PEMANFAATAN MIKROALGA UNTUK PENGOLAHAN L

PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

PEMANFAATAN MIKROALGA UNTUK PENGOLAHAN LOGAM

KROMIUM (Cr) PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI

BIDANG KEGIATAN:

PKM PENELITIAN

Diusulkan oleh:

Adi Wiguna 15713001 2013

Afriana Maharani Puteri 15713030 2013

Ganjar Abdillah Amar 11213021 2013

Gesit Nurdaksina 15713004 2013

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

BANDUNG

DAFTAR ISI

Halaman

JUDUL...i

HALAMAN PENGESAHAN USULAN PKM-PENELITIAN...ii

DAFTAR ISI...iii

RINGKASAN...v

Bab I PENDAHULUAN...1

1.1 Latar Belakang...1

1.2 Rumusan Masalah...2

1.3 Tujuan...2

1.4 Manfaat Penelitian...3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA...4

2.1 Pengenalan Logam Berat Kromium...4

2.2 Pereduksi yang Berkelanjutan...4

2.3 Beragam Jenis Mikroalga...5

BAB III METODE PENELITIAN...6

3.1 Persiapan...6

3.2 Prosedur Penelitian...7

BAB IV BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN...8

4.1 Anggaran Biaya...8

4.2 Jadwal Kegiatan...10

DAFTAR PUSTAKA...11

LAMPIRAN-LAMPIRAN...

Lampiran 1. Biodata Ketua dan Anggota Lampiran 2. Justifikasi Dana

RINGKASAN

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.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan salah satu aspek terpenting dalam kelangsungan hidup mahkluk hidup di bumi. Air adalah kebutuhan yang sangat mendasar bagi mahkluk hidup karena dengan air mahkluk hidup dapat bernapas, berkembang biak, bermetabolisme, bertahan hidup, melindungi diri dan masih banyak lagi kegunaan air di muka bumi ini. Untuk manusia sendiri, air sudah menjadi kebutuhan pokok dalam melangsungkan hidup, terutama air bersih. Oleh karena itu, ketersediaan air bersih harus tetap dijaga agar manusia dapat tetap bertahan hidup.

Akhir-akhir ini, di Indonesia marak terjadi pencemaran air yang disebabkan oleh limbah cair buangan industri yang tidak dapat diurai oleh mikroorganisme alami di daerah sumber air. Tingkat pencemaran air yang disebabkan oleh bahan-bahan non-organik atau bahan kimiawi disebut Chemical Oxygen Demand (COD) sementara untuk tingkat kekeruhan air disebut Dissolved Oxygen (DO). Pencemaran air diakibatkan oleh masuknya bahan pencemar (polutan) ke dalam air, yang dapat berupa gas, bahan terlarut, maupun partikulat. Pencemar memasuki badan air dengan berbagai cara, misalnya melalui atmosfer, tanah, pembuangan limbah pertanian, limbah domestik perkotaan, pembuangan limbah industri, dan lain- lain (Effendi, 2003).

Pencemaran air sudah terjadi hampir di setiap sungai di Indonesia, mayoritas limbah tersebut berasal dari pabrik bahan kimia dan pabrik produksi barang-barang yang terbuat dari logam. Pernyataan itu dibuktikan dengan adanya pencemaran air akibat logam berat yang terjadi di Sungai Kapuas, Kalimantan Barat akibat aktivitas penambangan emas dan perak di bagian tengah sungai ini. Selain Sungai Kapuas, Sungai di kota Surabaya mayoritas sudah tercemar logam berat jenis Kromium (Cr) dengan kadar DO dan COD yang melebihi nilai ambang batas sungai kelas I. Kandungan Kromium pada sedimen sebanyak 75,46 mg/kg massa kering pada musim kemarau dan 41,75 mg/kg saat musim penghujan (Yudhi, 2011). Hal itu terjadi karena aktivitas industri kimia yang membuang limbah hasil produksi ke daerah aliran sungai tersebut.

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. Dalam penggunaannya, mikroalga biasa digunakan peneliti untuk memecah senyawa-senyawa pencemar yang bersifat organik karena sel yang dimiliki mikroalga adalah sel vegetatif tanpa tahu manfaat lain dari bakteri ini seperti mengurangi kadar COD dan mereduksi kandungan logam berat pada limbah cair.

1.2 Rumusan Masalah

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 mikroalgamenjadi 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.

1.4 Manfaat Penelitian

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 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, pernafasan 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+_{, Cr}3+ _{dan Cr}6+_{. Dari ketiga ion kromium, hanya Cr}6+ _{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 kromium heksavalen sulit mengendap juga 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 metabolisme makhluk mikro agar sustainable atau berkelanjutan yaitu makhluk hidup dari komoditas mikroalga.

Saat ini mikroalga telah banyak dimanfaatkan seperti penghasil oli, protein, nutrisi, pigmen dan masih banyak lagi. Tentunya tidak hanya sebatas itu, mikroalga memiliki potensi

besar dalam permasalahan lingkungan salah satunya pencemaran air. Terdapat banyak zat yang menjadikan suatu perairan tercemar khususnya logam kromium yang bersifat racun.

