Www.unlock PDF.com 435 811 1 PB ULANGAN

8/19/2019 Www.unlock PDF.com 435 811 1 PB ULANGAN

1/9

Reka Lingkungan ©[Teknik Lingkungan] Itenas | No.1 | Vol. 2Jurnal Online Institut Teknologi Nasional [Pebruari 2014]

Pengolahan Air LimbahIndustriTahuMenggunakanSistemDouble Chamber Microbial Fuel Cell – 1

Pengolahan Air Limbah Industri Tahumenggunakan Sistem DoubleChamber Microbial

Fuel Cell KHANIGIA VANESSA HERMAWAN1 , DJAENUDIN2 ,M.RANGGA SURURI3

Jurusan Teknik Lingkungan (Institut Teknologi Nasional Bandung)Email:[email protected]

Abstrak

Air limbahindustritahumemilikikandungansenyawaorganik yang tinggi.Tanpa proses penanganan yang baik, limbah tahu menyebabkan dampak negatifterhadap lingkungan. Penelitian ini dilakukan untuk menurunkan kandungan

organik yang terdapat pada air limbah tahu dengan menggunakan sistem DoubleChamber Microbial Fuel Cell (DCMFC).DCMFC adalah suatu metode pengolahanlimbah dengan memanfaatkan aktifitas mikroba untuk mengkonversi bahanorganik sekaligus memproduksi listrik.Sistem ini menggunakan endogenusdalam air limbah tahu.Percobaan dilakukan selama 48 jam dengan pengukuranterhadap V, I dan pH setiap 4 jam sekali, Biological Oxygen Demand (BOD 5 ) danChemical Oxygen Demand (COD) pada awal dan akhir pengolahan. Hasil

penelitian menunjukkan bahwa proses DCMFC yang berlangsung selama 48 jammemiliki efisiensi penyisihanBiochemical Oxygen Demand (BOD 5 ) sebesar 28,9%danChemical Oxygen Demand (COD) sebesar28% dan juga menghasilkan

potensial listrik sebesar 0,620 V dan kuat arus sebesar 0,08 A.

Kata kunci : air limbahtahu, Double Chamber Microbial Fuel Cell , , BiochemicalOxygen Demand,Chemical Oxygen Demand.

ABSTRACT

Tofu industrial wastewaterhas a high organic matter content. Without properlyhandling process, the waste out causing negative impacts on the environment.

This research aims is to reduce the organic content at waste water out using asystem Double Chamber Microbial Fuel Cell (DCMFC). MFC is a method ofwastewater treatment by utilizing microbial activity to minimize waste as well as

producing electricity.This system usesthe endogenous of tofu industrialwastewater.The experiments were conducted for 48 hours with the measurement

of V, I and pH every 4 hours, Biological Oxygen Demand (BOD 5 ) and ChemicalOxygen Demand (COD) at the beginning and end of the processing. The resultsshowed that the process DCMFC which lasted for 48 hours has a removalefficiency of Biochemical Oxygen Demand (BOD 5 ) of 28.9% and ChemicalOxygen Demand (COD) by 28% and also generate an electric potential of 0.620V and a current of 0.08 A.

Keywords : wastewater of tofu industries, Double Chamber Microbial Fuel Cell,BiochemicalOxygen Demand, Chemical Oxygen Demand.


2/9

Khanigia Vanessa Hermawan, Djaenudin, M.RanggaSururi

RekaLingkungan – 2

1. PENDAHULUAN

Indonesia memiliki beragam sektor industri yang dominan bergerak bagi pemenuhankebutuhan pokok masyarakat dibandingkan dengan sektor industri lain (Kementerian

