DETEKSI LOGAM Zn, Cu, Pb DAN Cd PADA FESES SAPI POTONG SEBELUM DAN SESUDAH PROSES PEMBENTUKAN BIOGAS PADA DIGESTER FIXED-DOME

Deteksi Logam Zn, Cu, Pb dan Cd........................................................................................Raden Rizka Setyawati

DETEKSI LOGAM Zn, Cu, Pb DAN Cd PADA FESES SAPI POTONG SEBELUM DAN SESUDAH PROSES PEMBENTUKAN BIOGAS PADA DIGESTER FIXED-DOME DETECTION OF Zn, Cu, Pb AND Cd ON CATTLE FECES BEFORE AND AFTER BIOGAS FORMATION PROCESS IN FIXED-DOME DIGESTER Raden Rizka Setyawati*, Ellin Harlia**, Wowon Juanda** Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran

*Alumni Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran Tahun 2015 **Staff Pengajar Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran E-mail : [email protected]

ABSTRAK Feses sapi potong sangat potensial untuk dijadikan bahan baku pembuatan biogas. Feses sapi potong dapat mengandung logam berat seperti Zn, Cu, Pb dan Cd yang dapat mencemari lingkungan. Apabila konsentrasinya melebihi standar, maka logam tersebut dapat menjadi pemicu, penghambat atau bersifat toksik dalam reaksi biokimia dalam proses fermentasi anaerob. Penelitian mengenai “Deteksi Logam Zn, Cu, Pb dan Cd Pada Feses Sapi Potong Sebelum dan Sesudah Proses Pembentukan Biogas pada Digester Fixed-Dome” telah dilaksanakan pada bulan Maret 2015 di Unit Pengkajian dan Pengolahan Limbah (UPPL) Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran Jatinangor dan Laboratorium Penelitian dan Pelayanan Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Padjadjaran Bandung. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui kandungan logam Zn, Cu, Pb dan Cd sebelum dan sesudah proses pembuatan biogas pada digester fixed-dome. Penelitian ini menggunakan metode eksploratif. Deteksi dilakukan pada feses sapi potong segar dan sludge biogas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata kandungan logam Zn dan Pb pada feses sapi potong sebelum proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome masingmasing adalah 302,81 ppm dan 38,69 ppm; sedangkan logam Cu dan Cd tidak terdeteksi. Rata-rata kandungan logam Zn, Cu, Pb dan Cd pada feses sapi potong sesudah proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome masing-masing adalah 112,28 ppm; 9,89 ppm; 0,98 ppm; dan 0,20 ppm. Kata kunci: biogas, digester fixed-dome, feses sapi potong, logam Zn, Cu, Pb dan Cd

ABSTRACT Cattle feces very potential to be used as raw material for biogas. Cattle feces can contain heavy metals like Zn, Cu, Pb and Cd that can pollute the environment. If the concentration exceeds the standard, heavy metals can be as stimulator, inhibitor or even toxic in biochemical reactions in the process of anaerobic fermentation. Research on “Detection of Zn, Cu, Pb and Cd on Cattle Feces Before and After Biogas Formation Process in FixedDome Digester” was carried out on the month of March 2015 in Assessment and Waste Processing Unit (UPPL) Faculty of Animal Husbandry Padjadjaran University. This research aims to know the content of Zn, Cu, Pb and Cd before and after biogas formation process in fixed-dome digester. This study used exploratory methods. The detection was done on fresh cattle feces and sludge biogas. The results showed that the average metal content of Zn and Pb in cattle feces before biogas formation process in fixed-dome digester was 302.81 ppm and 38.69 ppm, respectively; while Cu and Cd was not detected. The average metal content of Zn, Cu, Pb and Cd in cattle feces after biogas formation process in fixed-dome digester was 112.28 ppm; 9.89 ppm; 0.98 ppm; and 0.20 ppm, respectively. Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran

1

Deteksi Logam Zn, Cu, Pb dan Cd........................................................................................Raden Rizka Setyawati Keywords: biogas, cattle feces, fixed-dome digester, heavy metals, Zn, Cu, Pb and Cd

