Bidang Ilmu Rekayasa Tipe Penelitian Inovatif
RINGKASAN EKSEKUTIF PEMERINTAH KABUPATEN BANYUWANGI BADAN PERENCANAAN PEMBANGUNAN DAERAH KABUPATEN BANYUWANGI
PEMANFAATAN ASAM OKSALAT DARI SEKAM PADI SEBAGAI AGEN PEREDUKSI ION Hg (II) DAN DESINFEKSI BAKTERI E.coli SECARA FOTOKATALITIK
Tim Peneliti: Rosyid Ridho, M.Sc Ibnatu Fajril Baiti, M.Pd Yushinta Aristina, M.P
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PGRI BANYUWANGI 2012
PEMANFAATAN ASAM OKSALAT DARI SEKAM PADI SEBAGAI AGEN PEREDUKSI ION Hg (II) DAN DESINFEKSI BAKTERI E. Coli SECARA FOTOKATALITIK I. Latar Belakang Air merupakan kebutuhan pokok bagi masyarakat dalam kehidupan sehari-hari, oleh karena itu kesehatan air perlu diperhatikan. Kelayakan air sebagai sumber kebutuhan pokok ditentukan secara fisik, biologis dan kimia. Secara fisik air dilihat dari kenampakan fisik, bau, keasaman, tempeatur. Hal tersebut dapat dikenali dengan panca indea manusia, sehingga penangannya tidak ada begitu ada kendala. Secara Biologi dilihat dari banyaknya kandungan mikroba aerob maupun anaerob. Secara kimia dapat dilihat dari kandungan DO, COD, BOD TSS, TDS, senyawa organik, anorganik dan logam berat. Unsur logam berat adalah unsur yang mempunyai densitas lebih dari 5 gr/cm3 (Sudarmaji, 2006). Merkuri (Hg) mempunyai densitas 13,55 gr/cm3. Diantara semua unsur logam berat, Hg menduduki urutan pertama dalam hal sifat racunnya, dibandingkan dengan logam berat lainnya, kemudian diikuti oleh logam berat antara lain Cd, Ag, Ni, Pb, As, Cr, Sn, Zn (Sudarmaji, 2006). Kenaikan konsentrasi merkuri di lingkungan disebabkan oleh pembuangan limbah industri yang masih mengandung merkuri dengan konsentrasi yang cukup tinggi (Mailman, 1980). Beberapa aktivitas manusia yang merupakan sumber tidak langsung pencemaran merkuri di lingkungan adalah pembakaran bahan bakar fosil, produksi baja, semen, fosfat dan peleburan logam dari biji sulfidanya (WHO, 1976). Sumber yang terkait secara langsung dengan pencemaran merkuri adalah penggunaan fungisida organomerkuri dan industri yang menggunakan merkuri seperti pabrik plastik, kertas, baterai, industri farmasi, katalis dan dari pertanian (Timbrell, 1989). Merkuri (Hg(II)) dan garamnya merupakan senyawa yang berbahaya yang dapat tersebar luas, baik di dalam air maupun di udara. Senyawa merkuri yang biasa ditemukan dalam perairan adalah HgCl2 dan Hg2+ yang larut, yang dapat mengalami metilasi oleh bakteri menjadi senyawa metal organik yaitu metil merkuri dan dimetil merkuri. Kedua senyawa tersebut dapat terakumulasi pada organisme perairan, seperti pada ikan.
