Saccharomyces Cerevisiae Dan Kombinasinya Pada
Limbah Cair Industri Batik
Sunardi
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Setia Budi Jl. Let. Jen. Sutoyo, Telp. (0271) 852518 Fax. (0271) 853275 Surakarta
Email : snardifauzan@gmail.com
Abstrak
Telah dilakukan penelitian untuk menurunkan kadar Cr(VI) menggunakan sar-gassum sp dan saccharomyces cerevisiae dan kombinasinya. Adsorpsi Cr(VI) dengan sargassum sp dilakukan dengan mengkontakkan limbah dengan serbuk sargassum sp pada pH 2, 3, 4, 5 dan 6, suhu 45oC dan waktu 1 jam. Sedangkan Adsorpsi Cr(VI) den-gan saccharomyces cerevisiae dilakukan denden-gan mengkontakkan limbah denden-gan serbuk saccharomyces cerevisiae pada pH 3, 4, 5, 6 dan 7. Kemudian digojok dalam inkubator berputar dengan kecepatan 175 rpm pada suhu 30o selama 60 menit. Suspensi analit yang telah dikontakkan dengan bahan penyerap, dipisahkan melalui sentrifugasi dengan kece-patan 4000 rpm pada suhu 0o selama 20 menit.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar krom(VI) sebelum pengolahan ada-lah 74,298 ppm. Sesudah sesudah pengoada-lahan dengan sargassum sp pada pH 2 kadar krom(VI) adalah 23,46 ppm, dengan saccharomyces cerevisiae pada pH 5 adalah 25,28 ppm dan kombinasi sargassum sp dan saccharomyces cerevisiae pada pH 2 adalah 20,04 ppm . Efektivitas penurunan krom(VI) limbah cair industri batik menggunakan sargas-sum sp pada pH 2 kadar krom(VI) adalah 68,42 %, dengan saccharomyces cerevisiae pada pH 5 adalah 65,97% dan kombinasi sargassum sp dan saccharomyces cerevisiae pada pH 2 adalah 73.03 %.
Kata kunci : Sargassum sp, Saccharomyces cerevisiae, Adsorpsi, Crom(VI)
PENDAHULUAN
Bahan kimia krom sangat luas di-gunakan, seperti dalam industri penyama-kan kulit, pewarna tekstil, pulp dan kertas, pengeboran, pengawetan kayu, tinta, lem, keramik dan pelapisan logam (Baolin et al., 2003; Abbas et al., 2005). Industri-in-dustri tersebut menghasilkan limbah krom yang sangat berbahaya bagi kesehatan dan lingkungan (Ansari, 2006).
Kasus-kasus pencemaran lingkungan se-bagai akibat pembuangan limbah industri sering menimbulkan gejolak sosial di-antaranya industri tekstil di Kabupaten Karanganyar. Berdasarkan data resmi yang dikeluarkan Dinas Lingkungan Kabupaten Karanganyar, dalam sehari ± 16.649 m3
limbah cair. Limbah tersebut sebagian besar berasal dari perusahaan tekstil dan dialirkan ke Sungai Ngringo, Pengok dan Sroyo yang bermuara ke Bengawan Solo (Suara Merdeka, 7 Agustus 2004).
Pusat Penelitian UNS Surakarta menemu-kan menemu-kandungan logam berat seperti kro-mium (Cr) dan kadkro-mium (Cd) di sepanjang aliran Sungai Bengawan Solo, melebihi ambang batas normal. Pencemaran ter-berat ditemukan di hulu aliran Bengawan Solo yang melintas di tiga kecamatan yang termasuk dalam Kabupaten Karanganyar, yakni Jaten, Kebakramat dan Tasikmadu (www.liputan6.com).