PENDAHULUAN Indonesia mempunyai potensi yang baik di bidang peternakan, seperti halnya peternakan sapi potong. Seiring dengan meningkatnya kesadaran masyarakat terhadap pentingnya protein hewani, maka permintaan masyarakat terhadap daging mengalami peningkatan, sehingga prospek beternak sapi potong masih memungkinkan untuk dikembangkan. Selama ini potensi tersebut belum dikembangkan sepenuhnya, hal ini disebabkan karena sebagian besar peternakan sapi potong di Indonesia masih bersifat tradisional, termasuk dalam pengolahan limbahnya yang masih belum tersentuh teknologi. Limbah feses sapi potong masih banyak yang belum dimanfaatkan secara optimal, sebagian diantaranya terbuang begitu saja, sehingga menjadi salah satu sumber masalah sebagai penyebab menurunnya mutu lingkungan yang berpotensi mengganggu kesehatan ternak dan manusia. Dusun Cinengang, Desa Cileles merupakan salah satu wilayah di Kecamatan Jatinangor, Kabupaten Sumedang dengan jumlah penduduk sebanyak 200 kepala keluarga, dimana sebanyak 1% masyarakatnya melakukan kegiatan pemeliharaan sapi potong dengan skala kepemilikan dalam skala kecil. Salah satunya, peternakan sapi potong milik Pak Dede dengan populasi sebanyak 11 ekor dengan bobot badan bervariasi, yaitu berkisar antara 270 sampai 600 kilogram. Adapun untuk produksi feses per ekor per hari berkisar antara 20 sampai 25 kilogram. Banyaknya feses yang dihasilkan dari peternakan tersebut berpotensi sebagai peluang usaha untuk dijadikan bahan baku pembuatan biogas. Biogas adalah gas yang dihasilkan melalui proses penguraian bahan-bahan organik, misalnya feses sapi potong oleh bakteri penghasil biogas melalui fermentasi anaerob. Aktivitas bakteri ini sangat dipengaruhi oleh suhu di dalam digester. Oleh karena itu instalasi biogas harus ditempatkan di dalam tanah agar suhu digester stabil. Digester biogas merupakan alat yang didesain khusus untuk menciptakan suasana anaerob selama proses fermentasi. Berdasarkan bentuk tangki digesternya, dikenal digester tipe kubah tetap (fixeddome). Digester tipe fixed-dome terdiri dari dua bagian, yaitu bagian tangki sebagai tempat berlangsungnya proses fermentasi oleh bakteri dan bagian kubah tetap yang merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak. Selain menghasilkan gas, proses pembentukan biogas menghasilkan lumpur hasil ikutan pembentukan biogas yang disebut sludge biogas, yang dapat menjadi sumber pupuk organik. Pupuk organik yang berasal dari kotoran ternak seperti feses sapi potong mengandung banyak unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman dan dapat meningkatkan kesuburan tanah dengan memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah. Dengan demikian diperlukan beberapa persyaratan teknis yang harus dipenuhi sebagai pupuk organik untuk mempertahankan produksi dan kualitas tanaman dan tanah. Salah satunya adalah dengan memperhatikan kandungan logam berat di dalam sludge biogas tersebut. Menurunnya mutu lingkungan dapat dipicu oleh adanya logam berat yang mencemari air, tanah dan udara. Logam berat masuk ke dalam tubuh ternak melalui dua cara, yaitu melalui proses pernapasan serta pakan dan air minum yang dikonsumsi yang selanjutnya diproses dalam saluran pencernaan. Beberapa logam seperti seng (Zn) dan tembaga (Cu) merupakan logam esensial yang dalam dosis tertentu dibutuhkan sebagai unsur nutrisi pada ternak untuk menjaga kesehatan dan produktivitasnya, sehingga seringkali ditambahkan pada pakan yang diberikan. Namun pemberian yang berlebih dapat menyebabkan toksisitas logam yang mengakibatkan penurunan performa, perubahan perilaku ternak, akumulasi dalam jaringan tubuh dan meningkatkan kadar logam dalam urin dan feses. Terjadinya keracunan logam paling sering disebabkan karena pencemaran lingkungan. Perkembangan industri dan teknologi pertanian modern menyebabkan kandungan logam berat di alam mengalami peningkatan yang diiringi dengan peningkatan jumlah limbah yang dihasilkan. Limbah Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran

