44 Jurnal Teknik Kimia, No. 4, Vol. 15, Desember 2008
PEMBUATAN OIL ADSORBANT DARI ECENG GONDOK
Faisol Asip, Roby Afrizal, Sari Sekar Rosa
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
Abstrak
Limbah minyak bumi baik yang berasal dari tumpahan, ceceran ataupun minyak bekas pakai baik didarat maupun dibadan air (sungai, danau, laut dll.) yang timbul akibat kegiatan industri ataupun rumah tangga dapat menimbulkan kerusakan ekosistem bila tidak ditanggulangi secara efisien, efektif dan bijak. Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan ukuran luas permukaan sorbent dan waktu kontak eceng gondok dengan minyak bumi yang optimal terhadap rendemen penyerapan limbah minyak bumi.
Penelitian ini dilakukan dengan cara mengolah limbah tersebut melalui proses adsorpsi dengan variasi waktu kontak yaitu 1 jam, 2 jam, dan 3 jam. Selain itu, juga dilakukan dengan variasi ukuran partikel yaitu 1 mm, 500 µm, dan 250 µm. Kemudian hasilnya dianalisis untuk menghitung efisiensi daya serap dari sorbent eceng gondok tersebut.
Hasil penelitian dilaboratorium menunjukkan adanya kenaikan massa sorbent setelah mengalami proses adsorpsi terhadap minyak bumi. Sehingga, didapat waktu kontak dan ukuran partikel yang optimal terhadap rendemen penyerapan minyak bumi yaitu pada saat waktu kontak 2 jam dengan ukuran partikel 1000 µm yang diperoleh efisiensi sebesar 85,66%.
Kata kunci: eceng gondok, adsorbant oil, tumpahan minyak.
I. PENDAHULUAN
Kebutuhan energi aktivitas kehidupan manusia masih berlanjut menggunakan sumber energi hidrokarbon (fosil). Berbagai kegiatan eksplorasi, eksploitasi, transportasi, penyimpanan, pengolahan dan distribusi minyak mentah maupun minyak olahan masih sering menghasilkan kejadian kebocoran dan/atau tumpahan minyak ke lingkungan. Khususnya dalam mata rantai eksploitasi – distribusi melalui media laut, tumpahan minyak di laut telah berdampak pencemaran multidimensi bagi makhluk hayati laut itu sendiri, usaha perikanan, usaha turisme, sampai kepada tingkat kerusakan laut (Edwards and White,1999)..
Penggunaan sorbent untuk membersihkan tumpahan minyak biasanya telah terbukti efektif dan bertindak cepat dalam menahan tumpahan tersebut. Ada tiga jenis sorbent yaitu organik alami (kapas, jerami, rumput kering, serbuk gergaji), anorganik alami (lempung, vermiculite, pasir) dan sintetis (busa poliuretan, polietilen, polipropilen dan serat nilon). Akan tetapi, sorbent tersebut memiliki kekurangan, termasuk biaya yang mahal, ketersediaan dan keefektifan yang terbatas, serta kesulitan dalam pengaplikasian.
Pemanfaatan eceng gondok sebagai
biodegradable oil absorbent karena
ketersediaanya yang melimpah dialam serata kemampuan hydrofiliknya yang tinggi mampu menyerap tumpahan minyak, hidrokarbon, baik di tanah maupun di air. Oleh karena itu, perlu dicaru sorbent yang murah dalam proses serta efektif dalam penggunaan tanpa tercipta dampak buruk terhadap ekologi yang membuat eceng gondok menjadi salah satu bahan baku alternatif dalam menanggulangi masalah limbah minyak bumi yang berasal dari tumpahan, ceceran, atau buangan minyak bekas pakai dari suatu kegiatan industri atau rumah tangga.
Adapun yang menjadi permasalahan dalam penelitian ini adalah mencari ukuran luas permukaan partikel dan waktu kontak sorbent dengan crude oil yang dapat memaksimalkan efisiensi rendemen penyerapan crude oil. Tujuan dari penelitian ini meningkatkan nilai ekonomi dari eceng gondok, menjaga baku mutu lingkungan industri serta dapat menjaga kerusakan lingkungan hidup.