2
Penyerapan HgCl2 dapat menyebabkan kerusakan permanen pada otak, hati dan ginjal (Darmono, 2001). Secara biologis, kelayakan air untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari ditinjau dari keberadaan mikroorganisme yang merugikan manusia, seperti bakteribakteri gram negatif, salah satu contohnya adalah E. Coli. Hal itu ditunjukkan dengan Kepmenkes No. 907, 2002 yaitu dari tidak adanya kandungan bakteri E. Coli dalam air minum merupakan parameter bakteriologis dari baku mutu air minum. Bakteri E. Coli merupakan mikroflora alami yang terdapat pada saluran pencernaan manusia dan hewan. Beberapa galur E. Coli dapat menyebabkan penyakit pada manusia seperti diare (Astawan, 2007), yang hingga tahun 2001 diare merupakan penyebab kematian bayi ketiga di Indonesia (ISSDP, 2006). Sebagian besar masyarakat pedesaan masih melakukan MCK langsung ke sungai, danau dan ruang terbuka (ISSDP, 2006), sehingga kontaminasi yang dihasilkan pada air permukaan telah mengarah ke insidensi penularan penyakit lewat feaces sangat tinggi. Sebesar 33,34% sampel air minum perpipaan dan 54,16% sampel air minum non perpipaan yang terbukti mengandung bakteri E. coli (ISSDP, 2006). Metode pengolahan limbah kimia yaitu Hg(II) yang selama ini sudah diaplikasikan yaitu metode adsorpsi, pertukaran ion. Metode tersebut relatif sederhana dan efektif, tetapi memiliki kelemahan yaitu pada saat proses adsorbsi atau pertukaran ion, Hg(II) hanya berpindah dari larutan ke adsorben atau resin penukar ion. Selanjutnya diperlukan pengolahan limbah kembali Hg(II) yang terperangkap pada padatan adsorben atau resin penukar ion dan padatan adsorben atau bahan penukar ion yang sudah jenuh. Sedangkan untuk pengolahan Metode yang saat ini digunakan PDAM yaitu klorinasi dapat menyebabkan reaksi dengan dengan senyawa lain membentuk klorofenol yang dapat memunculkan radikal bebas (Media Indonesia, 2005). Untuk mengatasi hal tersebut peneliti mengembangkan metode fotoreduksi menggunakan cahaya dan serbuk fotokatalis yang dapat mereduksi Hg(II) dan dapat mendegradasi bakteri E. Coli yang sangat berbahaya bagi lingkungan. Berdasar penelitian sebelumnya (Ridho, 2008) membuktikan bahwa dengan metode fotokatalitik menggunakan TiO2 sebagai agen fotokatalitik dapat mereduksi ion Hg(II) dan (Huang dkk, 2000) menyatakan bahwa TiO2 dapat mendisinfeksi bakteri
3
dengan mengoksidasinya menjadi karbon dioksida dan air yang aman untuk dilepaskan ke lingkungan. Radikal hidroksil dari agen fotokatalitik akan merusak membran sel bakteri, menyerang DNA and RNA dari bakteri termasuk merusak sistem respiratori dan meningkatkan permiabilitas membran sel, sehingga dinding sel bakteri akan pecah. Banyak ROS (Reactive Oxygen Spesies) yang dapat dijadikan sebagai agen fotokatalitik (Huang dkk, 2000). Oleh karena itu dalam penelitian ini menggunakan asam oksalat (H2C2O4) sebagai agen fotokatalitik untuk mereduksi ion Hg(II) dan mendegradasi bakteri E coli yang ada di perairan. Kandungan asam oksalat dalam sekam padi mencapai 15% dari berat sekam (Mastuti, 2005), oleh karena itu dalam penelitian ini dilakukan uji efektivitas asam oksalat (H2C2O4) dari sekam padi sebagai fotokatalis dalam proses fotoreduksi Hg(II) menjadi Hg(0) dan fotodegradasi pada bakteri E. coli. Kabupaten Banyuwangi merupakan penghasil padi yang setiap tahunnya mengalami peningkatan (Dinas Pertanian, 2010). Produksi padi tersebut menghasilkan produk samping yang besarnya (15-20)% dari berat padi yaitu sekam padi (Widowati, 2001). Hingga saat ini masyarakat hanya menggunakan sekam padi sebagai bahan bakar produksi batu bata/gerabah, menghambat mencairnya es pada produksi es balok, media tanam, digunakan untuk dasar lantai kandang pada peternak unggas dan produksi sekam padi di banyuwangi menyebar hampir di seluruh kecamatan, sehingga jumlah sekam padi melimpah. Oleh karena itu nilai jual sekam sangat rendah. Dengan sekam padi menjadi sumber agen fotokatalitik yaitu asam oksalat, maka dapat meningkatkan nilai manfaat dari sekam padi (lampiran cost/benefit analysis). Sekam padi mengandung karbon dalam bentuk selulosa dalam jumlah yang cukup besar. Selulose merupakan senyawa karbon rantai panjang yang bisa direngkah menjadi senyawa karbon yang lebih sederhana menggunakan alkali kuat (Mastuti, 2005). Salah satu senyawa karbon yang dihasilkan dalam proses perengkahan adalah asam oksalat (Kirk, 1983).
