Masa Depan Hijau Dengan Fitoremediasi Tanaman Ajaib (Pembuatan Baterai Organik dari Tanaman Apu-Apu) A. Pendahuluan
Pembangunan Nasional yang dilaksanakan bertujuan untuk meningkatkan kesejahteraan hidup rakyat melalui pembangunan jangka panjang, salah satunya adalah pembangunan di bidang industri. Pembangunan di bidang industri tersebut di satu pihak akan menghasilkan produk atau barang yang bermanfaat bagi kesejahteraan hidup rakyat, namun di lain pihak kegiatan tersebut akan menghasilkan limbah seperti limbah padat, gas maupun limbah cair.
Kegiatan manusia dari berbagai kegiatan industri, di lapangan (seperti deforestasi) atau yang berkaitan dengan transportasi atau rumah tangga menghasilkan gas yang jumlahnya terus meningkat, terutama gas karbon dioksida dan metan, yang diemisikan ke atmosfer. Setiap tahunnya emisi tersebut menambah jumlah karbondioksida yang telah ada di atmosfer sekitar tujuh ribu juta ton, yang umumnya akan tetap tinggal di atmosfer selama ratusan tahun atau lebih (Houngton, 2004). Oleh karena karbondioksida dapat menyerap dengan baik radiasi panas yang berasal dari permukaan bumi lebih panas daripada semestinya. Selain itu, kegiatan industri yang menghasilkan metan dari limbah ikut berperan menyumbang panas. Dengan meningkatnya suhu, maka jumlah uap air di atmosfer juga meningkat sehingga menambah jumlah ‘penyelimutan’dan menyebabkan bertambah panasnya permukaan bumi. Bertambahnya suhu global terutama akibat pesatnya perkembangan industri memicu terjadinya perubahan iklim global, dengan kata lain terjadi pemanasan global, istilah yang akhir-akhir ini akrab di telinga kita.
Adanya limbah industri terutama dari limbah cair yang mencemari lingkungan dan pemanasan global yang berdampak pada perubahan yang besar pada iklim di bumi. Perubahan seperti ini, terutama perubahan yang terjadi dengan laju yang sangat cepat mengakibatkan sulitnya ekosistem dan manusia (terutama di negara berkembang) untuk beradaptasi. Karenanya penting dilakukan upaya mitigasi lingkungan yaitu upaya-upaya untuk mencegah dampak negatif yang diperkirakan akan terjadi atau telah terjadi karena adanya rencana kegiatan atau menanggulangi dampak negatif yang timbul sebagai akibat adanya suatu kegiatan/usaha. Salah satunya dengan melakukan pengendalian pencemaran air untuk mengatasi laju perubahan iklim global.
dampak potensialnya serta opsi-opsi untuk adaptasi dan mitigasi) ke-4 tahun 2007 (IPCC, 2007), pemanasan sistem iklim dipastikan telah terjadi yang dibuktikan melalui pengamatan-pengamatan terhadap meningkatnya suhu udara dan suhu laut rata-rata global, meluasnya pelelehan salju dan es, serta meningkatnya ketinggian permukaan laut rata-rata global.
B. Isi
Meningkatnya suhu bumi ini telah terjadi sejak 157 tahun yang lalu, dimana pemanasan pada abad-abad terakhir terjadi dalam dua tahap, yaitu dari tahun 1910-an hingga 1940-an dengan kenaikan suhu sebesar 0,35oC, dan pemanasan yang lebih kuat mulai dari tahun 1970-an hingga akhir tahun 2006 dengan kenaikan suhu sebesar 0,55oC. Pemanasan sebesar itu telah menimbulkan perubahan pada iklim bumi yang ditandai dengan meningkatnya jumlah presipitasi (baik berupa hujan maupun salju), perubahan pola angin serta aspek-aspek cuaca ekstrim seperti kemarau, presipitasi berat, gelombang panas dan intensitas topan tropis.
Penyebab terjadinya pemanasan global yang memicu berubahnya iklim bumi juga dikaji oleh IPCC yang menyatakan bahwa kegiatan manusia merupakan kontribusi terbesar terjadinya pemanasan global. Pembakaran bahan bakar fosil dan alih guna lahan merupakan kegiatan yang mengemisikan gas rumah kaca terbesar ke atmosfer, diikuti oleh kegiatan-kegiatan lain seperti pertanian, peternakan dan persampahan. Gas-gas rumah kaca (GRK) terpenting yang menimbulkan pemanasan global tersebut adalah karbon dioksida, metan, nitrous oksida, termasuk sulfur hekasafluorida, hidrofluorokarbon dan perfluorokarbon. Gas-gas ini menimbulkan efek rumah kaca pada bumi, yang meningkatkan suhu bumi dan menimbulkan perubahan iklim.