Membiarkan koloni mikroalgaberkerumul 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 biofilm dimana membutuhkan nutrisi tertentu untuk mikroalga agar dapat tetap hidup dan membiakkan dirinya serta paling penting untuk akativitas metabolisme.

2.3 Beragam Jenis Mikroalga

Mikroalga atau bisa disebut 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 situasi ekstrim.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Persiapan

Pada tahap ini, dilakukan studi literatur serta persiapan alat dan bahan yang akan digunakan dalam penelitian. Sampel yang digunakan adalah sampel sintetis yaitu air yang ditetesi kromium dengan kadar 1000 ppm yang kemudian diencerkan sesuai kebutuhan. Alat yang digunakan dalam penelitian yaitu labu takar 100 mL, 500 mL, gelas ukur 50 mL, 100 mL, 500 mL, 1 L, labu erlenmeyer 125 mL, 250 mL, pipet 5 mL, pH meter, timbangan, magnetic stirrer, oven, mortar, saringan, spatula, corong pisah 100 mL, jarring plankton net, dan sarung tangan. Bahan yang digunakan dalam penelitian yaitu biomassa mikroalga, aquades, sodium alginat, CaCl2, kalium dikromat, HCl 0,1 M, NaOH 0,1 M, HCl 0,1 N; 1 N, HNO3 0,2 N; 1 N, H2SO4 0,1 N; 1 N; 4 N, KOH 0,1 N; 1 N, NaOH 0,1 N; 1 N, 1,5-dyphenilcarbazid.

3.2Prosedur penelitian

Penelitian dimulai dengan mengambil sampel mikroalga berwarna hijau dari kolam umum yang sedang mengalami panen mikroalga. Mikroalga lalu disaring dengan menggunakan jaring plankton net. Spesies dominan mikroalga yang biasa ditemukan di kolam umum antara lain Microcystis sp., Lingbya sp., Spirulina sp., dan Aphanizomenon sp. Mikroalga yang telah diperoleh kemudian dibilas dengan aquades dan dimasukkan ke dalam botol dan disimpan di lemari pendingin agar awet dan tidak mudah berjamur.

Biomassa mikroalga harus mengalami perlakuan lebih dulu dengan modifikasi kimia menggunakan asam dengan tujuan untuk meningkatkan kinerja biosorpsi. Biomassa ditimbang 300 gram kemudian dimasukkan ke dalam larutan 0,1 N HCl dengan perbandingan 1:3, selanjutnya biomassa didiamkan selama 3 jam. Biomassa yang sudah diaktivasi, dioven selama 20 jam pada temperatur 70ºC, dihaluskan, dan disaring dengan saringan untuk mendapatkan serbuk biomassa mikroalga berukuran lebih kecil.

Serbuk biomassa mikroalga diimobilisasi dengan mencampur serbuk biomassa sejumlah 4,5 gram dan 2,5 gram sodium alginat dalam gelas ukur 100 mL, kemudian dilarutkan dengan aquades sebanyak 100 mL sedikit demi sedikit sambil diaduk bertahap. Selanjutnya diteteskan ke dalam larutan CaCl2 4% (4 gram CaCl2 dalam 100 mL aquades) dengan bantuan corong pisah. Immobilisasi dibantu dengan magnetic stirrer yang bertujuan untuk mengaduk larutan CaCl2 dan biosorben agar tidak terjadi penempelan

biosorben yang diimobilisasi satu dengan lainnya. Biosorben yang terbentuk dalam larutan CaCL2 4% dipindahkan ke dalam larutan CaCl2 0,5% dan disimpan di lemari pendingin.

Sampel kromium yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampel sintetis kromium heksavalen yaitu dengan mengoven garam kalium dikromat selama 1 jam untuk menghilangkan air yang terkandung di dalamnya. Kalium dikromat seberat 2.829 mg dicampurkan dengan 1000 mL aquades menggunakan labu takar untuk mendapatkan kromium heksavalen dengan konsentrasi 1000 ppm. Larutan sampel kromium heksavalen ini kemudian disimpan dan diencerkan sesuai kebutuhan untuk dipakai dalam pengujian. pH larutan sampel kromium diatur pada pH 1 dengan menambahkan larutan HCl 0,1 N dan 1 N dengan bantuan pH meter. Konsentrasi limbah kromium pada saat penelitian ini adalah 5 ppm.

Pengujian biosorpsi dengan sistem batch dilakukan dengan menggunakan erlenmeyer 250 mL yang mengandung 50 mL kromium heksavalen konsentrasi awal 5 ppm dengan dosis biosorben 10 g terimobilisasi (ekivalen dengan 0,83 biosorben). Erlenmeyer diagitasi dengan kecepatan 180 rpm selama 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120, 135, 150, 165, dan 180 menit.

BAB IV

BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN

4.1 Anggaran Biaya

Ringkasan anggaran biaya disusun sesuai dengan format pada tabel berikut.