4
BAB II STUDI PUSTAKA Mekanisme Fotoreduksi Ion Hg(II) dan Fotodegradasi Bakteri E. Coli Proses fotoreduksi ion Hg(II) dalam larutan dapat berlansung karena ion tersebut menangkap electron yang disediakan oleh molekul air maupun fotokatalis setelah menyerap cahaya atau energy foton. Ion Hg(II) dapat tereduksi karena memiliki potensial standar (E0) positif sebesar 0,85 volt. Reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut (Chen dan Ray, 2001) H2O
+
hυ
H+
+ ·OH
+
H2C2O4
+
hυ
H2C2O4 ( H+
+
Hg2+
+
2e-
Hg0
ee-)
Efektivitas fotoreduksi ion Hg(II) yang dikatalis H2C2O4 secara umum ditentukan oleh jumlah elektron yang terbentuk dan efektivitas interaksi antara elektron dengan ion Hg(II) tersebut. Jumlah elektron yang tersedia antara lain depengaruhi oleh efektivitas kontak antara molekul air dan fotokatalis dengan sinar. Efektivitas kontak antara molekul air dan fotokatalisis dengan sinar tergantung pada waktu kontak antara spesies-spesies tersebut. Semakin lama penyinaran maka semakin banyak energy foton yang diserap oleh molekul air dan fotokatalis sehingga akan semakin banyak jumlah elektron yang terbentuk untuk mereduksi Ion Hg (II). Selain elektron, H+ yang dikeluarkan oleh asam oksalat merupakan oksidator kuat yang mampu untuk mengoksidasi air menjadi radikal hidroksil (∙OH). Radikal hidroksil merupakan spesi pengoksidasi kuat yang dapat mengoksidasi kebanyakan zat organik menjadi air, asam mineral dan karbon dioksida (Gunzulardi, 2001; Slamet dkk, 2007). Penelitian fotokatalisis dikembangkan secara luas untuk menguji kemampuannya dalam membunuh virus, bakteri, fungi, alga, dan sel kanker (Huang dkk, 2000). Ketika diterangi dengan sinar ultraviolet-dekat, fotokatalis menunjukkan aktivitas anti bakteri yang baik (Huang dkk,2000; Lu dkk, 2003). Kematian sel bakteri oleh fotokatalisis disebabkan berkurangnya permeabilitas sel. Kontak pertama fotokatalis dengan sel terjadi pada dinding sel, dimana reaksi oksidasi oleh fotokatalis akan merusak dinding sel bakteri. Bakteri dengan dinding sel yang rusak masih merupakan bakteri yang sehat, namun tanpa perlindungan. Setelah
5
menghilangkan perlindungan dinding sel, selanjutnya reaksi oksidasi terjadi di membran sitoplasma, Kerusakan oksidatif yang terjadi akan semakin meningkatkan permeabilitas sel, dan menyebabkan isi dalam sel mengalir bebas keluar sel yang menyebkan kematian sel. Partikel fotokatalis yang bebas juga dapat mencapai membran sel yang sudah rusak, dan serangan langsung tersebut dapat mempercepat kematian sel. (Huang dkk, 2000)
6
BAB III METODELOGI PENELITIAN III.1 Alat dan Bahan Penelitian III.1.1 Alat Penelitian Reaktor yang dilengkapi dengan satu set alat pengaduk magnetik merk spinbar ukuran 2 cm dan lampu UV tipe black light blue (BLB) 40 Watt, 220 Volt dengan panjang gelombang 300-390 nm, sebagaimana terlihat pada gambar III.1, alat gelas laboratorium seperti erlenmeyer, Labu leher 3, pipet volum, corong gelas, labu ukur, gelas beker, pH meter Orion Research Model 601, neraca analitik Mettler AE 200, Centrifuge IEC(International Equipment Company) AGIMATIC-N, Cold Vapor Atomic Absorption Spectrometry GBC HG 3000.
