PEMANFAATAN ECENG GONDOK UNTUK MENGURANGI
KADAR LOGAM BERAT PADA PERAIRAN
Makalah
Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Bahasa Indonesia Keilmuan
Yang Dibina oleh Ibu Frida Siswiyanti
Oleh :
Fiqry Addina Ardy (140341600043)
Offering A 2014
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI
PEMANFAATAN ECENG GONDOK UNTUK MENGURANGI
KADAR LOGAM BERAT PADA PERAIRAN
Oleh:
Fiqry Addina Ardy
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tingginya aktivitas dan kebutuhan manusia terhadap barang-barang hasil pengolahan industri mendorong maraknya pendirian pabrik-pabrik industri di sekitar lingkungan tempat tinggal penduduk. Hal tersebut mempengaruhi jumlah limbah industri yang semakin bertambah setiap tahunnya. Perkembangan teknologi yang semakin canggih tentunya mendorong dampak buruk bagi lingkungan di sekitarnya. Hal ini disebabkan semakin canggih alat yang digunakan maka akan semakin banyak jenis bahan sisa berbahaya yang sulit untuk diolah kembali ataupun dimusnahkan. Oleh sebab itu, limbah hasil pengolahan industri dapat menimbulkan dampak pencemaran yang sangat dasyat, terutama pencemaran air.
Bagi masyarakat yang tinggal di sekitar bantaran sungai, hal tersebut menimbulkan kerugian karena air menjadi sesuatu yang berharga dan dibutuhkan dalam segala aktivitas. Sungai-sungai yang saat ini telah tercemar limbah, terutama logam berat tidak layak untuk dikonsumsi. Sungai-sungai yang telah tercemar oleh logam berat, misalnya, sungai yang ada di daerah Malang, Surabaya, Jakarta dan beberapa sungai lainnya yang terdapat pada kawasan/ lingkungan industri.
Air merupakan sumber kehidupan bagi semua makhluk hidup yang ada di alam ini. Air digunakan manusia untuk memasak, menyuci, minum, dan lain sebagainya. Jika air yang dikonsumsi manusia tidak layak lagi, maka akan berdampak pada kesehatan manusia.
setelah adanya korban dari dampak kelalaian tersebut, seperti diare dan sakit perut. Logam berat berbahaya bagi manusia karena dapat mengakibatkan efek biotoksik pada manusia yang kemudian menimbulkan penyakit akut maupun kronis. Organisasi Kesehatan Dunia (World Healthn Organization/WHO) menemukan bahaya kesehatan yang dapat ditimbulkan dari keberadaan logam berat di rantai makanan, meski dalam konsentrasi yang sangat kecil. Bahkan Badan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat (United States Environment Protection Agency/ USEPA) mengklasifikasikan beberapa logam berat ke dalam daftar “Top 20 Hazardous Substance Priority List” yang mereka rilis. Logam berat tersebut antara lain raksa pada peringkat 6, kadmium pada peringkat 7, kromium peringkat 8, dan nikel di peringkat 13. Kemudian, pada posisi pertama ditempati oleh arsenik sebagai substansi yang paling berbahaya (Srivastava, S. 2010:2). Dari paparan tersebut dapat disimpulkan bahwa keberadaan limbah logam berat di lingkungan akuatik sangat mengancam keberlangsungan lingkungan dan organisme. Pembuangan limbah yang belum diolah secara sempurna ke sungai juga akan menimbulkan bau yang tidak sedap bagi masyarakat yang berada di sekitar bantaran sungai sehingga dapat mengganggu sistem pernapasan masyarakat.
Untuk mengatasi masalah tersebut, banyak penelitian yang dilakukan untuk megurangi kadar limbah, terutama logam berat yang berada di perairan melalui cara biologis, yaitu dengan menggunakan tanaman enceng gondok (Eichornia crassipes Solms). Enceng gondok (Eichhornia crassipes Solms) merupakan salah satu tanaman yang mempunyai kemampuan sebagai biofilter. Dengan adanya mikrobia rhizosfera pada akar dan didukung oleh daya absorbsi serta akumulasi yang besar terhadap bahan pencemar tertentu, maka dapat dimanfaatkan sebagai alternatif pengendali pencemaran di perairan (Marianto, 2001 dalam Setyowati, 2005). Oleh karena itu, eceng gondok dapat digunakan sebagai penyerap bahan-bahan kimia yang ada di perairan.
dari 228,6 mg/L Na dan Cl 19,3% dari 628,1 mg/L Cl. Penelitian mengatakan bahwa eceng gondok mampu menurunkan kadar besi (Fe).
