Page 14 Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 18, Desember 2012
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT KEPITING
MENJADI KITOSAN SEBAGAI PENJERNIH AIR
PADA AIR RAWA DAN AIR SUNGAI
Endoraza Nuralam, Bella Pertiwi Arbi, Prasetyowati
*Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jln. Raya Palembang Prabumulih Km. 32 Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662
Email: [email protected]
Abstrak
Ketersediaan limbah kepiting memiliki potensi yang sangat besar untuk dijadikan sebagai bahan baku pembuatan kitosan. Kitosan merupakan senyawa polimer multifungsi, karena mengandung 3 jenis asam amino, gugus hidroksi primer dan sekunder. Variabel penelitian berupa dosis penambahan kitosan ke dalam sampel air rawa dan air sungai serta waktu kontak kitosan didalam sampel air. Proses ini melalui 3 tahapan, yaitu proses deproteinasi(proses penghilangan kandungan protein), proses demineralisasi(proses penghilangan kandungan mineral) dan proses deasetilasi(proses pembentukan kitin menjadi kitosan). Kondisi terbaik yang diperoleh berada pada dosisi penambahan kitosan sebanyak 3 gram dan dengan waktu kontak kitosan selama 45 - 60 menit, dimana untuk analisa air rawa, terjadi perubahan pH 27,12%, COD 99.17%, BOD 95.32%, TDS 84.44%, dan Fe 47.73 %, sedangkan untuk air sungai terjadi perubahan pH 55.10%, COD 98.70%, BOD 95.71%, TDS 74.38%, dan Fe 67,74%. Analisa TSS terjadi penurunan 100% pada air rawa dan air sungai karena semua endapan telah tersaring pada proses filtrasi. Melalui penelitian ini, diketahui bahwa kitosan memiliki daya efektifitas yang tinggi sebagai adsorben untuk menjernihkan air.
Kata kunci: limbah kepiting, kitosan, adsorben
Abstract
The availability of crab waste has a huge potential to be used as raw material for chitosan. Chitosan is a multifunctional polymer compound, because it contains three types of amino acids, primary and secondary hydroxyl groups. The variables of research are the addition of chitosan into the swamp water samples and river water and the contact time of chitosan in water samples. This process through three steps, deproteination process (the removal of the proteins), demineralization process (the removal of mineral deposits) and deacetylation process (the formation of chitin into chitosan). The best conditions are obtained in doses adding as much as 3 grams of chitosan and chitosan contact time for 45 - 60 minutes, where the swamp water for analysis, a change in pH 27.12%, COD 99.17%, BOD 95.32%, TDS 84.44%, and Fe 47.73%, while for the river water pH changes 55.10%, COD 98.70%, BOD 95.71%, TDS 74.38%, and Fe 67.74%. The analysis of TSS at the swamp water and river water decreased 100%, because all the sediment has been filtered in the filtration process. Through this research, it is known that chitosan has the power to be highly effective as an adsorbent to purify water.
Keywords: crab waste, chitosan, adsorbent
1. PENDAHULUAN
Air merupakan sumber daya alam yang sangat penting dalam kehidupan manusia dan digunakan masyarakat untuk berbagai kegiatan sehari-hari, termasuk kegiatan pertanian,
perikanan, petemakan, industri, pertambangan, rekreasi, olah raga dan sebagainya.
Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 18, Desember 2012 Page 15 tersebut dapat mengkontaminasi organisme dan
lingkungamya baik dalam bentuk larutan, koloid maupun bentuk partikel lainnya. Efek lain yang dapat ditimbulkan dari pencemaran air yaitu dapat menyebabkan penyakit terhadap manusia itu sendiri, baik secara langsung maupun tidak langsung.(Dery Firdaus,2008)
Menurut data BPS (2008) , nilai eksport kepiting ini pada tahun 2008 mencapai 1,042 milyar dolar US, dan nilai ini selalu meningkat dari tahun ke tahun . Sebagian besar, kepiting ini diekspor dalam bentuk kepiting beku tanpa kepala dan kulit. Produksi kepiting yang diekspor pada tahun 2008 sebanyak 442,724 ton dalam bentuk tanpa kepala dan kulit, sedangkan yang dikonsumsi dalam negeri diperkirangan jauh lebih banyak. Dengan demikian jumlah hasil samping produksi yang berupa kepala, kulit, ekor maupun kaki kepiting yang umumnya 25-50 % dari berat, sangat berlimpah. Hasil samping ini, di Indonesia belum banyak digunakan sehingga hanya menjadi limbah yang mengganggu lingkungan, terutama pengaruh pada bau yang tidak sedap dan pencemaran air (kandungan BOD 5 , COD dan TSS perairan disekitar pabrik cukup tinggi) (Harianingsih,2010) .