Gambar III.1 Reaktor Fotokatalis
III.1.2 Bahan-bahan Penelitian Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Sekam padi, CaCl2, H2SO4, NaOH yang semuanya buatan Merck. Pelet buffer pH 4 dan 7 buatan BDH Analar, kertas saring Whatman 42 (Φ = 110 nm), bakteri E. Coli, dan akuades.
7
III. 2 Cara Penelitian Penelitian ini terdiri dari sintesis Asam oksalat serta uji fotokatalitik untuk detoksi ion Hg(II) melalui reaksi fotoreduksi dan desinfeksi E. coli melalui reaksi fotodegradasi terkatalisis asam oksalat.
III. 2.1 Pembuatan Asam Oksalat Pembuatan asam oksalat 1. Menimbang sekam padi sebanyak 15 g. 2. Memasukkan sekam padi dalam labu leher tiga kemudian menambah NaOH dengan konsentrasi 2 M tertentu sebanyak 250 ml. 3. Kemudian memanaskan labu leher dua yang sudah dilengkapi pengaduk yang dapat diatur kecepatannya konstan. Menghitung waktu mulai mendidih. 4. Setelah pemanasan selesai mendinginkan dan menyaring larutan, kemudian mencuci endapan dengan aquadest panas 5. Mencampur filrat hasil penyaringan dengan filrat hasil pencucian sampai 400 ml sebagai larutan induk. Pengkristalan Asam Oksalat 1. Mengambil 25 ml sampel larutan induk kemudian menambahakan (CaCl2) jenuh sehingga akan terjadi endapan putih kalsium oksalat. 2. Menyaring endapan kemudian menambahkan H2SO4 sebanyak 100 ml sehingga endapan akan terurai menjadi asam oksalat dan kalsium sulfat. 3. Menyaring hasil uraian dan mengambil filrat 25 ml kemudian dimasukkan kedalam erlenmeyer 50 ml dan memanaskan sampai 70 ºC. 4. Kemudian didinginkan dalam air es 24 jam sehingga terbentuk endapan asam oksalat yang berupa kristal jarum berwarna putih. 5. Menyaring endapan dan mengeringkan dalam oven, kemudian menimbang dan mencatat hasilnya.
III. 2.2 Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk fotoreduksi larutan Hg(II) Proses fotoreduksi ion Hg(II) dilakukan dengan sistem batch dalam reaktor yang dilengkapi dengan lampu UV 40 watt dan plate magnetic stirer. Untuk itu, campuran
8
yang terdiri dari larutan Hg(II) dan Asam Oksalat dimasukkan ke dalam reaktor dan disinari dengan lampu UV sambil diaduk dengan pengaduk magnet dalam waktu 24 jam. Pemisahan filtrat dari padatannya dilakukan dengan cara penyaringan dengan kertas Whatman 42. Filtrat yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan AAS teknik uap dingin (di Laboratorium Kimia Analitik UGM) untuk menentukan konsentrasi ion Hg (II) sisa atau tidak tereduksi. Langkah yang sama dilakukan untuk mempelajari pengaruh massa fotokatalis, konsentrasi ion Hg(II), dan pH larutan dengan waktu penyinaran tetap (24 jam), terhadap efektivitas fotoreduksi ion Hg(II). Untuk mempelajari pengaruh massa fotokatalis dilakukan proses dengan menggunakan sekam padi dengan massa yang bervariasi yaitu 5, 10, 25, 50, dan 75 mg untuk 50 mL larutan Hg(II) 5 ppm dengan waktu penyinaran selama 24 jam. Pengaruh konsentrasi larutan Hg(II) dipelajari dengan cara yang sama, konsentrasi larutan yang bervariasi yaitu 2,5; 5; 10; 20 dan 25 ppm pada waktu 24 jam dan massa fotokatalis optimum.
