Kajian reduksi Cr(VI) pada lumpur kering limbah penyamakan kulit

KAJIAN

REDUKSI

Cr(VI) PADA LUMPUR KERING

LIMBAH PENYAMAKAN KULlT

OLEH:

SUHARJONO TRIATMOJO

PROGRAM

PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN

BOGOR

ABSTRAK

SUHARJONO TRIATMOJO. Kaiian Reduksi Cr(VI> ~ a d a Lurn~ur Kerina Lirnbah Penyamakan Kulit. Dibimbing oleh D. T. H. SIHOMB~NG, TANTAN R. WIR~DARYA dan SOEMITRO DJOJOWIDAGDO.

Lurnpur kering lirnbah penyarnakan kulit (LKLPK) rnengandung hara makro dan hara mikro dalam jumlah yang cukup tinggi. tetapi disisi lain juga rnengandung bahan cemaran b e ~ p a logarn berat krorn dan garam. Kandungan krorn total LKLPK dapat mencapai 3-7% bahan kering, sehingga sangat rnernbatasi penggunaannya sebagai pernbenah tanah atau pupuk organik. Cr(VI) dikenal sangat toksik dan karsinogenik bagi temak dan rnanusia. Reduksi dan biosorpsi Cr(V1) dapat dilakukan oleh rnikrob baik bakteri, ragi, maupun jamur (Gadd, 1992). Tujuan utama penelitian ini adalah mernbuktikan reduksi C w l ) dilakukan oleh jarnur dan bakteri. baik selama pengomposan maupun digesti anaerob pada biometanogenesis. Tujuan lainnya adalah membuktikan bahwa logarn krom sukar diserap oleh tanaman karena sebagian besar ada dalam bentuk fernbarn, mengkaji pengaruh bentuk pupuk terhadap produksi hijauan dan kandungan Cr-total bayam cabut. Hasil penelitian menunjukkan jamur Fusarium S p mampu rnereduksi Cr(VI) dan dapat digunakan untuk biosorpsi ion logam krom. Biornasa Aspergillus niger rnampu rnengarnbil lebih dari 95% krorn dari larutan. Pengomposan rnarnpu rnereduksi dan rnenurunkan kandungan Cr(VI) sebesar 2996, sedangkan bimetanogenesis hanya sebesar 20%. Kornpos yang dihasilkan dari feses sapi perah. LKLPK dan jerami padi pada sernua iingkat mernenuhi baku mutu nasional, dan arnan digunakan sebagai pupuk. Pada tingkat pernupukan 30% menghasilkan produksi tanarnan bayarn cabut tertinggi dengan kandungan krom rendah. Toksisitas logam krom rnulai tampak pada tingk pemupukan > 30%. ditandai dengan turunnya produksi hijauan. Bayarn cabut yang dipupuk kompos curah produksi hijauannya hampir dua kali lipat dibanding dengan yang dipupuk pelet.

ABSTRACT

SUHARJONO TRIATMOJO. Studies on the Reduction of C w l ) in the Sludge of Leather Tanning Waste. Under the direction of D.T.H. SIHOMBING. SOEMITRO DJOJOWIDAGDO and TANTAN R. WIRADARYA.

Sludge of leather tanning waste contains micronutrients and macronutrients in large quantiy, on the other hand, it also contains chromium heavy metal. Chromium content of the sludge is about 3-7 % of dry matter, so that they limited the use of this sludge as soil conditioner and organic fertilizer. Cr(VI) was very toxic. carcinogenic and mutagenic for most organism. Cr(Vt) could be reduced by bacteria, fungi, yeast and algae (Gadd, 1992). The main objective of this research was to study the chemical tranformation of Cr(Vl) in the sludge by fungal and bacterial activity through cornposting process and biomethawgenesis. The other ones were to study the compost quality produced from dairy cattle manure, sludge of tanning waste and rice straw, to study the effects of kind and level of compost on the forage production and chromium content of the spinach, to find the best compost level amanded to the soil. The results showed that Cr(V1) could be reduced to Cr(lll) by composting and biimetanogenesis due to the activity of fungi dan bacteria. Composting could reduced Cr(VI) better than biornetanogenesis, about 30% and 20% Cr(V1) could be reduced aerobically and anaerobically by both processes. Composting of dairy cattle manure, sludge of leather tanning waste and rice straw produced high quality and safety compost that can be used as soil conditioner and organic fertilezer. Spinach arnanded with mash compost grew faster and produced higher forage than the other one. The highest forage production was obtained by the plant arnanded with 30% of mash compost. The b~omass of Fusariurn sp and A. niger could be used to removed chromium ion from solution. Fusarium sp was able to reduce Cr(VI) to Cr(lll). Under the experimental condition, 96,23% Cr(lll) and

96,3096 Cr(VI) could be removed from solution.

