EFISIENSI PEMISAHAN MIKROALGA DARI MEDIA TUMBUH LIMBAH CAIR AGROINDUSTRI DENGAN MENGGUNAKAN KOAGULASI FLOKULASI

(1)

Surabaya Juli 2011

(2)

ISSN 1411-3465

JURNAL PURIFlKASI

Terbit 2 ka1i setahun pada bulan Ju1i dan Desember. Memuat artike1 tekno1ogi dan manajemen di bidang i1mu Teknik Lingkungan dan ilmu lain yang terkait dengan bidang Teknik Lingkungan. ISSN 1411-3465

Ketua Penyunting

Prof. Dr. Yu1inah Trihadiningrum, MAppSc

Penyunting Pelaksana Prof. Dr. Ir. Wahyono Hadi, MSc Prof. Ir. Joni Hermana, MScEs, PhD Prof. Dr. Ir. Sarwoko Mangkoedihardjo, MScES

I. D. A. A. Warmadewanthi, ST, MT, PhD Welly Herumurti, ST, MEng

Mitra Bestari:

Prof. Dr. Ir. Djatmiko Ichsani, MEng (Jurusan Teknik Mesin, FfI-ITS), Dr. Ir. Puji Lestari, MSc (Jurusan Teknik Lingkungan, FfSL-ITB), Ir. Mohammad Razif, MM (Jurusan Teknik Lingkungan, FTSP-ITS), Prof. Dr. Ir. Udisubakti Ciptomulyono, MEngSc (Jurusan Teknik Industri, FTI-ITS), I D A A Warmadewanthi, ST, MT, Ph.D (Jurusan Teknik Lingkungan, ITS), Dr. Ali Masduqi, ST, MT (Jurusan Teknik Lingkungan, FTSP-ITS), Dr. Ir. Nieke Karnaningroem, MSc (Jurusan Teknik Lingkungan, FTSP-FTSP-ITS), Prof. Dr. R. Y. Perry Burhan, MSc (Jurusan Teknik Kimia, FfI-ITS), Dr. A. A. Masroeri, M Eng (Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, FTK-ITS), Prof. Ir. Renanto Handogo, MS, PhD (Jurusan Teknik Kimia, FTI-ITS), Dr. Maya Shovitri (Jurusan Biologi, FMIPA-ITS), Dr. Ing. Drs. Mohammad Isa Irawan, MT (Matematika, FMIPA-ITS).

Administrasi dan Sirkulasi: Yuli Triastuti, ST, Sujito, Masupar.

Alamat Penyunting:

Ruang Divisi Juma1 Purifikasi Jurusan Teknik Lingkungan Kampus ITS Sukolilo Surabaya 60111

Te1epon: (031) 5948886 Faksimil: (031) 5928387

Website: http://purifikasLorg/ dan e-mail: purifikasi@its.ac.id

Jurnal Purifikasi diterbitkan sejak Januari 2000 oleh Divisi Jumal Purifikasi Terakreditasi B berdasarkan Keputusan Direktur Jendera1 Pendidikan Tinggi No. 261DIKTIIKep/2005, 30 Mei 2005 dan No. 431DIKTIIKep/2008, 8 Juli 2008 Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan

Institut Tekno1ogi Sepuluh Nopember Surabaya

Bekerja sarna dengan Ikatan Ahli Teknik Penyehatan dan Teknik Lingkungan Indonesia (IATPI) Jawa Timur

(3)

ISSN

1411-3465

JURNAL PURIFlKASI

Volume 12 Nomor 1 Juli 2011

Daftar lsi

Kata Pengantar Hal.

1. Optimasi Distribusi Air Minum PDAM Menggunakan Pendekatan Fuzzy

Integer Transportation Problem

Imam Suprayogi dan Sri Kusumadewi... 1 - 8 2.

3.

4.

5.

Pemanfaatan Algae Spirogyra Sebagai Bahan Baku Bioetanol"Dengan

Penambahan Enzim a-Amilase

Sulfahri, Siti Muslihah, Renia S. Utami, dan Eko Sunarto ...... .

Efisiensi Pemisahan Mikroalga Dari Media Tumbuh Limbah Cair Agroindustri Dengan Menggunakan Koagulasi/Flokulasi

Suprihatin, Muhammad Romli, dan Andes Ismayana ...... .

Bioremediasi Lahan Tercemar Minyak Tanah Dengan Metoda Biopile

Novirina Hendrasarie dan Novi Eka ... .... ... ..

Kajian Kepmen LH No. 48 Tahun 1996 Dari Hasil Pengukuran Kebisingan Lingkungan Tahun 2009

Dodi R. Tatang Endi dan Maharani Palupi ... ｾ＠... ..

