21-41-1-SM.pdf

Prosiding Seminar Hasil Penelitian LPPM UMP 2014

ISBN 978-602-14930-2-1

Purwokerto, 6 September 2014

34

Pengolahan Air Limbah Sohun dengan Metode Koagulasi Menggunakan

Koagulan Kitosan

Neni Damajanti

1,Endar Puspawiningtiyas

2

1,2 Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Purwokerto

Jl. Raya Dukuhwaluh PO Box 202 Purwokerto 53182 1email: [email protected]

ABSTRAK

Industri sohun sebagai salah salah industri pangan menghasilkan air limbah dengan nilai

chemical oxygen demand (COD), biological oxygen demand (BOD) dan total disolved solid

(TDS) cukup tinggi. Salah satu cara pengolahan air limbah adalah dengan proses

koagulasi menggunakan bahan kimia, seperti aluminium sulfat (tawas) dan garam-garam

besi. Untuk mengurangi penggunaan bahan kimia, dapat digunakan koagulan alami seperti

kitosan. Kitosan dapat diperoleh dari kitin yang merupakan zat pembentuk cangkang

udang, kepiting dan rajungan. Kitosan dari cangkang udang memberikan keuntungan lain

selain sebagai koagulan dalam pengolahan air limbah, yaitu mengurangi limbah produksi

perikanan. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa dalam

pengolahan air limbah sohun dengan metode koagulasi menggunakan koagulan kitosan

diperoleh hasil terbaik pada dosis kitosan 4 mL dengan waktu pengadukan 20 menit (2

menit pengadukan cepat dan 18 menit pengadukan lambat). Hal ini ditunjukan dengan

tidak adanya perbedaan yang signifikan antara dosis kitosan 4 dan 5 mL pada waktu

pengadukan 20 dan 30 menit, sehingga diambil hasil terbaik pada dosis kitosan terkecil

dan waktu pengadukan tercepat. Namun kesimpulan ini belum berdasarkan pada hasil

kuantitatif, karena analisis COD, BOD dan TSS belum dapat dilakukan dengan sempurna.

Kata kunci: air limbah sohun, koagulasi, kitosan, COD, BOD.

PENDAHULUAN

Industri sohun sebagai salah salah industri pangan menghasilkan air limbah dengan nilai

chemical oxygen demand (COD), biological oxygen demand (BOD) dan total disolved solid (TDS) cukup

tinggi. Jika tidak diolah, kandungan senyawa organik di dalam air limbah tersebut akan sangat

mengganggu lingkungan sekitarnya, baik dari segi kesehatan maupun estetika. Salah satu cara pengolahan

air limbah adalah dengan proses koagulasi menggunakan bahan kimia, seperti aluminium sulfat (tawas)

dan garam-garam besi. Untuk mengurangi penggunaan bahan kimia, dapat digunakan koagulan alami

seperti kitosan.

Kitosan dapat diperoleh dari kitin yang merupakan zat pembentuk cangkang udang, kepiting dan

rajungan. Kitosan dari cangkang udang memberikan keuntungan lain selain sebagai koagulan dalam

pengolahan air limbah, yaitu mengurangi limbah produksi perikanan. Limbah produksi perikanan ini juga

menyumbangkan nilai COD dan BOD yang tidak kecil di perairan. Jadi, bisa dikatakan bahwa kitosan

merupakan produk dari limbah yang dapat digunakan untuk mengolah limbah.

Limbah Cair Sohun

Sohun merupakan suatu produk bahan makanan kering yang dibuat dari pati dengan bentuk khas

(SNI 01-3723-1995). Berbagai macam pati sebagai bahan baku sohun dapat berasal dari umbi-umbian,

kacang hijau, jagung, ubi jalar (sweet potato), sagu, aren, midro/ganyong (canna eduliker) dan tapioka. Di

Indonesia umumnya sohun dibuat dari bahan dasar pati sagu atau aren dan midro sebagai campuran. Di

negara lain seperti di Cina bahan bakunya adalah mung bean/pati kacang hijau atau di Korea dengan

bahan baku sweet potato.

Pengolahan sohun menghasilkan limbah cair, padat dan gas. Limbah cair dihasilkan dari sisa

proses pencucian pati yang mengadung kaporit. Limbah ini sebagian besar termasuk bahan organik yang

bersifat biodegradable yaitu secara alami dapat atau mudah diurai oleh mikro organisme. Limbah cair ini

dialirkan ke tempat penampungan, diendapkan, baru dialirkan ke sungai atau lubang penampungan

sehingga diserap tanah. Limbah ini tidak berbahaya bagi organisme tanah dan tanaman. Namun, bau yang

ditimbulkan dari limbah cair ini sangat mengganggu bagi lingkungan.


