm
40
60
Daya Serap (%)
Cr (VI) 100 ppm
80
100
Cr (VI) 150 ppm
Dari data tersebut secara matematis akan diperoleh konsentrasi biosorben
yang
dibutuhkan untuk mencapai baku mutu air dari daya serap yang telah dihitung menggunakan
masing-masing persamaan yang telah didapat.
9
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Konsentrasi Biosorben
Cr 6+ (ppm)
50
100
150
Biosorben
(ppm)
65,7
278,1
450,2
Daya Serap
(%)
99,9
99,95
99,97
Persamaan
y = 8,9055e0,02x
y = 1,7046e0,0512x
y = 1,8507e0,0553x
Ketiga data pada tabel 4.4 merupakan data ideal yang sangat diperlukan untuk
kalkulasi persamaan 3 variabel. Sehingga akan diperoleh persamaan:
z = -0.0022x + 0.00074y + 99.96
dimana x adalah konsentrasi Cr (VI) yang ingin diabsorbsi, y adalah banyaknya
biosorben dalam suatu larutan dan z adalah daya serap yang dibutuhkan agar sesuai dengan
standar baku mutu air.
Potensi hasil penelitian berupa pembuatan filter pengolahan logam kromium yang
dibuat dalam bentuk bar screen dan osmofilter skala industri. Hal ini dirasa penting karena
saat ini masih banyak industri yang membuang limbah kromium ke badan air yang belum
sesuai baku mutu Departemen Kesehatan, yaitu 0,05 ppm.
Menurut Susanna dan Supriyanto (2007) dari Pusat Teknologi dan Proses Bahan –
BATAN, diperoleh kadar unsur Cr dalam cuplikan limbah industri tekstil, kulit, dan susu
masing-masing sebesar 33,35 mcg/g, 3920,98 mcg/g, dan 9,34 mcg/g. Kadar Cr tertinggi
terdapat pada limbah kulit. Akan sangat berbahaya apabila limbah tersebut langsung dibuang
ke badan air.
Salah satu teknologi yang umum dipakai dalam pengolahan limbah kromium yaitu
karbon aktif yang diaktifkan secara kimiawi. Karbon aktif akan berfungsi sebagai absorben
limbah kromium yang berbahaya. Sumber karbon aktif yang potensial juga ditemukan dalam
bahan mikroalga. Meskipun banyak bahan alam yang mampu mengikat logam berat, seperti
bakteri, jamur, ragi, tetapi hanya bahan yang memiliki kapasitas mengikat logam cukup
tinggi dan selektif terhadap logam berat yang cocok digunakan dalam skala industri.
Gambar 5.1 merupakan gambaran alur pengolahan limbah kromium dan desain filter
mikroalga dalam industri yang menghasilkan logam kromium menggunakan biosorben
mikroalga sebagai penyerap logam kromium. Rancangan ini merupakan konsep awal dalam
pembangunan sistem olah limbah krom skala industri yang memanfaatkan 5 proses, mixing
(pencampuran), absorption (penyerapan), desorption (pelepasan), recycling (daur ulang) dan
purifying (pemurnian).
10
Gambar 5.1 Rancang Pengolahan Limbah Kromium skala Industri
Gambar 5.2 Desain Filter Mikroalga Skala Industri (Satu Filter)
Gambar 5.3 Desain Filter Mikroalga Skala Industri (Filter Berlapis)
11
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Untuk membuat biomassa mikroalga menjadi suatu produk sederhana yang praktis
dan efisien dalam pengolahan limbah industri, dilakukan immobilisasi menggunakan
sodium alginat. Dalam penggunaan skala besar, biomassa yang sudah terimmobilisasi
bisa dibuat dalam bentuk filter agar lebih mudah digunakan.
2. Peningkatan konsentrasi beads mikroalga mampu menurunkan konsentrasi logam
kromium pada sampel limbah.
3. Persamaan universal sistem pengolah limbah berbasis beads (mikroalga-kalsium
alginat) adalah z = -0.0022x + 0.00074y + 99.96, dengan x adalah konsentrasi Cr (VI)
yang ingin diabsorbsi, y adalah banyaknya biosorben dalam suatu larutan dan z adalah
daya serap yang dibutuhkan agar efektif dan sesuai dengan standar baku mutu air.
5.2 Saran
Agar biosorben mikroalga dapat diaplikasikan dalam industri untuk penyisihan logam skala
besar, perlu penelitian lebih lanjut mengenai faktor-faktor yang dapat mengoptimalkan proses
biosorpsi. Diperlukan studi mengenai:
1. Aktivasi dan modifikasi biosorben sehingga untuk meningkatkan efisiensi penyisihan
logam berat skala besar.
2. Proses regenerasi dan desorpsi biosorben agar filter bisa digunakan berkali-kali dan
teknologi filter mikroalga dapat bersaing dengan teknologi penyisihan lain secara
ekonomis
3. Proses pendaurulangan logam krom sehingga dapat digunakan kembali
4. Pengujian daya serap biosorben terhadap logam berat jenis lain, selain kromium.
12
DAFTAR PUSTAKA
1. Anthony, Renil dan Runger, Troy. 2014. An Approach to Microalgal Production Systems for
Comoditie.
2. Ariyanti, D. Dan Handayani N.A. Mikroalga Sebagai Sumber Biomasa Terbarukan: Teknik
Kultivasi dan Pemanenan.
3. Devianto, Luhur Akbar. 2014. Desorpsi dan Recovery Kromium Hexavalen dari Biosorben
Mikroalga. Bandung: Institut Teknologi Bandung.
