BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Air Air merupakan unsur penting dalam kehidupan. Hampir seluruh kehidupan di dunia ini tidak terlepas dari adanya unsur air ini. Sumber utama air yang mendukung kehidupan di bumi ini adalah laut, dan semua air akhirnya akan kembali ke laut yang bertindak sebagai “reservoir” atau penampung. Air dapat mengalami daur hidrologi. Selama menjalani daur itu air selalu menyerap zat-zat yang menyebabkan air itu tidak lagi murni. Oleh karena itu, pada hakekatnya tidak ada air yang betul-betul murni.1 Seluruh makhluk hidup yang berada di planet bumi ini membutuhkan air. Kebutuhan air untuk keperluan sehari-hari dilingkungan rumah tangga ternyata berbeda untuk tiap tempat, tingkatan kehidupan atau tiap bangsa dan negara. Semakin tinggi taraf kehidupan, semakin meningkat pula kebutuhan manusia terhadap air.2 Dalam jaringan hidup, air merupakan medium untuk berbagai reaksi dan proses ekskresi. Air merupakan komponen utama baik dalam tanaman maupun hewan termasuk manusia. Tubuh manusia terdiri dari 60-70 % air. Transportasi zat-zat makanan dalam tubuh semuanya dalam bentuk larutan dengan pelarut air.3 Setiap saat sumber-sumber air baru dicari dan dicoba kemungkinannya. Hal ini berkaitan dengan kemajuan dan peningkatan taraf kehidupan manusia yang membutuhkan air, baik untuk kepentingan rumah tangga secara langsung ataupun untuk kepentingan lainnya secara tidak langsung. Sumber-sumber air yang ada di bumi ini antara lain adalah air laut, air atmosfer, air permukaan dan air tanah.2
B. Sumber Air Jumlah air di dunia ini relatif tetap dan mengikuti suatu aliran yang dinamakan siklus hidrologi. Di alam ini air mengalami proses siklus yang kontinyu. Khususnya air yang jatuh di permukaan tanah ini akan mengalami perlakuan yang berbeda-beda. Ada yang sebagian diserap tumbuh-tumbuhan, ada sebagian lagi yang terus meresap ke dalam tanah dan menjadi air tanah. Dari siklus air tersebut maka timbul berbagai sumber air yaitu : 6
1. Air pemukaan adalah air yang terdapat di permukaan tanah, dapat berupa air yang tergenang atau air yang mengalir, seperti danau, sungai, laut, air dari sumur yang dangkal juga termasuk dalam air permukaan tanah. 2. Air tanah adalah air permukaan tanah yang meresap ke dalam tanah, telah mengalami penyaringan oleh tanah ataupun batu-batuan. Dalam penggunaan air tanah sebagai sumber air minum terdapat faktor-faktor yang menguntungkan juga merugikan. Kerugiannya karena air tanah seringkali mengandung banyak mineral dan untuk mendapatkannya biasanya membutuhkan pemompaan, sedangkan keuntungannya adalah bebas dari bakteri patogen. Air tanah terbagi atas air tanah dangkal, air tanah dalam (air artetis), dan mata air. Air tanah dalam terdapat setelah lapis rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah dalam, tidak semudah pada air tanah dangkal. Dalam hal ini harus digunakan bor dan memasukkan pipa kedalamnya sehingga dalam suatu kedalaman (biasanya antara 100-300 m) akan didapatkan suatu lapis air. Jika tekanan air tanah ini besar, maka air dapat menyembur ke luar dan dalam keadaan ini, sumur ini disebut dengan sumur artetis. Jika air tidak dapat ke luar dengan sendirinya, maka digunakanlah pompa untuk membantu pengeluaran air tanah dalam ini.2 3. Air atmosfer adalah air yang didapat dari angkasa, karena proses presipitasi dari awan. Atmosfer yang mengandung uap air, yang termasuk air atmosfer adalah air hujan, embun, dan salju. 4. Air laut adalah air yang berada di laut dan memiliki sifat asin, karena mengandung berbagai garam, misalnya NaCl. Kadar garam NaCl dalam air laut lebih kurang 3%. Oleh karena itu air laut tanpa diolah terlebih dahulu tidak memenuhi syarat untuk air minum.