ISBN 978-602-14930-2-1


35

Kitosan sebagai Koagulan

Kitosan adalah suatu polimer yang terbuat dari kitin, yang berasal dari pengolahan limbah udang

dan kepiting. Protein dan mineral diekstrak dari cangkang crustacea tersebut, menghasilkan kitin (poli-N-

asetil-glukosamin) yang kemudian dihidrolisis menggunakan alkali pekat panas untuk menghilangkan

grup asetilnya. Produk dari hidrolisis kitin ini dinamakan dengan kitosan atau poli [β-(1-4)-2-amino-2-

deoksi-D-glukopiranosa] atau D-glukosamina. Glukosamin dari polimer ini berkaitan dengan karakter

polikationik, yang mana hal ini menempatkan kitosan pada kelompok yang sama dengan polielektrolit

lain yang telah digunakan, sebagai agen penggumpal atau koagulan (Bough, 1976).

Dalam bidang pengolahan limbah, kitosan lebih banyak digunakan sebagai koagulan bagi

logam-logam berat. Belum banyak kajian yang dilakukan sehubungan penggunaan kitosan sebagai

koagulan bagi senyawa organik, khususnya yang terkandung dalam air limbah tahu. Salah satu penelitian

tentang hal ini dilakukan oleh Hye Keong Jun dan kawan-kawan (1994). Dari penelitian ini didapatkan

hasil bahwa kitosan merupakan koagulan yang efektif untuk recovery padatan berprotein dari air limbah

tahu. Kekeruhan berkurang hingga 97% dengan perlakuan menggunakan 300 mg/L kitosan pada pH 5,8

(pH air limbah tahu), sedangkan uji kontrol menggunakan pengendapan secara gravitasi selama 1 jam

mengurangi kekeruhan sebesar 30%.

Pengolahan air limbah industri pangan lain yang menggunakan kitosan diteliti oleh E. Casal dan

kawan-kawan (2006), yaitu penggunaan kitosan untuk mengikat -Lactoglobulin dari whey keju. Whey

diperlakukan menggunakan kitosan dengan dosis 25 mg/100 mL pada rentang pH 4,5-6,5. Hasil

penelitian menunjukkan bahwa kandungan-Lactoglobulin dalam whey berkurang dengan meningkatnya

pH dan dosis kitosan. Pada pH 6,2 penambahan 1,9-3,0 mg/mL kitosan dapat mengikat -Lactoglobulin

secara maksimal, dengan meninggalkan sekurang-kurangnya 80% protein dalam whey.

Pada tahun 2008, Dewi Murniati melakukan penelitian dengan judul Pemanfaatan Kitosan

sebagai Koagulan untuk Memperoleh Kembali Protein yang Dihasilkan dari Limbah Cair Industri

Pemindangan Ikan. Dalam penelitiannya, dikaji proses koagulasi ion organik dalam larutan limbah cair

dengan penambahan kitosan sebagai koagulan dengan memvariasikan konsentrasi kitosan dan pH

koagulasi. Penelitian ini menggunakan rancangan acak kelompok faktorial dengan 2 faktor, masing-

masing diulang 2 kali yaitu: penambahan dosis kitosan (200, 400, 600, 800, 1000 mg/L) dan pH (4, 5, 6,

7, 8). Hasil dari penelitian ini dapat diketahui bahwa dengan penambahan kitosan 1000 mg/L pada pH 7

ke dalam limbah cair industri pemindangan ikan dapat mengkoagulasi limbah cair tersebut sehingga

didapat kadar proteinnya 50,56%, sedangkan pada penambahan kitosan 800 mg/L dan pH 7 didapat kadar

lemaknya 4,75 % , serat 3,08% dan penambahan kitosan 1000 mg/L pada pH 8 didapat kadar airnya 11,87

% dan kadar abu sebesar 6,36 %.

Mohd Ariffin dan kawan-kawan meneliti pemanfaatan kitosan sebagai koagulan dalam proses

koagulasi dan flokulasi air limbah industri tekstil. Penelitian ini menggunakan variasi dosis kitosan (12 –

66 mg/L), pH (2 – 10) dan waktu pencampuran (10 – 30 menit). Kondisi optimum yang diperoleh adalah

dengan dosis kitosan 30 mg/L, pH 4, laju pencampuran 250 rpm selama 10 menit, 30 rpm selama 20

menit dan waktu pengendapan 30 menit. Penurunan COD yang dicapai adalah 72,5% dan 94,9% untuk

penurunan kekeruhan.

METODE PENELITIAN

Rancangan Penelitian

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Pengembangan Proses Program Studi Teknik Kimia FT

UMP, dengan mengambil air limbah dari pabrik sohun yang berada di Desa Bojongsari, Kecamatan

Kembaran, Kabupaten Banyumas. Air limbah sohun diperlakukan menggunakan kitosan dengan variabel

yang sudah ditentukan. Selanjutnya, air limbah sohun yang sudah diperlakukan dianalisis kandungan

COD, BOD dan TSS-nya.