2


tersebut mengandung zat beracun seperti timbal (Pb) dan kadmium (Cd), yang merupakan logam non esensial. Logam Pb dan Cd masih belum diketahui kegunaannya dan dapat menyebabkan keracunan pada ternak. Residu logam Pb dan Cd akan terakumulasi di dalam jaringan tubuh. Selanjutnya logam yang tidak diserap akan dieksresikan melalui feses. Keberadaan logam berat pada feses sapi potong yang kandungannya melebihi standar, dapat menghambat dan menjadi toksik dalam reaksi biokimia yang terjadi selama proses fermentasi anaerob, sehingga efektif menghambat produksi gas metan. Selain itu, logam berat dalam feses dapat mengurangi kualiatas sludge biogas yang biasa digunakan sebagai pupuk organik. Dengan demikian, melalui proses fermentasi anaerob diharapkan keberadaan logam berat yang terdapat pada feses sapi potong dapat tereduksi, sehingga produksi gas metan akan maksimal dan sludge biogas aman untuk digunakan sebagai pupuk organik. BAHAN DAN METODE 1) Alat dan Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampel feses sapi potong segar dan sludge biogas masing-masing sebanyak 5 gram/sampel, HNO3 6,5% sebanyak 10 ml, aquades, larutan blanko, larutan standar Zn dengan konsentrasi 0,2 ppm; 0,4 ppm; 0,6 ppm; 0,8 ppm; dan 1 ppm, larutan standar Cu dengan konsentrasi 2 ppm; 4 ppm; 6 ppm; 8 ppm; dan 10 ppm, larutan standar Pb dengan konsentrasi 2 ppm; 4 ppm; 6 ppm; 8 ppm; dan 10 ppm dan larutan standar Cd dengan konsentrasi 0,2 ppm; 0,4 ppm; 0,6 ppm; 0,8 ppm; dan 1 ppm. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah digester biogas tipe fixed-dome dengan kapasitas 12 m3, botol plastik kapasitas 600 ml, kertas label, cangkir porselen, timbangan analitik dengan ketelitian 10-4, oven Memmert UNB 400, desikator, labu erlenmeyer 500 ml, tanur, pipet volumetrik 10 ml, pemanas (hot plate), botol semprot, kertas saring Whattman 41, corong kaca, labu ukur 50 ml, mikropipet, botol reagen kecil, seperangkat mesin Atomic Absorption Spectrometry (AAS) Perkin Elmer Seri 400, kamera dan alat tulis. 2) Metode Penelitian Penelitian ini menggunakan metode eksploratif. Pengambilan sampel dilakukan di Unit Pengkajian dan Pengolahan Limbah (UPPL) Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran Jatinangor. Uji yang dilakukan pada sampel adalah analisis logam berat menggunakan metode Atomic Absorption Spectrometry (AAS) dengan peubahnya yaitu logam Zn, Cu, Pb dan Cd. Pengujian bertujuan untuk mengetahui kandungan logam Zn, Cu, Pb dan Cd pada feses sapi potong sebelum dan sesudah proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome. Pengujian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian dan Pelayanan Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Padjadjaran Bandung. a. Pengambilan Sampel Feses Sapi Potong Segar dan Sludge Biogas Pengambilan sampel feses sapi potong segar dan sludge biogas dilakukan di Unit Pengkajian dan Pengolahan Limbah (UPPL) Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran Jatinangor. Pengambilan sampel dilakukan pada dua tempat. Pertama, pengambilan sampel feses sapi potong segar dilakukan pada bak penampung feses yang merupakan tempat awal penampungan. Kedua, pengambilan sampel sludge biogas dilakukan pada bak penampung sludge biogas yang merupakan tempat akhir penampungan. Sampel dihomogenisasi dalam botol plastik, ditutup rapat, diberi label dan disimpan di lemari pendingin dengan suhu 5-15°C. Selanjutnya, sampel dikirim ke Laboratorium Penelitian dan Pelayanan Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran

3


Pengetahuan Alam Universitas Padjadjaran Bandung untuk dianalisis kandungan logam Zn, Cu, Pb dan Cd nya dengan menggunakan mesin AAS. b. Preparasi Sampel Tahap pertama pada preparasi sampel adalah ekstraksi. Sampel ditimbang sebanyak 5 gram kemudian dimasukkan kedalam cawan, lalu dioven sampai suhu 105°C selama ± 24 jam dan didinginkan dalam desikator. Kemudian sampel dimasukkan kedalam tanur pada suhu 300°C. Selanjutnya, sampel ditambahkan kedalamnya HNO3 6,5% sebanyak 10 ml, lalu dipanaskan selama 5 menit diatas hot plate kemudian didinginkan. Sampel disaring dan dimasukkan kedalam labu ukur. Sampel ditambahkan aquades sampai dengan tanda batas kemudian dihomogenkan dan dilakukan penyaringan. Proses penyaringan tersebut menghasilkan filtrat bening. Kemudian sampel diukur dengan menggunakan mesin AAS. c. Analisis Logam dengan Mesin AAS Lampu Hallow Cathode Lamp (HCL) untuk analisis logam Cu dan Cd sedangkan lampu Electrode Discharged Lamp (EDL) untuk analisis logam Zn dan Pb dipasang secara bergantian. Kemudian kondisi optimum alat diatur lalu sampel diukur. Berikut perhitungan kadar logam berat modifikasi Darmono (1995) : (

)