C. Persyaratan Kualitas air Air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari sebaiknya adalah air yang memenuhi kriteria sebagai air bersih. Air bersih adalah air yang dapat digunakn untuk keperluan sehari-hari yang kualitasnya memenuhi syarat-syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak. Sedangkan yang dinamakan air minum merupakan
air yang melalui proses pengolahan atau tahap proses pengolahan memenuhi syarat kesehatan dan dapat lansung diminum. Persyaratan terbaru seperti yang telah ditetapkan oleh Menteri Kesehatan Republik Indonesia melalui Kepmenkes RI Nomor 907/ Menkes/ SK/ VII/ 2002/ Tanggal 29 Juli 2002. Persyaratan tersebut antara lain : 6 1. Syarat fisik meliputi tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau serta jernih. 2. Syarat kimia yaitu tidak terdapat bahan-bahan kimia tertentu seperti Arsen (As), besi (Fe), Flourida (F), Chlorida (Cl), kesadahan sebagai CaCO3, Nitrat sebagai N, dan lain-lain, sampai batas minimum dan maksimum yang diperbolehkan. Salah satu parameter dalam syarat kimia adalah kesadahan. Menurut Kepmenkes kadar kesadahan maksimum yang diperbolehkan bagi air minum dan air bersih adalah 500 mg/lt, dan kadar minimum yang diperbolehkan adalah 75 mg/lt.7 3. Syarat bakteriologi/ mikrobiologi ditentukan dengan jumlah kuman atau coliform (MPN). 4. Syarat radioaktif terdiri dari aktifitas Alpha (Gross Alpha Activity) dan aktivitas Beta (Gross Beta Activity).
D. Kesadahan Kesadahan merupakan sifat air yang disebabkan oleh ion-ion (kation) logan valensi dua. Ion-ion semacam itu mampu bereaksi dengan sabun membentuk kerak air.2 Kesadahan dalam air terutama disebabkan oleh ion Ca² dan Mg² juga oleh Mn², Fe² dan kation yang bermuatan dua. Air dengan kesadahan tinggi biasanya terdapat pada air tanah di daerah berkapur tinggi, dimana Ca² dan Mg² berasal dari kalsium bikarbonat (Ca(HCO3)2 atau magnesium karbonat (Mg(HCO3)2. kelebihan ion Ca² serta ion CO3²+ mengakibatkan terbentuknya kerak pada dinding pipa, ceret, panci yang disebabkan oleh endapan kalsium karbonat (CaCO3). Kerak ini akan mengurangi penampang basah pipa, ceret, panci dan menyulitkan pemanasan air, memerlukan bahan bakar yang lebih banyak dalam ketel dan bahkan ketel tersebut akan meledak.6
Air
sadah
juga
tidak
menguntungkan/
mengganggu
proses
pencucian
menggunakan sabun. Bila sabun digunakan pada air sadah, mula-mula sabun harus bereaksi lebih dahulu dengan setiap ion kalsium dan magnesium yang terdapat dalam air sebelum sabun dapat berfungsi menurunkan tegangan permukaan. Hal ini bukan saja akan banyak memboroskan penggunaan sabun, tetapi gumpalan-gumpalan yang terjadi akan mengendap sebagai lapisan tipis pada alat-alat yang dicuci sehingga mengganggu proses pembersihan dan pembilasan oleh air.3 Kesadahan pada prinsipnya terdiri dari dua jenis, yaitu : 6 1. Kesadahan Sementara (kesadahan tidak tetap, kesadahan temporer) Kesadahan ini adalah kesadahan yang disebabkan oleh ion Ca dan Mg yang berkaitan dengan ion karbonat dan bikarbonat. Oleh karena itu kesadahan ini sering disebut kesadahan bikarbonat. Ciri khas kesadahan ini dapat dihilangkan atau dikurangi dengan cara direbus, kemudian dalam ceret atau termos akan terbentuk kerak. 2. Kesadahan Tetap (kesadahan permanen) Kesadahan permanen adalah kesadahan yang disebabkan oleh ion Ca dan Mg yang berikatan dengan Cl ; SO4² dan NO3, misalnya CaCl2 dan MgSO4. Sifat kesadahan ini tidak dapat dihilangkan dengan cara direbus. Menurut WHO air yang bersifat sadah akan menimbulkan dampak : 19 1. Terhadap kesehatan dapat menyebabkan cardiovascular disease (penyumbatan pembuluh darah jantung) dan urithialis (batu ginjal). 2. Menyebabkan pergerakan pada peralatan logam untuk memasak sehingga penggunaan energi menjadi boros. 3. Penyumbatan pada pipa logam karena endapan CaCO3. 4. Pemakaian sabun menjadi boros karena buih yang dihasilkan sedikit.