4. Fachrullah, Muhammad Rezza. 2011. Laju Pertumbuhan Mikroalga Penghasil Biofuel Jenis
Chlorella sp. dan Nannochloropsis sp. yang Dikultivasi Menggunakan Air Limbah Hasil
Penambangan Timah di Pulau Bangka.
5. Indhumathi P., Shabudeen, S. Shoba dan Saraswathy. 2014. The removal of chromium from aqueous
solution by using green micro algae Isochrysis Galbana. India.
6. June Owen O. Nacorda, Milagrosa R. Martinez-Goss, and Nerissa K. Torreta . 2010. Bioremoval
and Bioreduction of Chromium (VI) by the Green Microalga, Chlorella vulgaris Beij., Isolated from
Laguna de Bay, Philippines. Philippines.
7. Michalak, I., Zielinska, A., Chojnacka, K. Dan Matula, Jan. 2007. Biosorption of Cr(III) by
Microalgae and Macroalgae: Equilibrium of the Process.
8. Mouwerik, M.V., Stevens, L., Seese, M.D. dan Basham, W.. 1997. Environmental Contaminants
Encyclopedia Chromium Vi (Hexavalent Chromium) Entry.
9. Ramadhan, Bayu. 2010. Biosorpsi Logam Berat Cr (VI) Menggunakan Biomassa Saccharomyces
cerevisiae. Bandung : Laporan Tugas Akhir, Program Studi Teknik Lingkungan, Institut Teknologi
Bandung.
10. Ratnaningrum, Hana. 2011. Biosorpsi Kromium Heksavalen Menggunakan Konsorsium Mikroalga
Terimmobilisasi. Bandung: Institut Teknologi Bandung.
11. S., Susanna T. dan Supriyanto C. 2007. Jaminan Mutu Metode F-AAS pada Analisis Unsur-Unsur
Cu, Cr, dan Zn dalam Cuplikan Limbah Industri. Pusat Teknologi dan Proses Bahan – BATAN.
12. Santoso, Arif Dwi; Rahmania A., Darmawan dan Susanto, Joko P. 2011. Mikroalga Untuk
Penyerapan Emisi CO2 dan Pengolahan Limbah Cair di Lokasi Industri.
13. Singhvi P dan Chhabra M. 2013. Simultaneous Chromium Removal and Power Generation Using
Algal Biomass in a Dual Chambered Salt Bridge Microbial Fuel Cell. India.
14. Sujin Jeba Kumar, T., Balavigneswaran, C.K., Arun Vijay.M. and Srinivasa Kumar.K.P. . 2009.
Biosorption of Lead(II) and Chromium(VI) by Immobilized Cells of Microalga .
15. Utama, Teguh Taruna. 2014. Biosorpsi Krom Heksavalen Menggunakan Mikroalga Amobil dalam
Sistem Kontinyu. Bandung: Institut Teknologi Bandung.
16. Wolkers, Hans; Barbosa, Maria; Kleinegris, Dorinde, Bosma, Rouke dan Wijffels, H. Rene. 2011.
Microalgae:The Green Gold of The Future. Wageningen: Propres.
13
LAMPIRAN
PENGGUNAAN DANA
Biaya Bahan Habis Pakai
No.
Uraian
Banyaknya
Harga Satuan
Jumlah Biaya
(volume)
(Rp)
(Rp)
1.
Kertas A4
1 rim
30.000
30.000
2.
Pulpen
1 pak
10.000
10.000
3.
Pupuk NPK
1 pak
5.000
5.000
4.
Pupuk Urea
1 pak
8.000
8.000
5.
Spirulina bubuk
1 kg
300.000
300.000
6.
1,5-diphenyl carbazide
1 botol
2.000.000/botol
2.000.000
7.
Natrium alginat
1 kg
300.000/kg
300.000
8.
Biaya tak terduga
-
-
378.000
Jumlah
3.031.000
Biaya Perjalanan
1.
Transportasi ke
10 x 4 orang 100.000/orang
4.000.000
laboratorium Teknik
Lingkungan kampus
ITB Ganesha
Jumlah
4.000.000
Biaya Lain-lain
1.
Penggandaan dan Penjilidan
5
Proposal
eksem
30.000/eks
150.000
30.000/eks
150.000
plar
2.
Penggandaan dan Penjilidan
5
Laporan Akhir
eksem
plar
3.