Gas-gas Nitrogen dan Oksigen yang dikandung oleh atmosfer tidak menyerap maupun melepaskan radiasi panas. Adapun yang menyerap radiasi panas yang dilepaskan oleh permukaan bumi adalah uap air, karbon dioksida, dan beberapa gas dalam jumlah kecil lainnya yang terdapat di atmosfer. Penyerapan ini menyebabkan penyelimutan sebagian yang menimbulkan perbedaan suhu sekitar 21oC dari suhu rata-rata bumi sebenarnya. Peristiwa penyelimutan ini dikenal dengan efek gas rumah kaca alami serta gas-gas yang berperan di dalamnya disebut dengan gas-gas rumah kaca. Efek ini disebut ‘alami’ karena seluruh gas yang ada di atmosfer (kecuali klorofluorokarbon-CFCs) terdapat di atmosfer secara alami, jauh sebelum adanya manusia di bumi (IPCC, 2007).
laut dan tidak dipengaruhi secara langsung oleh kegiatan manusia. Lain halnya dengan karbon dioksida, dimana jumlah gas ini telah berubah secara substansial, yaitu sekitar 30 persen sejak revolusi Industri, akibat kegiatan industri dan penghilangan jumlah hutan. Peningkatan jumlah karbon dioksida memicu terjadinya pemanasan global permukaan bumi dengan meningkatnya efek rumah kaca.
Banyaknya bahan-bahan pencemar (polutan) berada dalam tanah, salah satunya adalah logam berat. Penanganan tanah tercemar logam berat cukup sulit karena tidak dapat didegradasi oleh mikroba dalam tanah. Pencemaran lingkungan merupakan permasalahan yang tidak dapat dihindari. Pencemaran selalu memberikan dampak negatif kepada kehidupan. Salah satu pencemar yang penting mendapat perhatian dari sumber-sumber kegiatan manusia adalah logam berat. Pencemar logam berat oleh kegiatan manusia dapat berasal dari kegiatan industri, pertambangan, pertanian, dan rumahtangga. Polusi logam berat di dalam tanah maupun perairan merupakan masalah yang serius bagi lingkungan dan berdampak negatif terhadap kesehatan manusia dan pertanian. Berbagai jenis tanaman mempunyai kemampuan mendetoksifikasi logam berat sehingga mampu tumbuh pada lahan dengan cekaman logam berat. Berbagai jenis tanaman telah diteliti karena potensinya untuk fitoremediasi logam berat. Famili Brassicaceae, bunga matahari, dan jenis rumput-rumputan merupakan contoh jenis-jenis tanaman yang berpotensi untuk fitoremediasi logam berat. Logam berat dapat diakumulasikan di dalam organ-organ tanaman antara lain akar, batang, daun, bunga, buah dan biji. Tergantung jenis logamnya, akumulasi dapat terjadi di dalam dinding sel (seperti untuk Cd), vakuola (untuk Zn), kloroplas (untuk Ni), dan lain-lain (Shao et al., 2010).
Logam berat dapat masuk ke dalam lingkungan khususnya tanah dikarenakan oleh:
Tersingkapnya longgokan logam berat dalam bumi baik karena erosi maupun penambangan
Pelapukan batuan yang mengandung logam berat dan menjadi residu dalam tanah
Penggunaan bahan alami menjadi pupuk atau pembenah tanah
Pembuangan limbah industri dan sampah (Notohadiprawiro, 1993).
Bentuk yang larut dalam air hanya 1-5 %, walaupun bentuk ini paling sedikit namun menjadi sangat penting ditinjau dari aspek lingkungan karena penyerapan oleh tanaman dan pengangkutannya dalam lingkungan tergantung pada bentuk logam berat ini. Dalam tanah logam berat ditahan melalui serapan, presipitasi, kompleksasi dan keluar dari tanah melaui pengambilan oleh tanaman dan pencucian. Beberapa logam berat seperti arsen, merkuri dan selenium dapat mengalami penguapan karena mampu membentu persenyawan dalam bentuk gas. Dinamika logam berat di lingkungan/ tanah ditentukan oleh sifat tanah dan faktor lingkungan.Parameter penting yang selalu menjadi perhatian dalam kajian logam berat adalah ketersediaan hayati (bioavailaibilty) dalam tanah. Hal ini menjadi penting dalam kaitannya dengan usaha bioremediasi pada tanah tercemar logam berat.