Pencemaran air dari industri tekstil dapat berasal dari buangan air proses produksi, buangan sisa-sisa pelumas dan minyak, buangan bahan-bahan kimia sisa proses produksi, sampah potongan kain, dan lain-nya. Pewarnaan dan pembilasan meng-hasilkan air limbah yang berwarna dengan COD (Chemical Oxyden Demand) tinggi dan bahan-bahan lain dari zat warna yang dipakai, seperti fenol dan logam. Jenis lim-bah yang dihasilkan industri tekstil adalah, logam berat terutama Arsenik, kadmium (Cd), krom (Cr), timbal (Pb), tembaga (Cu), zinc atau seng (Zn), Hidrokarbon ter-halogenasi (dari proses dressing dan inish-ing), zat warna dan pelarut organik. Krom merupakan logam berat, biasanya terdapat dalam dua keadaan oksidasi yaitu Cr(III) dan Cr(VI). Dua spesies tersebut mempunyai perbedaan dalam hal sifat-sifat kimia, bioavailabilitas dan toksisitas-nya. Krom(III) merupakan nutrisi essensial yang sangat penting untuk metabolisme gula dan beberapa reaksi enzim (www.ehs. ucdavis.edu/enviro). Sedangkan krom(VI) sangat beracun, sangat aktif dalam air pada berbagai pH dan bersifat karsinogenik. Krom (VI) dalam bentuk kromat maupun dikromat sangat toksik yaitu dapat me-nyebabkan kanker kulit dan saluran perna-fasan (Sugiharto, 1987).
METODE PENELITIAN A. Bahan dan Alat Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah cair industri batik Laweyan Solo, H2SO4 pekat p.a, HNO3 p.a, Ca(OH)2
p.a, K2Cr2O7 p.a, Difenil karbazid p.a,
Aquades, Kertas label, Kertas saring, Ase-ton, Sargassum sp dari Pantai Krakal dan Saccharomyces cerevisiae dari slop kering industri alkohol.
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah Spektrofotometer UV-Vis, pH me-ter, jerigen, botol.
B. Persiapan Analisis Kadar Krom (VI) Limbah Cair Industri Batik.
1. Pembuatan larutan baku krom(VI) 1000 ppm
Menimbang 1 gram K2Cr2O7 melarutkan dengan aquades dalam labu ta-kar 1 liter. Menambahkan aquades sampai tanda batas.
2. Penentuan panjang gelombang maksi-mum ( maks)
Memipet 2,0 ml larutan standar Cr(VI) konsentrasi 0,5 ppm, kemudian me-masukkan dalam labu takar 100 ml, men-gasamkan sampai pH 2 – 3, menambah 2 ml larutan 1,5-Difenil karbazid. Dicukup-kan volumenya dengan asam sulfat 0,2 N, diukur absorbansinya pada 490 – 600 nm.
3. Penentuan stabilitas warna
Memipet 2,0 ml larutan standar Cr(VI) konsentrasi 0,5 ppm, kemudian me-masukkan dalam labu takar 100 ml, men-gasamkan sampai pH 2 – 3, menambah 2 ml larutan 1,5-Difenil karbazid. Dicukup-kan volumenya dengan asam sulfat 0,2 N. Ditentukan stabilitas absorbansinya pada maks.
4. Pembuatan kurva kalibrasi
Membuat larutan Cr(VI) dengan konsentrasi 0,5 ppm; 0,75 ppm; 1,0 ppm; dan 1,25 ppm, masing-masing dimasuk-kan dalam labu takar 100 ml. Diasamdimasuk-kan sampai pH 2, ditambah 2,0 ml larutan 1,5-Difenil karbazid. Dicukupkan volumenya dengan asam sulfat 0,2 N. Diukur absor-bansi masing-masing larutan Cr(VI) pada maks.
5. Penentuan kadar Cr(VI) limbah cair in-dustri batik
Memipet sejumlah sampel yang telah diasamkan, dimasukkan dalam labu takar 50 ml. Kemudian ditambah 2, 0 ml larutan 1,5-Difenil karbazid. Dicukupkan volumenya dengan asam sulfat 0,2 N, ke-mudian dihomogenkan. Absorbansi diukur pada maks, kemudian kadar Cr(VI)
dihi-tung berdasarkan kurva kalibrasi.