Transportasi Dosen
5 x 1 100.000
Pendamping
orang
Jumlah
Total Biaya
500.000
800.000
7.831.000
LAMPIRAN
DOKUMENTASI PENELITIAN
Lampiran 1 Alga blooming di kolam
Lampiran 3 Treatment awal dengan HCl
stabilisasi IPAL Bojongsoang
0,1 M
Lampiran 4 Penumbukan untuk
memperoleh diameter yang sama
Lampiran 2 Biomassa yang sudah dibilas
aquadest
Lampiran 5 Biomassa bubuk
Lampiran 6 Larutan natrium alginat
Lampiran 9 Spektrofotometer
Lampiran 10 Sampel limbah yang
Lampiran 7 Limbah Artifisial Kromium
ditambahkan indikator 1,5-dyphenil
Heksavalen 1000 ppm
carbazid
Lampiran 8 Imobilisasi
Lampiran 11 Agitator
Lampiran 12 Biosorben dalam CaCl2
Lampiran 13 Biosorben siap diolah
Lampiran 14 Pembuatan kurva standar
baku
Lampiran 15 Pengenceran hasil
pengujian limbah krom
PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
PEMANFAATAN MIKROALGA UNTUK PENGOLAHAN LOGAM KROMIUM
(Cr) PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI
BIDANG KEGIATAN:
PKM PENELITIAN EKSAKTA
Diusulkan oleh:
Afriana Maharani Puteri
15713030
Angkatan 2013
Gede Adi Wiguna Sudiartha
15713001
Angkatan 2013
Ganjar Abdillah Ammar
11213021
Angkatan 2013
Gesit Nurdaksina
15713004
Angkatan 2013
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
BANDUNG
2015
PENGESAHAN LAPORAN AKHIR PKM-PENELITIAN
1 Judul Kegiatan
: Pemanfaatan Mikroalga untuk
Pengolahan Logam Kromium (Cr) pada
Limbah Cair Industri
2 Bidang Kegiatan
: PKM-P Eksakta
3 Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap
b. NIM
c. Jurusan
d. Universitas
e. Alamat Rumah dan No Tel./HP
:
:
:
:
:
f. Alamat email
Afriana Maharani Puteri
15713030
Rekayasa Infrastruktur Lingkungan
Institut Teknologi Bandung
Taman Sentosa A2/6, Cikarang Selatan,
Bekasi. 085714040702
: amaharaniputeri@yahoo.com
4 Anggota Pelaksana Kegiatan /Penulis : 3 orang
5 Dosen Pendamping
a. Nama Lengkap dan Gelar
b. NIDN
c. Alamat Rumah dan No. Tel/HP
: Dra.Barti Setiani Muntalif, Ph.D
: 0009115303
: Jalan Kiaracondong 131, Bandung.
08122113985
6 Biaya Kegiatan Total
a. Dikti
b. Sumber lain
: Rp 7.831.000,: -
7 Jangka waktu pelaksanaan
: 5 bulan
Bandung, 5 Juli 2015
Menyetujui,
Kepala Program Studi Rekayasa
Infrastruktur Lingkungan
Ketua Pelaksana Kegiatan
Afriana Maharani Puteri
15713030
Rofiq Iqbal, ST., M.Eng., Ph.D.
19760205 200604 1002
Kepala Lembaga Kemahasiswaan
Dosen Pendamping
Brian Yuliarto, Ph.D
19750727 200604 1005
Dra.Barti Setiani Muntalif, Ph.D
130901866
ii
ABSTRAK
Menurunnya ketersediaan air bersih di Indonesia akibat pencemaran air yang
disebabkan oleh logam berat pada limbah cair buangan industri menuntut para insinyur
lingkungan untuk memeras otak lebih dalam lagi untuk menyelesaikan masalah tersebut.
Biofiltrasi adalah salah satu solusi untuk mengatasi masalah pencemaran air tersebut.
Biofiltrasi merupakan salah satu proses pengolahan air limbah secara biologis yang pada
prinsipnya melibatkan mikroorganisme sebagai media penghancur bahan-bahan pencemar
tertentu. Mikroalga adalah salah satu jenis mikroorganisme yang mampu melakukan proses
adsorbs kandunganion logam berat padalimbah, pada penelitian ini yaitu ion logam kromium
(Cr).
Metode yang digunakan untuk mendapatkan ekstrak dari mikroalga adalah dengan
memanfaatkan biomassa dari sel vegetatif mikroalga yang dikeringkan agar menjadi
biomassa yang praktis dan mudah dibawa. Biomassa adalah bahan biologis yang hidup atau
barumati yang dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar atau untuk produksi industrial.
Penelitian ini bersifat eksploratif dan bertujuan untuk menciptakan suatu metode pemanfaatan
mikroalga sebagai biofilter di industriuntuk proses adsorbs logam berat. Perkembangan
pemanfaatan mikroalga dalam mengelola kadar logam berat pada limbah logam buangan
pabrik akan sangat membantu mengurangi pencemaran air di Indonesia.
Kata kunci : Mikroalga, Biofiltrasi, Logam berat, Biomassa, Kromium, Adsorbsi
iii
DAFTAR ISI
Halaman
JUDUL..............................................................................................................i
HALAMAN PENGESAHAN USULAN PKM-PENELITIAN ...................... ii
ABSTRAK ...................................................................................................... iii
DAFTAR ISI....................................................................................................iv
Bab I PENDAHULUAN................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................... 1
1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................ 1
1.4 Manfaat Penelitian ...................................................................................... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 3
2.1 Pengenalan Logam Berat Kromium............................................................ 3
2.2 Pereduksi yang Berkelanjutan..................................................................... 3
2.3 Beragam Jenis Mikroalga ........................................................................... 4
BAB III METODE PENELITIAN ................................................................... 5
BAB IV HASIL YANG DICAPAI DAN POTENSI KHUSUS ...................... 6
BAB V PENUTUP ......................................................................................... 12
5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 12
5.2 Saran ......................................................................................................... 12
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 13
LAMPIRAN ........................................................................................................
Lampiran Penggunaan Dana
Lampiran Dokumentasi Penelitian
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Logam berat pada limbah cair merupakan masalah utama dalam pengendalian dampak
pencemaran lingkungan. Salah satu cara untuk mengendalikan kandungan logam berat
tersebut adalah dengan cara biofiltrasi. Biofiltrasi merupakan salah satu proses pengolahan air
limbah secara biologis yang pada prinsipnya melibatkan mikroba sebagai media penghancur
bahan-bahan pencemar tertentu. Mikroorganisme yang digunakan untuk menghancurkan
bahan-bahan pencemar tersebut adalah mikroalga dengan memanfaatkan biomassanya
sebagai pengubah unsur logam pada limbah cair menjadi senyawa nitrat. Mikroalga adalah
mikroorganisme dapat digunakan untuk mereduksi kandungan logam berat seperti Kromium
(Cr) yang mencemari sebagian besar sungai-sungai di Indonesia.