Perindustrian Republik Indonesia ,2012), salah satu adalah industri pangan yang sedangberkembang di beberapa kota di Indonesia termasuk di kota Bandung adalah industripembuatan tahu. Limbah cair pabrik tahu memiliki kandungan senyawa organik yang tinggimencapai 40% - 60% protein, 25% - 50% karbohidrat, dan 10% lemak sehinggamenyebabkan limbah cair tahu mengandung BOD, COD dan TSS yang tinggi. Sehinggaapabila dibuang ke perairan tanpa pengolahan terlebih dahulu dapat menyebabkanpencemaran (Pohan,2008). Karena suhuair limbah tahu yang panas dapat menyebabkan

peningkatan suhu di lingkungan perairan akan mempengaruhi kehidupan biologis, kelarutanoksigen dan gas lain, kerapatan air, viskositas serta tegangan permukaan.Unit pengolahanair limbah diharapkan dapat menjadi solusi penanganan masalah lingkungan sebagai upaya

untuk mencegah dampak negatif pencemaran air limbah. Akan tetapi, dana perusahaan yang

terbatas kerap kali menjadi suatu permasalahan karena semakin mahalnya biaya pengolahan

dan pembuangan air limbah serta biaya pembangunan, pemeliharaan fasilitas bangunan airlimbah.Salah satu penanganan limbah cair yang mempunyai kandungan organik yang tinggiseperti limbah tahu dengan menggunakan metode Microbial Fuel Cell (MFC). MFC suatu

metode pengolahan limbah dengan memanfaatkan aktifitas mikroba untuk meminimasilimbah sekaligus memproduksi listrik (Loganet al ., 2005).

Sebuah penelitian menggunakan aplikasi MFC terhadap air limbah pengolahan makananyang diambil dari unit pemrosesan sereal didapatkan nilai COD awal yang tinggi 8920 ± 152mg/L. Setelah sampel diproses kembali dengan MFC terlihat penurunan nilai menjadi COD735 ± 15 mg/ (Logan et al ., 2005). MFC dengan sistem anaerobik menggunakan kaliumpermanganat (KMnO4) sebagai akseptor elektron, bertujuan untuk meningkatkan perolehanenergi listrik oleh konsorsium mikroba dengan pengukuran secara seri. Berdasarkan hasilpenelitian tersebut telah terbukti adanya potensi pemanfaatan limbah organik.

MFC terdiri dari ruang anodik dan katodik yang dihubungkan dengan membran pertukaranproton. Pada bagian anoda, substrat akan dioksidasi oleh mikroorganisme dan menghasilkan

elektron serta proton. Elektron akan dipindahkan kebagian katoda melalui sirkuit listrik danproton dipindahkan ke membran. Elektron dan proton digunakan di katoda, digabungkandengan oksigen untuk membentuk air. (Rabaey et al., 2005). Desain Microbial Fuel Cell

(MFC) yang digunakan adalah Double Chamber Microbial Fuell Cell . Substrat yang digunakanair limbah tahu yang disimpan pada ruang anoda dan pada ruang katoda disimpan larutanKMnO4 sebagai akseptor elektron.Tujuan dari penelitian ini adalah Mengetahui kinerjaoptimum dari Double Chamber Microbial Fuel Cell dalam menurunkan kandungan ChemicalOxygen Demand (COD)dan Biochemical Oxygen Demand (BOD5) yang terdapat pada airlimbah tahu. Penerapan MFC pada limbah industri tahu diharapkan dapat dijadikan solusi

alternatif sebagai pengolahan air limbah yang mengandung organik tinggi, disamping itudapat dijadikan sebagai sumber energi listrik alternatif terbarukan (renewable).


3/9

Jem

Air li

E

Pen

Pengo

PenelitiaPusat Pereaktor

dibuat dElektrodpada kaelektrodelektron.dalam pe

Reaktormasingbproton.Eltahusedadisimpan

jam.Pendigunakadigunakapada Ga

Para

Chemical

Bioche

batangara

bah tahu

lektroda(C)

olahan Air Li

lahan Air Lim

dilakukannelitian KiCMFC terdir

ngan men yang diguoda disimp. LarutanReaktor D

nelitian ini

G

DCMFCdirvolume 60ektroda anongkan elepadalarutanlitiandilakuk nialahsuhurndapatdilihbar 2.