II. FUNDAMENTAL
2.1. Eceng Gondok (Eichornia crassipes)
Banyak orang yang mengatakan bahwa eceng gondok merupakan tumbuhan pengganggu (gulma) diperairan karena pertumbuhannya yang sangat cepat sehingga menutupi permukaan air,
Jurnal Teknik Kimia, No. 4, Vol. 15, Desember 2008 45 dan menimbulkan dampak pada menurunnya
produksi di sektor perikanan juga menimbulkan permasalahan lingkungan lainnya seperti cepatnya penguapan perairan. Tetapi dibalik itu, tanaman keluarga Pontederiaceae ini justru mendatangkan manfaat lain, yaitu sebagai absorber logam dan sedimen untuk menjaga kualitas air, campuran pakan ternak dan sumber lignoselulosa yang dapat dikonversi menjadi produk yang lebih berguna.
Kondisi perairan yang banyak kandungan limbah organik dan logam berat masih dapat ditanggulangi oleh tanaman ini. Malah eceng gondok mampu menyerap logam berat dan tumbuh dengan baik didalamnya. Namun diperkirakan tanaman ini juga dapat menanggulangi permasalahan pencemaran lain seperti tumpahan minyak ataupun pencemaran limbah plastik.
2.2. Proses Adsorpsi
Adsorpsi adalah peristiwa pengambilan zat yang berbentuk gas, uap dan cairan oleh permukaan atau antarmuka tanpa penetrasi. Faktor terpenting dalam proses adsorpsi adalah luas permukaan. Suatu molekul pada antarmuka /permukaan mengalami ketidakseimbangan gaya. Akibatnya, molekul-molekul pada permukaan ini mudah sekali menarik molekul lain, sehingga keseimbangan gaya akan tercapai. Dengan teradsorpsinya molekul lain pada permukaan, maka terjadi pengurangan terhadap tegangan permukaan dan adsorpsi akan berlangsung terus sampai energi bebas permukaan mencapai batas minimum. Dari proses adsorpsi ini, dikenal istilah adsorbat untuk zat yang diadsorpsi dan adsorben untuk zat yang mengadsorpsi.
2.3. Minyak Bumi
Minyak bumi atau sering juga disebut crude oil adalah merupakan campuran dari ratusan jenis hidrokarbon dari rentang yang paling kecil, seperti metan, yang memiliki satu atom karbon sampai dengan jenis hidrokarbon yang paling besar yang mengandung 200 atom karbon bahkan lebih.
Dalam skala industri, produk dari minyak bumi dikelompokkan berdasarkan rentang titik didihnya, atau berdasarkan trayek titik didihnya. Pengelompokan produk berdasarkan titik didih ini lebih sering dilakukan dibandingkan pengelompokan berdasarkan komposisinya.
Minyak olahan seperti gasoline, kerosene, minyak jet, dan lubricant adalah produk olahan minyak mentah melalui proses catalytic cracking dan fractional distillation. Sebagai hasil olahan, minyak olahan mempunyai sifat fisik kimia
berbeda dengan minyak mentah. Minyak olahan mempunyai kandungan minyak mentah dan senyawa hidrokarbon tak jenuh seperti olefins (alkenes dan cycloalkenes) dari proses catalytic cracking. Kandungan 3 olefins adalah cukup besar sampai 30% dalam gasoline dan sekitar 1% dalam jet fuel (NAS, 1985).
Karakteristik kimia minyak adalah berbeda untuk minyak mentah dan minyak olahan. Senyawa baru dapat muncul dalam minyak olahan, yang dihasilkan dari proses pengolahan minyak mentah. Minyak mentah mengandung senyawa hidrokarbon sekitar 50–98 % dan selebihnya senyawa non-hidrokarbon (sulfur, nitrogen, oxygen, dan beberapa logam berat) (Leahy and Colwell, 1990).
2.4. Adsorbsi Eceng Gondok Terhadap Minyak Bumi
Eceng gondok termasuk tanaman yang mengapung di air (floating plants), karena tangkai yang menyangga daun tampak menggembung seperti balon ini tersusun dari rongga–rongga udara, yang menyebabkan eceng gondok bisa mengapung di air.