1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang tersebut, dapat dirumuskan beberapa permasalahan antara lain.
Dari latar belakang tersebut, dapat dirumuskan beberapa permasalahan antara lain.
1. Bagaimana cara membuat biomassa mikroalga menjadi suatu produk sederhana yang
praktis dan efisien?
2. Berapa kadar kromium dalam sampel limbah cair kromium sebelum dan sesudah
ditambahkan biomassa mikroalga?
3. Bagaimana efektivitas penggunaan biomassa mikroalga dalam mengurangi kadar
kromium pada sampel limbah cair kromium?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini sebagai berikut.
1. Menentukan cara membuat biomassa mikroalga menjadi suatu produk sederhana yang
praktis dan efisien
2. Menentukan kadar kromium dalam sampel limbah cair krom sebelum dan sesudah
ditambahkan biomassa mikroalga.
3. Menentukan efektivitas penggunaan biomassa mikroalga dalam mengurangi kadar
kromium pada sampel limbah cair kromium.
1
1.4 Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini berupa biosorben mikroalga dalam bentuk biomassa yang
sudah dikeringkan sehingga memudahkan penggunaan mikroalga tersebut untuk proses
pengolahan limbah cair khususnya yang mengandung senyawa logam berat jenis kromium
(Cr). Penemuan ini akan sangat berguna bagi bidang ilmu pengusul mengingat pengusul
adalah mahasiswa Rekayasa Infrastruktur Lingkungan sehingga hasil penelitian ini akan
sangat membantu dalam hal pengolahan limbah logam. Ada pula pengusul dari mahasiswa
Rekayasa Hayati yang bidang ilmunya adalah meneliti tentang bagaimana cara
memanfaatkan ilmu biologi untuk menjawab permasalahan limbah dan energi. Biosorben
mikroalga ini diharapkan mampu menjawab kebutuhan masyarakat dalam hal pengelolaan
limbah cair khususnya kromium (Cr).
BAB
2 II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengenalan Logam Berat Kromium
Logam berat dapat didefinisikan sebagai zat yang dapat melepaskan satu atau lebih
elektron yang menyebabkan menjadi kation atau ion bermuatan postif. Logam berat
diidentifikasikan mempunyai berat jenis lebih tinggi dari 5 gr/cm3, detailnya logam berat
memiliki kemampuan menghantarkan arus listrik dan panas yang tinggi, mempunyai kilauan
logam dan memiliki kekuatan dan kelenturan yang tinggi (Bradl dan Bradl, 2005). Saat ini
telah banyak diketahui bahwa logam berat terdapat pada atmosfer, udara, tanah dan air dalam
bentuk partikel/ ion-ion maupun dalam bentuk senyawa. Dengan begitu logam berat pun
dapat masuk kedalam setiap tubuh makhluk hidup termasuk manusia dalam proses
pengambilan nutrisi, pernapasan maupun langsung terserap melewati lapisan luar tubuh.
Salah satu logam berat yang menjadi perhatian manusia adalah kromium (Cr) yang
memiliki nomor 24 dan berat atom 52. Logam golongan VI-B ini dapat memiliki tiga bentuk
berbeda yaitu Cr2+, Cr3+ dan Cr6+. Dari ketiga ion kromium, hanya Cr6+ yang bersifat racun
atau toksik. Kromium dapat menyerang kulit dan selaput lendir juga dapat menjadi kanker
apabila langsung terpapar dalam jangka waktu yang lama (Anderson, 2007 dalam Sudiarta,
2010).
Keberadaan logam kromium sangat tinggi pada industri logam, gelas, electroplating,
manufaktur obat-obatan, produsen peralatan listrik, produk plastik dan masih ada industri
lainnya. Kromium dengan bilangan oksidasi 6 atau dapat disebut juga kromium heksavalen
memiliki sifat sulit mengendap dan merupakan oksidator kuat, sehingga diperlukannya zat
pereduksi agar Cr(VI) bisa menjadi Cr(III) dalam bentuk hidroksida.
2.2 Pereduksi yang Berkelanjutan
Zat pereduksi dalam pengolahan air berion logam berat ini menjadi kajian utama
penelitian kami. Tidak menggunakan suatu zat yang hanya mereduksi dan setelahnya zat
pereduksi akan habis, melainkan menggunakan suatu sistem hidup dari makhluk mikroskopis
dari komoditas mikroalga dengan tujuan berkelanjutan (sustain).
Saat ini mikroalga telah banyak dimanfaatkan seperti penghasil minyak, protein,
nutrisi, pigmen dan masih banyak lagi. Tentunya tidak hanya sebatas itu, mikroalga memiliki
potensi besar dalam permasalahan lingkungan salah satunya masalah pencemaran air.
Terdapat banyak zat yang menjadikan suatu perairan tercemar khususnya logam kromium
yang bersifat racun.
Membiarkan koloni mikroalga berkerumul atau menjadi suatu kesatuan yang utuh dan
memiliki luas permukaan yang besar bertujuan agar memiliki tingkat keefektifitasan yang
tinggi terhadap pemurnian medium atau sampel yang tercemar logam Cr(VI). Kesatuan yang
utuh tadi dapat disebut sebagai biosorben dimana membutuhkan nutrisi tertentu untuk
mikroalga agar dapat tetap hidup dan membiakkan dirinya serta paling penting untuk
akativitas metabolisme.