eter Yang Di

xygen Deman

ical Oxygen D (BOD5)

pH

mbahIndustr

bahIndustriT

dalam skalaia Lembagi dari ruang

gunakan jakan padaan larutankalium perCMFC dapadalah endo

ambar 1.Re

uatdengan0 ml yangda adalahtroda katkaliumpermandenganmuangyaitutpadaTabel

T

kur

(COD)

emand

iTahuMengg

huMenggun

2. ME

laboratoriu Ilmu Pen anoda, rua

mbatan ganoda ada kalium panganat (

t dilihat peous dala

aktorDoub

enggunak isambungk arbon(C) dda adalah

anganat.Perenggunaka±25 oC

1 danBaga

bel 1 Para

Pen

Awaldana

Awaldana

4 ja

nakanSiste

kanSistemD

ODOLOGI

m di Laboraetahuan Ing katoda d

ram (NaCl)lah karbon,rmanganatMnO4) padda gambar air limbah

eChamber

nduabuahwandenganjenganluas 4 tembagacobaandilak 600 mL

.Parameteralir dari p

eter Yang

gukuran

hirpengolahan

hirpengolahan

m sekali

Double Cha

uble Chamb

torium Bidadonesia (LIn membra

sebagaipada anod(KMnO4) da proses1.Mikroor

tahu.

icrobial F

adahberbambatangara cm2 yang(Cu) den

ukanselamaampel air

yangnelitian ya

Diukur

SNI 6refluk

SNI 6deng(iodoSNI 0meto

ber Microbia

er Microbial

ng TeknoloPI) Bandun penukar k

embran pe disimpanengan temDCMFC sebanisme ya

el Cell

anplastikyamsebagaidisimpan pganluas 4

limbahtahiukurdanmg dilakuka

Metode Yang

989.73:2009 ds tertutup sec989.72:2009nmetodetitrasetri)

6-6989.11-20e pH meter

l Fuel Cell

uel Cell – 3

i Lingkungg. Rangkaition. Reakt

nukar katioir limbah dbaga sebaggai akseptg digunak

ng masinedia penuk da air limb cm2 ya

u.Suhu yatode ya dapat dilih

Digunakan

engan metodra titrimetri

iwinkler

4 dengan

KMnO4seb

akse tor el

Multim

apitbuaya

Elektroda(C

nn

or

n.naiorn

g-arhg8gg

at

agai

ktron

ter

)


4/9



Tegangan (V) danKuatArus (I) 4 jam sekali multimeter

Gambar 2. Bagan Alir Metodologi Penelitian

3. ISI

3.1 Karakteristik Air LimbahIndustriTahu

Karakteristik air limbah industri tahu yang digunakan pada percobaan ini dapat dilihat padaTabel 2.

Tabel2Karakteristik Air LimbahIndustriTahu

No Parameter Unit Konsentrasi BakuMutu

1 BOD5 mg/L 6.400 150

2 COD mg/L 8.000 300

3 pH - 4 6,0 – 9,0

Sumber: HasilPenelitian, 2013. Baku mutu: KEP-51/MENLH/10/1995golongan II.

Air limbahindustritahu yang digunakanmemilikikonsentrasi BOD5, CODdan pH yangmelebihiambangbatasbakumutulimbahcairbagikegiatanindustri yang

Mulai

Studi Literatur

Persiapan Penelitian :1. Persiapanalatdanbahan2. Pengambilansampel air limbahtahu3.

Penelitianpendahuluan: Karakterisasisampel airlimbahtahu (Suhu, pH, BOD5,COD)danpengukuran V dan I

Penelitian

Analisis danPembahasan

Kesimpulan

Selesai


5/9

Pengolahan Air LimbahIndustriTahuMenggunakanSistemDouble Chamber Microbial Fuel Cell


tercantumpadaKeputusanMenteri Negara LingkunganHidup No. 51 Tahun 1995 TentangBaku MutuLimbahCairBagiKegiatanIndustri,sehinggadiperlukanpengolahanlebihlanjutuntukmenyesuaikankonsentrasi pH, BOD5serta CODyang sesuaidenganstandarbakumutu. Parameter yang diperhatikan adalah pH, BOD5 danCOD karena merupakan parameter pencemar yang umum untuk efisiensi pengolahan air

limbah yang lebih lanjut juga berarti berperan penting dalam penentuan tingkat pencemaranperairan.