6. Penurunan Emisi Gas Buang Motor Diesel Kapal Dengan Elektrolisis Air

Laut

9 - 16

17 - 28

29 - 38

39 - 46

I Made Ariana...... 47 - 52

7. Kajian Eksperimental Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar Campuran

Bioetanol-Bensin Terhadap Kinerja dan Emisi Gas Buang Motor Bensin Standar 4 Langkah Tipe 4 K

loko Sarseyiyanto, Mahirul Mursid, dan Nur Husodo... 53 - 60

8. Kinerja Bentonit Terinterkalasi HDTMA dan Komposit Bentonit Kitosan

Sebagai Adsorben Untuk Fenol dan Metilen Biru

Yunus Fransiscus, Emma Savitri, Agustinus Yuriko, dan Burhan Uray... 61 - 70

9. Pemilihan Teknologi Pengomposan Sampah Kota Dengan Pendekatan

Analytic Hierarchy Process

Mochammad Chaerul dan Adi Susangka ... :. 71 - 78

10. Higienisasi dan Aplikasi Urin Manusia Sebagai Pupuk Mineral Pada

Tanaman Sawi Hijau (Brassica rapa)

Maria Prihandrijanti dan Tuani Lidiawati... 79 - 84

Indeks Pengarang dan Judul Artikel

Indeks Keywords

(4)

)logi .ikan ldral illtar 3titut

Sari

tferr)

lakan

,khir. tya.

Latar nnya.

fikasi an

u-;OPSIS

)1. 7,

stable ::esses

States

Cliffs.

DnOll11

lersity

g dan LUwan. ung.

19aruh Kulit

)myces

ｾｴ｡ｮｯＱＮ＠

l).

68-E. G. lentasi. l Pusat

Institut

EFISIENSI PEMISAHAN MIKROALGA DARI MEDIA TUMBUH

LIMBAH CAIR AGROINDUSTRI DENGAN MENGGUNAKAN

KOAGULASIIFLOKULASI

EFFICIENCY OF COAGULATIONIFLOCCULATION PROCESS

FOR MICROALGAL SEPARATION FROM AGROINDUSTRIAL

WASTEWATER

Suprihatin*, Muhammad Romli, dan Andes Ismayana

Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB

JI.

_{Raya Darmaga Kampus IPB Darmaga Bogor 16680}

*e-mail: suprihatin@indo.net.id

Abstrak

emanenan mikroalga merupakan faktor penting dalam produksi alga karen a menentukan biaya produksi. enelitian ini mengevaluasi efisiensi pemisahan mikroalga dari air limbah agroindustri oleh koagulasi ·aJflokulasi. Efisiensi penggunaan alumuniumtrisulphate (tawas) dan polyaluminiumchloride (PAC) ruk koagulasiJflokulasi proses dievaluasi dalam serangkaian jartest untuk pemisahan mikroalga tumbuh di :mah buatan dan air limbah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa mikroalga dapat dipisahkan dari air bah secara efisien dengan metode flokulasi/koagulasi. Efisiensi pemisahan bergantung pada jenis dan -' koagulan dan karakteristik media di mana mikroalga ditumbuhkan. Sekitar 400 gIL tawas atau 200 ,-,_ PAC dapat menghasilkan pemisahan optimum mikroalga yang tumbuh di rumah jagal pada air limbah. - dangkan untuk pemisahan mikroalga tumbuh dalam air limbah buatan diperlukan dosis tawas relatif lebih

. ggi dari dosis 600 mg I L atau PAC dari 400 mg I L. Nilai-nilai kekeruhan, warna, dan total padatan

-a-su pensi dalam efluen sangat rendah. Hal ini menyebabkan kemungkinan daur ulang limbah untuk

. gunakan kembali.

kunci: pemanenan mikroalga, air limbah rumah potong, koagulasi, flokulasi, tawas , PAC

Abstract

_ ' croalgae harvesting is a crucial factor in algal production because it influences the production cost. This 'fk evaluated the efficiency of microalgae separation from agroindustrial wastewater by chemical gulation/flocculation. The efficiency of alumuniumtrisulphate (alum) and polyalurniniumchloride JAC) applications for coagulation/flocculation process was evaluated in a series of jar test for aration of microalgae in artificial and slaughterhouse wastewater. The xperimental results showed that croalgae could be separated efficiently from the wastewater by flocculation/coagulation method. The _ aration efficiency depended on the type and dose of coagulant and characteristics, where microalgae was _ wn. Dosing of approxinlately 400 gIL alum or 200 mgIL PAC resulted in optimum separation of croalgae in slaughterhouse wastewater, whereas separation of microalgae in the artificial wastewater _ . ed relatively higher alum dose of 600 mg/L, or PAC dose of 400 mg/L. Turbidity, color, and total spended solids values in the effluent were very low. This lead to the possibility of effluent recycling for _..::se.

(5)

18 Jurnal Purifikasi, Vol. 12, No. 1, Juli 2011: 17 - 28

1. PENDAHULUAN

Mikroalga merupakan jasad renik jenis

tanaman dan mampu membentuk

triacyglycerols (TAGs) dari karbondioksida dan air melalui fotosintesis menggunakan energi matahari. Bahan yang terbentuk ini

dapat digunakan untuk menghasilkan

berbagai bahan kimia, seperti Fatty Acid Methyl Ester (FAMES) yang dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan biodiesel. Mikroalga pada saat ini menjadi salah satu altematif sumber energi terbarukan yang menjanjikan. Mikroalga memiliki berbagai keunggulan dibandingkan dengan jenis tanaman lainnya (A vagyan, 2008; Chisti , 2007), yaitu: (1) produktivitas tinggi karena waktu generasi hanya dalam satuan jam atau hari, (2) tidak . memerlukan lahan subur sehingga tidak berkompetisi dengan tanaman pangan, (3) dapat dikombinasikan untuk pengelolaan lingkungan (daur ulang nutrien, konservasi air, dan biofiksasi karbon dioksidalreduksi emisi gas rumah kaca) , (4)

kurun waktu satuan hari, produktivitas mikroalga jauh lebih tinggi dibandingkan dengan jenis tanaman penghasil minyak lainnya. Tabel 1 menunjukkan perbandingan produktivitas minyak dari berbagai sumber biodiesel dari tanaman.

