LAPORAN KAPITA SELEKTA BIOINDUSTRI MK- BE4106
Eceng Gondok sebagai Fitoremediator Logam Berat Limbah Pabrik dan
Produksi Biogas
Oleh:
Bagoes M Inderaja 11213002 Putu Eka Satya Y. 11213011 Anugerah Fajar 11213012 Ganjar Abdillah Ammar 11213021
PROGRAM STUDI REKAYASA HAYATI SEKOLAH ILMU DAN TEKNOLOGI HAYATI
Latar Belakang
Tanaman eceng gondok (Eichornia crassipes) adalah tanaman invasif dengan laju pertumbuhan yang sangat cepat. Eceng gondok dapat menyebabkan berbagai permasalahan lingkungan yang dapat berimbas pada masyarakat. Salah satu permasalahan yang disebabkan oleh eceng gondok adalah penyumbatan turbin di PLTA yang dapat menurunkan efisiensi dari turbin pembangkit listrik. Selain itu, eceng gondok juga menutupi permukaan badan air yang dapat menyebabkan berbagai permasalahan tambahan seperti terganggunya navigasi perairan, irigasi, mempercepat hilangnya air ke atmosfer melalui evapotranspirasi dan dapat merusak kesetimbangan ekologi perairan akibat sedikitnya sinar matahari yang masuk ke air.
Profil Eceng Gondok
Eceng gondok dapat tumbuh optimal di daerah perairan dengan suhu 25-27,50C dan pH 6-8. Komposisi segar eceng gondok adalah 95% air; 0,04% nitrogen; 1% ash; 0,06% P¬2O5, 0,2% K2O dan 3,5% materi organik. Sementara berat keringnya mengandung 28,7% K2O; 1,8% Na2O; 12,8% CaO;,21% Cl, dan 7% P2O5.. Protein dasar yang dihasilkan per 100g, adalah 0,72 g methonine, 4,72 g phenilalanine; 4,32g theronine; 5,34 g lysine; 4,32 g isoleucine; 0,27 g valine; dan 7,2 g leucine.
Eceng gondok menyebabkan berbagai macam
kemampuan eceng gondok dalam menyerap berbagai senyawa efluen seperti senyawa organik, inorganik, maupun metal beracun. Dari kelebihan ini, kami mengusulkan pemanfaatan eceng gondok untuk menyelesaikan suatu permaslahan lingkungan lainnya dengan memanfaatkan kelebihan ini. Bentuk pemanfaatan ini dilakukan dengan cara meleburkan dua permasalahan lingkungan yaitu, jumlah eceng gondok yang sangat banyak di perairan dan limbah logam pabrik yang juga sangat banyak mencemari lingkungan. Dua hal itu bisa saling mendukung satu sama lain dalam mengatasi permasalahan lingkungan yang artinya kedua masalah diatas dapat saling dihilangkan apabila antara eceng gondok dan limbah logam pabrik menjadi satu unit terintegrasi. Eceng gondok memiliki peran sebagai hyperaccumulator dalam sistem remediasi dan dapat digunakan untuk menyerap limbah logam dari pabrik yang sangat membahayakan makhluk hidup. Setelah digunakan sebagai agen fitoremediasi, eceng gondok dapat dimanfaatkan kembali dengan pembuatan biogas. Sehingga akan sangat menguntungkan dari sisi lingkungan dan produk yang dapat dihasilkan proses remediasi.
Proses umum
Secara umum proses yang diperlukan mencakup absorpsi logam berat (fitoremediasi), desorpsi, dan proses konversi biomassa menjadi suatu produk. Proses fitoremediasi sendiri menggunakan agen biologi yaitu eceng gondok yang memiliki sifat utama dalam menyerap (sorpsi) logam berat seperti Zn, Cd, Pb, Ni, Cr ataupun material organik seperti Metilen blue atau p-nitrofenol. Untuk desorpsi yaitu proses pengambilan kembali logam dengan suatu agen chelation secara molekuler (karena ikatan ion dan molekul) menggunakan agen chelation yaitu Na-EDTA. Proses terakhir adalah konversi biomassa menjadi beberapa produk. Eceng gondok yang sudah digunakan dalam proses remediasi dan desorpsi dapat digunakan kembali untuk menghasilkan bioproduk seperti kompos, biogas, pakan ternak, alkohol, suplemen, fiber, dan furnitur. Dari seluruh bioproduk yang dapat dihasilkan, biogas adalah produk yang paling menguntungkan untuk dihasilkan karena memiliki proses yang cepat dan murah tanpa harus melakukan proses desorpsi.
Dalam fitoremediasi logam berat, eceng gondok mempunyai afinitas dan kapasitas yang tinggi untuk beberapa jenis metal seperti Pb, Cu, Zn, dll. Eceng gondok mempunyai afinitas dan kapasitas yang tinggi untuk beberapa jenis metal seperti Pb, Cu, Zn, dll (tabel 4).