3.3 PenurunanChemical Oxygen Demand (COD)COD merupakansalahsatu parameter indikatorpentinguntukpencemar di dalam air yangdisebabkanolehlimbahorganik, keberadaan COD di

dalamlingkungansangatditentukanolehlimbahorganik, baik yangberasaldarilimbahrumahtanggamaupunindustri.Secaraumumnilai COD yang tinggidalam airmenunjukkanadanyabahanpencemarorganikdalamjumlahbanyak.Kadar COD dalam airlimbahberkurangseiringdenganberkurangnyakonsentrasibahanorganik yang terdapatdalamair limbah.Tabel 3 merupakan nilai konsentrasi danefisiensi penurunan CODsebelumdansesudahmelaluipengolahan DCMFC selama 48 jam.

Tabel 3 Analisa Pengukuran COD

JamEndogenous dalamAirLimbahTahu (mg/L)

*Baku Mutu(mg/L)

0 8.000ˆ

30048 5770ˆ

EfisiensiPenyisihan 28%

Sumber : Hasil Pengukuran 2013

Keterangan : ˆ tidak memenuhi baku mutu yang dipersyaratkan*KepMenLH no 51 Tahun 1995 Tentang Baku Mutu Untuk Limbah Cair Industri

Dapat dilihat efisiensi penurunan nilai COD endogenous dalam air limbah tahu sebesar 28%hal ini dikarenakan kemampuan endogenous dalam air limbah tahu untuk memecahkandungan organik yang terdapat dalam air limbah tahu sangat rendah.Adanya mikrobayang mengoksidasi materi organik yang digunakan sebagai substrat atau nutrienmengakibatkan penurunan bahan organik sekaligus berkurangnya atau menurunnya kadarCOD. Bila dibandingkan dengan standar baku mutu menurut KepMenLH No.Kep-51/MENLH/10/1995 Kep- 51/MENLH /10/1995 Tentang Baku Mutu Limbah Cair KegiatanIndustri untuk golongan II tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan Industri,konsentrasi maksimum COD yang diizinkan untuk dibuang ke perairan umum/sumber airialah 300 mg/L. Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh nilai COD air limbah tahudengan pengolahan DCMFC belum memenuhi standar baku mutu. Penurunan CODseharusnya 96,25% agar memenuhi baku mutu. Penelitian terhadap air limbah pengolahanmakanan yang diambil dari unit pemrosesan sereal didapatkan nilai awal COD yang tinggiyaitu 8920 ± 152 mg/L (Logan et al ., 2005) penurunan yang terjadi sebesar 8768 mg/L hal

ini dikarenakan pada air limbah pemrosesan sereal memiliki kandungan glukosa yang sangattinggi sebesar 80% dari kandungan air limbah pemrosesan sereal, sehingga endogenous yang terdapat pada air limbah tersebut dapat mengoksidasi glukosa lebih banyak sedangkanpada air limbah tahu kandungan glukosanya sebesar 50% dari kandungan air limbah tahu.


6/9



3.4 Penurunan Biochemical Oxygen Demand (BOD5)BOD merupakan parameter untuk menilai jumlah zat organik yang terlarut sertamenunjukkan jumlah oksigen yang diperlukan oleh aktivitas mikroba dalam menguraikan zat

organik secara biologis di dalam limbah cair. Bahan organik yang terdekomposisi dalam BODadalah bahan organik yang siap terdekomposisi (readily decomposable organic matter )

(Boyd., 1990), secara biologis dalam air. Hasil percobaan yang dinyatakan dalam hasilpengukuran kualitas BOD5 sebelum dan sesudah melalui pengolahan DCMFC selama 48 jamuntuk masing-masing variasi mikroba dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4 Analisa Pengukuran BOD5