C. Penurunan Krom(VI) dengan Sargas-sum sp
Proses adsorpsi dilakukan dengan cara memasukkan 100 ml limbah cair yang sudah diasamkan dengan larutan HNO3 2N sampai pH 2 kedalam labu leher tiga dan ditambahkan 10 gram rumput laut. Memasukkan campuran ke dalam labu le-her tiga, memanaskan dan mengaduk sela-ma 60 menit pada suhu ± 45 ºC. Setelah itu, disaring. Mengulangi percobaan tadi untuk variasi pH 3, 4, 5, dan 6.
D. Penurunan Krom(VI) dengan Saccharo-myces cerevisiae
Kontak dilakukan dalam erlen-meyer 100 ml dengan cara mencampurkan biomassa 80 mg dengan 25 ml limbah cair industri industri batik yang telah diatur pH-nya (3; 4; 5; 6; 7) kemudian ditutup dengan aluminium foil. Campuran kemu-dian digojok dalam inkubator berputar dengan kecepatan 175 rpm pada suhu 30o
selama 60 menit. Suspensi analit yang te-lah dikontakkan dengan bahan penyerap, dipisahkan melalui sentrifugasi dengan ke-cepatan 4000 rpm pada suhu 0o selama 20 menit.
E. Penurunan Krom(VI) dengan Sargas-sum sp dan Saccharomyces serevisiae 1. Proses adsorpsi dilakukan dengan cara memasukkan 100 ml limbah cair yang su-dah diasamkan dengan larutan HNO3 2N
sampai pH 2 kedalam labu leher tiga dan ditambahkan 10 gram rumput laut dan 80 mg Saccharomyces cerevisiae. Merangkai alat sesuai gambar . Campuran dipanaskan dan diaduk selama 60 menit pada suhu ± 45 ºC. Setelah itu, disaring. Mengulangi
percobaan tadi untuk variasi pH 3, 4, 5, dan 6. Limbah cair yang sudah disaring diasamkan dengan HNO3 sampai pH 2 kemudian diukur absorbansinya pada maks dan operatng timenya dengan meng-gunakan Spektrofotometer UV-Vis. Kemu-dian kadarnya dihitung berdasarkan kurva kalibrasi.
2. Kontak dilakukan dalam erlenmeyer 100 ml dengan cara mencampurkan bio-massa 80 mg dan 10 gram Sargassum sp dengan 25 ml limbah cair industri indus-tri batik yang telah diatur pH-5 kemudian ditutup dengan aluminium foil. Campuran kemudian digojok dalam inkubator berpu-tar dengan kecepatan 175 rpm pada suhu 30o selama 60 menit. Suspensi analit yag
telah dikontakkan dengan bahan penyerap, dipisahkan melalui sentrifugasi dengan ke-cepatan 4000 rpm pada suhu 0o selama 20
menit.
F. Eisiensi Adsorpsi Krom(VI)
Eisiensi proses penghilangan krom(VI) dengan mikroorganisme ditentukan den-gan rumus :
% Eisiensi=(1-[Cr(out)]/ [Cr(in)])x100%
keterangan :
Cr(in) = kadar Cr(VI) awal, sebelum
direak-sikan dengan mikroorganisme.
Cr(out) = kadar Cr(VI) setelah direaksikan
dengan mikroorganisme.
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Analisis Limbah cair industri batik
Senyawa krom biasanya diguna-kan dalam industri penyamadiguna-kan, industri tekstil, industri elektroplating, pengawetan kayu, dan sebagai radiator tahan karat. Da-lam industri tekstil, senyawa krom banyak digunakan dalam proses pencelupan dan pewarnaan (dyes and pigment), baik se-bagai zat warna maupun sese-bagai mordan (pengikat warna)(www.bapelda.go.id).