Variabel Penelitian:

a. Dosis koagulan (kitosan): 20, 30, 40, 50, dan 60 mg/L (larutan kitosan 1% dalam asam asetat 1%)

b. Waktu koagulasi (rapid mixing – flocculation): 10, 20, 30 menit (masing-masing dengan waktu rapid

mixing 10% dari waktu total, dan dilanjutkan dengan waktu sedimentation 30 menit)


ISBN 978-602-14930-2-1


36

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kitosan pabrikan, Ag2SO4, H2SO4, K2Cr2O7,

indikator ferroin, ferro ammonium sulfat (FAS), aquadest, dan kertas saring. Alat yang digunakan dalam

penelitian ini berupa rangkaian alat koagulasi.

Pelaksanaan Penelitian

Air limbah sohun disaring untuk memisahkan kotoran-kotoran yang berukuran besar, kemudian

diukur sebanyak 500 mL dan dimasukkan dalam beaker glass 1000 mL. Ke dalam beaker glass yang

berisi air limbah tadi dimasukkan kitosan dengan dosis sesuai variabel, kemudian dilakukan pengadukan

dengan waktu sesuai variabel.

Air limbah yang telah diaduk tersebut kemudian didiamkan tanpa pengadukan selama 30 menit.

Selanjutnya dilakukan penyaringan untuk memisahkan flok-flok yang terbentuk. Filtrat hasil penyaringan

dianalisis untuk mengetahui kandungan COD, BOD dan TSS-nya.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Karakteristik Fisika

Karakteristik fisika dari air limbah sohun hasil perlakuan terlihat pada Gambar 1 hingga 3.

Gambar 1. Air limbah sohun yang telah mengalami perlakuan selama 10 menit




ISBN 978-602-14930-2-1


37

Dari hasil penelitian, diperoleh bahwa sampel air limbah sohun mengalami pengurangan kekeruhan

bertahap sesuai dengan penambahan dosis kitosan. Semakin besar dosis kitosan, semakin jernih air

limbah sohun yang dihasilkan. Pada dosis kitosan terbesar, yaitu 60 mg/L, terlihat hasil air limbah sohun

mulai kembali keruh.

Untuk waktu pengadukan yang berbeda-beda, penambahan dosis kitosan sebesar 30 mg/L

menunjukkan hasil yang serupa, yaitu terdapatnya flok-flok yang terapung di permukaan air limbah,

disamping flok-flok yang mengendap di bagian dasar air limbah, seperti terlihat pada Gambar 4. Hal ini

menyebabkan proses penyaringan setelah tahap pengendapan memerlukan kehati-hatian agar flok-flok

yang mengapung tersebut tidak tercampur dengan filtrat air limbah.

Penambahan dosis kitosan sebesar 30 hingga 50 mg/L pada waktu pengadukan 10 menit juga

menunjukkan hasil adanya flok-flok yang mengapung, meskipun air limbah yang dihasilkan berkurang

kekeruhannya. Hasil ini dapat terlihat pada Gambar 5. Waktu pengadukan 20 dan 30 menit tidak

memberikan perbedaan yang signifikan terhadap kekeruhan air limbah sohun yang dihasilkan pada

penambahan dosis kitosan 40 dan 50 mg/L. Pada waktu pengadukan dan penambahan dosis kitosan pada

variabel tersebut, air limbah sudah terlihat jernih dan tidak banyak flok yang mengapung (Gambar 6).

Gambar 4. Flok-flok yang mengapung pada penambahan kitosan 3 mL

Gambar 5. Flok-flok yang mengapung pada waktu pengadukan 10 menit

Gambar 6. Air limbah sohun hasil perlakuan dengan waktu pengadukan 30 menit dan

penambahan dosis kitosan 4 dan 5 mL

Tingkat kekeruhan ini sebenarnya dapat dilihat dari Total Disolve Solid (TDS). Namun hasil

pembacaan yang diperoleh belum dapat dianalisis dengan baik untuk dapat disimpulkan hasilnya, seperti


ISBN 978-602-14930-2-1


38

terlihat pada Gambar 7. TDS yang semakin meningkat dengan meningkatnya penambahan dosis kitosan,

boleh jadi disebabkan oleh melarutnya sejumlah kitosan dalam air limbah, dikarenakan keasaman air

limbah yang berkisar pada pH 4,5 – 5,5.