Dalam konteks pengelolaan lingkungan, produksi mikroalga dengan medium limbah cair merupakan metode untuk memperoleh

kembali nutrien karen a mikroalga

menggunakan bahan tersebut untuk sintesis sel dengan menggunakan energi matahari dalam suatu proses fotosintesis. Eliminasi nutrien dari limbah cair oleh mikroalga dapat mencegah terjadinya eutrofikasi di badan air penerima. Di sisi lain, oksigen yang dihasilkan selama

proses fotosintesis dapat mendukung

pertumbuhan bakteri aerobik. Dengan

demikian, penggunaan mikroalga dalam

pengolahan limbah cair memberikan manfaat lingkungan dan manfaat ekonomi (biomassa mikroalga).

efisien dalam penyerapan energi surya, dan Sistem produksi mikroalga pada dasamya (5) biomassa mengandung bahan-bahan terdiri atas proses kultivasi mikroalga dan bemilai tinggi seperti protein, minyak/lemak, proses pemisahanipemanenan biomass a vitamin, mineral, pigmen, ｾＭｫ｡ｲｯｴｩｮＬ＠ bahan mikroalga. Proses kultivasi mikroalga aktif, dan serat, yang dapat dimanfaatkan merupakan proses biologis (pertumbuhan untuk berbagai keperluan (Pedroni dan biomassa, pengambilan unsur hara, laju Banemann, 2003; Suprihatin, 1989; Garcea et degradasi polutan). Sedangkan pemisahan

ai., 2000; Shelef and Ozoz, 2000) . Kondisi pemisahan biomassa mikroalga merupakan iklim dan geografis Indonesia, seperti: proses fisika. Oleh karena kinerja sistem ini intensitas sinar matahari sepanjang tahun, secat"a keseluruhan ditentukan oleh kedua temperatur udara relatif tinggi, dan tahap tersebut, optimasi sistem produksi ketersedian lahan juga mendukung aplikasi mikroalga perlu dilakukan pada kedua sub-sistem ini. Oleh karena dapat dipanen dalam sistem tersebut.

Tabell. Perbandingan Produktivitas Minyak D(lri Berbagai Sumber Biodiesel

No. Jenis tanaman Produktivitas minyak (L/ha) Kebutuhan laban relatif

1 Jagung 172

2 Kedele 446

3 Kanola 1.190

4 J atrofa (j arak pagar) 1. 892

5 Kelapa 2.689

6 Kelapa sawit 5.950

7 Mikroalga:

- Kadar minyak 70% - Kadar minyak 30%

Sumber: Modifikasi dari Chisti (2007) dan Gheynst (2008)

136.900 58.700

342 132 50 31 22 10

0,4

(6)

ktivitas lingkan minyak ldingan sumber :ungan, limbah peroleh laoalga esis sel

dalam len dari ncegah

lilla. Di selama :lukung )engan dalam nanfaat omassa lsarnya ｾ｡＠ dan omassa laoalga nbuhan laju llsahan upakan em 1m

kedua roduksi a

sub-if 342 132 50 31 22 10 0,4 1

Suprihatin, Efisiensi Pemisahan Mikroalga Dari Media Tumbuh Limbah Cair 19

T eknik pemisahan mikroalga hingga saat im .;nasih menjadi tantangan utama dalam likasi produksi mikroalga dan menjadi rioritas dalam berbagai program penelitian pengembangan (Van Harmelen dan Oonk, 2006; Heubeck dan Craggs, 2007; Banemann, 2003). Hal ini karena biaya untuk

ｾｭｩｳ｡ｨ｡ｮ＠ mikroalga merupakan porsi yang

signifikan dalam sistem produksi mikroalga Chisti, 2007) .

｟ｾ＠ a berbagai alasan teknik pemisahan oalga masih menjadi masalah dalam ｾ＠ uksi mikroalga. Di antara alas an tersebut ah: kultur mikroalga umurnnya sangat .,. er Uarang lebih dari 500 mglL) , densitas iomassa mikroalga mendekati mlai densitas . dan bervariasi, sel mikroalga berukuran

-ecil (biasanya kurang dari 20 ｾｭＬ＠

kadang-- dang kurang dari 5 ｾｭＬ＠ dan beberapa jenis scI mikroalga bersifat motil (Heubeck dan eggs, 2007). Kondisi tersebut menyebabkan mi ahan mikroalga sulit dilakukan dengan erode yang sederhana, seperti sedimentasi.

entrifugasi merupakan metode pemisahan

• r oalga yang telah banyak dikenal. Operasi

. - dapat memisahkan hingga lebih dari 95 %

- oalga. Akan tetapi, metode 1m

engkomsumsi energi dalam jurnJah besar Heubeck dan Craggs, 2007; Schenk et al.,

_00 ). Pemisahan mikroalga juga dapat

. akukan dengan menggunakan membran . 0- dan ultrafiltrasi. Hasil penelitian Suprihatin, RornJi, dan Ismayana, 2003)

enunjukkan bahwa mikroalga dapat

-pisahkan secara sempuma (100%) dengan

enggunakan membran mikro- dan

aflitrasi. Membran mikrofiltrasi mampu enghasilkan permeat dengan wama dan -ekeruhan masing-masing 19 PtCo dan 3 ｾｔｕＬ＠ sedangkan membran ultrafiltrasi .;nampu menghasilkan permeat dengan warna kekeruhan masing-masing 2 PtCo dan 1,6

ｾｬｵＮ＠ Permeat yang dihasilkan .bebas dari

artikel (termasuk mikroalga dan bakteri) ehingga memungkinkan untuk didaur-ulang. Kelemahan teknik membran adalah masih

terbatasanya, ketersediaan membran dengan harga yang terjangkau untuk pemisahan mikroalga.