Akumulasi krom yang tidak terk-endali akan sangat membahayakan bagi lingkungan dan makhluk hidup. Hal ini
disebabkan makhluk hidup termasuk mik-roorganisme atau juga hewan laut termasuk ikan dapat menyerap logam berat (Buerge dan Huge, 1997; Bollinger, dkk, 1995; Wang dan Shen, 1999). Lewat lingkungan atau rantai makanan maka krom dapat ter-deposit dalam bagian tubuh makhluk hidup yang pada suatu ukuran tertentu dapat ber-sifat racun. Menurut Richard dan Buorg (1991) untuk konsentrasi krom mencapai 0,1 mg/g berat badan di dalam tubuh ma-nusia dapat menyebabkan kematian. Tok-sisitas dipengaruhi oleh bentuk spesiesnya dan terjadi jika organisme tak dapat men-gatasi perubahan konsentrasi logam terse-but secara langsung, lewat penyimpanan atau ekskresi. Sifat toksis pada krom dapat mengakibatkan hambatan pertumbuhan, penyakit bahkan pada konsentrasi lanjut dapat menyebabkan kematian. Okamura dan Aoyama (1994) mengemukakan bah-wa krom menunjukkan sifat toksis terh-adap algae hijau yang dilihat dari pertum-buhan yang terhambat dan toksisitasnya meningkat karena adanya logam berat lain, kadmium yang keduanya memberikan efek toksik yang sinergis atau saling menguat-kan.
Analisis kualitatif untuk menge-tahui adanya krom (VI) dilakukan den-gan cara mereaksikan sampel ditambah 1,5 difenil karbazid dalam suasana asam.
Apabila terbentuk warna merah keunguan berarti sampel positif mengandung Cr(VI). Adapun reaksi antara Cr(VI) dengan 1,5 difenil karbazid adalah sebagai berikut:
2 Cr(VI) + 3 C13H614 N4O
2 Cr(III) + 3 C13H14N4O + H
Cr(III) + C13H12N4O Cr(III) - C13H1N4O
Pada reaksi di atas, pada suasana asam, krom(VI) direduksi oleh 1,5 dife-nil karbazid menjadi krom(III). Kemudian krom(III) membentuk senyawa komplek dengan 1,5 difenil karbazid yang berwarna ungu.
Rumus struktur 1,5 difenil karbazid adalah sebagai berikut :
Dari penelitian didapatkan hasil bahwa limbah cair industri batik mengand-ung Cr (VI) dengan terbentuk warna merah keunguan. Kadar Cr (VI) pada limbah cair industri batik adalah adalah 74, 298 ppm.
B. Penurunan Krom(VI) Limbah Cair Industri Batik dengan Sargassum sp
Dari hasil penelitian penurunan kadar logam Cr(VI) menggunakan Sargas-sum Sp. diperoleh data pada lampiran 1. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa
pH berpengaruh terhadap kadar Cr(VI) yang diadsorpsi menggunakan Sargassum sp. Adsorpsi Cr(VI) menggunakan Sargas-sum sp diperoleh hasil maksimal pada pH 2. Hasil tersebut digambarkan dalam graik 1.
C. Penurunan Krom(VI) dengan Sac -charomyces cereviseae
Dari hasil penelitian penurunan kadar logam Cr(VI) menggunakan Saccha-romyces Cerevisiae diperoleh data pada lampiran 2. Hasil penelitian ini
menunjuk-Graik 2. Penurunan kadar Cr(VI) dengan Saccharomyces Cerevisiae kan bahwa pH berpengaruh terhadap kadar
Cr(VI) yang diadsorpsi menggunakan Sac-charomyces Cerevisiae. Adsorpsi Cr(VI) menggunakan Saccharomyces Cerevisiae diperoleh hasil maksimal pada pH 5. Hal tersebut digambarkan dalam graik 2. D. Penurunan Krom(VI) dengan Kom-binasi Sargassum sp dan Saccharomyces Cerevisiae
Dari hasil penelitian penurunan kadar log-am Cr(VI) menggunakan Saccharomyces Cerevisiae diperoleh data pada lampiran 3. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pH berpengaruh terhadap kadar Cr(VI)
yang diadsorpsi menggunakan Sargassum sp dan Saccharomyces Cerevisiae. Adsorp-si Cr(VI) menggunakan Sargassum sp dan Saccharomyces Cerevisiae diperoleh hasil maksimal pada pH 2. Hal tersebut digam-barkan dalam graik 3.