Gambar 7. Grafik hubungan antara TDS dengan waktu pengadukan dan dosis kitosan

Karakteristik Kimia

Karakteristik kimia dari air limbah sohun hasil perlakuan diterjemahkan dalam bentuk

kandungan Chemical Oxygen Demand (COD) dan Biological Oxygen Demand (BOD), seperti terlihat

pada Gambar 8 dan 9. Kandungan COD dan BOD menunjukkan besarnya jumlah oksigen yang

dibutuhkan oleh mikroorganisme dalam air limbah untuk dapat melakukan tugasnya dalam menguraikan

senyawa-senyawa organik. Semakin sedikit jumlah COD dan BOD, berarti air limbah tersebut semakin

baik kualitasnya, karena artinya jumlah oksigen bagi mikroorganisme sudah cukup tersedia, sehingga

hanya butuh sejumlah kecil oksigen lagi.

Gambar 8. Grafik hubungan antara COD dengan waktu pengadukan dan dosis kitosan

Dari grafik hubungan antara COD dengan waktu pengadukan dan dosis kitosan terlihat angka

yang naik turun. Hal ini dapat terjadi karena pengenceran sampel saat analisis belum tepat, mengingat

pengenceran sangat tergantung pada jumlah COD awal sebelum perlakuan. Selain itu, pemanasan saat

analisis pada suhu 150oC selama 2 jam hanya menggunakan oven, dikarenakan tabung COD sulit

dimasukkan ke dalam COD Reactor. Kedua hal tersebut juga diperkirakan menyebabkan hasil

pengukuran COD pada hasil air limbah dengan waktu pengadukan 30 menit tidak dapat dibaca.

440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700

0 1 2 3 4 5 6 7

TDS

(mg/

L)

Dosis pemakaian kitosan (mg/L)

10 menit

20 menit

30 menit

0

50

100

150

0 2 4 6 8

CO

D (

mg/

L)

Dosis pemakaian kitosan (mg/L)

10 menit, 2x pengenceran 10 menit, 4x pengenceran

20 menit, 2x pengenceran 20 menit, 4x pengenceran


ISBN 978-602-14930-2-1


39

Gambar 9. Grafik hubungan antara BOD dengan waktu pengadukan dan dosis kitosan

Hal yang sama juga terlihat pada grafik hubungan antara BOD dengan waktu pengadukan dan

dosis kitosan. Selain masalah pengenceran yang belum tepat, pengambilan sampel air limbah yang

berulang-ulang menyebabkan perbandingan hasil pada variabel waktu pengadukan belum dapat terlihat.

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa dalam pengolahan air

limbah sohun dengan metode koagulasi menggunakan koagulan kitosan diperoleh hasil terbaik pada dosis

kitosan 40 mg/L dengan waktu pengadukan 20 menit (2 menit pengadukan cepat dan 18 menit

pengadukan lambat). Hal ini ditunjukan dengan tidak adanya perbedaan yang signifikan antara dosis

kitosan 40 dan 50 mg/L pada waktu pengadukan 20 dan 30 menit, sehingga diambil hasil terbaik pada

dosis kitosan terkecil dan waktu pengadukan tercepat.

Namun kesimpulan ini belum berdasarkan pada hasil kuantitatif, karena analisis COD, BOD dan

TSS belum dapat dilakukan dengan sempurna. Akibatnya, hasil perhitungan yang diperoleh juga

menunjukkan angka yang belum dapat dianalisis dengan baik. Selain itu, pH air limbah yang tidak diatur

menyebabkan sejumlah kitosan dapat melarut dalam air limbah, yang justru meningkatkan TDS.

DAFTAR PUSTAKA

Bough, W.A., and D.R. Landes. 1976. Recovery and Nutritional Evaluation of Proteinaceous Solids

Separated from Whey by Coagulation with Chitosan. Journal of Dairy Science 59: 1874-1880.

Casal, E. Use of Chitosan for Selective Removal of b-Lactoglobulin from Whey. Journal of Dairy Science

89: 1384-1389.

Hye Keong Jun, et al. 1994. Chitosan as a Coagulant for Recovery pf Proteinaceous Solids from Tofu

Wastewater. Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 42 No. 8, pp. 1834-1838.

Mohd Ariffin, A.H., T.P. Li, and Z.Z. Noor. Coagulation And Flocculation Treatment Of Wastewater In

Textile Industry Using Chitosan. Journal of Chemical and Natural Resources Engineering,

Vol.4(1):43-53.

Murniati, D. 2008. Pemanfaatan Kitosan ssebagai Koagulan untuk Memperoleh Kembali Protein yang

Dihasilkan dari Limbah Cair Industri Pemindangan Ikan. Master Theses. Chemical Engineering

Universitas Sumatera Utara.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0 1 2 3 4 5 6 7 B

OD

(m

g/L

) Dosis pemakaian kitosan (mg/L)

10 menit 20 menit 30 menit

Documents

21-41-1-SM.pdf