Eceng gondok secara alami mempunyai sifat higroskopis yang tinggi dikarenakan adanya jaringan sponge dalam jumlah besar yang dapat dilalui dan menyimpan udara. Higroskopi adalah kemampuan suatu zat untuk menyerap molekul air dari lingkungannya baik melalui absorbsi atau adsorpsi. Proses adhesi yang terjadi pada permukaan sorbent yang berkontak dengan media minyak bumi tersebut menghasilkan akumulasi atau bertambahnya konsentrasi molekul-molekul.
Berdasarkan sifat tersebut, maka sorbent eceng gondok dapat menyerap hidrokarbon dan produk petroleum dalam jumlah besar kedalam rongga udara yang terdapat dalam sorbent eceng gondok tersebut.
2.5. Sejarah Penelitian
Penelitian ini berdasarkan US patent
no.5,114,593 yang dilakukan pertama kali oleh Diaz dkk. Penemuan ini berhubungan dengan penggunaan material sorben dalam bentuk serbuk kering dari eceng gondok untuk menyerap tumpahan minyak bumi. Metode yang dilakukan untuk membuat sorbent tersebut adalah dengan memanen eceng gondok baik secara manual atau mekanis. Kemudian eceng gondok tersebut dibiarkan kering, bisa menggunakan panas matahari atau sumber panas lainnya. Eceng gondok kering lalu dihaluskan menjadi bubuk
46 Jurnal Teknik Kimia, No. 4, Vol. 15, Desember 2008 yang kemudian ditaburkan diatas tumpahan
minyak tersebut.
Banyaknya sorbent yang ditaburkan diatas tumpahan minyak tersebut sangat bergantung pada ketebalan lapisan film minyak yang ada dipermukaan air, didapatkan rasio 1 : 4 ( 1 kg sorbent untuk setiap 4 liter hidrokarbon yang dikumpulkan). Rasio dari sorbent ini sangat baik untuk minyak bumi dengan specific gravity dari 0,84 sampai 0,91. Rasio ini harus disesuaikan untuk mendapatkan hasil yang optimum berdasarkan tes yang dilakukan untuk semua jenis hydrocarbon.
Setelah diaplikasikan baik dipermukaan air maupun diatas tanah maka akan terjadi aglomerasi yang memudahkan untuk proses pengangkatan dengan berbagai alat yang bisa digunakan. Aglomerat diatas permukaan air ini memiliki nilai nutrient tinggi yang tidak berbahaya untuk spesies aquatic. Selain itu, jika di tanah, aglomerat tersebut bisa digunakan sebagai substrat untuk kesuburan vegetasi.
III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Metode penelitian.
Secara umum penelitian ini dibagi atas dua runut kegiatan :
1. Pembuatan adsorben dari eceng gondok 2. Adsorpsi minyak bumi (oil spill) yang
tertumpah di air dengan adsorben eceng gondok
Penelitian dilakukan di Laboratorium Penelitian Universitas Sriwijaya dari tanggal 15 Februari sampai dengan 15 Maret 2008.
3.2. Variabel yang akan diteliti :
1. Ukuran partikel sorbent : 1 mm, 500 µm, dan 250 µm
2. Waktu Kontak : 1 jam, 2 jam, dan 3 jam
3.3. Bahan dan Alat
Bahan : 1. Enceng gondok 2. Aquadest 3. Crude Oil Alat : 1. Oven 2. Neraca Analitis 3. Desikator 4. Saringan 5. Mortal/Penggiling 6. Ayakan 7. Cutter 8. Gelas Arloji 9. Beaker Gelas 10. Pipet tetes 11. Gelas ukur 3.4. Prosedur Penelitian
3.4.1. Tahap Pembuatan Sorbent Eceng Gondok
1. Sediakan eceng gondok sebanyak 500 gr, bersihkan dengan dicuci menggunakan air.
2. Eceng gondok kemudian dirajang dengan ukuran 5 cm.
3. Pengurangan kadar air pada eceng gondok dengan cara pemerasan 4. Keringkan di oven dengan suhu150
oC dalam waktu 2 jam hingga bahan baku kering (tidak mengandung air) 5. Eceng gondok yang telah kering
tersebut digiling dengan menggunakan mortal.