Jam

endogenousdalam Air

LimbahTahu(mg/L)

*Baku Mutu(mg/L)

0 6.400ˆ

15048 4550ˆ

EfisiensiPenyisihan 28,9%

Sumber : Hasil Pengukuran 2013Keterangan : ˆ tidak memenuhi baku mutu yang dipersyaratkan*KepMenLH no 51 Tahun 1995 Tentang Baku Mutu Untuk Limbah Cair Industri

EfisiensipenurunanBOD5endogenous dalam air limbahtahuyaitusebesar28,9%.PenurunankonsentrasiBOD5disebabkankarenaadanyaaktivitasmikroorganismesehinggaterjadipenguraianmateriorganikolehmikroorganismedalam air limbahtahu yangdigunakansebagaisubstratataunutrien.Efisiensipenyisihan BOD5ialahsebesar28,9%.SetelahdibandingkandenganstandarbakumutumenurutKepMenLH No.Kep-51/MENLH/10/1995untukgolongan IItentang Baku MutuLimbahCairbagiKegiatanIndustri, nilaiBOD5belummemenuhistandarbakumutu.Penurunan BOD seharusnya 97,65% agar memenuhibaku mutu.

3.5Tingkat Keasaman (pH) Aktivitasmikroorganismesecarasignifikandipengaruhioleh pH, pH adalah parameteruntukmengetahuiintensitastingkatkesamaan/kebiasaandarisuatularutan yangdinyatakandengankonsentrasi ion hidrogenterlarut.Nilai pH merupakanfaktor yangmempengaruhiaktivitasenzim, dimanaaktivitasenziminiakanmaksimumpadakondisi pH

optimum. Nilai pH selmikroorganismedipengaruhioleh pHlingkungandimanamikroorganismetersebuthidup.Beberapamikroorganismememilikimekanism

euntukmempertahankan pH intraselularnyapd pH yang relatifkonstandalamkondisi pHlingkungan yang berfluktuasidantambahpadakondisiasammaupunbasa.Padaumumnyabakterihiduppada pH 6,5-7,5 (Benefielddan Randall, 1980).Perubahan pHdapatdilihat pada Tabel 5dantabel6.

Tabel 5 Hasil Pengukuran Parameter pH air limbahpH awal pH akhir


7/9



4,47 4,64

Sumber: Hasil Penelitian, 2013.

Tabel 6 Hasil Pengukuran Parameter pHKMnO4 pH awal pH akhir

3,00 4,34

Sumber: Hasil Penelitian, 2013.

Seiringbertambahnyawaktureaksi, diikuti pula dengankenaikanpH. Hal inidisebabkankarenaproses degradasibahanorganik (karbohidrat, protein danlemak)olehmikrobaakanmenghasilkan ion H+ (proton) danelektron. Kenaikan pH pada air limbahdisebabkan oleh adanya H+ yang mengalir secara kontinyu ke katoda sehingga di anodalambat laun kekurangan ion H+ akibatnya pH menjadi naik. Sedangkan di katoda H+ yangberasal dari anoda bereaksi menghasilkan OH- sehingga pH KMnO4 (katoda) menjadi naik.

Oleh karena itu, kenaikan nilai pH air limbah tahu meningkat di akhir pengukuran meskitidak signifikan. Hal ini sesuai dengan teori Foster (1957) yang mendefinisikan pH sebagainilai logaritma aktivitas ion hidrogen (H+) yang terlarut. Makin besar konsentrasi ion H+ (makin asam larutan) maka makin kecil nilai pH-nya, dan begitu juga sebaliknya.GrafikperubahannilaipH dapatdilihatpadaGambar3.