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang, dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut. (1) Apa kandungan eceng gondok yang dapat dimanfaatkan untuk mengurangi
kadar logam berat pada perairan?
(2) Bagaimana pengolahan eceng gondok dalam mengurangi kadar logam berat pada perairan?
(3) Apa kelebihan dan kekurangan eceng gondok untuk mengurangi kadar logam berat pada perairan?
2. PEMBAHASAN
2.1 Kandungan Eceng Gondok (Eichornia crassipes Solms) yang dapat Dimanfaatkan untuk Mengurangi Kadar Logam Berat pada Perairan
Untuk mengatasi adanya logam berat pada perairan, digunakan eceng gondok yang mampu menyerap logam berat. Menurut Syahrul (1998 dalam Rita D, 2009) kemampuan menyerap logam berat karena adanya protoplasma dan jaringan Eichornia crassipes Solms yang terdapat banyak ruang besar. Di dalam sel terdapat asam amino seperti glisin, asam glutamat, protein, dan asam aspartat dalam jumlah yang besar, serta juga terdapat gugus karboksilat dan gugus hidroksil yang dengan mudah membentuk senyawa kelat dengan logam berat yang ada di lingkungan.
Logam berat yang terdapat di lingkungan dibagi ke dalam 2 jenis, yaitu logam berat esensial dan logam berat tidak esensial. Logam berat esensial yakni logam yang dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan oleh organisme. Logam ini dalam jumlah yang berlebihan bisa menimbulkan efek toksik, contohnya Zn, Cu, Fe, Co, Mn dan lain sebagainya. Logam berat tidak esensial yakni logam yang keberadaannya dalam tubuh manusia masih belum diketahui manfaatnya, bahkan bersifat toksik seperti Hg, Cr, Cd, Pb dan lain sebagainya.
Na dan Cl 19,3% dari 628,1 mg/L Cl. Kemampuan lain dari eceng gondok yaitu, dalam waktu 30 hari mampu menyerap logam berat plumbum sampai keadaan yang tidak bisa terdeteksi lagi atau pada titik nol, yang semula konsentrasi awal logam ini berjumlah 0,40 ppm.
Gambar 2.1 Eceng Gondok (Sumber: Nirhono, 2010)
Penelitian lain menunjukan bahwa tanaman eceng gondok banyak mengandung asam humat. Senyawa itu menghasilkan fitohormon yang mampu mempercepat pertumbuhan akar tanaman. Selain sebagai penyerap logam berat, eceng gondok juga dapat dimanfaatkan dalam pembuatan pupuk organik karena tanaman ini mengandung asam sianida, tripernoid, alkanoid, dan kaya kalsium.
Kemampuan eceng gondok dalam mengurangi kadar logam berat pada perairan juga didukung dengan adanya keunggulan tanaman ini dalam melakukan kegiatan fotosintesis, penyediaan oksigen dan penyerapan sinar matahari. Selain itu, struktur tubuh eceng gondok juga menjadi bagian penting dalam proses tersebut. Bagian dinding permukaan akar, batang dan daunnya memiliki lapisan yang sangat peka sehingga pada kedalaman yang ekstrem sampai 8 meter di bawah permukaan air masih mampu menyerap sinar matahari serta zat-zat yang larut di bawah permukaan air. Akar, batang, dan daunnya juga memiliki kantung-kantung udara sehingga mampu mengapung di air. Struktur tanaman eceng gondok dapat dilihat pada gambar 2.1.
termasuk logam berat, khususnya Cu yang terlarut di dalam air dapat direduksi oleh mikrobia rhizosfera yang terdapat pada akar eceng gondok dengan cara menyerapnya dari perairan dan sedimen kemudian mengakumulasikan bahan terlarut ini ke dalam struktur tubuhnya (Suriawiria, 1993). Selain itu, sel-sel akar pada eceng gondok umumnya mengandung ion dengan konsentrasi yang lebih tinggi dari pada medium sekitarnya yang biasanya bermuatan negatif. Penyerapan ini melibatkan energi sebagai konsekuensi dan keberadaannya. Kation memperlihatkan adanya kemampuan ion untuk masuk ke dalam sel secara pasif ke dalam gradient elektrokimia, sedangkan anion harus diangkut secara aktif kedalam sel akar tanaman sesuai dengan keadaan gradient konsentrasi melawan gradient elektrokimia (Foth, 1991 dalam Rita D, 2009).