Cangkang kepiting yang mengandung senyawa kimia kitin dan kitosan merupakan limbah yang mudah didapat dan tersedia dalam jumlah yang banyak, yang selama ini belum termanfaatkan secara optimal. Kitosan yang diisolasi dari cangkang kepiting dapat digunakan sebagai adsorben, sebagai adsorbat dipilih. Gugus –NH2 mempunyai sepasang elektron bebas, itu berarti mempunyai sifat basa, atau dalam larutan (air) akan meningkatkan pH sistem. Peningkatan pH sistem tentu saja dapat mengubah sifat asam basa permukaan yang berarti juga akan mempengaruhi kekuatan ikatan atau selektifitas pengikatan ion logam (Endang Widjajanti, 2003: 51). Kitosan memiliki dua gugus aktif yaitu –NH2 dan –OH pada pH tertentu kedua gugus aktif ini dapat saja mengalami protonasi ataupun deprotonasi yang mestinya akan menghasilkan muatan permukaan yang berbeda. kehidupan ekonomi modern, air juga mempakan hal utama untuk budidaya pertanian, industri, pembangkit tenaga listrik, dan transportasi. Air merupakan kebutuhan pokok makhluk hidup. Bila manusia, hewan, dan tumbuhan kekurangan air, maka akan mati. Pokoknya, pengaruh air
sangat luas bagi kehidupan, khususnya air untuk makan dan minum (honimb, 2007).
Saat ini di Indonesia sebagian kecil dari limbah kepiting sudah dimanfaatkan dalam hal pembuatan kerupuk, petis, terasi, dan bahan pencanpur pakan ternak. Manfaatnya di berbagai industri modern banyak sekali seperti industri farmasi, biokimia, bioteknologi, biomedical, pangan, kertas, tekstil, pertanian, dan kesehatan. Khitin dan khitosan serta turunnya mempunyai sifat sebagai bahan pengemulsi koaqulasi dan penebal emulsi (Lang, 1995).
Kitin dan kitosan merupakan biopolimer yang secara komersial mempunyai potensi dalam berbagai bidang dan industri. Kitin merupakan bahan dasar dalam bidang biokimia, enzimologi, obat-obatan, pertanian, pangan gizi, mikrobiologi, industri membran (film), tekstil, kosmetik dan lain-lain (Krissetina 2004). Kitosan digunakan dalam berbagai industri, antara lain sebagai perekat kualitas tinggi, pemurnian air minum, sebagai senyawa pengkelat, meningkatkan zat warna dalam industri kertas, tekstil dan pulp. Kitosan juga dapat digunakan sebagai pengangkut (carrier) obat dan komponen alat-alat operasi seperti sarung tangan, benang operasi dan membran pada operasi plastik (Angka dan Suhartono, 2000).
Kitosan memiliki sifat reaktivitas kimia yang tinggi sehingga mampu mengikat air dan minyak. Hal ini didukung oleh adanya gugus polar dan non polar yang dikandungnya. Karena kemampuan tersebut, kitosan dapat digunakan sebagai bahan pengental atau pembentuk gel yang sangat baik, sebagai pengikat, penstabil, dan pembentuk tekstur (Bneski ,1987).
Kitosan diperoleh dari kitin melalui proses deasetilasi. Ekstraksi kitin dari kulit kepiting dilakukan dalam dua tahap, yaitu demineralisasi dan deproteinasi. Tahap demineralisasi dilakukan untuk menghilangkan mineral yang terkandung dalam kulit udang.
2. METODOLOGI
Dalam proses pembuatan kulit kepiting menjadi khitosan dilakukan tiga tahap yaitu deproteinasi, dimineralisasi, dan deasetilasi.
Page 16 Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 18, Desember 2012 pH residu netral. Setelah pH residu netral
dilakukan penyaringan.