Istilah bioadsorpsi tidak dapat dilepaskan dari istilah bioremoval karena bioadsorpsi merupakan bagian dari biore-moval. Bioremoval dapat diartikan sebagai terkonsentrasi dan terakumulasinya bahan penyebab polusi atau polutan dalam suatu
perairan oleh material biologi, yang mana material biologi tersebut dapat me-recov-ery polutan sehingga dapat dibuang dan ramah terhadap lingkungan. Sedangkan berdasarkan kemampuannya untuk mem-bentuk ikatan antara logam berat dengan mikroorganisme maka bioadsorpsi meru-pakan kemampuan material biologi untuk mengakumulasikan logam berat melalui media metabolisme atau jalur psiko-kimia. Proses bioadsorpsi ini dapat terjadi kar-ena adanya material biologi yang disebut biosorben dan adanya larutan yang men-gandung logam berat (dengan ainitas yang
pada metabolisme sel). Sedangkan jika berdasarkan posisi logam berat di-remove, dapat dibagi atas; akumulasi ekstraseluler (presipitasi), akumulasi intraseluler dan penyerapan oleh permukaan sel. Dan untuk mekanisme yang terakhir adalah berdasar-kan cara pengambilan (absorbsi) logam berat.
Proses ini terjadi ketika ion logam berat terikat pada dinding sel biosorben. Me-tinggi) sehingga mudah terikat pada bio-sorben.
Mekanisme Proses Bioadsorpsi
Sebagian besar mekanisme pembersihan logam berat oleh mikrooganisme adalah proses pertukaran ion yang mirip karan ion pada resin. Mekanisme pertu-karan ion ini dapat dirumuskan sebagai: A2+ + (B-biomassa) –> B2+ + (A-biomas-sa)
Mekanisme ini dapat dibagi atas 3 cara yakni berdasarkan metabolisme sel (dibagi atas; proses yang bergantung pada metabo-lisme dan proses yang tidak bergantung
Graik 3. Penurunan kadar Cr(VI) dengan Sargassum sp dan Saccharomyces Cerevisiae kanisme passive uptake dapat dilakukan dengan dua cara, pertama dengan cara per-tukaran ion di mana ion pada dinding sel digantikan oleh ion-ion logam berat; dan kedua adalah pembentukan senyawa kom-pleks antara ion-ion logam berat dengan gugus fungsional seperti karbonil, amino, thiol, hidroksi, fosfat, dan hidroksi-kar-boksil secara bolak balik dan cepat. Seba-gai contoh adalah pada Sargassum sp. dan Eklonia sp. di mana krom(VI) mengalami reaksi reduksi pada pH rendah menjadi krom(III) dan di-remove melalui proses pertukaran kation.
2. Aktif uptake.
Mekanisme masuknya logam berat
me-lewati membran sel sama dengan proses masuknya logam esensial melalui sistem transpor membran, hal ini disebabkan adanya kemiripan sifat antara logam berat dengan logam esensial dalam hal sifat isi-ka-kimia secara keseluruhan. Proses aktif uptake pada mikroorganisme dapat terjadi sejalan dengan konsumsi ion logam untuk pertumbuhan dan akumulasi intraselular ion logam.
Dari hasil di atas maka Sargassum sp dan saccharomeyce cerevisiae dapat di-gunakan sebagai bioabsorben logam berat. Efektivitas penurunan krom(VI) limbah cair industri batik menggunakan sargassum sp pada pH 2 kadar krom(VI) adalah 68,42 %, dengan saccharomyces cerevisiae pada pH 5 adalah 65,97% dan kombinasi sargas-sum sp dan saccharomyces cerevisiae pada pH 2 adalah 73.03 % .