Proses penyerapan eceng gondok dalam menyerap kadar logam berat pada perairan dilakukan dengan menggunakan sel-sel yang terdapat dalam tubuh tanaman, tepatnya pada sel-sel akar. Eceng gondok bisa melakukan perubahan pH di dalam akar, kemudian membentuk suatu zat khelat yang disebut fitosiderofor. Zat inilah yang kemudian mengikat logam dan dibawa kedalam sel akar. Agar penyerapan logam meningkat, maka eceng gondok membentuk molekul rediktase di membran akar. Model tranportasi didalam tubuh tanaman ini adalah logam yang dibawa masuk ke sel akar kemudian ke jaringan pengangkut yaitu xylem dan floem, lalu ke bagian tanaman lain. Lokalisasi logam pada jaringan bertujuan untuk mencegah keracunan logam terhadap sel, sehingga tanaman akan melakukan detoksifikasi, misalnya menimbun logam ke dalam organ tertentu seperti akar (Foth, 1991 dalam Rita D, 2009).
masing-masing mengandung logam berat sebesar 3 ppm. Muramoto dan Oki (1983 dalam Tosepu, 2012) mengungkapkan, eceng gondok mampu menyerap logam berat Cd sebesar 1,24 mg/g; Pb sebesar 1,93 mg/g; dan Hg sebesar 0,98 mg/g terhadap berat keringnya yang ditumbuhkan dalam media yang mengandung logam berat 1 ppm. Sementara itu, hasil percobaan lain menunjukkan kadar logam berat Hg dan As yang mampu diserap oleh eceng gondok masing-masing sebesar 2,23 dan 3,28 mg/g dari berat keringnya.
2.2 Cara Pengolahan Eceng Gondok (Eichornia crassipes Solms) dalam Mengurangi Kadar Logam Berat pada Perairan
Untuk mengolah eceng gondok menjadi tanaman yang dapat mengurangi kadar logam berat pada perairan dibutuhkan beberapa cara/metode. Metode yang digunakan yaitu, baik yang secara langsung menggunakan tanaman eceng gondok hidup, maupun menggunakan eceng gondok dalam bentuk serbuk. Jika diaplikasikan di dalam pengolahan limbah, khususnya limbah cair, maka keduanya memiliki kelebihan dan kekurangan.
Penggunaan eceng gondok hidup memerlukan areal yang cukup luas untuk pembuatan kolam penampungan limbah sebagai media berkembangnya tanaman. Sementara, serbuk eceng gondok digunakan untuk pengolahan limbah sebagai adsorben di dalam kolam adsorpsi. Kendala yang dihadapi adalah serbuk eceng gondok akan sulit untuk dikeluarkan dalam kolam, dan memerlukan bantuan pompa pendorong untuk mengalirkan air limbah karena packing kolam yang sangat rapat. Jika menggunakan serbuk eceng gondok, sewaktu dilakukan variasi ukuran serbuk dengan ukuran yang sangat halus, kolam tidak sanggup lagi dilewati cairan karena packingnya tertutup oleh serbuk-serbuk halus arang aktif. Berdasarkan hal tersebut, maka serbuk eceng gondok memerlukan penanganan lebih lanjut untuk bisa dijadikan sebagai media adsorben agar mudah digunakan.
Cara lain yang digunakan dalam mengurangi kadar logam berat pada perairan adalah dengan menggunakan tanaman eceng gondok yang dibakar dan dijadikan karbon aktif. Karbon aktif adalah karbon yang telah diaktifkan sehingga pori-porinya terbuka dan mempunyai permukaan yang luas antara 300-2000 m2/gr.