III. 2.3 Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk fotodegradasi Bakteri E. Coli. Uji Fotokatalis asam oksalat dalam proses degradasi E. Coli dilakukan tiga tahapan: 1. Larutan yang mengandung E. Coli umur 24 jam dengan konsentrasi tertentu ditambah dengan fotokatalis asam oksalat dengan massa optimum dari percobaan II.2 yang disinari lampu UV selama 24 jam 2. Larutan yang mengandung E. Coli umur 24 jam dengan konsentrasi tertentu ditambah dengan fotokatalis asam oksalat dengan massa optimum dari percobaan II.2 yang tanpa disinari lampu UV selama 24 jam 3. Larutan yang mengandung E. Coli umur 24 jam dengan konsentrasi tertentu yang disinari lampu UV selama 24 jam, tanpa penambahan fotokatalis.
9
III. 3. Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk fotoreduksi Ion Hg dan desinfeksi bakteri E. Coli dalam skala semi makro dengan menggunakan sinar matahari sebagai alternatif pengganti UV Proses Uji fotokatalitik asam oksalat untuk fotoreduksi ion Hg(II) dan Desinfeksi Bakteri E. Coli Menggunakan sinar matahari (Gambar III. 2) dilakukan dengan tiga tahap percobaan yaitu: 1. 500 mL larutan Hg (II) 5 ppm direaksikan dengan Asam Oksalat 100 mg dan dipanaskan dengan sinar matahari selama 6-7 Jam. 2. 500 mL Larutan Hg (II) 5 ppm dipanaskan dengan sinar matahari selama 6-7 jam tanpa penambahan Asam Oksalat 3. 500 mL Larutan yang mengandung Bakteri E. Coli dipanaskan dengan sinar matahari selama 6-7 jam dengan penambahan Asam Oksalat III. 4. Analisis Merkuri di Lingkungan Analisis merkuri di lingkungan dilakukan di tiga tempat yaitu: 1. Analisis Air di sungai Kaligonggo Hutan 56 kecamatan pesanggaran banyuwangi 2. Analisis Air di sumur dan tanah warga yang terletak didekat tempat pengolahan merkuri
10
BAB IV PEMBAHASAN
IV.1. Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk fotoreduksi larutan Hg(II) Pada proses fotoreduksi Ion Hg (II) terkatalisis asam oksalat dilakukan tiga macam variasi yaitu: pengaruh massa asam oksalat, pengaruh konsentrasi merkuri dan Uji fotokatalis asam oksalat secara semimakro menggunakan sinar matahari.
IV.1.1 Pengaruh massa Asam Oksalat terhadap proses fotoreduksi Ion
Hg(II)
Pada penelitian ini dilakukan pengaruh massa asam oksalat pada proses fotoreduksi merkuri dengan konsentrasi Awal ion Hg (II) sebesar 5 ppm. Hasil kajian pengaruh massa fotokatalis asam oksalat terhadap fotoreduksi ion Hg(II) disajikan pada gambar VI. 3 berikut: Grafik Massa Asam Oksalat Vs Hg Tereduksi 80
74.77
%Hg Tereduksi
70 60 50
57.93 47.54
48.92
48.55
40 30 20 10 0 5 mg
10 mg
25 mg
50 mg
75 mg
Massa As. Oksalat (mg)
Gambar IV.1. Pengaruh variasi massa asam oksalat terhadap fotoreduksi Ion Hg (II) Gambar IV.1 memperlihatkan secara umum bahwa kenaikan massa asam oksalat yang digunakan, dapat meningkatkan jumlah ion Hg(II) yang tereduksi dari 47,54-74,77 %. Hal ini dikarenakan dengan semakin banyaknya massa oksalat maka jumlah elektron dalam larutan juga semakin besar, dengan semakin banyaknya elektron dalam larutan mengakibatkan terjadinya kontak antara elektron dengan Ion Hg2+ sehingga mengakibatkan ion Hg2+ tereduksi menjadi semakin tinggi.