6. Lakukan pengayakan hingga ukurannya 1mm, 500µm, dan 250µm.
3.4.2. Tahap Adsorpsi
Sorbent eceng gondok yang telah diperoleh akan dianalisa daya serapnya terhadap minyak bumi dengan cara : 1. Serbuk enceng gondok ditimbang
sebanyak 4 gram dengan neraca analitis.
2. Siapkan crude oil sebanyak 16 ml kemudian tuangkan kedalam beaker gelas yang telah berisi air ± 500 ml. 3. Segera taburkan serbuk eceng
gondok ke dalam tumpahan minyak tersebut.
4. Diamkan selama 1 jam, 2 jam dan 3 jam. Kemudian disaring lalu panaskan di oven untuk menghilangkan air yang masih terkandung didalamnya.
5. Hitung berat eceng gondok yang telah teraglomerasi bersama crude oil.
3.6. Deskripsi penelitian
Percobaan dilakukan dengan memvariasikan variable yang akan diteliti sebagai berikut :
Variabel Dependent :
Temperatur Pemanasan Waktu Pemanasan
1500C 2 jam Variabel Independent :
Luas Permukaan Waktu kontak
Jurnal Teknik Kimia, No. 4, Vol. 15, Desember 2008 47 500 µm 2 jam
250 µm 3 jam
Rasio perbandingan berat eceng gondok dan berat minyak mentah adalah 1 : 4 sesuai persyaratan paten). Jumlah perlakuan adalah 27 kali. Massa minyak terserap yang diperoleh dari tiap-tiap sample percobaan. Selanjutnya akan diadakan penimbangan dan dilakukan pengurangan dengan massa eceng gondok awal. Itulah massa minyak yang terserap dalam adsorbent eceng gondok.
Cara Kerja :
Persiapan Sample
Eceng Gondok ((Echornia crassipes) yang diperoleh dari kolam retensi dekat Pasar Induk Jakabaring Palembang pada bulan September – Desember 2007. Jumlah sample yang digunakan sebanyak 4 mg serbuk eceng gondok yang telah dikeringkan dan diayak. Pengeringan Sample
Pengeringan yang dilakukan terhadap sample adalah dengan panas matahari langsung/ dijemur. Karena masih agak lembab proses pengeringan dilanjutkan dengan menggunakan oven pada suhu 100 0C selama 2 jam.
Penghalusan Sample
Sample yang telah dikeringkan, lalu dihaluskan dengan mortal. Kemudian diayak untuk mendapatkan ukuran partikel yang diinginkan.
Penaburan Sample
Proses diawali dengan menyiapkan baker gelas ukuran 500 ml. Lalu dimasukkan minyak mentah 16 liter (sesuai rasio perbandingan) dan air secukupnya (sebagai pembanding) kedalamnya. Sample kering eceng gondok sebanyak 4 mg ditimbang dengan menggunakan neraca analitis lalu ditaburkan kedalam beker gelas yang berisi air dan minyak mentah tersebut. Hasilnya akan terlihat berupa gumpalan eceng gondok yang menyerap minyak mentah.
Analisa hasil
Hasil yang diperoleh lalu disaring dengan saringan sehingga air dan sisa minyak yang tidak terserap dapat terbuang. Selanjutnya dilakukan analisa data secara diskriptif, yaitu suatu data yang akan disajikan dalam
bentuk tabel dan grafik, berdasarkan efektifitas luas permukaan dan waktu kontak yang optimal. Kemudian dilakukan perhitungan efisiensi daya absorbsi eceng gondok yaitu nilai yang menunjukkan perbandingan antara besarnya nilai parameter awal dari suatu proses dengan nilai akhir dari proses tersebut. Besarnya efisiensi dinyatakan dalam bentuk persentase (%), dengan rumus sebagai berikut :
mi - mo
Ef = x 100% mi
Dimana :
Ef = efisiensi daya serap eceng gondok (%)
mo = massa eceng gondok pada awal proses
mi = massa eceng gondok pada akhir proses.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil
4.1.1. Pembuatan sorbent eceng gondok
Sampel eceng gondok berasal dari kolam retensi dekat Pasar Induk Jakabaring Palembang. Sampel ini dihilangkan kadar airnya dengan cara dipanaskan dalam oven pada temperatur 150 oC. Selanjutnya dilakukan proses pengayakan terhadap eceng gondok kering yang dihasilkan dari hasil pemanasan tersebut. Pengayakan dilakukan dengan variasi luas permukaan mulai dari 1 mm, 500 µm, dan 250 µm.
