TINJAUAN PUSTAKA

Kitin merupakan polimer aminoglukan dari N-asetil-D-glukosamin yang tidak

larut air dan polimer terbanyak kedua yang tersedia di alam setelah selulosa (Shahidi

et al 1999 cit Rochima et al 2004). Kitin dapat diisolasi dari jamur dan beberapa

hewan seperti seranggn serta cangkang golongan Artropoda,Molusca, Nematoda dan

Crustacea (Indra 1994 cit Cahyaningrum 2007). Menurut Muzzarelli (1995) cit

Hargono (2008), struktur kimia kitin mirip dengan selulosa, hanya dibedakan oleh

gugus yang terikat pada atom C2. Jika pada selulosa gugus yang terikat pada atom C2

adalah OH, maka pada kitin yang terikat adalah gugus asetamida Kitin secara alami

berbentuk kristal yang mengandung rantai-rantai polimer berkerapatan tinggi yang

terikat satu sama lain dengan ikatan hidrogen yang sangat kuat (Bartnicki-Garcia,

1989 cit Rochima ). Kitin bersifat mudah mengalami degradasi secara biologis, tidak

beracun, tidak larut air, asam anorganik encer dan asam-asam organik tetapi larut

dalam larutan dimetil asetamida dan litium klorida (Ornum, 1992 cit Rochima 2008),

antibakteri, dan sifat afinitas yang besar terhadap enzim (Sun 1994 cit Cahyaningrum

2007)

Salah satu turunan dari kitin adalah kitosan yang dihidrolisis dengan alkali

sehingga terjadi proses deasetilasi dari gugus asetamida menjadi gugus amina dan

juga dapat terjadi dengan hidrolisa asam dan basa (Rinaudo et al.2006 cit Ramadhan

et al. 2010). Gugus tersebut menyebabkan kitosan memiliki reaktivitas yang tinggi

dandapat berperan sebagai amino pengganti. (Sugiyono 2011 cit Laksono 2007).

Kitosan dapat berikatan secara crosslink jika ditambahkan crosslinked seperti

glutaraldehid, glikosal atau kation Cu+ ( Sarah 2001 cit Cahyaningrum 2007). Kitosan

memiliki derajat deasetilasi 75-100% (Kurita 2001 cit Ramadhan et al 2010) yang

dipengaruhi oleh kosentrasi basa/asam, rasio kelarutan terhadap padatan, suhu dan

waktu reaksi, lingkungan /kondisi reaksi selama reaksi deasetilasi.

Pembuatan Kitosan dari Kitin

Proses transformasi kitin menjadi kitosan dapat melalui hidrolisi basa dan

asam Rinaudo et al 2006 cit Ramadhan et al 2010). Isolsai kitosan dari cangkang

crustacea dapat dilakukan melalui tiga tahap yaitu deproteinasi, demineralisasi dan

tahap deasetilasi ( Laksono 2007).

a. Deproteinasi

Menurut Hargono et.al. (2008), proses deproteinasi dilakukan pada suhu

60-70 C menggunakan larutan NaOH 1 M dengan perbandingan serbuk

udang dengan NaOH = 1:10 sambil diaduk selama 60 menit. Endapan

dipisahkan dengan cara menyaring dan selanjutnya endapan dicuci

menggunakan aquades hingga pH netral. Endapan hasil pencucian

kemudian dikeringkan dan selanjutnya dilakukan proses demineralisasi.

b. Demineralisasi

Proses demineralisasi merupakan proses untuk menghilangkan mineral-

mineral dalam serbuk cangkang udang atau kepiting yang sebagian besar

merupakan garam – garam kalsium (Ca) seperti kalsium karbonat dan

kalsium fosfat (Anonim, 2007)

Reaksi demineralisasi dalam pelarut asam adalah sebagai berikut:

Ca3(PO4)2(s) + 6HCl(aq) 3CaCl2(aq) +

2H3PO4(aq).....4.1

CaCO3(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + CO2(g) +

H2O(l)....4.2

Menurut Hargono et.al. (2008), demineralisasi (penghilangan mineral) dari

serbuk cangkang udang atau kepiting dilakukan pada suhu 25-30 C

menggunakan larutan HCl 1M dengan perbandingan serbuk hasil

deproteinasi dan HCL =1:10 sambil diaduk-aduk selama 120 menit.