Koagulasilflokulasi merupakan altematif metode mikroalga yang relatif sederhana. Proses ini dapat mendorong terbentuknya agregat mikroalga berukuran lebih besar sehingga dapat dipisahkan secara mudah dengan pengendapan. Penelitian ini bertujuan

untuk mengkaji efektivitas metode

koagulasilflokulasi untuk pemisahan

mikroalga dari medium tumbuh limbah cair

agroindustri. Meskipun metode

koagulasilflokulasi telah lama dikenal, tetapi

laporan tentang kinerj a metode

koagulasilflokulasi untuk pemisahan

mikroalga dari medium limbah cair

agroindustri (limbah cair rumah potong) yang disertai dengan aspek biaya belum banyak dilaporkan. Oleh karena itu, informasi yang diperoleh dari penelitian im dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam kajian atau aplikasi proses produksi mikroalga secara komersial.

2. METODA

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan untuk penelitian ini adalah suspensi mikroalga yang ditumbuhkan dalam limbah cair rumah pemotongan hew an (RPH), limbah cair s-intetik, koaglilan alum dan PAC, serta bahan untuk analisis laboratorium. Limbah cair sintetik disiapkan dari air bersih yang ditambahkan dengan pupuk NPK hingga kadar fosfor mendekati kadar fosfor limbah cair RPH. Alat utama untuk penelitian ini adalah jar test, dan spektrofotometer HAtH model DR 2000.

Waktu dan Tempat Penelitian

(7)

20 Jurnal Puritlkasi, Vol. 12, No.1, Jull 2011: 17 - 28

Metode

Flokulasifkoagulasi suspensi mikroalga dilakukan dengan metode standar jar test

menggunakan koagulan alum dan PAC. Sampel dimasukkan ke dalam 5 buah gelas piala 1000 mL, masing-masing sebanyak 500

mL. Gelas piaia berisi sampel tersebut diletakkan ke dalam wahana . jar test,

kemudian impeller dimasukkan secara

pedahan ke dalam gelas klmia dalam posisi terendam oleh sampel. Setelah itu disiapkan sebanyak 5 seri dosis koagulan (alum atau

PAC) pada wadah lain, kemudian

dimasukkan secara bersama-sama ke dalam masing-masing gelas kimia berisi sampel.

Penelitian koagulasi terdiri atas tahapan

pengadukan awal (1 menit) untuk

menghomogenkan sampel di dalam gel as kimia, penambahan koagulan dan pengadukan cepat (120 rpm, 5 menit) untuk pencampuran merata antara koagulan dan suspensi mikroalga, pengadukan lambat (30 rpm, 15 menit) untuk membentuk flok berukuran lebih besar, dan pengendapan (0 rpm, 30 menit) untuk memberikan kesempatan flok yang terbentuk mengendap. Supernatan hasil flokulasi/koagulasi kemudian diambil dan dilakukan perneriksaan terhadap parameter

Total Supended Solids (TSS), kekeruhan, serta warna. Pengukuran ketiga parameter tersebut dilakukan dengan spektrofotometer HACH model DR 2000. Parameter TSS

digunakan untuk merepresentasikan

konsentrasi biomassa mikroalga.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian pendahuluan pemisahan mikroalga dengan sedimentasi memberikan hasil bahwa

biomassa mikroalga tidak mengendap

meskipun dibiarkan dalam jangka waktu cukup lama (hiugga 24 jam). Proses

penggumpalan dan pengendapan secara

spontan (bioflokulasi) tidak teramati pada percobaan tersebut. Hal ini disebabkan oleh karena suspensi partikel mikroalga bersifat stabil, ukuran sel mikroalga sangat kecil dan

[image:7.618.36.585.28.797.2]

perbedaan densitas antara biornassa rnikroalga dan dens it as air tidak cukup besar untuk memungkinkan terjadinya pengendapan sel rnikroalga. Agar teIjadi proses pengendapan ukuran biomassa dan perbedaan densitas biomassa mikroalga dan densitas air harus ditingkatkan. Hal ini dapat dilakukan dengan cara penambahan koagulanalum ataupun PAC.

Gambar 1. Hasil Percobaan

Mikroalga Dengan

Koagulan/Flokulasi Laboratorium

Pemisahan . Metode

Skala

Gambar 1 menunjukkan hasil percobaan pemisahan mikroalga dengan koagulan skala laboratorium. Dari gambar tersebut terlihat

bahwa pemisahan rnikroalga dapat .

berlangsung setelah penambahan sejumlah . tertentu koagulan. Evaluao;i lebih lanjut kiuerja proses pernisahan rnikroalga dilakukan dengan variasi jenis dan dosis koagulan untuk dua jenis/karakteristik medium yang berbeda. Pada penelitian iui diuji dua jenis koagulan (alum, dan PAC padat) untuk dua jenis medium tumbuh mikroalga (medium limbah RPH dan medium sintetik).