Beberapa faktor yang mempengaruhi ketersediaan hayati logam berat antara lain adalah :
1. pH tanah
2. kandungan bahan organik tanah
3. kapasitas tukar kation dan kapasitas tukar anion
4. jenis tanah
Ketersediaan hayati logam berat dipengaruhi oleh pH tanah, dimana pH tanah akan mempengaruhi serapan pencemar anorganik seperti logam berat maupun pencemar organik yang dapat terionisasi. Perubahan pH tanah mengakibatkan perubahan pada muatan berubah (variable charge) baik pada tanah yang sudah lanjut pelapukannya maupun yang baru pelapukannnya. Kenaikan pH mengakibatkan naiknya muatan tanah sehingga memperbesar muatan negatif tanah, sehingga makin banyak kation logam berat yang dapat diserap.
Selain didalam tanah, logam berat juga banyak terdapat dalam air limbah akibat aktivitas industri. Dalam badan perairan, logam pada umumnya berada dalam bentuk ion-ion, baik sebagai pasangan ion ataupun dalam bentuk ion-ion tunggal. Sedangkan pada lapisan atmosfer, logam ditemukan dalam bentuk partikulat, dimana unsur-unsur logam tersebut ikut beterbangan dengan debu-debu yang ada di atmosfer.
Secara umum logam berat telah digunakan secara luas terutama dalam bidang kimia dan industri. Menurut palar (1994), secara umum logam berat memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
a. memiliki kemampuan yang baik sebagai penghantar daya listrik (konduktor) b. memiliki rapat massa yang tinggi.
c. Dapat membentuk alloy dengan logam lainnya d. Untuk logam yang padat dapat ditempa dan dibentuk
Unsur-unsur atau kandungan logam yang terdapat dalam atmosfer ditemukan dalam bentuk partikel atau merupakan senyawa. Unsur logam ditemukan secara luas di seluruh permukaan bumi yang dapat bersifat toksik yang berbahaya bagi manusia apabila masuk ke dalam tubuh dimana logam tersebut biasanya terdapat dalam makanan, air dan udara.
Limbah Logam Berat atau heavy metal termasuk golongan limbah B3. Limbah yang mengandung logam berat adalah issue lingkungan yang menjadi perhatian banyak pihak, utamanya bagi industri-industri di tanah air. Masalah limbah logam berat sangat serius diperhatikan mengingat dampak yang ditimbulkannya begitu nyata bagi kehidupan makhluk hidup, termasuk manusia.
Logam berat yang dilimpahkan ke perairan, baik di sungai ataupun laut akan dipindahkan dari badan airnya melalui beberapa proses yaitu : pengendapan, dan absorbsi oleh organisme perairan. Logam berat mempunyai sifat yang mudah mengikat bahan organik dan mengendap di dasar perairan dan bersatu dengan sedimen sehingga kadar logam berat dalam sedimen lebih tinggi dibandingkan dalam air.
Logam berat mempunyai sifat yang mudah mengikat dan mengendap di dasar perairan dan bersatu dengan sedimen, oleh karena itu kadar logam berat dalam sedimen lebih tinggi dibandingkan dalam air (Harahap, 1991). Konsentrasi logam berat pada sedimen tergantung pada beberapa faktor yang berinteraksi. Faktor-faktor tersebut adalah :
1. Sumber dari mineral sedimen antara sumber alami atau hasil aktifitas manusia. 2. Melalui partikel pada lapisan permukaan atau lapisan dasar sedimen.
3. Melalui partikel yang terbawa sampai ke lapisan dasar.
Dari kasus-kasus tersebut maka akan meningkatkan tingkat bahan pencemar berbahaya ke lingkungan dan akan menyebabkan peningkatan efek rumah kaca. Maka dari itu, dibutuhkan solusi dan alternatif yang tepat untuk memperbaiki lingkungan tanpa menyebabkan efek-efek yang lebih berbahaya. Salah satu alternatif yang penulis ajukan adalah pemanfaatan tanaman apu-apu (Pistia Stratiotes L) sebagai bahan dalam pembuatan baterai. Pemanfaatan apu-apu ini bertujuan sebagai alternatif yang ramah lingkungan untuk mengurangi penggunaan karbon dan timbal yang berlebihan.