(Ratnani, 2005 dalam Komalasari, 2013). Karbon aktif dalam proses penjernihan air selain mengadsorpsi logam-logam berat seperti besi, tembaga, dan nikel, juga dapat menghilangkan bau, warna dan rasa yang terdapat dalam larutan atau buangan air. Hal itu disebabkan karena arang aktif lebih bersifat non polar, maka komponen non polar dengan berat molekul tinggi (4 sampai 20 atom karbon) yang terdapat dalam air buangan pabrik dapat diadsorpsi oleh arang aktif (Buekens et al., 1985 dalam Komalasari, 2013).
Tanaman eceng gondok digunakan untuk mengolah air buangan karena aktivitas tanaman ini mampu mengolah air buangan domestik dengan tingkat efisiensi yang tinggi. Eceng gondok dapat menurunkan BOD, partikel suspense secara biokimiawi dan mampu menyerap logam-logam berat seperti Cr, Pb, Hg, Cd, Cu, Fe, Mn, dan Zn dengan baik. Kemampuan menyerap logam persatuan berat kering eceng gondok lebih tinggi pada umur muda daripada umur tua (Widianto, 1986 dalam Komalasari, 2013).
Selain menggunakan cara di atas, proses pengolahan limbah logam berat dapat dilakukan secara alami menggunakan tubuh tanaman eceng gondok, lebih tepatnya pada bagian akar. Akar pada tanaman eceng gondok mengandung ion-ion yang dapat mengikat atau menyerap logam berat. Menurut Fitter dan Hay (1991 dalam Rita D, 2009), terdapat dua cara penyerapan ion ke dalam akar tanaman diantaranya melalui aliran massa dan difusi. Penyerapan melalui aliran massa terjadi ketika ion dalam air bergerak menuju akar gradient potensial yang disebabkan oleh transpirasi, sedangkan difusi terjadi jika gradient konsentrasi dihasilkan oleh pengambilan ion pada permukaan akar.
2.3 Kelebihan dan Kekurangan Tanaman Eceng Gondok (Eichornia crassipes Solms)untuk Mengurangi Kadar Logam Berat pada Perairan
Tanaman eceng gondok memiliki kelemehan dan kelebihan dalam mengurangi kadar logam berat pada perairan. Kelebihan tanaman eceng gondok adalah mempunyai daya regenerasi yang cepat. Hal itu dapat dilihat dari potongan-potongan vegetatifnya yang terbawa arus akan terus berkembang menjadi eceng gondok dewasa. Eceng gondok juga sangat peka terhadap keadaan unsur hara didalam air apabila kurang mencukupi, tetapi responnya terhadap kadar unsur hara yang tinggi juga besar. Proses regenerasi yang cepat dan toleransinya terhadap lingkungan yang cukup besar, menyebabkan eceng gondok dapat dimanfaatkan sebagai pengendali pencemaran lingkungan. (Soerjani, 1974). Setiap 10 tanaman enceng gondok mampu berkembangbiak menjadi 600.000 tanaman baru dalam waktu 8 bulan. Hal ini sangat membantu dalam mengurangi kadar logam berat dengan cepat.
Namun, di samping memiliki manfaat untuk mengurangi kadar logam berat pada perairan tanaman ini juga memiliki kelemahan, yaitu :
1) mengurangi jumlah oksigen dalam air karena pertumbuhan yang begitu cepat pada tanaman ini bisa menutupi seluruh perairan, akibatnya jumlah cahaya yang masuk ke dalam air akan semakin berkurang dan tingkat ke-larutan oksigen pun akan berkurang,
2) perairan menjadi dangkal karena eceng gondok yang telah mati akan menumpuk sedikit demi sedikit ke permukaan, sehingga seiring berjalannya waktu perairanpun akan menjadi dangkal,
3) mengurangi jumlah air karena tanaman eceng gondok bisa menyebar hingga ke seluruh permukaan air. Hal ini menyebabkan evapotranspirasi yang berarti jumlah kehilangan air akan bertambah akibat pertumbuhan eceng gondok yang begitu cepat dan memiliki daun yang lebar,
5) merusak keindahan perairan karena jumlahnya yang sangat banyak apabila pertumbuhannya tidak dikontrol. Eceng gondok diibaratkan seperti rumput liar pada daratan, tapi bedanya eceng gondok ini tumbuh di perairan sehingga perlu adanya penanganan supaya perairan tetap terlihat indah.