Lalu proses kedua yaitu demineralisai untuk menghilangkan kandungan mineral, dimana padatan kemudian ditambahkan HCl 15% dengan perbandingan 2:1 dari berat hasil yang didapat. Campuran diaduk menggunakan magnetik stirred selama 1 jam. Setelah itu dilakukan pencucian sampai pH residu netral. Setelah pH residu netral dilakukan penyaringan. Padatan dari hasil penyaringan dipanaskan dalam oven dengan suhu 80°C selama 24 jam.
Dan proses terakhir yaitu deasetilasi untuk mengubah kitin menjadi kitosan, dimana padatan yang telah kering kemudian ditambah NaOH 60%, dengan perbandingan 2:1 dari berat hasil yang didapat. Campuran dipanaskan pada suhu 70°C selama 2 jam. Setelah pemanasan dilakukan pencucian sampai pH residu netral. Setelah pH residu netral dilakukan penyaringan. Padatan dari hasil penyaringan dipanaskan dalam oven dengan suhu 60°C selama 24 jam.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil anlisa kadar pH pada sampel air rawa dan air sungai
Analisa kadar pH pada sampel air raw dan air sungai setelah penambahan khitosan sangat penting, untuk mengetahui apakah sampel air tersebut sudah masuk kedalam standar air jernih atau belum. Oleh katena itu, kadar pH pada sampel air dapat menujukkan apakah khitosan dapat bekerja secara efektif sebagai adsroben untuk melakukan proses penjernihan air, yaitu pH yang sesuai dengan standar air jernih berada diantara 6.5-8.5.
5
Gambar 3.1. Grafik hubungan antara kadar pH terhadap waktu kontak khitosan pada air rawa
Pada grafik 3.1 dapat dilihat hasil analisa kadar pH pada sampel air rawa, didapatkan hasil bahwa terjadinya kenaikan pH, hingga pH yang didapatkan mencapai pH netral, dimana pada waktu kontak 15 menit dengan dosis penambahan khitosan 1 gr mengalami peningkatan kenaikan sebesar 1.69%, pada waktu kontak 30 menit dengan dosisi penambahan khitosan 1 gr, mengalami peningkatan kenaikan sebesar 5.08 %, pada waktu kontak 45 menit dan 60 menit dengan penambahan dosisi khitosan 1 gr, akan meningkatakan kenaikan pH sebesar 10.17 % dan 13.56%, dan begitu juga dengan penambahan dosis khitosan sebanyak 2 gr dan 3 gr.
0 15 menit30 menit45 menit60 menit
k
Gambar 3.2. Grafik hubungan antara kadar pH terhadap waktu kontak khitosan pada air sungai
Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 18, Desember 2012 Page 17 3.2 Hasil analisa COD dan BOD pada sampel
air rawa dan air sungai
Pada analisa COD dan BOD juga didapatkan terjadinya penurunan kadar COD dan BOD pada sampel. Hal ini dapat dilihat pada tabel hasil analisa yang dinyatakan dalam mg/L. Secara keseluruhan, kadar COD dan kadar BOD yang terkandug pada air rawa dan air sungai mengalami tingkat penurunan yang derastis, terutama diatas menit ke 30 dan dengan dosis penambahan khitosan sebanyak 3 gram. Dapat dikatakan bahwa semakin banyak dosis khitosan yang ditambahkan pada sampel dan dengan waktu kontak yang lama dapat menurunkan kadar COD dan kadar BOD hingga dibawah 12 mg/L. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar grafik dibawah ini ;
Pada grafik 3.3, dapat dilihat penurunan kadar COD yang sangat baik terjadi pada waktu kontak 45 menit sampai waktu kontak 60 menit yang menujukkan penurunan kadar COD yang sangat baik, yaitu pada sampel air rawa dosisi penambahan khitosan 1 gr, 2 gr, dan 3 gr berturut-turut mengalami penurunan sekitar 90.66%, 95.21%, dan 99.05 %.
Gambar 3.3. Grafik hubungan antara kadar COD terhadap waktu kontak khitosan pada
air rawa
Pada waktu kontak 45 menit dan pada waktu kontak 60 menit mengalami penurunan sekitar 95.21%, 97.86%, dan 99%.