3
2.3 Beragam Jenis Mikroalga
Mikroalga atau mikrofita merupakan alga yang berukuran mikroskopis yang dapat
ditemukan pada medium perairan ataupun laut. Biasanya bersifat uniseluler fotoautotrof.
Spesies yang ada yakni Spirulina sp., Chlorella sp,. Dunaliella sp, Schizochytrium sp.
Aphanizomerion sp., Botryococcus sp., Nahnochloroplasts sp dan lainnya. Tidak semua
mikroalga dapat dimanfaatkan dalam pemurnian air yang mengandung kromat (VI). Hanya
beberapa yang diyakini yaitu dapat bereproduksi cepat juga memiliki metabolisme yang
tinggi dapat dengan mudah beradaptasi di lingkungan baru sehingga akan menjadi kebal dan
tahan terhadap kondisi ekstrim.
Mikroalga yang kami gunakan dalam penelitian ini berasal dari spesies Spirulina sap.
yang dapat memurnikan limbah kromat(VII) dengan efisien, cepat dan efektif. Untuk itu
perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dalam pembuatan sistem pengolahan limbah kromium
(VI) berbahan dasar mikroalga.
4
BAB III
METODE
No.
Kegiatan
Kegiatan yang dilakukan
1
Persiapan
Studi literatur dan konsultasi dengan dosen pendamping.
2
Sampling
Sampling mikroalga di IPAL (Instalasi Pengolahan Air
mikroalga
Limbah) Bojongsoang, Bandung.
3
4
Pengembangbiakan Pengembangbiakan mikroalga di kampus ITB Jatinangor
mikroalga
dengan media pupuk NPK dan pupuk Urea
Panen mikroalga
Panen mikroalga di kampus ITB Jatinangor dengan media
pupuk NPK dan pupuk Urea.
5
6
Aktivasi biomassa
Treatment mikroalga, merendamnya dalam HCl 0,1 M dengan
mikroalga
perbandingan alga : HCl; adalah 1: 3.
Persiapan bubuk
Pengeringan biomassa mikroalga yang sudah dibilas dengan
mikroalga
aquadest dan di-treatment dengan HCl 0,1 M. Pengeringan
dilakukan di dalam oven dengan suhu 70⁰C selama 20 jam.
7
Imobilisasi
Biomassa dicampurkan dengan natrium alginat dalam 100 ml
mikroalga
aquadest. Selanjutnya larutan tersebut diteteskan ke dalam
CaCl2 4%.
8
Pengujian
3 ml sampel yang mengandung kromium heksavalen
biosorben
konsentrasi tertentu dicampurkan dengan 60 mcL 1,5-diphenyl
mikroalga
carbazide. Pengukuran daya serap biosorben mikroalga
mengunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 540
nm dan didiamkan selama 10 menit.
9
Analisis kuantitatif
Menganalisis hasil pengukuran daya serap biosorben.
10
Interpretasi data
Menarik kesimpulan berdasarkan penelitian yang sudah
dilakukan.
5
BAB IV
HASIL YANG DICAPAI DAN POTENSI KHUSUS
Biomassa yang sudah dicampurkan dengan sodium alginat akan mengental dan
membentuk serabut-serabut jelly yang kemudian disaring untuk mendapatkan larutan
campuran mikroalga dengan alginat yang halus dan homogen. Larutan ini kemudian
diteteskan pada CaCl2 4%, yang mana CaCl2 4% ini berfungsi untuk membentuk dinding
yang padat pada setiap tetesan larutan campuran mikroalga dengan alginat sehingga didalam
larutan CaCl2 4% akan terbentuk bulatan mikroalga yang kenyal menyerupai jelly dalam
jumlah yang banyak tergantung dari banyaknya tetesan yang diberikan. Bulatan-bulatan
mikroalga, yang disebut biosorben, berukuran cukup kecil karena corong yang digunakan
praktikan untuk meneteskan larutan campuran mikroalga dan alginat memiliki diameter
lubang tetes yang kecil karena corong tersebut berskala laboratorium.
Untuk melakukan pengujian efektivitas maka harus membuat kurva standar seperti yang
terlihat di grafik 4.1. Grafik tersebut menunjukan hubungan antara konsentrasi kromium
dengan absorbansi yang diukur dengan spektrofotometer. Absorbansi adalah jumlah
gelombang yang mampu menembus larutan dan terbebas dari penghambatan atau pembiasan
gelombang. Semakin besar absorbansi maka semakin jernih pula larutan yang diuji tersebut.
Pengujian efektivitas biosorpsi terhadap logam kromium dilakukan dengan cara
mereaksikan biosorben mikroalga sebanyak 5 gram, 10 gram, dan 15 gram masing-masing ke
dalam limbah artifisial kromium dengan konsentrasi 50 ppm, 100 ppm dan 150 ppm dalam
volume 250 ml. Biosorben dalam limbah artifisial tersebut diaduk dengan stirrer dengan
kecepatan 60 putaran/menit dalam waktu 10 menit. Setelah 10 menit, limbah kromium
diteteskan masing-masing 1 ml ke dalam tabung reaksi untuk diperiksa kadar kromium
dengan menggunakan spektrofotometer.
Pengenceran sebesar 10 juga dilakukan agar memudahkan pembacaan konsentrasi pada
spektrofotometer sehingga data yang diperoleh juga semakin akurat dan memiliki eror yang
kecil. Setelah dilakukan pengenceran dari 1 ml menjadi 10 ml, ditambahkan 1.5 diphenyl
carbazide sebanyak 0.2 ml. Setelah itu campuran dihomogenkan dengan vorteks dan
didiamkan selama 20 menit. Setelah itu konsentrasi krom (VI) yang tersisa pada campuran
diukur dengan metode spektrofotometri dengan panjang gelombang 540 nm.