Pengaruh Jenis dan Dosis Koagulan

Hasil penelitian pemisahan rnikroaiga dari

(8)

kroalga untuk Jan sel ndapan iensitas harus dengan ltaupun

:1isahan Metode Skala

c obaan

n skala terlihat dapat j umlah lanjut u oalga dosis teristik ian ini

1 PAC

umbuh ledium

ｾ＠ dari . ajikan fingkat igaruhi :.entrasi

Suprihatin, Etisiensi Pemisahan Mikroalga Dari Media Tumbuh Limbah Cair

21

mikroalga (dinyatakan dalam TSS) sekitar 200 mgIL dapat diturunkan hingga sekitar 1 mgIL. Selain biomassa mikroalga, kekeruhan dan wama, air juga mengalami penurunan

secara signifikan akibat proses

koagulasilflokulasi, sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 2 dan 3. Kekeruhan mengalami penurunan dari sekitar 360 menjadi 5 flU

;:::l ₆₀₀

E-o

ｾ＠

'-"

=

ｾＮＭＮＮ＠ 450

..c 0

:u

ｾ＠

...

..!<:Q..

"'-'

ｾ＠ｾ＠

ｾ＠ c 300

" ...

ＮＭＮＮｾ＠

ＺＺＺｾ＠ ,

b.()

150

E I

'-"

'"

ＮＧｾ＠...

CI.l CI.l

E- _O

0 200 400

(setara dengan penurunan 98,5 %), sedangkan warna air menurun dari lebih dari 550 menjadi 38 PtCo unit (setara dengan penurunan 93 %). Berdasarkan kreteria penurunan ketiga parameter tersebut, dosis optimum alum untuk pemisahan mikroalga dari media limbah eair RPH adalah sekitar 400 mgIL . .

... TSS

... Kekmlhan

ｾｗ｡ｭＮ＠

600 800

Dosis Alum (mgIL)

Gambar 2. Pengaruh Dosis Alum pada Konsentrasi Biomassa Mikroalga, Kekeruhan dan Warna pada Media Limbah Cair RPH

r.:

ｾ＠

100

..c :l

...

0

ｾ＠ 80

ｾ＠ ₆₀

Ｇ［ｾ＠

> '"

o E ₄₀

8 ｾ＠ｉＩｾ＠

ｾ＠

- 6 -Removal T S S

-0-Removal Kekeruhan

-tr-Removal Wama

I) 20

'" «I

...

U ₀

'"

...

0 0

Q., 200 400 600 800

[image:8.615.47.595.3.832.2]

Do sis Alu m (mgIL)

(9)

22 Jurnal Purifikasi; Vol. 12, No.1, Juli 2011: 17 - 28

Selain konsentrasi, jenis koagulan juga berpengaruh terhadap · efisiensi pemisahan . mikroalga dari -media tumbuh limbah cair RPH sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 4, 5, dan 6. Gambar tersebut menunjukkan

hubungan antara dosis koagulan dan

konsentrasi biomassa mikroalga (TSS), kekeruhan dan warna pada media limbah cair RPH. Untuk kedua jenis koagulan tersebut diperlukan dosis berbeda untuk mencapai penurunan konsentrasi biomassa mikroalga, kekeruhan dan warna. Perbedaan efektivitas koagulan berkaitan dengan kadar Al3+ di

dalam kedua jenis koagulan tersebut. Ion ini yang berperan dalam proses koagula-silflokulasi partikel mikroalga di dalam media tumbuh. Selain itu, kebutuhan koagulan juga dipengaruhi oleh keberadaan ligan-ligan yang dapat bereaksi dengan koagulan, seperti fosfat dan sulfat. Berdasarkan pada penurunan ketiga parameter . tersebut, dosis optimum PAC untuk pemisahan mikroalga dari media limbah cair RPH adalah sekitar

200

mg/L.

Secara umum koagulan PAC memberikan efek kecepatan koagulasil flokulasi yang lebih

550

500

450

400

,.-.,

350

ｾ＠

300

00

E

'-"

250

IZl

200

E-150

100

50

0

200

baik daripada koagulan alum. Ukuran partikel (jari-jari atau diameter), selisih densitas partikel mikroalga dengan densitas media tumbuh (air), dan viskositas medium mempengaruhi kecepatan sedimentasi (v s)

sebagaimana dinyatakan oleh Hukum Stokes:

dengan v s adalah kecepatan pergerakan partikel (rn/s) (arah ke bawah jika Pp > Pf, dan arah ke atas jika Pp < Pf), g percepatan grafitasi (m S-2), r jari-jari partikel, Yf

viskositas cairan Ｈｫｾ＠ m-I S-1), Pp densitas massa rartike1 (kg m- ), dan Pf densitas cairan (kg m- ). Terlihat jelas dari persamaan di atas bahwa kecepatan pengendapan berbanding kuadratik dengan ukuran (jari-jari) partikel. Peningkatan laju pengendapan atau perce-patan pemisahan, dapat dilakukan dengan meningkatkan ukuran partikel atau flok yang terbentuk, rnisalnya dengan penambahan flo-kulan organik.