KESIMPULAN
Berdasarkan analisis pembahasan tersebut di atas, maka hasil penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Kadar krom(VI) sebelum pengolahan adalah 74,298 ppm. Sesudah sesudah pen-golahan dengan sargassum sp pada pH 2 kadar krom(VI) adalah 23,46 ppm, dengan saccharomyces cerevisiae pada pH 5 ada-lah 25,28 ppm dan kombinasi sargassum sp dan saccharomyces cerevisiae pada pH 2 adalah 20,04 ppm .
2. Efektivitas penurunan krom(VI) limbah cair industri batik menggunakan sargassum sp pada pH 2 kadar krom(VI) adalah 68,42 %, dengan saccharomyces cerevisiae pada pH 5 adalah 65,97% dan kombinasi sargas-sum sp dan saccharomyces cerevisiae pada pH 2 adalah 73.03 %.
DAFTAR PUSTAKA
Abbas, E, Alireza, MN., Reza, V., 2005, Chromium (III) Removal and Re-covery from Tannery Wastewater by Precipitation Process, Ameri-can Journal of Applied Sciences 2 (10): 1471 – 1473.
Anonim, 1996, Teknologi Pengendalian Dampak Lingkungan Industri Tek-stil, Badan Pengendalian Dampak Lingkungan, Jakarta.
Ansari, R., 2006, Application of Polyani-line and its Composites for Ad-sorption/Recovery of Chromium (VI) from Aqueous Solutions, Acta Chim. Slov., 53: 88-94.
Baolin, D., Lan, L., Houston, K., Brady, PV., 2003, Effect Clay Minerals on Cr(VI) Reduction By Organic Compounds, Environmental Moni-toring and Assessment 84: 5-18. Bollinger, J.E., et. al., 1997,
Bioaccumu-lation of Chromium in Red Swan Crayish (Procambarus Clarkii), J. of Hazardous Materials, 54: 1- 13. Buerge, I.J., Hug, S.J., Kinetics and pH
Dependence of Chromium (VI) Re-duction by Iron (II), Environ. Sci. Technol., 32(5), 1426-1432. Nugroho, B., 2001, Ekologi Mikroba Pada
Tanah Terkontaminasi Logam Be-Gambar 3. Proses pasisive uptake Cr pada permukaan membran sel
rat, Institut Petanian Bogor, E-mail : nug60@yahoo.com
Okamura and Aoyama, I., 1994, Interac-tive ToxicEffect and Distribution of Heavy Metal in Phytoplankton, Environ. Toxicology and Water Quality, 9: 7 – 15.
Palar, H., 1994, Pencemaran dan Toksi-ologi Logam Berat, Rineka Cipta, Jakarta.
Richard, F.C., and Buorg, A.C.M., 1991, Aqueous Geochemistry of Chro-mium, A Review, Water Research, 7: 807 – 816.
Sugiharto, 1987, Dasar-Dasar Pengola-han Air Limbah, Penerbit UI Press, Jakarta.
Suharty, NS., 1999, Study kualitas Fisik Kimia 3 (Tiga) Anak Sungai Ben-gawan Solo di Kabupaten Karan-ganyar, Pusat Studi Lingkungan Hidup Lembaga Penelitian UNS Surakarta.
Wahyuningsih, T., 2004, Evaluasi Viabili-tas Bakteri Asal Limbah Cair In-dustri Tekstil dalam Media yang Mengandung Logam Berat Chro-mium, UNS Press, Surakarta. U.S. Enviromental Protection Agency,
1999, Integrated Risk Information System (IRIS) on Chromium. Na-tional Center for Environmental Assessment, Ofice of Research and Development, Washington DC.
Internet :
http://www.ehs.ucdavis.edu/enviro/fact-shts/hexchrom.html.
http://www.liputan6.com, Sungai Ben-gawan Solo Tercemar Logam Be-rat.
http://www.menlh.go.id, Kebijakan Produksi Bersih di Indonesia. http://www.wikipedia.org/wiki/chromium. http://www.bapelda.go.id, Kromium. http://www.forlink.dml.or.id, Paket
Teknologi Bersih Pada Industri Tekstil
Surat Kabar :
Suara Merdeka, 7 Agustus 2004, Karang-anyar Jadi Sampah Limbah Indus-tri.