Tabel 1. Rancangan anggaran biaya

1. Peralatan Penunjang

Timbangan 1 100.000,- 100.000,-

Oven 1 510.000,-

510.000,-Mortar 2 350.000,-

700.000,-Saringan 1 50.000,-

50.000,-Spatula 2 80.000,-

160.000,-Magnetic Stirrer 1 750.000,-

750.000,-Jaring plankton net 10 25.000,-

250.000,-SUBTOTAL (Rp)

4.500.000,-2. Bahan habis pakai

Material Kuantitas Harga (Rp) Keterangan

Aqua dm 10 L

30.000,-Sodium Alginat 25 kg

250.000,-CaCl2 100 gr

26.000,-Kalium dikromat 100 gr

58.000,-Asam Klorida 2 L

300.000,-Natrium Hidroksida 500 gr/botol

200.000,-Asam Nitrat 2 L

80.000,-Asam Sulfat 2 L

330.000,-1,5-diphenylcarbazide 25 gram

2.860.000,-SUBTOTAL (Rp)

4.134.000,-3. Lain-lain

Material Kuantitas Harga (Rp) Keterangan

Tissue 3 roll

3.000,-Plastik Klip 1 roll

5.000,-Laporan 3 buah

100.000,-Ballpoint 2 buah

Analisis Kuantitatif

Interpretasi data

Penyusunan Laporan

Evaluasi

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.

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. Santoso, Arif Dwi; Rahmania A., Darmawan dan Susanto, Joko P. 2011. Mikroalga Untuk Penyerapan Emisi CO2 dan Pengolahan Limbah Cair di Lokasi Industri.

10. 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.

11. 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 . 12. Wolkers, Hans; Barbosa, Maria; Kleinegris, Dorinde, Bosma, Rouke dan Wijffels, H. Rene.

2011. Microalgae:The Green Gold of The Future. Wageningen: Propres.

Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan

1. Peralatan Penunjang

Material Justifikasi

Pemakaian

Kuantitas Harga Satuan (Rp)

Corong pisah 100 ml Menambahkan larutan CaCl2 ke larutan biomassa secara bertahap

2 86.000,- 172.000,-

Labu takar 100 ml Pengenceran sampel kromium

2 95.000,- 190.000,-

Labu takar 500 ml Pengenceran sampel kromium

2 175.000,- 350.000,-

Pipet volume 5 ml Mengambil zat-zat

cair yang

digunakan

5 52.500,- 262.500,-

Gelas ukur 50 ml Mengukur volume larutan

1 63.500,- 63.500,-

Gelas ukur 100 ml Mengukur volume larutan

1 73.750,- 73.750,-

Gelas ukur 500 ml Mengukur volume larutan

1 178.000,- 178.000,-

Gelas ukur 1 liter Mengukur volume larutan

1 350.000,- 350.000,-

pH meter Mengukur pH

larutan

1 200.000,- 200.000,-

Timbangan Menimbang massa

zat-zat yang

50.000,-biomassa mikroalga

Jaring plankton net Menjaring

mikroalga dari kolam

10 25.000,-

250.000,-SUBTOTAL (Rp)

4.500.000,-2. Bahan Habis Pakai

Material Justifikasi Pemakaian Kuantitas Harga (Rp) Keterangan

Aqua dm Pembilas, reaktan 10 L

30.000,-Sodium Alginat Reaktan 25 kg

250.000,-CaCl2 Reaktan 100 gr

26.000,-Kalium dikromat Reaktan 100 gr

58.000,-Asam Klorida Reaktan 2 L

300.000,-Natrium Hidroksida Reaktan 500 gr/botol

200.000,-AsamNitrat Reaktan 2 L

80.000,-AsamSulfat Reaktan 2 L

330.000,-1,5

-Material Justifikasi Pemakaian Kuantitas Harga (Rp) Keterangan

Tissue Membersihkan meja dan alat praktikum bersih dan kering

3 roll

3.000,-Plastik Klip Menyimpan sampel serbuk mikroalga dan menutup sampel dari kontak dengan udara luar

5.000,-Laporan Print-out laporan 3

100.000,-Ballpoint Alat tulis penunjang 2 buah

10.000,-LogBook Dokumentasi penelitian 1 buah

30.000,-Label Menandai botol sampel 2 pack

10.000,-Ember Menyimpan mikroalga saat

pengambilan

2 buah

30.000,-SUBTOTAL (Rp)

188.000,-TOTAL (Rp)

8.822.000,-Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Kegiatan dan Pembagian Tugas

Susunan organisasi tim peneliti dan pembagian tugas anggota dalam kelompok diperlihatkan dalam table berikut.

No Nama / NIM Program

Studi

1 Adi Wiguna Rekayasa Infrastruktu r

Lingkungan

Infrastruktur Lingkungan

10 jam/minggu Membantu run penelitian

data. 4 Gesit

Nurdaksina

Rekayasa Infrastruktu r

Lingkungan

Infrastruktur Lingkungan