6
Berikut hasil penelitian biosorpsi kromium:
Tabel 4.1 Data Hasil Absorbansi Konsentrasi Kromium Heksavalen
Konsentasi Kromium (VI)
Absorbansi
0
100
2
90
4
80
6
70
8
60
10
50
12
40
14
30
16
20
18
10
20
0
Grafik 4.1 Kurva Standar Baku Kromium Heksavalen
120
Absorbansi
100
80
y = -4,8636x + 97,727
R² = 0,9921
60
40
20
0
0
5
10
15
Konsentrasi Krom (VI) (ppm)
20
25
Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Absorbansi Variasi Konsentrasi Biosorben dan Kromium
Heksavalen
[Biosorben] (ppm)
[Cr+6] (ppm)
50
100
150
20
40
Absorbansi
83
93,5
72,5
81
60
61
60
95
81
71
t (menit)
Putaran
(rpm)
10
60
Konsep penyerapan atau absorbansi didasarkan pada permukaan beads yang
mengandung ion-ion positif atau kation, sehingga dapat menangkap ion negatif Cr2O72-. Ion
logam pada percobaan kali ini adalah Cr2O72- yang akan diserap oleh beads yang berasal dari
mikroalga dan kalsium alginat. Beads ini memiliki daya serap ganda, yaitu daya serap yang
berasal dari mikroalga dan daya serap yang berasal dari kalsium alginat yang membuat
terbentuknya beads.
7
Untuk itu diperlukannya pembuatan variabel kontrol pada percobaan, yaitu pada sampel 20
ppm. Untuk hasil dari absorbansi kontrol, hanya digunakan pada variasi kalsium alginat 20 ppm
dan kromium 150 ppm dikarenakan hasil yang eror pada variasi kalsium alginat 20 ppm dengan
kromium 50 dan 100 ppm. Sehingga dari hasil perhitungan kalsium alginat sendiri mampu
menyerap kromium heksavalen sebesar 22.24 %.
Tabel 4.3 Tabel Data Hasil Pengujian Absorbansi Kontrol (Ca2+; 20 ppm)
[Kalsium alginat]
(ppm)
[Cr+6]0 (ppm)
50
100
150
20
t (menit)
Putaran
(rpm)
10
60
Absorbansi
45
42
41
Sedangkan pada literatur, biosorben yang hanya mengandung matriks immobilisasi
(sodium alginat) dan hasilnya ternyata mampu menyisihkan Cr(VI) sebanyak 10,32%
(Ratnaningrum, 2011). Sampel kontrol mampu menyisihkan Cr(VI). Fenomena ini dapat terjadi
karena alginat yang berasal dari alga laut mengandung H+, K+, Na+, Ca2+ dan Mg2+ sehingga
dapat mengikat ion logam yang memiliki muatan negatif (Ramadhan, 2010).
Penelitian dan perancangan sistem pengolah limbah merupakan suatu kesatuan yang
tidak dapat dipisahkan salah satunya antara mikroalga dengan kalsium alginat yang
merupakan satu kesatuan beads. Untuk itu, percobaan kontrol dapat digunakan sebagai
referensi khusus mengenai kemampuan mikroalga sebenarnya. Tetapi keduanya tidak dapat
dipisahkan.
Tabel 4.4 Tabel Hasil Pengolahan Data Pengujian Biosorben
[Biosorben]
(ppm)
20
40
60
[Cr+6]0
(ppm)
50
3,027
[Cr+6]1
(ppm)
30,3
Daya serap
(%)
39,5
100
5,186
51,9
48,1
150
7,757
77,6
48,3
50
0,868
8,7
82,6
100
3,438
34,4
65,6
150
7,551
75,5
49,7
50
0,559
5,6
88,8
100
3,438
34,4
65,6
150
5,495
54,9
63,4
Hasil
Faktor
Pengenceran
10
8
Setelah didapat daya serap pada masing-masing variasi, dibuatlah hubungan antara
konsentrasi biosorben dengan daya serap pada masing-masing konsentrasi limbah kromium
yang diberikan. Sehingga akan didapat 3 persamaan, y=8,9055e0,02x untuk konsentrasi
kromium 50 ppm, y=1,7046e0,0512x untuk konsentrasi kromium 100 ppm dan y=1,8507e0,0553x
untuk konsentrasi kromium 150 ppm. Ketiganya akan dihubungkan lagi dengan banyaknya
biosorben yang dibutuhkan untuk membuat limbah krom sesuai baku mutu air, yaitu 0.5 ppm
kromium heksavalen.
Variabel daya serap akan semakin meningkat ketika banyak dari kromium heksavalen
yang akan diabsorbsi. Dari ketiga variasi tersebut akan memiliki nilai daya serap berbeda
pula sehingga akan didapat dari hasil perhitungan bahwa diperlukan kemampuan daya serap
sebesar 99.9 % untuk kromium 50 ppm, 99.95 % untuk kromium 100 ppm dan 99.97 % untuk
kromium 150 ppm.
