1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Kontaminasi logam berat merupakan masalah serius yang dihadapi saat ini karena logam berat merupakan unsur logam yang sangat berbahaya. Jika tanah terkontaminasi oleh logam berat dengan kadar yang tinggi, maka akan merusak rantai makanan dan pada akhirnya akan membahayakan kehidupan manusia [1].
Penggunaan logam Pb yang cukup luas saat ini seperti pengaplikasian pada baterai, bensin, cat, dan lain-lain menyebabkan tingginya kemungkinan terjadinya pencemaran oleh logam Pb. Logam timbal bersifat beracun pada sistem syaraf, hometologic, dan mampu mempengaruhi kinerja ginjal [2].
Untuk mengontrol pencemaran lingkungan oleh logam berat, perlu dibatasi kandungan maksimum logam dalam suatu limbah yang boleh dibuang ke lingkungan. Dari Lampiran Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 03 Tahun 2010 Tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Kawasan Industri, kandungan timbal yang diizinkan yaitu dengan kadar maksimum 1 mg/L [3].
Dikarenakan efek logam yang sangat berbahaya bagi manusia, maka dilakukan beberapa penelitian untuk mengembangkan berbagai metode alternatif dalam penanganan limbah. Beberapa proses pengambilan logam berat yang telah ada diantaranya adalah pengendapan secara kimia, ion exchange, pemisahan dengan membran, elektrolisa dan ekstraksi dengan solvent [4]. Namun, proses- proses tersebut memiliki kelemahan, diantaranya adalah efisiensi yang rendah, kondisi operasi yang sensitif, dan limbah lumpur yang tinggi [5]. Selain itu, proses-proses diatas umumnya memerlukan biaya tinggi serta kurang efektif bila diaplikasikan pada konsentrasi limbah yang rendah [6].
2
Selain mikroorganisme, bahan baku biosorben dapat diperoleh dari limbah pertanian. Limbah pertanian merupakan limbah organik yang dapat ditemukan dalam jumlah besar. Keuntungan penggunaan limbah pertanian ini adalah selain mampu mengurangi volume limbah juga dapat memberdayakan limbah sehingga memiliki nilai jual yang tinggi. Salah satu limbah pertanian yang dapat digunakan adalah jerami padi, kentang, kulit buah-buahan serta daun dan ranting tanaman-tanaman tertentu [8].
Sumatera Utara merupakan salah satu daerah sentral produksi markisa (Passiflora edulis) di Indonesia. Limbah yang dihasilkan oleh industri pengolahan buah markisa adalah berupa kulit buah markisa dengan produksi limbah kulit buah markisa sebanyak 2,5–4 ton per hari [9].
Menurut penelitian yang dilakukan oleh Kurniasari, dkk [8] pektin dapat digunakan sebagai salah satu alternatif sumber biosorben karena banyak mengandung gugus aktif. Namun pektin yang terdapat pada limbah organik umumnya adalah jenis HMP (High Methoxyl Pectin) sehingga untuk dapat diaplikasikan sebagai logam berat, pektin harus didemetilasi atau dimodifikasi terlebih dahulu.
Pektin merupakan campuran polisakarida dengan komponen utama polimer α-D-asam galakturonat yang mengandung gugus metal ester pada konfigurasi atom C-2 [10]. Beberapa kelompok karboksilat dari molekul asam galakturonat dalam rantai pektin adalah metil esterifikasi dan persentase kelompok teresterifikasi dinyatakan sebagai DE (Degree of Esterification). Tergantung pada derajat metoksilasi, pektin dibagi menjadi dua kelompok besar: pektin dengan kadar metoksil tinggi, dengan DE 50 – 80% dan pektin dengan kadar metoksil rendah, dengan DE 25 – 50% [11].
3
logam berat dengan pektin mengikuti susunan ; Cu>Pb>Cd. Penelitian oleh Rajawane [14] memperlihatkan bahwa kulit buah kakao yang mengandung pektin dan selulosa berpotensi sebagai adsorben logam Pb(II) dari limbah industri aki
dengan kapasitas adsorpsi 724.90 μg/g adsorben. Penelitian lain juga dilakukan
oleh Balaria dan Silke [15] menggunakan citrus pectin untuk menyerap logam Pb(II). Dari penelitian ini disimpulkan bahwa LMP dan HMP dapat menghilangkan Pb hampir 90% pada jumlah pektin 0,1 g/L dan konsentrasi Pb 0,1 mM. Penelitian oleh Pavan, dkk. [16] menggunakan pektin dari ponkan peel untuk menyerap logam Pb(II). Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa pH optimum pektin adalah 5, waktu rata-rata yang penyerapan logam yang paling cepat adalah pada 60 menit, dan maksimum kapasitas penyerapan logam oleh ponkan peel adalah pada 112,1 mg/g.
Oleh karena kulit buah markisa mengandung pektin yang cukup tinggi yakni 27,8% basis kering [17] dan juga ketersediaan bahan baku yang cukup tinggi, maka dilakukan penelitian dengan menggunakan kulit buah markisa yang telah dimodifikasi yang dapat dimanfaatkan sebagai penyerap ion logam berat timbal (Pb).
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Adapun perumusan masalah dalam penelitian ini adalah sejauh mana pengaruh massa, ukuran, dan waktu biosorben dari pektin yang dimodifikasi terhadap adsorpsi ion logam Pb(II).
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui efisiensi biosorben dari pektin yang dimodifikasi (massa, ukuran partikel, dan waktu) terhadap adsorpsi ion logam Pb(II).
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian ini adalah:
4
2. Untuk memberikan informasi dasar kelayakan penggunaan pektin dari kulit markisa sebagai adsorben logam berat.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Adapun ruang lingkup dari penelitian ini adalah:
1. Bahan baku yang digunakan sebagai biosorben adalah pektin dari kulit markisa.
2. Ekstraksi dilakukan pada pH 2 dan suhu 60 – 70oC selama 2 jam [18-19] 3. Modifikasi pektin dilakukan dengan menggunakan modifikasi pH dan
temperatur. pH pektin ditingkatkan menjadi basa hingga pH 10 dengan menggunakan NaOH, didinginkan hingga temperatur kamar dan diasamkan kembali dengan menggunakan HCl hingga pH 3 [12].
4. Sampel limbah yang digunakan sebagai aplikasi biosorben adalah logam tunggal Pb(II).
5. Metode adsorpsi dilangsungkan dengan memvariasikan tiga variabel sebagai berikut:
- Waktu adsorpsi: 30, 60, 90, dan 120 menit [20]
- Bobot biosorben: 0,25; 0,50; 0,75; dan 1 gr untuk 50 ml larutan tunggal Pb (II) [20]
- Ukuran partikel adsorben: 60 dan 100 mesh [20] 6. Analisa yang dilakukan adalah:
- Analisa isotherm adsorpsi Freundlich dan Langmuir dengan variasi konsentrasi logam 15, 18, 21, 24 dan 27 ppm.
- Analisa FTIR pada rentang gelombang 500 – 4000 cm-1.