3. SIMPULAN
Berdasarkan pembahasan dibahas, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut.
(1) Penyerapan logam berat dapat dilakukan oleh eceng gondok karena adanya protoplasma dan jaringan yang terdapat banyak ruang besar. Selain itu, terdapat asam amino seperti glisin, asam glutamat, protein, dan asam aspartat dalam jumlah yang besar, serta gugus karboksilat dan gugus hidroksil yang dengan mudah membentuk senyawa kelat dengan logam berat yang ada di lingkungan. Selain itu, akar eceng gondok bisa melakukan perubahan pH kemudian membentuk suatu zat khelat yang disebut fitosiderofor yang mengikat logam dan dibawa kedalam sel akar.
(2) Metode yang digunakan untuk pengolahan eceng gondok sebagai media penyerap logam berat pada perairan dilakukan dengan dua cara, baik yang secara langsung menggunakan tanaman eceng gondok hidup, maupun menggunakan eceng gondok dalam bentuk serbuk. Cara lainnya dengan menggunakan eceng gondok yang dijadikan karbon aktif maupun menggunakan kandungan ion yang terdapat dalam akar tanaman eceng gondok.
DAFTAR RUJUKAN
Effendi, H. 2000. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan Perairan, (online),
(http://books.google.co.id/books/about/TELAAH_KUALITAS_AIR_Bagi_ Pengelolaan_Sum.html), diakses 1 Oktober 2014.
Hartanti, P. I., Alexander Tunggul Sutan Haji., Ruslan Wirosoedarmo. 2013. Pengaruh Kerapatan Tanaman Eceng Gondok (Eichornia Crassipes) Terhadap Penurunan Logam Chromium pada Limbah Cair Penyamakan Kulit. Jurnal Sumberdaya Alam dan Lingkungan.
Komalasari, A. 2013. Ringkasan Eksekutif Penelitian: Penggunaan Karbon Aktif Eceng Gondok (Eichhornia crassipes) sebagai Adsorben Limbah Pemindangan Ikan Di Daerah Warung Jambu, Bogor, (online), (http://www.sobatbumi.com/inspirasi/view/496/Ringkasan-Eksekutif Penelitian-Penggunaan-Karbon-Aktif-Eceng-Gondok-Eichhornia- crassipes-sebagai-Adsorben-Limbah-Pemindangan-Ikan-Di-Daerah-Warung-Jambu-Bogor#sthash.q7S6RPNn.dpuf), diakses 4 November 2014.
Nirhono. 2010. Manfaat Dibalik Eceng Gondok, (online), (http://nirhono.wordpress.com/2010/06/page/4/), diakses 18 November 2014.
Rita D, Ratnani, Indah Hartati, Laeli Kurniasari. 2009. Pemanfaatan Eceng Gondok (Eichornia Crassipes) Untuk Menurunkan Kandungan Cod(Chemical Oxygen Demond), Ph, Bau, dan Warna pada Limbah Cair Tahu. Jurnal Pemanfaatan Eceng Gondok (Eichornia Crassipes) Untuk Menurunkan Kandungan Cod. Vol. 7, No. 1, April 2011 : 41 – 47.
Soerjani, M. J. V. 1974. “Aquatic Weed Problems and Control in Southeast Asia Tropical Pest Biologi“. Seameo – Biotrop. Bogor, Indonesia.
Srivastava, S, & P. Goyal. 2010. Novel Biomaterials Decontamination of Toxic Metals from Wastewater. Heidelberg: Springer-Verlag, (online), (http://books.google.co.id/books?
id=rJdSfMlAzP4C&pg=PA21&lpg=PA21&dq=Srivastava,+S.,+%26+P. +Goyal.
+2010.+Novel+Biomaterials+Decontamination+of+Toxic+Metals+from+W astewater.html), diakses 1 Oktober 2014.
Suriawiria, U. 1993. Mikrobiologi Air.Alumni Bandung Press. Bandung.