Grafik 4.2 Grafik Hubungan Konsentrasi Biosorben dengan Daya Serap pada 3 Variasi
Konsentrasi Biosorben (ppm)
Limbah Krom (VI)
70
60
y = 1,8507e0,0553x
R² = 0,6908
50
40
y = 8,9055e0,02x
R² = 0,935
30
20
y = 1,7046e0,0512x
R² = 0,8668
10
0
0
20
Cr (VI) 50 ppm
40
60
Daya Serap (%)
Cr (VI) 100 ppm
80
100
Cr (VI) 150 ppm
Dari data tersebut secara matematis akan diperoleh konsentrasi biosorben
yang
dibutuhkan untuk mencapai baku mutu air dari daya serap yang telah dihitung menggunakan
masing-masing persamaan yang telah didapat.
9
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Konsentrasi Biosorben
Cr 6+ (ppm)
50
100
150
Biosorben
(ppm)
65,7
278,1
450,2
Daya Serap
(%)
99,9
99,95
99,97
Persamaan
y = 8,9055e0,02x
y = 1,7046e0,0512x
y = 1,8507e0,0553x
Ketiga data pada tabel 4.4 merupakan data ideal yang sangat diperlukan untuk
kalkulasi persamaan 3 variabel. Sehingga akan diperoleh persamaan:
z = -0.0022x + 0.00074y + 99.96
dimana x adalah konsentrasi Cr (VI) yang ingin diabsorbsi, y adalah banyaknya
biosorben dalam suatu larutan dan z adalah daya serap yang dibutuhkan agar sesuai dengan
standar baku mutu air.
Potensi hasil penelitian berupa pembuatan filter pengolahan logam kromium yang
dibuat dalam bentuk bar screen dan osmofilter skala industri. Hal ini dirasa penting karena
saat ini masih banyak industri yang membuang limbah kromium ke badan air yang belum
sesuai baku mutu Departemen Kesehatan, yaitu 0,05 ppm.
Menurut Susanna dan Supriyanto (2007) dari Pusat Teknologi dan Proses Bahan –
BATAN, diperoleh kadar unsur Cr dalam cuplikan limbah industri tekstil, kulit, dan susu
masing-masing sebesar 33,35 mcg/g, 3920,98 mcg/g, dan 9,34 mcg/g. Kadar Cr tertinggi
terdapat pada limbah kulit. Akan sangat berbahaya apabila limbah tersebut langsung dibuang
ke badan air.
Salah satu teknologi yang umum dipakai dalam pengolahan limbah kromium yaitu
karbon aktif yang diaktifkan secara kimiawi. Karbon aktif akan berfungsi sebagai absorben
limbah kromium yang berbahaya. Sumber karbon aktif yang potensial juga ditemukan dalam
bahan mikroalga. Meskipun banyak bahan alam yang mampu mengikat logam berat, seperti
bakteri, jamur, ragi, tetapi hanya bahan yang memiliki kapasitas mengikat logam cukup
tinggi dan selektif terhadap logam berat yang cocok digunakan dalam skala industri.
Gambar 5.1 merupakan gambaran alur pengolahan limbah kromium dan desain filter
mikroalga dalam industri yang menghasilkan logam kromium menggunakan biosorben
mikroalga sebagai penyerap logam kromium. Rancangan ini merupakan konsep awal dalam
pembangunan sistem olah limbah krom skala industri yang memanfaatkan 5 proses, mixing
(pencampuran), absorption (penyerapan), desorption (pelepasan), recycling (daur ulang) dan
purifying (pemurnian).
10
Gambar 5.1 Rancang Pengolahan Limbah Kromium skala Industri
Gambar 5.2 Desain Filter Mikroalga Skala Industri (Satu Filter)
Gambar 5.3 Desain Filter Mikroalga Skala Industri (Filter Berlapis)
11
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Untuk membuat biomassa mikroalga menjadi suatu produk sederhana yang praktis
dan efisien dalam pengolahan limbah industri, dilakukan immobilisasi menggunakan
sodium alginat. Dalam penggunaan skala besar, biomassa yang sudah terimmobilisasi
bisa dibuat dalam bentuk filter agar lebih mudah digunakan.
2. Peningkatan konsentrasi beads mikroalga mampu menurunkan konsentrasi logam
kromium pada sampel limbah.
3. Persamaan universal sistem pengolah limbah berbasis beads (mikroalga-kalsium
alginat) adalah z = -0.0022x + 0.00074y + 99.96, dengan x adalah konsentrasi Cr (VI)
yang ingin diabsorbsi, y adalah banyaknya biosorben dalam suatu larutan dan z adalah
daya serap yang dibutuhkan agar efektif dan sesuai dengan standar baku mutu air.
5.2 Saran
Agar biosorben mikroalga dapat diaplikasikan dalam industri untuk penyisihan logam skala
besar, perlu penelitian lebih lanjut mengenai faktor-faktor yang dapat mengoptimalkan proses
biosorpsi. Diperlukan studi mengenai:
1. Aktivasi dan modifikasi biosorben sehingga untuk meningkatkan efisiensi penyisihan
logam berat skala besar.
2. Proses regenerasi dan desorpsi biosorben agar filter bisa digunakan berkali-kali dan
teknologi filter mikroalga dapat bersaing dengan teknologi penyisihan lain secara
ekonomis
3. Proses pendaurulangan logam krom sehingga dapat digunakan kembali
4. Pengujian daya serap biosorben terhadap logam berat jenis lain, selain kromium.
12
DAFTAR PUSTAKA
1. Anthony, Renil dan Runger, Troy. 2014. An Approach to Microalgal Production Systems for
Comoditie.
2. Ariyanti, D. Dan Handayani N.A. Mikroalga Sebagai Sumber Biomasa Terbarukan: Teknik
Kultivasi dan Pemanenan.
3. Devianto, Luhur Akbar. 2014. Desorpsi dan Recovery Kromium Hexavalen dari Biosorben
Mikroalga. Bandung: Institut Teknologi Bandung.