E. Penanggulangan Kesadahan Salah satu upaya penanggulangan kesadahan adalah dengan pelunakan air sadah. Pelunakan adalah penghapusan ion-ion tertentu yang ada dalam air dan dapat bereaksi dengan zat-zat lain hingga distribusi air dan penggunaanya terganggu. Air sadah
menyebabkan konsumsi sabun lebih tinggi, karena adanya hubungan kimiawi antara ion kesadahan dengan molekul sabun menyebabkan sifat deterjen hilang.6 Kegunaan pelunakan air sadah yakni untuk mencegah pemakaian sabun lebih banyak dan juga berfungsi mencegah terbentuknya kerak pada dinding pipa yang disebabkan oleh endapan kalsium karbonat (CaCo3).6 Secara teoritis pengurangan atau pelunakan kesadahan air terdiri atas bermacammacam proses yang ada dalam proses pelunakan air sadah antara lain : 6 1. Proses Pengendapan Senyawa Ca² dan Mg² Proses pelunakan melalui pengendapan adalah proses yang paling murah dan sering digunakan, maka proses akan diuraikan di bawah ini. Contoh untuk praktikum teknik penyehatan. Air sadah tidak dapat dihilangkan hanya dengan pengendapan biasa, harus ditambahkan dahulu kapur (Ca(OH))2. Dengan reaksi sebagai berikut : Ca (HCO3)2
+
Ca(OH)2
CaCO3
Mg (HCO3)2 +
Ca(OH)2
Mg (OH)2 + CaCO3
+
H2O
Air sadah +
H2O
Air sadah CaCO3 inilah yang mengendap. 2. Prinsip Proses Pelunakan melalui Pengendapan Sebagai kation kesadahan Ca² selalu berhubungan dengan anion yang terlarut khususnya anion alkaliniti : CO3², HCO3, dan OH, Ca² dapat bereaksi dengan HCO3, membentuk garam yang terlarut tanpa terjadi kejenuhan. Sebaliknya reaksi dengan CO3² akan membentuk garam karbonat yang larut sampai batas kejenuhan dimana titik jenuh berubah dengan nilai pH. Bila titik jenuh terlampaui terjadi endapan garam kalsium karbonat CaCO3 dan membentuk kerak yang terlihat pada dinding dasar ketel. Namun, pada proses pelunakan ini kesadahan harus dibuat sehingga sedikit jenuh karena kesadahan tidak jenuh terjadi reaksi yang mengakibatkan karat terhadap pipa. Kerak yang tipis akibat keadaan sedikit jenuh itu justru melindungi dinding dari kontak dengan air yang tidak jenuh. Ion Mg² akan bereaksi dengan ion OH membentuk
garam yang terlarut sampai batas kejenuhan dan membentuk endapan Mg (OH)2 bila titik jenuh terlampaui. 3. Prinsip Pelunakan melalui Pertukaran Ion (ion exchange) Proses ini dapat digunakan untuk pengolahan kesadahan tetap dan sementara dengan cara pemisahan ion-ion yang tidak dikehendaki yang terdapat dalam air sadah. Bahan yang digunakan dalam proses ini terdiri dari zeolid dan bahan resin sintetik yang dimasukkan dalam suatu kolam dimana air sadah dapat dialirkan melalui senyawa-senyawa tersebut. 4. Proses Pemanasan Proses pemanasan hanya untuk menurunkan kesadahan yang sifatnya sementara, dan dapat diterapkan dalam skala rumah tangga seperti merebus air sampai mendidih. Semakin lama pemanasan setelah mendidih, dan penyimpanan air yang mendidih dalam termos, penurunan kesadahan akan semakin besar. Untuk membersihkan kerak atau termos dapat diatasi dengan pemberian larutan garam dapur (NaCl) jenuh.