Pistia stratiotes termasuk dalam famili Araceae yang tumbuh mengapung pada permukaan air dengan akar-akarnya yang menggantung terendam di bawah bagian daunnya yang mengambang. Lebar daun tumbuhan ini antara 5-14 cm dan jarak antar nodusnya 0,1-0,5 cm sehingga membuat susunan daun pada tumbuhan ini terdapat pada tiap bagian rosetnya (Don, 2006). Menurut Mamonto (2013), Pistia stratiotes sebanyak 200 gr dengan konsentrasi awal 5 ppm dapat mengakumulasi polutan sianida (CN) dalam pertambangan emas di wilayah pesisir sungai di areal tambang Bulawa, Gorontalo sebanyak 63,96% dengan proses fitoremidiasi.
Pemanfaatan tanaman apu-apu atau kayu apung (Pistia stratiotes) ini terutama sebagai tanaman hias pada kolam. Selain itu, tumbuhan ini dapat juga berperan sebagai pembersih air terutama untuk menyerap limbah akibat pencemaran bahan radioaktif dan logam berat yang terdapat di dalam air. Tumbuhan ini juga mengandung alkaloid, tanin, flavonoid, saponin, minyak, lemak dan glikosid sehingga dapat pula digunakan sebagai bahan obat herbal dalam mengobati demam, batuk rejan, dan pelancar air seni.
fitoremediasi. Hal ini didasari oleh kemampuan sejumlah tanaman termasuk apu apu (P.stratiotes) untuk mengakumulasi bahan radioaktif tertentu sehingga konsentrasi pada biota jauh diatas konsentrasi media tanamnya yang merupakan jalur masuknya bahan radioaktif tersebut. Bahan radioaktif yang ada pada lingkungan tersebut diserap oleh akar, kemudian mengalami translokasi di dalam tumbuhan, dan dilokalisasi pada jaringan. Salah satu contoh bahan radioaktif yang ada yaitu Cs (Cesium), dan beberapa logam berat yang berbahaya seperti karbon,timbal, pun dapat diserap oleh tumbuhan ini. Berdasarkan penelitian dapat diketahui bahwa tanaman apu-apu mampu menyisihkan 134Cs pada sistem perairan. Dengan metode rhizofiltrasi, akumulasi aktivitas 134Cs terbesar ada pada organ akar adalah 29044,05 Bq lalu pada daun tua aktivitas terbesar adalah 3607,62 Bq keduanya terjadi pada hari ke-45, sedangkan aktivitas terbesar yang terserap pada organ daun muda adalah 4341,67 Bq yang terjadi pada hari ke-30. Dan yang terakhir adalah persentase penyisihan maksimum 134Cs oleh kiapu adalah sebesar 48%. (Abadi, 2010).
Baterai salah satu sumber listrik yang penggunaannya semakin meningkat. Baterai terdiri dari empat komponen, yaitu katoda, anoda, jembatan garam dan elektrolit. Pengembangan bahan alternatif terbarukan kini sedang banyak dilakukan, contohnya pemanfaatan apu-apu sebagai batrei. Salah satu potensi apu-apu sebagai sumber listrik atau penghasil listrik. Tujuan penelitian ini untuk membuat sebuah baterai organik yang berbahan dasar apu-apu. Pembuatan baterai apu-apu ini menggunakan prinsip sel volta, sama dengan pembuatan baterai biasa. Perbedaan mendasar dari baterai apu-apu ini adalah bahan elekrolit yang digunakan pada baterai. Baterai biasa menggunakan kalium, kadmium, merkuri dan natrium dan bahan kimia anorganik lainnya secara langsung. Tetapi baterai apu-apu ini dibuat dengan memanfaatkan bahan-bahan kimia yang telah diserap oleh tubuh apu-apu.
translokasi logam berat dari akar ke bagian tumbuhan lain; dan lokalisasi logam berat pada bagian sel tertentu untuk menjaga agar tidak menghambat metabolisme suatu tumbuhan.