Larutan kemudian disaring untuk mendapatkan endapan. Endapan yang

didapat kemudian diekstrak menggunakan aseton dan diblanching dengan

NaOCL untuk menghilangkan warnanya.

c. Deasetilasi

Deasetilasi kitin dilakukan dengan menggunakan NaOH (Kolodziesjska

2000 cit Harianingsih 2010) yang akan menghilangkan gugus asetil dan

menyisakan gugus amino yang bermuatan positif sehingga kitosan bersifat

polikationik (Ornum 1992 cit Harianingsih 2010). Gugus reaktif amino

pada C-2 dan gugus hidroksil pada C-3 dan C-6 pada kitosan sangat

berperan dalam aplikasinya seperti pengawet, penstabil warna, flokulan,

pembantu proses reverse osmosis dalam penjernihan air dan sebagai bahan

aditif untuk proses agrokimia dan pengawt benih (Shahidi et al , 1999)

Gambar 2. Struktur kitosan

Mekanisme Kitosan sebagai Pereduksi Limbah

Kitosan memiliki sifat polikationik sehingga dapat menggumpalkan limbah

terutama limbah berprotein yang kemudian dapat digunakan sebagai pakan ternak.

(Meriatna, 2008). Menurut Jin dan Bai (2002) cit Laksono (2008), gugusa aktif pada

kitosan diperankan oleh aton N dari gugu amina (-NH2) dan gugus atom O dari gugus

hidroksi (-OH) dimana kedua atom tersebut memiliki electron bebas yang dapat

mengikat proton atau ion logam membentuk suatu kompleks.

Proses pereduksi limbah oleh kitosan melalui tiga tahap yaitu:

a. Koagulasi

Kitosan yang memiliki sifat polikationik dan memiliki gugus aktif amina (-

NH2) dan gugus hidroksi (-OH) akan berinteraksi dengan gugus negatif pada

limbah terutama limbah protein. Pada perduksi limbah logam. Keadaaan ini

menyebabkan terjadinya ikatan antar partikel.

b. Flokulasi

Koagulan-koagulan yang terbentuk selanjutnya akan berinteraksi membentuk

flok-flok yang berukuran lebih besar.

c. Sedimentasi

Flok-flok yang terbentuk selanjutnya akan mengendap. Sedimentasi

(pengendapan) ini terjadi karena flok yang terbentuk memiliki massa yang

lebih besar sehingga tidak dapat mempertahankan massany agar tetap

melayang.

Pemanfaatan Kitosan

Kitosan merupakan senyawa yang memiliki banyak manfaat baik kitosan

maupun senywa turunannya. Manfaat kitosan antara lain adalah sebagai berikut:

No Bidang Aplikasi Fungsi

1Pengolahan limbah Bahan koagulasi limbah cair

Penghilang ion-ion metal limbah cair

2

Pertanian Menurunkan kadar asam sayur, buah dan

ekstrak kopi

Bahan pupuk

Bahan antimikrobia

3Industry tekstil Serat tekstil

Meningkatkan ketahanan warna

4 Bioteknologi Bahan immobilisasi enzim

5 Kosmetik Bahan kosmetik untuk rambut dan kaki

6Biomedis Mempercepat penyembuhan luka

Menurunkan kadar kolestrol

7 Fotografi Melindungi film dari kerusakan

Sumber: Robert (1992) cit Meriatna (2008)

HIPOTESISS

1. Kitosan dapat mereduksi beban pencemaran dari limbah organic

2. Kitosan dapat mereduksi beban pencemaran limbah anorganik

METODOLOGI PENELITIAN

a. Alat

b. Bahan

c. Tata Laksana Praktikum

HASIL DAN PEMBAHASAN

a. Limbah Organikl

Pada awal pemberian kitosan pada larutan limbah organic, kitosan terlebih

dahulu dikondisikan pada pH asam dengan menambahkan larutan asam asetat. Kitin

bersifat tidak larut dalam air tapi larut dalam asam encer seperti asam asetat. Gugus

karboksil dari asam asetat akan memudahkan pelarutan kitosan dalam air karena

terjadi interaksi hydrogen antara gugus karboksil dari asam asetat dengan gugus

amina kitosan( Dun et.al, 1997). Dalam larutan asam, gugus amina bebas akan

terprotonasi membentuk gugus amino kationik (-NH3+) yangdapat beraksi dengan

polimer anionic (Sanford, 1992 cit Rochima, 2008) dan bertindak sebagai polikationik

yang dapat mengikat logam atau membentuk disperse. Hal ini dikarenakan kitosan

akan menjadi polimer dengan struktu lurus dalam larutan asam sehingga berguna saat

flokulasi, pembentuk film, imobilisasi enzim (Ornum, 1992 cit Rochima 2008)

Adanya interaksi hydrogen ini menyebabkan kitosan dapat larut dalam libah

organic dan memiliki daya ikat dengan protein dari limbah yang semakin besar.

larutan kitosan kemudian dimasukkan ke dalam limbah cair organic dan dilakukan

pengadukan cepat sekitar 9 menit. Pengadukan cepat ini betujuan agar proses

pengikatan partikel-partikel dari limbah cair organic dapat terjadi lebih efektif karena

kitosan akan bertabrakan dengan partikel-partikel dari limbah cair organic. Setelah

pengadukan cepat, limbah cair organic selanjutnya diaduk perlahan agar terjadi

pembentukan flok-flok dari interaksi kitosan dengan partikel-partikel dari limbah cair

organic tersebut. Pengadukan secara lambat dilakukan kurang lebih selama satu

menit. Limbah cair organic didiamkan agar terjadi proses sedimentasi dari flok-flok

yang telah terbentuk karena flok-flok tersebut memiliki masa jenis yang lebih besar

dari masa jenis air.