4. Fachrullah, Muhammad Rezza. 2011. Laju Pertumbuhan Mikroalga Penghasil Biofuel Jenis
Chlorella sp. dan Nannochloropsis sp. yang Dikultivasi Menggunakan Air Limbah Hasil
Penambangan Timah di Pulau Bangka.
5. Indhumathi P., Shabudeen, S. Shoba dan Saraswathy. 2014. The removal of chromium from aqueous
solution by using green micro algae Isochrysis Galbana. India.
6. June Owen O. Nacorda, Milagrosa R. Martinez-Goss, and Nerissa K. Torreta . 2010. Bioremoval
and Bioreduction of Chromium (VI) by the Green Microalga, Chlorella vulgaris Beij., Isolated from
Laguna de Bay, Philippines. Philippines.
7. Michalak, I., Zielinska, A., Chojnacka, K. Dan Matula, Jan. 2007. Biosorption of Cr(III) by
Microalgae and Macroalgae: Equilibrium of the Process.
8. Mouwerik, M.V., Stevens, L., Seese, M.D. dan Basham, W.. 1997. Environmental Contaminants
Encyclopedia Chromium Vi (Hexavalent Chromium) Entry.
9. Ramadhan, Bayu. 2010. Biosorpsi Logam Berat Cr (VI) Menggunakan Biomassa Saccharomyces
cerevisiae. Bandung : Laporan Tugas Akhir, Program Studi Teknik Lingkungan, Institut Teknologi
Bandung.
10. Ratnaningrum, Hana. 2011. Biosorpsi Kromium Heksavalen Menggunakan Konsorsium Mikroalga
Terimmobilisasi. Bandung: Institut Teknologi Bandung.
11. S., Susanna T. dan Supriyanto C. 2007. Jaminan Mutu Metode F-AAS pada Analisis Unsur-Unsur
Cu, Cr, dan Zn dalam Cuplikan Limbah Industri. Pusat Teknologi dan Proses Bahan – BATAN.
12. Santoso, Arif Dwi; Rahmania A., Darmawan dan Susanto, Joko P. 2011. Mikroalga Untuk
Penyerapan Emisi CO2 dan Pengolahan Limbah Cair di Lokasi Industri.
13. Singhvi P dan Chhabra M. 2013. Simultaneous Chromium Removal and Power Generation Using
Algal Biomass in a Dual Chambered Salt Bridge Microbial Fuel Cell. India.
14. Sujin Jeba Kumar, T., Balavigneswaran, C.K., Arun Vijay.M. and Srinivasa Kumar.K.P. . 2009.
Biosorption of Lead(II) and Chromium(VI) by Immobilized Cells of Microalga .
15. Utama, Teguh Taruna. 2014. Biosorpsi Krom Heksavalen Menggunakan Mikroalga Amobil dalam
Sistem Kontinyu. Bandung: Institut Teknologi Bandung.
16. Wolkers, Hans; Barbosa, Maria; Kleinegris, Dorinde, Bosma, Rouke dan Wijffels, H. Rene. 2011.
Microalgae:The Green Gold of The Future. Wageningen: Propres.
13
LAMPIRAN
PENGGUNAAN DANA
Biaya Bahan Habis Pakai
No.
Uraian
Banyaknya
Harga Satuan
Jumlah Biaya
(volume)
(Rp)
(Rp)
1.
Kertas A4
1 rim
30.000
30.000
2.
Pulpen
1 pak
10.000
10.000
3.
Pupuk NPK
1 pak
5.000
5.000
4.
Pupuk Urea
1 pak
8.000
8.000
5.
Spirulina bubuk
1 kg
300.000
300.000
6.
1,5-diphenyl carbazide
1 botol
2.000.000/botol
2.000.000
7.
Natrium alginat
1 kg
300.000/kg
300.000
8.
Biaya tak terduga
-
-
378.000
Jumlah
3.031.000
Biaya Perjalanan
1.
Transportasi ke
10 x 4 orang 100.000/orang
4.000.000
laboratorium Teknik
Lingkungan kampus
ITB Ganesha
Jumlah
4.000.000
Biaya Lain-lain
1.
Penggandaan dan Penjilidan
5
Proposal
eksem
30.000/eks
150.000
30.000/eks
150.000
plar
2.
Penggandaan dan Penjilidan
5
Laporan Akhir
eksem
plar
3.
Transportasi Dosen
5 x 1 100.000
Pendamping
orang
Jumlah
Total Biaya
500.000
800.000
7.831.000
LAMPIRAN
DOKUMENTASI PENELITIAN
Lampiran 1 Alga blooming di kolam
Lampiran 3 Treatment awal dengan HCl
stabilisasi IPAL Bojongsoang
0,1 M
Lampiran 4 Penumbukan untuk
memperoleh diameter yang sama
Lampiran 2 Biomassa yang sudah dibilas
aquadest
Lampiran 5 Biomassa bubuk
Lampiran 6 Larutan natrium alginat
Lampiran 9 Spektrofotometer
Lampiran 10 Sampel limbah yang
Lampiran 7 Limbah Artifisial Kromium
ditambahkan indikator 1,5-dyphenil
Heksavalen 1000 ppm
carbazid
Lampiran 8 Imobilisasi
Lampiran 11 Agitator
Lampiran 12 Biosorben dalam CaCl2
Lampiran 13 Biosorben siap diolah
Lampiran 14 Pembuatan kurva standar
baku
Lampiran 15 Pengenceran hasil
pengujian limbah krom