4.1.2. Analisa Efisiensi Daya Serap Eceng Gondok Terhadap Minyak Bumi
Pengujian ini dilakukan sebagai aplikasi dari eceng gondok sebagai absorben untuk penyerapan tumpahan minyak bumi. Proses penyerapan ini dilakukan dengan menggunakan variasi waktu kontak antara sorbent eceng gondok dengan minyak bumi yaitu 1 jam, 2 jam, dan 3 jam dan variasi ukuran partikel 1 mm, 500 µm, dan 250 µm. Setelah lama waktu yang diinginkan tercapai maka akan diperoleh berat akhir sorbent sehingga efisiensi daya serapnya dapat dihitung.
48 Jurnal Teknik Kimia, No. 4, Vol. 15, Desember 2008
Tabel 4.1. Efisiensi Daya Serap Eceng Gondok Terhadap Minyak Bumi
Luas permukaan ( µm) Massa Terserap (gr) Efisiensi (%) Rata-rata Efisiensi (%) 1000 1000 1000 500 500 500 250 250 250 1000 1000 1000 500 500 500 250 250 250 1000 1000 1000 500 500 500 250 250 250 25,69 25,69 23,56 24,85 28,16 27,54 24,40 26,74 24,28 26,18 29,73 27,80 27,06 27,73 26,27 21,60 26,85 24,70 23,83 23,76 24,53 22,13 23,15 23,50 22,25 23,01 23,50 84,42 84,42 83,02 83,90 85,79 85,47 83,60 85,04 83,52 84,72 86,54 85,61 85,21 85,57 84,77 81,48 85,10 83,80 83,21 83,16 83,69 82,70 82,72 82,97 82,02 82,61 82,97 83,98 85,10 84,08 85,66 85,19 83,59 83,36 82,54 82,54 Keterangan : Dengan waktu pemanasan 2 jam,
temperatur pemanasan 150oC, serta waktu kontak selama 1 jam.
4.2 Pembahasan
4.2.1. Efisiensi Daya Serap Sorbent Terhadap Minyak Bumi
Dari Grafik 4.1. dapat dilihat bahwa efisiensi daya serap sorbent eceng gondok setelah melalui proses adosrpsi dengan variasi luas permukaan dan waktu kontak 1 jam didapatkan efisiensi penyerapan sebesar 83,98% pada luas permukaan 1000 µm. Pada luas permukaan sorbent 500 µm terjadi efisiensi penyerapan sorbent yang
maksimum yaitu 85,10%. Kemudian penurunan efisiensi daya serap menjadi 84,08% terjadi pada ukuran partikel 250 µm. waktu 1 jam y = -0,0004x + 84,64 R2 = 0,0716 83,8 84 84,2 84,4 84,6 84,8 85 85,2 0 200 400 600 800 1000 1200 luas permukaan e fi s ie n s i (% )
Efisiensi (%) Linear (Efisiensi (%))
Gambar 4.1. Pengaruh Waktu Kontak 1 Jam Terhadapefisiensi Absorbsi Minyak Bumi
waktu 2 jam y = 0,0025x + 83,355 R2 = 0,774 83 83,5 84 84,5 85 85,5 86 0 200 400 600 800 1000 1200 luas permukaan e fi s ie n s i (% )
Efisiensi (%) Linear (Efisiensi (%))
Gambar 4.2. Pengaruh Waktu Kontak 2 Jam Terhadap Efisiensi Absorbsi Minyak Bumi
Dari Grafik 4.2. diatas terlihat bahwa efisiensi daya serap sorbent eceng gondok setelah melalui proses adosrpsi dengan variasi luas permukaan dan waktu kontak 2 jam menunjukkan semakin besar ukuran partikel maka daya serap sorbent juga semakin tinggi, hal ini terlihat dari regresi linear grafik. Pada luas permukaan 250 µm diperoleh efisiensi daya serap sebesar 83,59%. Sedangkan pada luas permukaan 500 µm meningkat menjadi 85,19%. Proses adsorpsi maksimum terjadi pada luas permukaan 1000 µm yaitu sebesar 85,66%.