Pada grafik 3.4 dapat dilihat penurunan berturut-turut mengalami penurunan sekitar 83.43%, 94.50%, dan 98.43 % pada waktu kontak 45 menit dan pada waktu kontak 60 menit mengalami penurunan sekitar 86.87%, 98.28%,
dan 98.70%.
15 menit 30 menit 45 menit 60 menit
k
Gambar 3.4. Grafik hubungan antara kadar COD terhadap waktu kontak khitosan pada air
sungai
Pada grafik 3.5, dapat dilihat penurunan kadar BOD yang sangat baik terjadi pada waktu kontak 45 menit sampai waktu kontak 60 menit yang menujukkan penurunan kadar BOD yang sangat baik, yaitu pada sampel air rawa dosisi penambahan khitosan 1 gr, 2 gr, dan 3 gr berturut-turut mengalami penurunan sekitar 61.88%, 90.88%, dan 94.58 % pada waktu kontak 45 menit dan pada waktu kontak 60 menit mengalami penurunan sekitar 68.12%, 94.29%, dan 95.32%.
Gambar 3.5. Grafik hubungan antara kadar BOD terhadap waktu kontak khitosan pada
air rawa
Page 18 Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 18, Desember 2012 45 menit dan pada waktu kontak 60 menit
mengalami penurunan sekitar 51.76%, 94.38%, dan 95.71%.
Gambar 3.6. Grafik hubungan antara kadar BOD terhadap waktu kontak khitosan pada
air sungai
3.3 Hasil analisa TDS dan TSS pada sampel air rawa dan air sungai
Pada analisa TDS dan TSS didalam sampel air setelah ditambahkan khitosan, menunjukkan terjadinya penurunan kadar TDS dan TSS pada sampel air. Sama dengan analisa-analisa sebelumnya, bahwa terjadinya penurunan kadar TDS dan TSS yang paling bagus terjadi pada waktu kontak diatas 30 dan dengan penambahan dosisi khitosan sebanyak 3 gram. Untuk analisa kadar TSS setelah penambahan khitosan hasilnya dipastikan tidak ada, karena endapan pada sampel sudah tidak ada, karena sudah dilakukan proses penyaringan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar grafik dibawah ini :
Gambar 3.7. Grafik hubungan antara kadar TDS terhadap waktu kontak khitosan pada air rawa
Pada grafik 3.7, dapat dilihat bawah terjadinya penurunan kadar TDS pada sampel air rawa tidak terlalu menentu, terkadang naik terkadang turun, tapi tetap berada dibawah standar maksimal yaitu 500 mg/L kadar TDS yang terkandung pada air yang jernih. Penurunan kadar TDS yang paling baik terjadi pada range waktu kontak 30 menit sampai 60 menit, dimana dapat dilihat pada grafik 3.7, pada waktu kontak 30 menit dengan dosis penambahan khitosan 1 gr, 2 gr, dan 3 gr, yaitu berada pada persentase 84.44 %, 78.88%, dan 78.24%., dan akan meningkat pada waktu kontak 45 menit dan 60 menit, dimana pada waktu kontak 45 menit, yaitu 87.5%, 85%, dan 83.15%. Pada waktu kontak 60 menit, yaitu 88.05%, 85.65%, dan 84.44%.
100
Gambar 3.8. Grafik hubungan antara kadar TDS terhadap waktu kontak khitosan pada air sungai
Pada grafik 3.8, untuk penurunan kadar TDS pada air sungai, dimana penurunan kadar TDS yang paling baik terjadi pada range waktu kontak 30 menit sampai 60 menit, dimana dapat dilihat pada grafik 3.8, pada waktu kontak 30 menit dengan dosis penambahan khitosan 1 gr, 2 gr, dan 3 gr, yaitu berada pada persentase 73.59 %, 65%, dan 63.59%., dan akan meningkat pada waktu kontak 45 menit dan 60 menit, dimana pada waktu kontak 45 menit, yaitu 77.34%, 73.75%, dan 71.09%. Pada waktu kontak 60 menit, yaitu 79.38%, 77.34%, dan 74.38%.