PERNYATAAN

Oengan ini saya rnenyatakan bahwa dalam disertasi ini tidak terdapzt karya yang pemah diajukan untuk rnemperoleh gekr doktor di suatu Perguruan T~nggi.

dan sepanjang pengeiahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebut di dalam daftar pustaka.

Suha jono Triatmojo

KAJIAN REDUKSI Cr(VI)

PADA LUMPUR KERING

LIMBAH PENYAMAKAN KULIT

OLEH:

SUHARJONO TRlATMOJO

Disertasi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Doktor

pada

Program Studi llmu Ternak

PROGRAM

PASCASARJANA

Judul Disertasi

Narna Mahasiswa

Nomor Pokok

: KAJlAN REDUKSI Cr(VI) PADA LUMPUR KERING LIMBAH PENYAMAKAN KULlT

: Suha jono Triatmojo

: 975021lPTK

Menyetujui: 1. Komisi Pernbimbing

prof. Dr. D.T.H. ~ i h o m b i d ~ . M.Sc

Prof. Dr. Soemitro Djojowidagdo Dr. Ir. Tantan

R.

Wiradarya, M.Sc

Anggota Anggota

2. Ketua Program Studi llmu Ten ~ r o ~ r f i a s c a ~ r j a n a IPB

na ram Pascasarjana

t Pertanian Bogor

Penulis ditahirkan di Bantul, Daerah lstimewa Yogyakarta pada tanggal 3 April 1954, sebagai anak ke tiga dari pasangan Luda Sastmsuwito (almarhumah) dan Satidjo Sastrosuwito.

Pendidikan sajana ditempuh di Program Studi Produksi Temak, Fakuhs Peternakan Universitas Gadjah Mada Yogyakarta, lulus pada tahun 1981. Pada tahun 1984, penulis diterima di Program Studi llmu Temak pada Program Pascasajana Universitas Gadjah Mada dan menamatkannya pada tahun 1988. Pada tahun 1997 mendapat kesempatan melanjutkan ke program doktor pada program studi llmu Temak lnstiiut Pertanian Bogor. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoieh dari BPPS. Departemen Pendidikan Nasional.

Penulis diangkat sebagai staf pengajar tetap pada Fakultas Peternakan Universitas Gadjah Mada sejak tahun 1982, dengan jabatan terakhir Lektor Kepala pada Jurusan Teknologi Hasil Temak.

Selama mengikuti program 53, penulis menjadi anggota lkatan Sarjana Imu Peternakan Indonesia. Karya ilmiah berjudul Biornetanogenesis Sebagai Atternatif Bioremediasi Limbah lndustri yang Tercemar Logam Berat Krom telah disajikan pada Seminar Nasional Dies Natalis Fakultas Peternakan UGM, di Yogyakarta pada bulan Nopember 2001. Sebwh artikel berjudul Biosorpsi dan Reduksi Krom Limbah Penyamakan Kulit dengan Biomasa Fusarium sp dan Aspergillus niger akan diterbitkan pada Jumal Manusia dan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada. Artikel lain berjudul Kualitas Kompss yang Diproduksi dad Feses Sapi Perah dan Sludge

Limbah Penyarnakan .Kulit telah d i t e r b i n pada Buletin Peternakan Volume 25(4) bulan November 2001. Karya-karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah Yang Maha Agung atas segala rahmat dan kamnia-Nya sehingga disertasi ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 1999 ini ialah penanganan lumpur kering limbah penyamakan kuli

,

dengan judul Kajian Reduksi Crpl) pada Lumpur Kering Limbah Penyamakan Kulit.

Disertasi ini memuat 4 peneliiian, 3 diantaranya merupakan pengembangan dari artikel yang diajukan ke jurnal ilmiah. Penelitian I berjudul Reduksi dan Biosorpsi Krom Lumpur Kering Limbah Penyamakan Kulit dengan Biomasa

Fusarium sp dan Aspergillus nigertelah disetujui untuk dimuat dalam Jumal Manusia dan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada. Peneliian II berjudul Reduksi Cr(VI) Lumpur Kering Limbah Penyamakan Kulit dengan Pengomposan telah dimuat pada Buletin Peternakan Volume 25 (4) bulan November 2001 dengan judul Kajian Kualitas Pupuk Organik yang Dibuat dari Feses Sapi Perah dan Sludge Limbah Penyamakan Kuli pada lmbangan yang Berbeda. Penelitian Ill berjudul Reduksi Krom Limbah Penyamakan Kulit dengan Biometanogenesis telah dipaparkan datarn Seminar Nasional Dies Natalis FakuItas Petemakan, UGM yang ke 32 bulan Nopember 2001 di Yogyakarta dengan judul Biometanogenesis sebagai Alterna?ii Bioremediasi Limbah lndustri yang Tercernar Logam Berat Krom dan menunggu dierbikan pada Buletin Edisi Khusus bulan Desernber 2001.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. D.T.H. Sihombing,

M.Sc, Bapak Prof. Dr. Soemitro Djojowidagdo, dan Bapak Dr. Ir. Tantan R.