-o-Alum

___ PAC

400 600

800

[image:9.624.42.575.28.817.2]

Dosis (mgIL)

(10)

>artikel ensitas media ledium ;i (vs)

tokes:

erakan

Pf; dan

'epatan tel, 1]

ensitas cairan di atas anding utikel. perce-lengan ( yang m

flo-la pada

Suprihatin, Eflsiensi Pemisahan Mikroalga Dari Media Tumbuh Limbah.Cair '

23

Pengaruh

J

enis Media Tumbuh Mikroalga

Kebutuhan koagulan untuk pemisahan

mikroalga juga dipengaruhi oleh jenis atau

karakateristik ｭｾ､ｩ｡＠ tumbuh mikroalga

sebagaimana ditunjukkan oleh Gambar 3. Pada gambar tersebut disajikan pengaruh dosis koagulan terhadap penurunan konsentrasi mikroalga, kekeruhan dan warna pada proses ilokulasi/koagulasi dengan alum dan 'PAC untuk media tumbuh limbah cair RPH dan

limbah cair sintetik. Terlihat bahwa

karakteristik media tumbuh mikroalga

menentukan jumlah kebutuhan koagulan untuk mencapai tingkat pemisahan tertentu.

Untuk pemisahan mikroalga . yang

ditumbuhkan dalam media lirnbah cair sintetik diperlukan dosis alum maupun PAC lebih

550 500 450

,

5 400

ｾ＠ 350

a

300

..c ₂₅₀

2 200

ｾ＠

ｾ＠ 150 [00 50

0

tinggi dibandingkan dengan dosis alum atau

PAC untuk pemisahan mikroalga yang

ditumbuhkan dalam limbah cair RPH. Hal .ini berkaitan dengan tingkat · stabilitas partikel mikroalga di dalam media tumbuh tersebut. Semakin stabil kondisi suspensilkoloid, semakin banyak kebutuhan dosis koagulan. Tergantung pada jenis dan dosis koagulan serta karakteristik medium, kekeruhan medium dapat direduksi hingga 0-8 FfU, wama dapat diturunkan menjadi 0-62 PtCo dan TSS hingga 1-17 mgIL. Effluen ini berpotensi untuk didaur-ulang untuk keperluan tertentu. Dosis optimum untuk pemisahan mikroalga dati media tumbuh limbah artifisial sekitar 600

mgIL alum atau 400 mgIL PAC, dan pada media limbah cair

-o-Alwn ___ PAC

0 200 400

Dosis (mg/L)

[image:10.618.22.589.14.824.2]

600 800

Gambar 5. Pengaruh Jenis dan Dosis Koagulan pada Penurunan Konsentrasi Kekeruhan pada Media Lirnbah Cair RPH

550 500 450 0- 400

':l 350

e::. 300

ｾ＠

ｾ＠ 250 3: 200 150 100 50

0

0 200

-o-Alum --PAC

400

Dosis (mg/L)

600 800

(11)

24 Jurnal Puriflkasi, Vol. 12, No.1, Juli 2011: 17 - 28

RPH sekitar 400 mglL alum atau 200 mglL PAC. Tingkat removal TSS, kekeruhan dan

warna dengan dosis tersebut disajikan pada Tabel2.

Tabel 2. Dosis optimum alum dan PAC untuk pemisahan mikroalga dan tingkat removal beberapa parameter kualitas supematan

Jenis Medium

Limbah cair artifisial

Limbah cair RPH

550

500

450

400

350

i

300

'-' 250

ｾ＠ :m

150 100 50

0

0 200

Jenis Dosis koagulan optimum

(roglL) Alum 600 PAC 400 Alum 400 PAC 200

_a_ Lirrlm O!ir RPH

-0--IiIfm O!ir Siiftik

400

fu;is Ab.rn (ny'L)

Tingkat Removal , dari -7 ke (% removal) Kekeruban

(FTU) 138 -7 1 (99%) 52 -7 0(100%)

360 -7 8 (98%) 273 -7 12 (96%)

550

500

450

400 350

j300

,,-,,250

ｾＺｭ＠

150 100

50

0

Warna TSS

(PtCo) (mglL)

370 -7 8 (98%) 53 -79 (83%) 310 -7 0(100%) 50 -7 17 (65%)

> 550 -7 55 (0::90%) 200 -7 1 (99%)

> 550 -7 62 (",96%) 154 -713 (91%)

_a_l.irrhIh Cair RPH

-0--I.in:bah Cair Simtt.

400

This PAC ＨｾＩ＠

Gambar 7. Pengaruh dosis koagulan terhadap Penurunan Konsentrasi Mikroalga pada Proses FlokulasilKoagulasi dengan alum dan PAC untuk media tumbuh limbah cair RPH dan limbah cair sintetik

550

500

450

400 _a_ I.irmh Cair RPH

ｾＺ＠

-0--UnhiJ Cair Sirtftik

Ｑｾ＠

ｾ＠ 150

100 50

200 400 (ill

D:lsis Ahm(rrg'L)

55<r

500

450

400

ｾ＠

350

300

I

250 200

150 100 50

0

0 200

_a_ I.in:bah O!ir RPH

-0--I.in:bah O!ir Sirtftik

400

IlJsis PAC ＨｾＩ＠

[image:11.615.13.584.10.825.2]

(12)

tn pada

eberapa

1%) 5%) 9%)