Keterangan : c = Konsentrasi logam pada alat (mg/kg ≈ mg/l) v = Volume sampel (l) W = Konsentrasi sampel awal (mg)

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil uji analisis kandungan logam Zn, Cu, Pb dan Cd pada feses sapi potong sebelum dan sesudah proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Analisis Kandungan Logam Zn, Cu, Pb dan Cd Pada Feses Sapi Potong Sebelum dan Sesudah Proses Pembentukan Biogas Pada Digester Fixed-Dome Rata-rata Kandungan Logam Berat Awal Akhir Standar Kandungan Logam Pada Feses Sapi Potong(*) Standar Kandungan Logam Pada Pupuk Organik (**)

Logam Berat Cu Pb Cd ................................ppm................................ 302,81 ± 51,22 ttd 38,69 ± 54,12 ttd 112,28 ± 68,98 9,89 ± 10,42 0,98 ± 1,20 0,20 ± 0,10 Zn

≤ 305

≤ 48

≤ 8,90

≤ 0,40

≤ 5.000

≤ 5.000

≤ 50

≤ 2,00

Keterangan : (*) The Germany Federal Environmental Agency - UBA (2004) dalam Schultheiß dkk (2013) (**) Keputusan Menteri No. 70/Permentan/SR.140/10/2011 ttd = Tidak terdeteksi

Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran

4


Tabel 1. menunjukkan bahwa rata-rata kandungan logam Zn dan Pb pada feses sapi potong sebelum proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome masing-masing adalah 302,81 ppm dan 38,69 ppm; sedangkan logam Cu dan Cd tidak terdeteksi. Selanjutnya ratarata kandungan logam Zn, Cu, Pb dan Cd pada feses sapi potong sesudah proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome masing-masing adalah 112,28 ppm; 9,89 ppm; 0,98 ppm; dan 0,20 ppm. Mineral Zn dan Cu merupakan mineral esensial yang seringkali ditambahkan dalam pakan konsentrat untuk menjaga kesehatan dan produktivitas ternak. Hal tersebut dilakukan karena pada umumnya kandungan Zn dan Cu pada hijauan di Indonesia relatif rendah. Sesuai dengan laporan Little (1986) dalam Tanuwiria (2004), diketahui bahwa kandungan Zn pada pakan ruminansia berkisar 20-38 mg/kg bahan kering. Adapun menurut Fariani (2008), diketahui bahwa 100% hijauan rumput di Sumatera Selatan defisiensi mineral Cu dan 62,5% hijauan legumnya defisiensi mineral Cu. Tillman dkk (1998) menyatakan bahwa kebutuhan Zn dan Cu dalam tubuh ternak masing-masing adalah 10-50 mg/kg bobot tubuh dan 1,5 mg/kg bobot tubuh, sedangkan konsentrat yang digunakan oleh peternak untuk pakan sapi potong miliknya mengandung Zn dan Cu masing-masing sebanyak 6 mg/kg dan 1,2 mg/kg. Dengan demikian, secara alami ternak yang dipelihara di Indonesia berpotensi mengalami defisiensi Zn dan Cu, karena Zn dan Cu dalam hijauan tidak memenuhi kebutuhan tubuh ternak. Selain itu, penyerapan Zn dan Cu dari pakan relatif rendah. Kemampuan ternak ruminansia menyerap Zn dan Cu yang berasal dari pakan, masing-masing sebesar 20-40% (Hernaman, 2006) dan 1-3% (Tanuwiria, 2004), sisanya sebagian besar dieksresikan melalui feses. Pernyataan Hernaman (2006) sesuai dengan hasil analisis kandungan logam Zn pada feses sapi potong sebelum proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome, diketahui bahwa logam Zn terdeteksi pada feses, yaitu rata-rata sebesar 302,81 ± 51,22 ppm (Tabel 1). Dengan demikian, diduga bahwa suplementasi Zn yang diberikan melalui pakan tidak diserap seluruhnya oleh tubuh ternak, sehingga mineral Zn banyak yang dieksresikan melalui feses. Namun Cu tidak terdeteksi pada feses sapi potong. Pernyataan Tanuwiria (2004) sesuai dengan hasil analisis kandungan logam Cu pada feses sapi potong sebelum proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome (Tabel 1). Diketahui bahwa logam Cu tidak terdeteksi oleh mesin AAS dalam satuan part per milion (ppm), karena jumlahnya dalam sampel feses sangat sedikit. Hal tersebut diduga terjadi karena asupan Cu tidak mencukupi kebutuhan mineral tubuh, sehingga suplementasi Cu yang diberikan diserap seluruhnya oleh tubuh ternak. Selain itu, keberadaan unsur lain pada konsentrasi yang tinggi dalam pakan dapat lebih mendominasi, sehingga keberadaan Cu menjadi tidak muncul. Sesuai dengan pernyataan Davis dan Mertz (1987) dalam Tanuwiria (2004), yang menyatakan bahwa adanya Cu antagonis seperti unsur Mo, S dan Fe pada konsentrasi yang tinggi dalam pakan, menyebabkan ketersediaan Cu dalam pakan ruminansia menjadi rendah. Sampel feses sapi potong segar mengandung Zn dan Cu dengan jumlah rata-rata berada dibawah standar, seperti yang telah ditetapkan oleh The Germany Federal Environmental Agency – UBA (2004) dalam Schultheiß dkk (2013), yang menyatakan bahwa kandungan maksimal logam Zn dan Cu pada feses sapi potong masing-masing sebesar 305 ppm dan 48 ppm. Hasil uji analisis kandungan logam Zn dan Cu pada feses sapi potong sesudah proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome, menunjukkan bahwa logam Zn dan Cu terdeteksi pada sludge biogas, yaitu rata-rata sebesar 112,28 ± 68,98 ppm dan 9,89 ± 10,42 ppm (Tabel 1). Sampel sludge biogas mengandung Zn dan Cu dengan jumlah rata-rata berada dibawah standar, seperti yang telah ditetapkan oleh Keputusan Menteri No. 70/Permentan/SR.140/10/2011, yang menyatakan bahwa kandungan logam Zn dan Cu pada pupuk organik, masing-masing sebesar ≤ 5.000 ppm. Dengan demikian, penggunaan sludge biogas sebagai pupuk organik aman untuk digunakan. Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran

5

Deteksi Logam Zn, Cu, Pb dan Cd........................................................................................Raden Rizka Setyawati 5.000

5000 5000

4000 Sampel

3000 2000 1000

302,81 305

112,28

0 Feses Sapi Potong

Standar Kandungan Zn

ppm (satuan)

ppm (satuan)

5000

4000 Sampel

3000 2000 1000

0 48

9,89

0

Sludge Biogas

Feses Sapi Potong

Ilustrasi 1. Deteksi logam Zn pada feses sapi potong sebelum dan sesudah proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome

Sludge Biogas

Ilustrasi 2. Deteksi logam Cu pada feses sapi poton sebelum dan sesudah proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome

50

2 2

38,69

40 Sampel

30 20

8,9

10

0,98

0 Feses Sapi Potong

Standar Kandungan Pb

Sludge Biogas

Ilustrasi 3. Deteksi logam Pb pada feses sapi potong sebelum dan sesudah proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome

ppm (satuan)

ppm (satuan)

50

Standar Kandungan Cu

1,5

Sampel

1 0,5

0,4 0

0,2

0 Feses Sapi Potong

Standar Kandungan Cd

Sludge Biogas

Ilustrasi 4. Deteksi logam Cd pada feses sapi potong sebelum dan sesudah proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome

Logam Pb dan Cd dapat menyebabkan toksisitas pada makhluk hidup. Keberadaannya di alam meningkat seiring dengan meningkatnya aktivitas manusia, misalnya di daerah industri, di jalan raya, dan tempat pembuangan sampah. Pb dan Cd merupakan unsur non esensial yang baik bagi tanaman maupun hewan. Darmono (1995) menyatakan bahwa penyerapan Pb dan Cd melalui saluran pencernaan relatif sedikit, masing-masing sebesar 5-10% dan 3-8% sedangkan penyerapan Pb dan Cd melalui saluran pernapasan, masing-masing sebesar 30% dan 25-50%. Selanjutnya Pb dan Cd diadsorpsi dalam tubuh kemudian didistribusikan ke dalam jaringan tubuh. Pb dan Cd kemudian dieksresikan kembali melalui feses. Hasil analisis kandungan logam Pb pada feses sapi potong sebelum proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome, menunjukkan rata-rata sebesar 38,69 ± 54,12 ppm (Tabel 1). Dengan demikian, diduga bahwa Pb sebagai polutan di lingkungan telah mengkontaminasi feses. Namun Cd tidak terdeteksi pada feses sapi potong. Pernyataan tersebut sesuai dengan hasil analisis kandungan logam Cd pada feses sapi potong sebelum proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome (Tabel 1). Diketahui bahwa logam Cd tidak terdeteksi oleh mesin AAS dalam satuan part per milion (ppm), karena jumlahnya dalam sampel feses sangat sedikit. Hal tersebut diduga terjadi karena logam Cd terakumulasi seluruhnya di dalam jaringan tubuh seperti di dalam hati dan ginjal. Walaupun sampel feses Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran

6


sapi potong segar mengandung Cd dalam jumlah yang sangat sedikit, hal tersebut mengindikasikan bahwa tanaman pakan dan air tanah yang diberikan pada ternak telah terkontaminasi oleh logam Cd. Sampel feses sapi potong segar mengandung Pb dengan jumlah rata-rata berada diatas standar dan Cd dengan jumlah berada dibawah standar, seperti yang telah ditetapkan oleh The Germany Federal Environmental Agency – UBA (2004) dalam Schultheiß dkk (2013), yang menyatakan bahwa kandungan maksimal logam Pb dn Cd pada feses sapi potong, masing-masing sebesar 8,90 ppm dan 0,40 ppm. Hasil uji analisis kandungan logam Pb dan Cd pada feses sapi potong sesudah proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome, menunjukkan bahwa logam Pb dan Cd terdeteksi pada sludge biogas, yaitu rata-rata sebesar 0,98 ± 1,20 ppm dan 0,20 ± 0,10 ppm (Tabel 1). Sampel sludge biogas mengandung Pb dan Cd dengan jumlah rata-rata berada dibawah standar, seperti yang telah ditetapkan oleh Keputusan Menteri No. 70/Permentan/SR.140/10/2011, yang menyatakan bahwa kandungan logam Pb dan Cd pada pupuk organik, masing-masing sebesar ≤ 50 ppm dan ≤ 2,00 ppm. Dengan demikian, penggunaan sludge biogas sebagai pupuk organik aman untuk digunakan. Untuk lebih jelasnya, hasil analisis deteksi logam Zn, Cu, Pb dan Cd pada feses sapi potong sebelum dan sesudah proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome secara berurutan disajikan pada Ilustrasi 1, Ilustrasi 2, Ilustrasi 3 dan Ilustrasi 4. Tabel 2. Analisis Kandungan Logam Zn, Cu, Pb dan Cd Pada Rumput Gajah, Jerami, Konsentrat dan Air Minum Hasil Analisis Sampel Zn Rumput Gajah Jerami Konsentrat Air Minum

3,36 9,78 19,59 0,07

Cu ttd ttd ttd ttd

Standar Kandungan Logam Pada Pakan

Pb Cd ................................ppm................................ ttd ttd ttd ttd 250* 100** 30-300*** ttd ttd ttd ttd 0,03****

5-30*** 0,10****

Keterangan : (*) European Commission (2003) dalam Makridis (2012) Keterangan : (**) National Research Council, NRC (1980) dalam Arifin (2007) Keterangan : (***) Alloway (1995) dalam Pramono (2008) dan Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001 Keterangan : (****) Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001

Zn dan Cu seringkali digunakan sebagai suplementasi dalam pakan. Adapun Pb dan Cd sebagai polutan di lingkungan, dapat mengkontaminasi tanaman pakan dan air tanah yang diberikan pada ternak. Mineral Zn menunjukkan kandungan yang paling tinggi. Hal tersebut sesuai dengan hasil analisis kandungan logam Zn pada rumput gajah, jerami, konsentrat dan air minum (Tabel 2), diketahui bahwa logam Zn memiliki kandungan paling tinggi dalam pakan, dengan jumlah masing-masing yaitu 3,36 ppm, 9,78 ppm, 19,59 ppm dan 0,07 ppm. Mineral Cu, Pb dan Cd tidak terdeteksi dalam pakan yang digunakan oleh peternak. Hal tersebut sesuai dengan hasil analisis kandungan logam Cu, Pb dan Cd pada rumput gajah, jerami, konsentrat dan air minum (Tabel 2). Diketahui bahwa logam Cu, Pb dan Cd tidak terdeteksi oleh mesin AAS dalam satuan part per milion (ppm), karena jumlahnya dalam sampel pakan sangat sedikit. Sampel rumput gajah, jerami, konsentrat dan air minum mengandung Zn, Cu, Pb dan Cd dengan jumlah berada dibawah standar, seperti yang telah ditetapkan oleh European Commission (2003) dalam Makridis (2012), yang menyatakan bahwa Zn merupakan mikro mineral dengan konsentrasi maksimal dalam pakan sebanyak 250 Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran

7


ppm; National Research Council, NRC (1980) dalam Arifin (2007), yang menyatakan bahwa Cu merupakan mikro mineral dengan konsentrasi maksimal dalam pakan sebanyak 100 ppm; Alloway (1995) dalam Pramono (2008), yang menyatakan bahwa konsentrasi maksimal Pb dan Cd dalam pakan, masing-masing sebesar 30-300 ppm dan 5-30 ppm; dan Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001, yang menyatakan bahwa konsentrasi maksimal Pb dan Cd dalam air, masing-masing sebesar 0,03 ppm dan 0,10 ppm. Dengan demikian, rumput gajah, jerami dan konsentrat sebagai pakan ternak aman untuk digunakan. Namun keberadaan logam Pb dan Cd dalam pakan perlu diperhatikan. Sesuai dengan pernyataan Darmono (1995) yang menyatakan bahwa walaupun dalam jumlah relatif sedikit, logam Pb dan Cd dapat menyebabkan keracunan. Hasil analisis kandungan logam Zn, Cu, Pb dan Cd pada rumput gajah, jerami, konsentrat dan air minum disajikan pada Tabel 2. Logam Zn, Cu, Pb dan Cd lebih bersifat toksik pada fermentasi asidogenesis dibanding metanogenesis. Pernyataan tersebut sesuai dengan beberapa teori pendukung seperti, Lin (1992) dalam Krishna dan Gilbert (2014), yang menyatakan bahwa toksisitas Cu dan Zn pada fermentasi asidogenesis adalah yang paling tinggi. Aziz dkk (2004) dalam Mudhoo dan Kumar (2013), yang menyatakan bahwa produksi asam lemak terbang (VFA) dihambat progesif seiring dengan meningkatnya konsentrasi Zn pada proses fermentasi anaerob. Jain dkk (1992) dalam Mudhoo dan Kumar (2013), yang menambahkan bahwa Cu, Co, Pb dan Zn menunjukkan toksisitas pada produksi biogas. Torres dkk (2014) menambahkan bahwa Cu dan Fe menghambat produksi biogas karena produksi VFA turun hampir 70 persen. Leighton dan Forster dalam Mudhoo dan Kumar (2013), melaporkan bahwa Ni dan Pb memiliki dampak terbesar pada produksi biogas. Lebih lanjut, Lin (1992) dalam Krishna dan Gilbert (2014) menambahkan bahwa tingkat toksisitas pada fermentasi asidogenesis dari enam logam berbeda yang diteliti adalah Cu > Zn > Cr > Cd > Ni > Pb, sedangkan tingkat toksisitas pada tahapan metanogenesis adalah Cd > Cu > Cr > Zn > Pb > Ni. Logam Zn, Cu, Pb dan Cd memiliki peran dalam fungsi enzim selama fermentasi anaerob. Efek toksisitas Zn, Cu, Pb dan Cd seringkali berkaitan dengan penghambatan fungsi enzim. Hal tersebut sesuai dengan pernyatakan Mudhoo dan Kumar (2013), yang menyatakan bahwa Zn, Cu, Pb dan Cd merupakan logam yang diperlukan dalam aktivasi enzim dan koenzim selama fermentasi anaerob. Namun apabila konsentrasinya melebihi atau kurang dari batas maksimal, logam Zn, Cu, Pb dan Cd signifikan menghambat produksi asam lemak terbang (VFA) pada tahapan fermentasi. Hasil analisis menunjukkan bahwa logam Zn dan Pb pada feses sapi potong sebelum dan sesudah proses pembentukan biogas mengalami penurunan. Hal tersebut diduga terjadi karena logam Zn dan Pb digunakan dalam aktivasi beberapa enzim selama fermentasi anaerob berlangsung. KESIMPULAN DAN SARAN 1) Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa rata-rata kandungan logam Zn dan Pb pada feses sapi potong sebelum proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome masing-masing adalah 302,81 ppm dan 38,69 ppm; sedangkan logam Cu dan Cd tidak terdeteksi. Rata-rata kandungan logam Zn, Cu, Pb dan Cd pada feses sapi potong sesudah proses pembentukan biogas pada digester fixed-dome masing-masing adalah 112,28 ppm; 9,89 ppm; 0,98 ppm; dan 0,20 ppm.