SHIMIZU. PhD. Kiyonori HAGA. PhQ, dan Prof. Dr. Ir. Suparno yang telah banyak rnemberi saran dan masukan. Disamping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Ibu Sri Sutyasmi dari Balai Penelitian dan Pengembangan Barang Kulit, Karet dan Plastik Yogyakarta, Sapak Agus Sudiha

jo

dan Zarnroni dari Laboratorium Kimia Dasar Fakultas MIPA. UGM, Saudara Lukas M.S. Ari Wibowo, MP, Herry Wibowo El. S.. MP, Nur Biyantoco, I. Gusti Ayu Putu Mahendri, Titim Rahmawati, Nanung A. F, dan Tri Wahyuningsih yang telah rnembantu selama pengumpulan data. Ungkapan terirna kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu almarhumah, ayah dan ibu rnertua, istri dan putra-putri tercinta, atas segala doa dan kasih sayangnya.

Sernoga informasi kecil yang terungkap dalam disertasi ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu peternakan serta implikasinya dapat memberikan alternatii dalam pemecahan masalah pencemaran lingkungan dan petemakan di Indonesia

Bogor. Awal Maret 2002

.-

DAFTAR IS1

Halaman DAFTAR TABEL

...

x

DAFTAR GAMBAR ...

...

DAFTAR LAMPIRAN

PENDAHULUAN

...

...

Latar Belakang

...

Tujuan Penelitian

Hipotesis ... Manfaat Peneiiiian ...

TINJAUAN PUSTAKA ... : ... Penyamakan Kulit ...

Limbah Penyarnakan Kulit ... Pengaruh Limbah Penyamakan Kulit terhadap Lingkungan ... Pengomposan ...

Manfaat Penggunaan Kompos ... Tahap-tahap Pengomposan . . . Aspek Biokimia Pengomposan . . . Aspek Mikrobiologi Pengomposan . . .

Kondisi Lingkungan Pengomposan ... Evaluasi Kemasakan Kompos ...

Kualitas Fisik dan Kimia Kompos ... ... Digesti Anaerobik untuk Pengolahan Lirnbah Ternak dan LKLPK Logarn Krom ... Biosorpsi dan Bioakomulasi Logam Berat ...

Reduksi Cr(VI) oleh Mikroorganisme ... BAHAN DAN METODE

...

Tempat dan Waktu Penelitiin ...

...

Bahan Penelitian

. .

Metode Penelittan ...

BlOSORPSl DAN REDUKSl KROM LIMBAH PENYAMAKAN KULlT DENGAN BIOMASA FUSARIUM SP DAN ASPERGILLUS NIGER

Pendahuluan ...

... Bahan dan Metode

Hasil dan Pernbahasan

...

PENELITIAN II ... 85

REDUKSI

Cwl)

LUMPUR KERING LIMBAH PENYAMAKAN KULlT DENGAN PENGOMPOSAN Pendahuluan

...

85

Bahan dan Metode ... 89

Hasil dan Pembahasan ... 96

PENELlTlAN Ill

...

107

REDUKSI KROM LUMPUR KERING LIMBAH PENYAMAKAN KULlT DENGAN BIOMETANOGENESIS Pendahuluan

...

107

Bahan dan Metode

...

110

Hasil dan Pembahasan

...

112

PENELlTlAN IV ... 122

PENGARUH BENTUK DAN LEVEL PUPUK KOMPOS YANG MENGANDUNG KROM TERHADAP PRODUKSI H1JAUAN DAN KANDUNGAN KROM TOTAL BAYAM CABUT (AMARANTHUS SP) Pendahuluan ... 122

Bahan dan Metode ... 125

Hasil dan Pembahasan ... 129

PEMBAHASAN UMUM ... 135

KESIMPULAN DAN SARAN ... 142

DAFTAR TABEL

1. Karakteristik limbah cair pabrik penyamakan kuM yang mernproses 5.4 tonjhari kulit kambing garaman ...

2. Kandungan Cr-total, Cr(llf) dan Cr(VI) biomasa Fusariurn

sp

pada medium kentang dektrosa cair yang diberi K2Cr207 dengan waktu inkubasi 4 dan 8 hari ... 3. Kandungan Cr-totat, Gr(lll) dan Cr(VI) biomasa Fusarium sp pada

medium kentang dektmsa cair yang diberi LKLPK dengan waktu inkubasi 4 dan 8 hari

...