Berdasarkan hasil pengamatan, dapat dilihat bahwa DO pada sebelum dan

sesudah penambahan kitosan tetap nol. Hal ini dipengaruhi oleh pekatnya limbah cair

organic sehingga menyebabkan tidak adanya oksigen yang terlarut.penambahan

kitosan dalam limbah cair organic tidak mempengaruhi jumlah oksigen yang terlarut.

Hal ini juga berlaku pada nilai BOD5 limbah cair organic yang tetap nol. .....

Kekeruhan dipengaruhi oleh adanya partikel-pertikel yang terdapat pada

limbah seperti lumpur, bahan organic dan bahan anorganik. Berdasarkan pengamatan

terhadap kekeruhan limbah, tingkat kekeruhan limbah cair organic mengalami

penurunan. Hal ini dikarenakan partike-partikel yang meyebabkan kekeruhan pada

limbah cair organic berinteraksi dengan kitosan dan membentuk flok-flok yang

selanjutnya akan mengendap. Pengendapan ini terjadi karena berat jenis flok-flok

yang terbentuk lebih besar daripada berat jenis air. Penurunan tingkat kekeruhan yang

paling baik ada pada perlakuan penambahan kitosan3%. Hal ini dikarenakan kitosan

yang ditambahkan akan berinteraksi dengan partikel-partikel dari limbah cair organic

lebih banyak sehingga akan mengendapkan partikel-pertikel limah cair organic

tersebut.

Tssss....

pH limbah cair organic mengalami penurunan dari pH semula ..... menjadi....

Penurunan pH limbah ini dikarenakan adanya penambahan asam asetat yang

digunakan untuk melarutkan kitosan.

Secara keseluruhan parameter yang diamati pada limbah mengalami

penurunan saat ditambahkan kitosan kecuali pada DO dan BOD. Penurunan ini

menunjukkan bahwa kitosan mampu mereduksi beban pencemaran pada limbah

organic karena kitosan memiliki gugus amina (-NH2) dan gugus hidrokdi (-OH).

Kitosan mampu mengikat partikel organic dari lmibah cair organic yang merupakan

salah satu factor yang dapat mencemari.

b. Limbah Anorganik

Pada analisi peran kitosan dalam mereduksi limbah cair anorganik, kitosan

tidak dikondisikan dalam larutan asam encer seperti asam asetat karena

kitosan memiliki gugus amina dan hidroksil. Penambahan asam yang akan

menurunkan pH kitosan hanya akan menyebabkan kekuatan kitosan mengikat

ion logam turun karena ion H+ akan bersaing dengan ion logam untuk

berikatan dengan gugus amina ( Kay, 1987 cit Meriatna 2008).. Kitosan yang

berupa serbuk kemudian dimasukkan ke dalam limbah cair anorganik yang

berasal dari industry penyamakan kulit. Limbah cair ini mengandung krom

(Cr) yang digunakan untuk proses penyamakan. Limbah cair diaduk secara

cepat sekitar sembilan menit untuk mempercepat proses pengikatan atom Cr

dari limbah cair anorganik. Limbah selanjutnya diaduk perlahan agar

terbentuk flok-flok yang memiliki ukuran lebih besar dan kemudian

diendapkan dengan tidak melakukan pengadukan.

Salah satu factor yang menyebabkan kitosan mampu mengikat ion logam

dipengaruhi oleh adanya atom N (nitrogen) yang ada pada gugus amina (-

NH2) yang mampu berinteraksi dengan logam (Hutahahean, 2001 cit Meriatna

2008). Hal ini dikarenakan electron bebas pada atom N mudah untuk

menymbangkan elektronnya yang kemudian akan berikatan dengan ion logam

(Jin dan Bai, 2002 cit Laksono, 2008). Kitosan akan membentuk kompleks

kitosan dengan logam ( Kay, 1987 cit Meriatna 2008). Contoh mekanisme

pengikatan kitosan dengan logam:

2R-NH3+ + Cu2+ + 2Cl- (RNH2)CuCl2

Electron bebas pada gugus hidroksil kitosan kurang berperan dalam

pengikatan ion logam karena interaksi atom bebas pada gugus hidroksil lebih

kuat dari pada electron pada gugus amina (Jin dan Bai, 2002 cit Laksono,

2008).