Gambar 3.HubunganWaktuReaksiTerhadap pH

3.5PengukuranPotensialListrikBeda potensial (V) dankuatarus (I)diukurkarenakeduanyamerupakanindikasiadanyalistrik.Teganganerat kaitannya dengan

energi listrik yang merupakan produk utama dari sistem MFC ini, sehingga apabila tegangansemakin tinggi maka kinerja MFC pun semakin baik. Pengamatan terhadap tegangan

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48

air

limbah 4.4 4.4 4.4 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.6 4.6 4.6

KMnO4 3 3.0 3.1 3.2 3.3 3.5 3.6 3.8 3.9 3.9 4.1 4.2 4.3

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

p H

waktu (jam)


8/9



dilakukan setiap 4 jam selama 48 jam proses MFC.Arus listrik merupakan pergerakkanmuatan listrik di dalam suatu penghantar pada arah tertentu. Keberadaan endogenous dalam air limbah tahuyang merupakan pereduksi pada MFC sangat erat kaitannya denganarus yang dihasilkan sistem MFC. Jika kosentrasi endogenous dalam air limbah tahuyangdigunakan ini makin besar maka banyaknya elektron yang terlepas dari proses oksidasi

glukosa pun semakin banyak. Namun, setelah mencapai konsentrasi optimum, elektron yangdihasilkan akan turun karena konsentrasi yang lebih tinggi mikroorganisme bersaing

menggunakan glukosa untuk proses pertumbuhannya.Dapat dilihat nilai maksimum kuat arus(I) yang dihasilkan adalah 0,08 mA dan nilai maksimum voltase (V) yang dihasilkan adalah0,676 V. nilai voltase dan kuat arus yang dihasilkan dari sistem DCMFC dapat dilihat padagrafik dalam gambar 4.

Gambar 4.HubunganWaktuReaksiTerhadapV dan I

4. KESIMPULAN

Hasilyang didapatpadapengolahan air limbahtahumenggunakansistem DCMFCdenganmenggunakan 600 mL sampelair limbahtahumenunjukkanefisiensipenyisihan CODpada air limbahtahusebesar28%danefisiensipenyisihanBOD5sebesar28,9%.Besarteganganmaksimal yangterukurdengansistem DCMFC adalah0.676 Vdankuatarus yang terukurialah 0,08

mASetelahdibandingkandenganstandarbakumutumenurutKepMenLH No.Kep-

51/MENLH/10/1995 tentang Baku MutuLimbahCairbagiKegiatanIndustri, nilaikonsentrasiparameter BOD5dan CODbelummemenuhistandarbakumutu.SebaiknyadilakukanpengolahantambahansetelahsistemDCMFC ini agar nilai CODdan BOD5dapatmemenuhibakumutu.

DAFTAR RUJUKAN

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48

kuat

arus 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

voltase 0 0.0 0.1 0.1 0.0 0.3 0.3 0.4 0.5 0.6 0.4 0.6 0.4

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

waktu (jam)


9/9



Pohan. N., 2008, Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu Dengan Proses Biofilter Aerobik,Universitas Sumatera Utara, Medan BPPI. (1986). Teknologi Pengelolaan Air Buangan

Logan. B. E and Oh. S., 2005, Hydrogen and Electricity Production a Food ProcessingWastewater Using fermentation and Microbial Fuel Cell, Department of Civil andEnvironmental Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, USA

4678-4682.

KeputusanMenteri Negara LingkunganHidupNomor: kep-51/MENLH/10/1995 tentang Baku

MutuLimbahCairBagiKegiatanIndustri.

Metcalf& Eddy, INC. (1991).Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, Reuse . New York:McGraw-Hill.

Liu, H and Logan B. E. (2004).Electricity Generation Using an AirCathode Single Chamber

Microbial Fuel Cell in the Presence and Absence of a Proton ExchangeMembrane .Environmental Science and Technology.

SNI 6989.72:2009. Cara ujiBiochemical Oxygen Demand (BOD).

SNI 6989.73:2009. Cara uji Chemical Oxygen Demand (COD).

SNI 06-6989.11-2004.Cara ujiderajatkeasaman (pH).

Documents

Www.unlock PDF.com 435 811 1 PB ULANGAN