3.4 Hasil analisa kadar Fe(besi) pada sampel air rawa dan air sungai
Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 18, Desember 2012 Page 19 penurunan kadar penyerapan Fe oleh khitosan,
hal ini dimungkinkan bahwa pada menit 45-60 menit, khitosan sudah mengalami proses penjenuhan, sehingga efektifitas daya serap khitosan juga mengalami penurunan. Hal ini dapat dilihat pada gambar grafik 3.9 pada air
Gambar 3.9. Grafik hubungan antara kadar Fe terhadap waktu kontak khitosan pada air rawa
0,06
Gambar 3.10. Grafik hubungan antara kadar Fe terhadap waktu kontak khitosan pada air sungai
4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan, dimana dari hasil analisa dengan semakin tinggi dosis kitosan yang ditambahakan kedalam sampel air rawa dan air sungai, maka semakin mendekati baku mutu air
jernih, begitu juga dengan penambahan waktu kontak. Pada analisa pH pada air rawa dan air sungai dihasilkan persentase kenaikan pH sebesar 1,69 – 27,12 % untuk air rawa dan 26,53 – 55,1% untuk air sungai. Pada analisa COD pada air rawa dan air sungai dihasilkan persentase penurunan COD sebesar 72,54 – 99,17 % untuk air rawa dan 39,9 – 98,7% untuk air sungai. Pada analisa BOD pada air rawa dan air sungai dihasilkan persentase penurunan BOD sebesar 35,76 – 95,32 % untuk air rawa dan 5,47 – 95,71% untuk air sungai. Pada analisa Fe pada air rawa dan air sungai dihasilkan persentase penurunan kadar Fe sebesar 42,05 – 47,73 % untuk air rawa dan 59,27 – 67,74% untuk air sungai. Pada analisa TDS pada air rawa dan air sungai dihasilkan persentase penurunan TDS sebesar 78,24 – 88,05 % untuk air rawa dan 61,88 – 79,38% untuk air sungai. Untuk analisa TSS pada air rawa maupun air sumgai untuk sampel awal yaitu Air rawa 96 mg/l dan Air sungai 41 mg/l. Setelah ditambahkan kitosan dengan dosis tertentu tidak adanya padatan yang tersuspensi.
DAFTAR PUSTAKA
Angka,S.L.,Suhartono, M.T.,2000, Pemanfaatan Limbah Hasil Laut. Bioteknologi Hasil Laut, Pusat Kajian Sumber daya Pesisir dan Lautan, IPB, Bogor.
Anonim, 2012, Chitosan : Manufacture and Propertie.www.wikipedia.com .Diakses pada tanggal 22 Februari 2012.
Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT), 2007, Air Bersih Bebas Bakteri dan Zat Kimia . www.walhi.or.id/air . Diakses pada tanggal 22 Februari 2012.
Bastaman, S.,1989, Studies of Degradation and Extraction of Chitin and Chitosan from Prawn Shells. The Departement of Mechanical, Manufacturing, Aeronautical and Chemical Engineering, The Queen’s Univ.Belfast
Beaulieu, C., 2005, Chitin and Chitosan. Canada : Marinard Biotech Inc.
Brzeski, M.M., 1987. Chitin and Chitosan Putting Waste to Good Use, Info Fish International (5) . P.31-33
Page 20 Jurnal Teknik Kimia No. 4, Vol. 18, Desember 2012 Sebagai Bahan Pelapis (Coater) pada
Buah Stroberi, Laporan Tesis, Program Magister Teknik Kimia.Universitas Diponegoro.
Hirano, S.,1989. Production and Application of Chitin and Chitosan in Japan. Didalam : Sandford,P. Gudmund Skjak-Break, Thorleif Anthonsen, Editor. Chitin and Chitosan: Sources, Chemistry, Biochemistry , Physical Properties, and Application. Elsevier Applied Science. New York.
Karmas,E.,1982. Meat Poultry and Seafood Technology Recent Development of Food Science. New Jerssey, Rutgers University.
Masduki, 1996, Mempelajari Efektivitas Kitosan dari Limbah Udang untuk Penjernihan Air Sungai, Laporan Skripsi, Program Studi Teknologi Hasil Perikanan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. IPB, Bogor
Oktarina,S.M., 2008, Aplikasi Khitosan dari Limbah Kepiting untuk Proses Penjernihan Air Sumur, Laporan Skripsi, Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Sriwijaya. Palembang