4. Penyerapan Cr(lll) oteh biomasa A. niger pada berbagai konsentrasi

awal ... 5. Penyerapan Cr(VI) oleh biomasa A. nigerpada berbagai konsentrasi

awal ...

6. Komposisi bahan penyusun kompos pedakuan

K,.

K2 dan

K3

... 7. Hasil analisis kimia feses, LKLPK, jerami padi. urea, TSP dan abu

. . . sekam

8. Komposisi kimia kornpos perlakuan K,, K2 dan

K,

pada awal proses pengomposan ... 9. Komposisi kimia kompos 1, kornpos 2 dan kompos 3 pada akhir

pengomposan, serta produksi hijauan dan kandungan Cr-total bayam

...

cabut yang dipupuk kornpos 3 , kompos 2 dan kornpos 3

10. Komposisi kimia kornpos pada awal dan akhir proses

...

11. Rerata kadar N, P205, K20, karbon organik, Cr-total, Cr(VI), Cr(lll)

dan rasio ClN kompos 1, kompos2 dan kompos 3

...

12. Nilai BOD (mgn) substrat yang didigesti

anaerob

sdama 30 hari

pada tingkat LKLPK yang berbeda ...

13. Nilai COD (mgn) substrat yang didigesti anaerob selama 30 hari pada tingkat LKLPK yang berbeda ...

14. Nilai

TSS

(mgll) substrat yang didigesti anaerob selarna 30 hari

pada tingkat LKLPK yang berbeda ...

Halaman

15. Nilai VFA (mgfl) substrat yang didigesti anaerob selama 30 hari

pada tingkat LKLPK yang berbeda

...

117 16. Produksi gas metana

(crn3)

substrat yang diigesti anaerob seiarna

30 hari pada tingkat LKLPK yang berbeda

...

118 17. Kandungan Cr(VL) (rngn) substrat yang diigesti anaerob selama

30 hari pada tingkat LKLPK yang berbeda ... 120

18. Nilai rerata produksi hijauan, bahan kering, kadar air, abu dan krom

total bayarn cabut yang dipupuk kompos curah ... 130 19. Nilai rerata produksi hijauan, bahan kering, kadar air, abu dan krom

totat bayam cabut yang dipupuk kompos pelet

...

131 20. Nilai rerata produksi hijauan, bahan kering, kadar air, abu dan krom

total bayam cabut yang dipupuk kompos curah dan pelet ... 132 21. Nilai rerata produksi hijauan, bahan kering. kadar air, abu dan krom

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Reaksi reduksi Cr(Vl) menjadi Cr(lll) (Greenwood dan Earshaw, 1984) 60

2. Grafik suhu lingkongan dan suhu kompos 1, kompos 2 dan

kompos 3

...

.:

...

96

3. Tanaman bayam cabut yang dipupuk kompos pelet dan curah pada level 30 dan 40% (dari

ke

kanan pelet 30%, pel& 40%.

...

curah 30% dan curah 40%) 129

[image:199.524.45.472.72.564.2]

DAFTAR LAMPIRAN

1. Data kandungan Cr-total. Cr(VI) dan Cr(ltl) biomasa Fusarium sp pada medium potato dextrose cair

+

K2Cr207 dengan waktu inkubasi 4 dan

8 hari

...

1 54 2. Data kandungan Cr-total, Cr(VI) dan Cr(lll) biomasa Fusarium sp pada

medium potato dextrose cair + LKLPK dengan waktu inkubasi 4 dan

8 ha ri...

...

1 54 3. Data kadar bahan kering, N. P205. K20. C organik, Cr(VI) dan Cr-total

...

kornpops K1. K2, dan K3 pada awal proses 155 .

4. Data kadar bahan kering. N. P205, K20. C organik, Cr(VI) dan Cr-total kompops K1, K2. dan K3 pada akhir proses ...

5. Data nilai

BOO

(rngA) substrat yang didigesti secara anaerob selama 30 hari pada level LKLPK yang berbeda ... 6. Data nilai ~ ~ ~ ( r n g n ) substrat yang didigesti secara anaerob sefama

30 hari pada level LKLPK yang berbeda ...

7. Data nilai TSS (rngll) substrat yang didigesti secara anaerob selama 30 hari pada level LKLPK yang berbeda ...

8. Data produksi gas rnetan (crn 3)substrat yang didigesti secara anaerob selama 30 hari pad% level LKLPK yang berbeda

...

9. Data kandungan Cr(V1) (mgll) substrat yang didigesti secara anaerob selama 30 hari pada level LKLPK yang berbeda ...

10. Data produksi hijauan, bahan kering, air, abu dan Cr-total bayam cabut yang dipupuk kompos curah

...

11. Data produksi hijaua~, bahan kering, air. abu dan Cr-total bayam cabut yang dipupuk kompos pelet

...