F. Biji Kelor (Moringa Oliefera Lam)
Buah Kelor kering di pohon
Biji Kelor yang telah kering Gambar 2. 1 Biji Kelor Sumber : 20
Nama Lokal : Kelor (Indonesia, Jawa, Sunda, Bali, Lampung), Kerol (Buru); Marangghi (Madura), Moltong (Flores), Kelo (Gorontalo); Keloro (Bugis), Kawano (Sumba), Ongge (Bima); Hau fo (Timor). Tanaman tersebut juga dikenal sebagai tanaman “drumstick” karena bentuk polong buahnya yang memanjang meskipun ada juga yang menyebut sebagai “horseradish” karena rasa akarnya menyerupai “radish”.11 Kelor (Moringa Oliefera Lam) termasuk jenis tumbuhan perdu yang dapat memiliki ketingginan batang 7 -11 meter. Di Jawa, Kelor sering dimanfaatkan sebagai tanaman pagar karena berkhasiat untuk obat-obatan. Pohon Kelor tidak terlalu besar. Batang kayunya getas (mudah patah) dan cabangnya jarang tetapi mempunyai akar yang kuat. Batang pokoknya berwarna kelabu. Daunnya berbentuk bulat telur dengan ukuran kecil-kecil bersusun majemuk dalam satu tangkai. Kelor dapat berkembang biak dengan baik pada daerah yang mempunyai ketinggian tanah 300-500 meter di atas permukaan laut. Bunganya berwarna putih kekuning kuningan dan tudung pelepah bunganya berwarna hijau. Bunga Kelor keluar sepanjang tahun dengan aroma bau semerbak. Buah kelor berbentuk segi tiga memanjang yang disebut klentang (Jawa). Buahnya pula berbentuk kekacang panjang berwarna hijau dan keras
serta berukuran 120 cm panjang. Sedang getahnya yang telah berubah warna menjadi coklat disebut blendok (Jawa).4 Budidaya tanaman Moringa atau Kelor memerlukan pemeliharaan yang sangat minimal dan dapat tahan pada musim kering yang panjang. Cepat tumbuh sampai ketinggian 4-10 meter, berbunga, dan menghasilkan buah hanya dalam waktu 1 tahun sejak ditanam. Tanaman tersebut tumbuh cepat baik dari biji maupun dari stek, bahkan bila ia ditanam di lahan yang gersang yang tidak subur. Sehingga baik bila dikembangkan di lahan-lahan kritis yang mengalami musim kekeringan yang panjang.11 Biji kelor yang telah matang atau tua di pohon dapat dipanen setelah kering. Sayap bijinya yang ringan serta kulit bijinya yang mudah dipisahkan sehingga dengan mudah dapat meninggalkan bijinya yang putih. Bila terlalu kering di pohon, polong biji akan pecah dan bijinya dapat terbang kemana-mana.11 Biji Kelor yang telah dihaluskan cukup efektif dalam menurunkan dan mengendapkan kandungan unsur logam-logam serta padatan tersuspensi dalam air.9
G. Pengaruh Ekstrak Serbuk Biji Kelor Terhadap Kesadahan Biji buah kelor (Moringa Oliefera Lam) mengandung zat aktif rhamnosyloxybenzil-isothiocyanate, yang mampu mengadsorbsi dan menetralisir partikel-partikel lumpur serta logam yang terkandung dalam air limbah suspensi, dengan partikel kotoran melayang di dalam air.9 Adsorbsi adalah proses pengumpulan benda-benda terlarut yang terdapat dalam larutan antar 2 fase, yaitu fase padat (adsorben) dan fase cair (pelarut, biasanya air) yang mengandung spesies terlarut yang akan diserap (adsorbat). Dalam hal ini adsorbatnya adalah ion-ion penyebab kesadahan dan serbuk biji Kelor sebagai adsorbannya.7
No 1 2 3 4 5
Tabel 2. 1 Kandungan kimia biji Kelor (Moringa Oliefera Lam) Kandungan Kimia per 100 gram Biji Daun Serbuk Daun Mousturaiser (%) 86,9 75 7,5 Kalori 26 92 205 Protein (g) 2,5 6,7 27,1 Lemak (g) 0,1 1,7 2,3 Karbohidrat (g) 3,7 13,4 38,3
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