8


2) Saran Sludge biogas mengandung logam dengan jumlah rata-rata dibawah standar. Dengan demikian, penggunaan pupuk organik yang berasal dari sludge biogas dapat direkomendasikan untuk tanaman pertanian dan perkebunan. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada para pembimbing atas bimbingan dan arahan yang diberikan kepada penulis. Tak lupa penulis ucapkan terima kasih pula kepada Pilar Energi Universitas Padjadjaran yang telah mendanai penelitian ini dan juga kepada pihak-pihak yang telah banyak memberi bantuan dan arahan untuk penyelesaian penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA Arifin, Zainal. 2007. Pentingnya Mineral Tembaga (Cu) dalam Tubuh Hewan Dalam Hubungannya dengan Penyakit. Wartazoa Vol. 17 No. 2 Th. 2007. Balai Besar Penelitian Veteriner Bogor. Darmono. 1995. Logam Dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. UI-Press: Jakarta. Fariani, A. 2008. Micro Mineral Distribution Fiber Fraction of Forages in South Sumatra, Indonesia. J.Indon.Trop.Anim.Agric. 33 [1]. Fakultas Pertanian Universitas Sriwijaya. Palembang. Hernaman, Iman. 2006. Peranan Zn-Fitat dalam Menyediakan Zn dan Pengaruhnya Terhadap Absorpsi Pb Ransum Pada Domba. Disertasi Institut Pertanian Bogor. Bogor. Krishna, R. Hema dan W. B. Gilbert. 2014. Toxification and Detoxification of Heavy Metals in Anaerobic Reactors used in the Production of Bbio Hydrogen: Future fuel. International Journal of Environtmental Engineering Research Volume 3 Issue 1:1-6. Makridis, Christos., Christos Svarnas., Nikolaos Rigas., Nikolaos Gougoulias., Loukia Roka., dan Stefanos Leontopoulus. 2012. Transfer of Heavy Metals Contaminants from Animal Feed to Animal Products. Journal of Agricultural Science and Technology A 2: 149-154. Mudhoo A., dan S. Kumar. 2013. Effects of Heavy Metals as Stress Factors on Anaerobic Digestion Processes and Biogas Production from Biomass. Int. J. Environ. Sci. Technol 10: 1383-1398. Peraturan Menteri Pertanian No.70/Permentan/SR.140/10/2011 tentang Pupuk Organik, Pupuk Hayati dan Pembenah Tanah. Peraturan Pemerintah No.82. 2001. Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air.


9


Pramono, Ali dan Sri Wahyuni. 2008. Kandungan Logam Berat Pada Sistem Integrasi Tanaman-Ternak di DAS Serang. Prosiding Seminar Nasional Teknik Pertanian 2008. Yogyakarta. Schultheiß, U., H. Döhler., U. Roth., dan H. Eckel. 2013. Heavy Metal Fluxes in Livestock Farming and Input Reduction Strategies. Association for Technology and Structures in Agriculture (KTBL), Bartningstrasse 49: 64289. Tanuwiria, Ujang Hidayat. 2004. Suplemen Seng dan Tembaga Organik, serta Kompleks Kalsium-Minyak Ikan dalam Ransum Berbasis Limbah Industriagro untuk Pemacu Pertumbuhan dan Produksi Susu Pada Sapi Perah. Disertasi Institut Pertanian Bogor. Bogor. Tillman, Allen D., Hari Hartadi., Soedomo Reksohadiprodjo., Soeharto Prawirokusumo., dan Soekanto Lebdosoekojo. 1998. Ilmu Makanan Ternak Dasar. Gadjah Mada University Press: Yogyakarta. Torres, Gonzalo M. Figueroa., Maria T. Certucha Barragan., Fransisco J. Almendariz Tapia., Onofre Monge Amaya., Evelia Acedo Felix., Martin I. Pech Canul., Ana L. Leal Cruz., dan Carlos I. Villa Velazquez Mendoza. 2014. Effect of Copper and Iron on Acidogenic Biomass in an Anaerobic Packed Bed Reactor. Advances in Bioscience and Biotechnology 5: 564-571.


10


LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING DAN PERNYATAAN PENULIS Yang bertanda tangan di bawah ini, saya:

Nama

: Raden Rizka Setyawati

NPM

: 200110110064

Judul Skripsi

: Deteksi Logam Zn, Cu, Pb dan Cd Pada Feses Sapi Potong Sebelum dan Sesudah Proses Pembentukan Biogas Pada Digester Fixed-Dome

Menyatakan bahwa artikel ini merupakan hasil penelitian penulis, data dan tulisan ini bukan hasil karya orang lain, ditulis dengan kaidah-kaidah ilmiah dan belum pernah dipublikasikan. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenar-benarnya, tanpa tekanan dari pihak manapun. Penulis bersedia menanggung konsekuensi hukum apabila ditemukan kesalahan dalam pernyatan ini.

Dibuat di Jatinangor,

Desember 2015

Penulis,

(Raden Rizka Setyawati) Mengetahui, Pembimbing Utama,

(Prof. Dr. Ir. Ellin Harlia, MS) Pembimbing Anggota,

(Ir. Wowon Juanda, MP)


11

DETEKSI LOGAM Zn, Cu, Pb DAN Cd PADA FESES SAPI POTONG SEBELUM DAN SESUDAH PROSES PEMBENTUKAN BIOGAS PADA DIGESTER FIXED-DOME

Recommend Documents