Tabel 1 Fitoremediasi air kaya metal oleh eceng gondok
Selain itu eceng gondok juga mampu menyerap alumunium hingga 90% dari efluen industri aluminum. Eceng gondok juga mampu menyerap herbisida berbasis fenol terutama oleh akar yang dibuktikan oleh kemampuan menyerap fenol oleh filtrat ekstrak akar eceng gondok. Secara umum, efisiensi penyerapan metal eceng gondok tinggi pada konsentrasi metal yang lebih tinggi akan tetapi hal ini berbanding lurus pada tingkat gejala keracunan sehingga efluen perlu diencerkan pada konsentrasi optimal untuk eceng gondok (tabel 5)
Akar dari eceng gondok baik dalam bentuk organisme hidup maupun sudah dalam bentuk kering memiliki kemampuan adsorpsi polutan yang lebih baik di banding ragi (Candida parapsilosis), bacteri (Mycobacterium phlei) and fungi (Rhizopus oryzae) dan memiliki kemampuan yang lebih baik dibanding dengan karbon aktif dalam menyerap kontaminan seperti pewarna dan fenol dan juga mampu menyerap Hg dan Pb.
Sorpsi
Sorpsi merupakan proses penyerapan yang terdiri dari absorpsi dan adsorpsi. Proses absorpsi merupakan proses menyerap secara
Desorpsi
Desorpsi merupakan lawan dari proses sorpsi, dimana proses ini akan terjadi jika konsentrasi senyawa di luar (bulk phase) lebih rendah dibanding permukaan serap. Secara umum laju desorpsi adalah
Dimana r merupakan konstanta laju desorpsi, N merupakan konsentrasi material terserap (absorpsi dan absorbsi) dan x sebagai orde reaksi. Nilai konstanta laju desorpsi dirumuskan dalam bentuk;
Dengan merupakan frekuensi persobaan (kemungkinan molekul teradsorpsi melampaui batas
desorpsi), adalah energi aktivasi dari desorpsi, merupakan konstanta Boltzmann dan sebagai suhu
Konversi Biogas
Hal menarik lain pada Eceng Gondok adalah dalam mengkonversi bimoassa menjadi volatil biogas hingga 0.671 g-1. Biogas yang baik terdiri dari campuran limbah hewan dan lumpur yang diberi kandungan nitrogen, fosfor dan potasium yang juga dapat digunakan sebagai pupuk yang baik. Dengan pencampuran bersama mikroba, jamur atau bahan kimia dapat meningkatkan biodegradibilitas atau daya biologis untuk dapat merombak substrat dalam produksi biogas oleh eceng gondok. Ditambah semakin banyaknya kandungan logam berat pada tanaman (Cr, Cu, Ni dan Zn) karena proses fitoremediasi akan membuat senyawa CH4 juga lebih banyak dari pada kontrol dan itu kemampuan fitoremediasi dan produksi biogas dimiliki oleh eceng gondok.
Dalam memproduksi biogas sangat tidak tepat dengan menggunakan cara konvensional seperti ukuran digester yang besar, tidak efisien konversi karena eceng gondok yang mengapung dan tersumbat pada digester serta perlakuan sebelumnya pada eceng gondok dengan menghilangkan udara yang ada di jaringan. Untuk itu dipergunakanlah reaktor Multi fase yang dapat memberikan solusi untuk nutrisi, buih dan sumbatan agar reaktor memiliki efisiensi tinggi. Hasil dari sistem 2 tahap dengan perlakuan sebelumnya oleh alkali dan dikombinasikan pada reaktor mobilisasi (12 HRT) memberikan hasil yang signifikan 0.441-1 g-1 d-1 (berat kering).
sebagai suplemen makanan pada slurry digester dan solid-feed digester. Efisiensi konversi sempurna telah diraih oleh VFA dimana dengan menggunakan novel fed Batch biodigester yang menyebabkan laju konstan pembentukan biogas. Masih diperlukannya pengujian lebih lanjut agar dapat memproduksi biogas dengan murah, sederhana dan otomatis.
Kesempatan di Masa Depan
Sistem terintegrasi sangat diperlukan dalam menyelesaikan setiap permasalahan lingkungan termasuk penggunaan eceng gondok dalam mengolah limbah logam pabrik dan setelah dilakukan pengolahan masih dapat digunakan kembali untuk menghasilkan produk berupa biogas. Perkembangan keilmuan mengenai proses desorpsi sangat penting untuk mendukung proses konversi hasil dari fitoremediasi menjadi beberapa produk seperti yang dijelaskan sebelumnya secara lebih murah, efisien, dan efektif. Sehingga kesempatan di masa depan akan tercipta lebih banyak produk yang dihasilkan dari hasil proses fitoremediasi, tidak hanya biogas.
Kesimpulan