Serat (g) 4,8 Mineral (g) 2 Ca (mg) 30 Mg (mg) 24 P (mg) 110 K (mg) 259 Cu (mg) 3,1 Fe (mg) 5,9 S (mg) 137 Asam oksalat (mg) 10 Vitamin A-B karoten (mg) 0,1 Vitamin B-Choline (mg) 423 Vitamin B1-Thiamin (mg) 0,05 Vitamin B2-Riboflavin (mg) 0,07 Vitamin B3-Asam mikotinat (mg) 0,02 Vitamin C-Asam askorbat (mg) 120 Vitamin E-tokoferol asetat (mg) Arginin (g) 3,6 Histian (g) 1,1 Lysin (g) 1,5 Triplofan (g) 0,8 Metionin (g) 4,3 Fenilalanin (g) 1,4 Treonin (g) 3,9 Leusin (g) 6,5 Iso leusin (g) 4,4 Valin (g) 5,4 Sumber : 4
0,9 2,3 440 24 70 259 1,1 7 137 101 6,8 423 0,21 0,25 0,8 220 6 2,1 4,3 1,9 6,4 2 4,9 9,3 6,3 7,1
19,2 2003 368 204 1324 0,6 28,2 87 0 16,3 2,6 20,5 8,2 17,3 11,3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Biji kelor merupakan polimer organik yang memiliki daya koagulan dan sudah dimanfaatkan sebagai koagulan dalam pengolahan air, terutama pengolahan air minum. Karena sifatnya yang tidak beracun dan mudah terurai secara alami. Bahan aktif dalam biji Kelor mengandung protein, adanya gugus-gugus amino (-NH2) dan karboksilat (COOH) yang terikat menyebabkan biji Kelor mempunyai reaktifitas yang tinggi dan bersifat polielektrolit. Sebagai polielektrolit, biji kelor dapat digunakan untuk mengadsorbsi ion-ion logam terlarut dalam air. Kulit biji Kelor mempunyai kemampuan sebagai adsorben sehingga kemampuan biji Kelor dengan kulit adalah kemampuan gabungan sebagai koagulan dan adsorben.7 Berdasarkan teori di atas ekstrak serbuk biji Kelor (Moringa Oliefera Lam) dapat diasumsikan memiliki daya adsorbsi yang cukup efektif terhadap ion-ion penyebab kesadahan, sehingga diduga dapat menurunkan kesadahan air sumur artetis sampai
memenuhi standar baku air minum dan air bersih yang telah ditetapkan oleh Kepmenkes. Keuntungan penggunaan ekstrak serbuk biji Kelor sebagai adsorben dalam pengolahan air adalah : 4 1. Caranya sangat mudah 2. Tidak berbahaya bagi kesehatan 3. Ekonomis 4. Kualitas air menjadi lebih baik Adapun keterbatasan penggunaan ekstrak serbuk biji Kelor sebagai adsorben dalam pengolahan air adalah : 4 1. Kelor tidak terdapat disemua daerah 2. Air hasil penjernihan dengan kelor harus segera digunakan dan tidak dapat disimpan untuk hari berikutnya. 3. Pengolahan air dengan cara ini hanya untuk skala kecil.
H. Kerangka Teori Berdasarkan teori di atas maka dapat disusun kerangka teori sebagai berikut :
Sumber Air : a. Air laut b. Air Permukaan c. Air Atmosfer d. Air tanah (Air tanah dangkal, air tanah dalam, dan mata air)
Air Baku
Kualitas Fisik
a. b. c. d
Temperat ur Warna Bau Kekeruha
Kualitas Kimia
Arsen (As), besi (Fe, Flourida (F), Chlorida (Cl), Kesadahan, Nitrit, dan lainlain
Kesadahan Air
a. b. c. d.
pH Suhu Waktu pengendapan Proses Pengadukan
Proses Penurunan Kesadahan Air
Kualitas Bakteriologi
Bakteri, Virus, protozoa
Pengolahan Air : a. Pasir b. Kerikil c. Kapur d. Resin e. Pemanasan f. Pertukaran ion g. Adsorbsi/ koagulasi (ekstrak serbuk biji Kelor) h. Pengendapan
Penurunan Kesadahan Air
Gambar 2. 2 Kerangka Teori Sumber : 1, 3, 7, 18
I. Kerangka Konsep Berdasarkan teori di atas maka dapat disusun kerangka konsep sebagai berikut :
Variabel Bebas
Variabel Terikat
Variasi Konsentrasi Ekstrak
Penurunan Kesadahan Air
Serbuk Biji Kelor 1 %
Sumur Artetis
(5 ml, 10 ml, 15 ml, dan 20 ml) Variabel Pengganggu a. b. c. d.
pH * Suhu * Proses Pengadukan ** Waktu Pengendapkan**
Keterangan : * = di ukur ** = di samakan Gambar 2. 3. Kerangka Konsep
J. Hipotesis Sesuai dengan tujuan penelitian di atas maka dapat dirumuskan suatu hipotesis yaitu: ” Ada pengaruh variasi konsentrasi ekstrak serbuk biji Kelor 1 % (5 ml, 10 ml, 15 ml, dan 20 ml) terhadap penurunan kesadahan air sumur artetis”.