>1%)

o

00

l Proses tPH dan

00

l

Proses tPH dan

Suprihatin, Efisiensi Pemisahan Mikroalga Dari Media Tumbuh Limbah Cair 25

5SO 550

500 500

450 450

400 400

ｾＺ＠

-+--0-Lin:bah Lin:bah Cair RPH Cair Sir1etik

g

350 300

ｾＲＵＰ＠

ｾＺｭ＠

J

250 200

150 150

lCO 100

50 50

0 0

0 :m 400 0 200 400 600 800

Thsis AhDn (rrgIL) DJSis PH:. (1llI'L)

Gambar 9. Pengaruh dosis koagulan terhadap Penurunan Konsentrasi Kekeruhan pada Proses FlokulasiIKoagulasi dengan alum dan PAC untuk media tumbuh limbah cair RPH dan limbah cair sintetik

Kimia proses koagulasilflokulasi dalam cairan merupakan proses yang kompleks. Ion-ion dalam koagulan (dalam hal ini Ae+) bereaksi dengan ligan-ligan seperti OK,

so/-,pol-

membentuk produk-produk reaksi baik yang terlarut maupun tak terlarut. Jenis dan konsentrasi ligan serta jenis dan konsentrasi produk reaksi ini mempengaruhi kuantitas atau dosis koagulan yang diper-lukan untuk mencapai tingkat destabilisasi partikel tertentu. Ion Ae+ dapat bereaksi dengan ion hidroksil (OH-) membentuk senyawa yang dapat bereaksi lebih lanjut dengan permukaan partikel atau ligan lain. Hal ini menjelaskan mengapa dosis optimum koagulan dipengaruhi oleh karakter medium dan partikel (Montgomery, 1985).

Proses koagulasilflokulasi dapat dideskrip-sikan dengan bantuan model umum agregasi partikel, sebagaimana dikemukakan oleh Montgomery (1985) dan Rott (1992). Selama

proses koagulasi/flokulasi, mula-mula

distribusi partikel bersifat stabil yang terdiri atas partikel-partikel yang bennuatan negatif dan saling tolak menolak. Dengan penam-bahan koagulan (ion Al3+) stabilitas partikel tersebut terganggu yang mengakibatkan pembentukan mikroflok yang bersifat tidak stabil. Agregasi dan pembesaran lebih lanjut ukuran flok-flok terjadi akibat mekanisme transport. Selama transport tersebut, flok-flok

terkena gaya gesek yang tidak seragam besamya yang dapat berakibat terjadinya erosi atau gangguan sebagian agregat flok

(floc breakup). Pada akhir proses koagulasi dicapai kondisitunak (stady state) dimana laju pembentukan flok dan laju pemecahan flok dalam keadaan seimbang. Laju penca-paian kondisi tunak dan bentuk distribusi ukuran partikel tergantung dipengaruhi oleh sifat hidrodinamik sistem dan karakter kimia interaksi koagulan dan partikel.

Analisis Biaya

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa dosis optimum PAC Iebih rendah dibanding-kan dosis optimum alum untuk pemisahan mikroalga. Akan tetapi, seleksi jenis koagu-Ian harus melibatkan aspek biaya karena harga PAC relatif lebih mahal dibandingkan dengan alum (perbandingan harga PAC terhadap harga alum sekitar 5,8: 1. Tabel 3 menunjukkan hasil analisis biaya bahan kimia pada pemisahan mikroalga dengan metode koagulasilflokulasi. Perhitungan biaya didasarkan pada harga alum Rp 1.100,-/kg dan PAC padat Rp 6.380,-/kg.

Biaya dimaksud hanya menyangkut biaya bahan kimia (koaguIan), karena biaya ini

merupakan komponen utama dalam

pemisahan mikroalga dengan

[image:12.615.39.590.15.814.2]

(13)

26 Jurnal Purifikasi, Vol. 12, No.1, Jull 2011: 17 - 28

Tabel 3. Biaya Bahan Kimia Pemisahan Mikroalga Dengan Metode Koagulan/Flokulasi

Jenis Limbah Cair Jenis Dosis Optimum koagulan (mgIL)

Limbah sintetik Alum 600

PAC 400

Limbah cair RPH Al um 400

PAC 200

Biaya dimaksud hanya rnenyangkut biaya bahan kimia (koagulan), karena biaya ini merupakan komponen utama dalam pemi-sahan mikroalga dengan koagulasilflokulasi. Dari tabel tersebut terlihat bahwa biaya pemisahan mikroalga dengan alum lebih rendah dibandingkan dengan menggunakan PAC, yaitu banya sekitar sepertiganya. Biaya pemisahan mikroalga alum, misalnya dari media limbah cair RPH, sekitar Rp 440,- per m3 media.

Biaya pemisahan tersebut masih relatif mahal dalam proses produksi mikroalga. Inforrnasi ini memberikan gambaran kuantitatif tentang biaya pemisahan mikroalga dengan menggu-nakan metode koagulasilflokulasi. Hasil pe-nelitian ini juga mengindikasikan masi4 diperlukannya pengembangan teknik pemi-sahan mikroalga yang lebih efektif dari sisi biaya. Dalam konteks ini, us aha pengem-bangan teknik pemisahan mikroalga dapat dilakukan melalui pemilihan jenis mikroalga tertentu yang mudah dipisahkan, misalnya Spirullina yang berbentuk spiral panjang dan mudah disaring. Beberapa spesies mikroalga juga dapat mengalami flokulasi secara spontan (tanpa penambahan bahan kimia), meskipun membutuhkan waktu yang lama sehingga membutuhkan area luas (Schenk et ai., 2008). Oleh karen a biaya pemisahan dengan koagulasilflokulasi terutama diaki-batkan oleh pemakaian bahan kimia, maka teknik pemisahan mikroalga yang tidak mem-butuhkan baban kimia menarik untuk dikaji, misalnya dengan metode elektro koagula-silflokulasi, atau eksplorasi altematif koagu-Ian yang lebih efektif dari sisi biaya.