Cara pemanfaatannya kembali yaitu karena karbon yang telah tertimbun dalam apu-apu tersebut menyebabkan terjadinya pembentukan kristalin yaitu berupa intan dan grafit. Intan lebih rapat daripada grafit (3,51 g cm-3, 2,22 g cm-3), namun grafit lebih stabil, dengan 2,9 kJ mol-1, pada 300 K dan tekanan 1 atm. Titik leleh dan titik didih dari karbon sangat tinggi. Atom karbon sangat kecil apabila dibandingkan dengan atom-atom lainnya. Jari-jari ion yang dihitung dalam kristal unsur-unsur ini bahkan lebih kecil lagi karena atom-atomnya berada dalam keadaan oksidasi positif. Karena rapatan muatan karbon, ion-ionnya tidak terdapat sebagai partikel yang berdiri sendiri dalam senyawa, tetapi tertahan dengan ikatan kovalen. Karbon merupakan zat padat yang biasa dianggap sebagai molekul-molekul raksasa yang terdiri dari banyak sekali atom. Banyaknya bentuk karbon amorft, seperti arang, jelaga, dan jelaga minyak, semuanya adalah bentuk-bentuk Kristal mikro sesungguhnya dari grafit. Bentuk-bentuk yang dipisahkan dengan halus yang memberikan permukaan relative luas dengan gaya tarik yang jenuh sebagian, dengan mudah menyerap sejumlah besar gas dan zat terlarut dari larutan. Karbon aktif yang dijenuhkan dengan palladium, platina, atau logam-logam lain digunakan secara luas sebagai katalis industri. Struktur lapisan grafit yang longgar menyebabkan banyak molekul dan ion menembus lapisan, beberapa darinya dapat terbentuk secara spontan bilamana pereaksi dan grafit dicampur bersama. Sehingga dari pembentukan grafit tersebut akan bisa dibentuk sebagai batang karbon atau sering disebut zat arang. Batang karbon sering kali dipakai sebagai elektroda positif pada baterai atau anode. Batang karbon sebagai anoda (kutub positif baterai),seng (Zn) sebagai katoda (kutub negatif baterai), pasta sebagai elektrolit (penghantar).
Terlihat jelas bahwa tujuan elektrolisis adalah untuk mendapatkan endapan logam di katoda dan gas di anoda.
C. Penutup
DAFTAR PUSTAKA
Abadi,A.L.2010. Ilmu Tumbuhan. Bayu Media Publishing : Malang Abadi,A.L.2010. Ilmu Tumbuhan. Bayu Media Publishing : Malang
Anonim, 2011. Pistia stratiotes. http:www.wordpress.com.15 Oktober 2011 Arikunto, S. 2003. Manajemen Penelitian. Rineka Cipta. Yokyakarta
Arismunandar dan Kuwahara S., Teknik Tenaga Listrik, cetakan kedua, PT. Pradnya Paramita, Jakarta, 1973.
Davis, M. L dan Cornwell, D. A. 1991. Water Resource and Environment Engineering. McGraw-Hill Newyork
Dharmono,2007. Perpustakaan Sekolah. PT.Tira Pustaka : Jakarta
Djiteng Marsudi, Pembangkitan Energi Listrik, Penerbit Erlangga, Jakarta, 2005. Fatia, L. A. N. 2015. Analisis kemampuan Tanaman Semak di Median jalan Dalam
Menyerap Logam Berat Pb. Malang: Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya Forestier,H. 2007. Prasejarah Kepulauan Indonesia. Gramedia Pustaka Utama : Jakarta
Hopkins, G. W. dan Huner N.P.A. 2008. Introduction to Plant Physhiology, Fourth Edition. The University of Western Ontario: John Wiley & Sons, Inc.
Inswiarsi. 1997. Kadar Logam Cu, Pb, Cd, dan Cr dalam ikan Segar dan Kerang dari Teluk Jakarta Tahun 1995/1996. Buletin Penelitian Kesehatan Vocabulary, 25. (1)
Khan, M, A. Yasar. 2013. Percentage Uptake Of Heavy Metals Of Different Macrophytes In Stagnant And Flowing Textile Effluent. The Journal of Animal & Plant Sciences, 23(6):1709-1713
Kumar. R. 2008. Review Of Plants. John Press : Toronto
Landprotection,2006. In Asive Plants. Century Crafts : New York
Langeland, G. 2008. Code For Practice For Powdered Formula For Plants. PT.Gramedia Pustaka Utama : Jakarta
Luqueno, F.F. African Journal of Environment and Technology. 7(7): 567-584. Matthews,I.G. 2003. The Island. 2nd. Island Press : Washington
Robert,R. 2008. Buku Pintar. Media Of Indonesia : Jakarta