Jurnal Teknik Kimia, No. 4, Vol. 15, Desember 2008 49 waktu 3 jam y = 0,0012x + 82,13 R2 = 0,8929 82,2 82,4 82,6 82,8 83 83,2 83,4 83,6 0 200 400 600 800 1000 1200 luas permukaan e fi s ie n s i (% )
Efisiensi (%) Linear (Efisiensi (%))
Gambar 4.3. Pengaruh Waktu Kontak 3 Jam Terhadap Efisiensi Absorbsi Minyak Bumi
Dari Grafik 4.3. diatas setelah melalui proses adosrpsi dengan variasi luas permukaan dan waktu kontak 2 jam menunjukkan kecenderungan kenaikan efisiensi daya serap yang semakin besar seiring dengan bertambah besarnya ukuran partikel seperti yang terlihat pada regresi linear grafik. Pada ukuran partikel 1000 µm daya serap optimumebesar diperoleh yaitu 83,36%. Akan tetapi terjadi nilai efisiensi daya serap yang sama pada ukuran partikel 500 µm dan 250 µm sebesar 82,54%.
4.2.2. Perbandingan Efisiensi Daya Serap Sorbent Terhadap Minyak Bumi
Dari Grafik 4.4 terlihat bahwa efisiensi daya serap sorbent eceng gondok setelah melalui proses adosrpsi dengan variasi luas permukaan dan variasi waktu kontak memiliki kecenderungan untuk semakin meningkat seiring dengan bertambahnya ukuran partikel. Pada waktu kontak 1 jam dengan luas partikel 1000 µm justru terjadi penurunan efisiensi yaitu 83,98% dibandingkan dengan ukuran partikel 500 µm dimana terjadi proses penyerapan yang maksimal sebesar 85,10%. Sementara itu untuk ukuran partikel 250 µm hanya sebesar 84,08%. Sedangkan pada waktu kontak 2 jam dengan ukuran partikel 1000µm efsiensi maksimum tercapai yaitu 85,66%. Demikian halnya pada waktu kontak 3 jam efisiensi maksimum dicapai pada ukuran partikel 1000 µm yaitu 83,36%.
Dari grafik tersebut juga terlihat bahwa efisiensi daya serap sorbent eceng gondok yang optimum setelah melalui proses adsorpsi terhadap minyak bumi terjadi pada waktu kontak 2 jam dengan ukuran partikel 1000 µm.
Perbandingan Grafik Berdasarkan Waktu Kontak 82 82.5 83 83.5 84 84.5 85 85.5 86 0 500 1000 1500 Luas Permukaan (µm) E fi s ie n s i (% ) 1 jam 2 jam 3 jam
Gambar 4.4. Pengaruh Variasi Waktu Kontak 1 Jam, 2 Jam, dan 3 Jam Terhadap Efisiensi
Absorbsi Minyak Bumi
V. KESIMPULAN
1) Dari hasil penelitian didapatkan bahwa pemanfaatan eceng gondok sebagai oil adsorbent akan maksimal pada luas permukaan 500 µm dengan waktu kontak 2 jam
2) Luas permukaan sorbent yang semakin kecil tidak memaksimalkan efisiensi rendemen penyerapan crude oil.
3) Semakin lama atau sebentar waktu kontak antara sorbent dan crude oil juga tidak memaksimalkan rendemen penyerapan crude oil
VI. DAFTAR PUSTAKA
Afliza dan Oktaviani. 2000. Penggunaan Eceng
Gondok Untuk Menyerap Limbah Organik. Indralaya: Jurusan Teknik
Kimia UNSRI.
Anonimous. 2005. Adsorbant Oil. Diakses pada tanggal 10 Desember 2007 dari
http://www.google.com
Cheremisinoff, N. P. 1993. Adsorption of
Pollutant Control. USA.
Lingga, Pinus, dkk. 1992. Budidaya Tanaman
Eceng Gondok. Jakarta: Penerbit Swadaya
United State Patent (USP) No. 5.114.593, “Method of Absorbing Oil Using Powdered Aquatic Lily Plant” , July, 24,
1991.
PERTAMINA, Crude Oil and Product Properties, Jakarta : PT.Bina Karya Nusantara.