Barga Koagulan

(Rp/kg)

1.100 6.380 1.100 6.380

Biaya Bahan Kimia (Rp/m3)

660 2.552 440 1.276

4. KESIMPULAN

Perbandingan Biaya (Alum:PAC)

0 ,26

0,34

Pemisaban mikroalga merupakan tahapall yang penting dalam produksi mikroalga kare-na tahapan ini menentukan biaya produksi dan kualitas hasil. Pemisahan mikroalga dari media tumbuh limbah carr RPH dan limbah cair sintetik dapat dilakukan secara efektif dengan metode koagu-Iasilflokulasi. Efisiensi pemisahan mikroalga sangat ditentukan oleh jenis dan dosis koagulan serta jenis dan karakteristik media tumbuhnya. Dosis optimum untuk pemisaban mikroalga dari media tumbuh limbah sintetik sekitar 600 mg/L alum atau 400 mg/L PAC, dan pad a media limbah cair RPH sekitar 400 mg/L alum atau 200 mgIL PAC. Bergantung pada jenis dan dosis koagulan serta jenis dan karakteristik media turnbuh mikroalga, kadar TSS dapat diturunkan hingga 1-17 mg/l, kekeruhan dan wama medium direduksi hingga 0-8 FTU dan 0-62 unit PtCo.

(14)

.aya

tahapan 19a kare-produksi llga dari 1 limbah

1 efektif Efisiensi {an oleh

:n,is dan

Dosis 19a dari itar 600 .an pada '0 mgIL .ng pada ollis dan ;a, kadar 7 mg/l, [ireduksi

:>erlukan ,is PAC. :tif Iebih

lU alum

dengan

O.

Biaya ikroalga thaI dan pengem-ｾ｡＠ yang s efluen (eiuhan,

In untuk

liID. _s

Pe-tIl dapat

Suprihatin, Efisiensi Pemisahan Mikroalga Dad Media Tumbuh Limbah Cair

27

berkontribusi dalam usaha konservasi sum-berdaya air dan mengurangi biaya produksi mikroalga.

UCAPAN TERIMA KASm

Artikel ini merupakan bagian dari hasil penelitian Hibah Kompetitif Penelitian Sesuai Prioritas Nasional Batch II TA 2009-2010 yang dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional. Terima kasih disampaikan juga kepada Sdr. Rachmad Danausubram atas bantuannya dalam pelaksanaan pekeIjaan laboratorium.

DAFTARPUSTAKA

Avagyan, A. (2008). Global Prospects for Microalgae Production for Biofuels and for the Preservation of Nature. Global Fuels Magazine, February 2008, p. 22-27.

. " Banemann, J. (2003). Biofixation of C02 and

Greenhouse Gas Abatement With

Microalgae--Technology Roadmap. Pr-oject report. US Department of Energy.

. Chisti, Y. (2007). Biodiesel from microalgae.

Biotechnology Advances 25, p. 294-30.

, Garcea, J., Nemeddine, A. and Hamouri, B.E. (2000). Wastewater Treatment by Pond System: Experiences in Catalonia, Spain. J. Water Sci. and Technol., 41(10-11), p. 35-42.

Gheynst, J.V. (2008). Future of Microalgae in Clean Technology. Biological and

Agricultural Engineering, Davis

University of California. Artikel online:www.ucop.edulottlindustry/docu mentsN anderGheynst-CleanTech.pdf.

Heubeck, S. and Craggs, R. (2007). Resource Assessment of Algae Biomass for Potential Bio-Energy Production in

New Zealand. National Institute of Water & Atmospheric Research Ltd., Hamilton, New Zealand .

Montgomery, I.M. (1985). Water treatment principles and Desaign. John Wiley & Sons, New York.

Pedroni, P. and Banemann, J. (2003).

Microalgae for Greenhouse Gas

Abatement: An International R&D Opportunity. Ambiente TPoint 112003,

p.24-28.

Rott, U. (1993). Wasserautbereitung 1. Institut Fuer Siedlungswasserbau, Wasserguete- und Abfallwirtschaft. Universitaet Stuttgart.

Schenk, P.M., Thomas-Hall, S.R., Stephens, E., Marx,

u.c.

Mussgnug, J.H., Posten, C., Kruse, O. and Ben Hankamer, B. (2008). Second Generation Biofuels:

High-Efficiency .Microalgae for

Biodiesel Production. Bioenerg. Res .

(2008) 1, p. 20-43.

Shelef, G. and Azov, Y. (2000). Meeting Stringent Environmental and Reuse Requirements With an Integrated Pond System for the Twenty-First Century.

Water Sci. and Technol, 42(10-11), pp. 299-305.

Suprihatin, Romli, M. and Ismayana, A.

(2003). Application of Crossflow

Membrane Separation for Algal

Removal of Treated Agroindustrial Effluent for Reuse Purpose. Paper on the Indonesia Toray Foundation Seminar. Jakarta February 3-4, 2003.

(15)