11
Pada penelitian ini efektifitas fotoreduksi tertinggi dicapai pada 75 mg asam oksalat dengan efektivitas fotoreduksi 74,77%. IV.1.2 Pengaruh Variasi konsentrasi Ion Hg (II) terhadap massa asam oksalat optimum dalam proses fotoreduksi ion Hg(II) Pengaruh konsentrasi awal larutan ion Hg(II) perlu dipelajari untuk mendapatkan informasi tentang konsentrasi ion Hg(II) maksimal yang dapat direduksi secara efektif dengan menggunakan sejumlah tertentu Asam Oksalat. Untuk menyelidiki pengaruh konsentrasi awal ion Hg(II) dilakukan dengan menyinari 50 mL larutan ion Hg(II) dengan konsentrasi bervariasi selama 24 jam dan berat Asam Oksalat 75 mg. Hasil penelitian disajikan pada gambar IV.2 Variasi Konsentrasi Vs Persen Hg Tereduksi
Konsentrasi merkuri
100.000
96.175
80.000
79.228
71.860 63.053
60.000
41.860
40.000 20.000 0.000 2.5 ppb
5 ppb
10 ppb
20 ppb
25 ppb
% Hg Tereduksi
Gambar IV.2. Pengaruh variasi konsentrasi terhadap persen Hg (II) tereduksi
Gambar IV.2 memperlihatkan secara umum bahwa kenaikan konsentrasi awal larutan Hg(II) dari 2,5 – 25 ppm menyebabkan penurunan % reduksi Hg(II). Penurunan ini terjadi karena persen tereduksi dihitung dengan cara membandingkan konsentrasi ion Hg(II) yang tereduksi dengan konsentrasi ion Hg(II) awal. Pada konsentrasi awal ion Hg(II) 2,5 – 10 mg/L terlihat bahwa ion Hg(II) tereduksi sangat tinggi yaitu sebesar 96,175% - 71,86 %. Hal ini menunjukkan bahwa pada interval konsentrasi yang rendah kenaikan konsentrasi awal ion Hg(II) memberikan hasil fotoreduksi yang relatif besar terhadap jumlah ion Hg(II) mula-mula.
12
Namun untuk konsentrasi awal larutan ion Hg(II) yang cukup besar yaitu 20-25 mg/L, ternyata kenaikan konsentrasi memberikan persen ion Hg(II) tereduksi yang lebih rendah, yaitu berkisar dari 63,05 % - 41,86 %. Pada konsentrasi yang relatif besar, kenaikan konsentrasi menyebabkan meningkatnya kekentalan yang diakibatkan kenaikan spesies Hg(II) dalam larutan, sehingga akan menghalangi tumbukan antara ion Hg(II) dengan elektron sehingga efektivitas fotoreduksi menjadi berkurang. Selain itu karena elektron yang tersedia pada sistem relatif tetap, maka meskipun jumlah ion Hg(II) dalam larutan meningkat, efektivitas fotoreduksi relatif tidak berubah (Ridho, 2008). Hal tersebut menyebabkan ion Hg(II) yang mengalami fotoreduksi relatif lebih kecil jika dibandingkan konsentrasi awal ion Hg(II), sehingga menghasilkan persen ion Hg(II) yang tereduksi relatif rendah.
IV.2. Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk fotodegradasi Bakteri E. Coli. Hasil dari uji fotokatalitik asam oksalat untuk fotodegradasi E. Coli dengan penambahan massa optimum yaitu 75 mg/50 mL ditunjukkan pada gambar IV.3. Di bawah ini : Persen Bakteri terdegradasi
100
98.90833333 80.55
80 60 40 20 0
0 Tanpa penambahan asam oksalat
Penambahan asam oksalat di ruang gelap
Penambahan asam oksalat dan sinar UV
Perlakuan
Gambar IV.3. Variasi Perlakuan pada asam oksalat dan larutan terhadap persen (%) Bakteri E. Coli yang terdegradasi Pada gambar IV.3. menunjukkan bahwa jumlah E. Coli yang terdegradasi hanya terjadi pada penambahan asam oksalat di ruang gelap dan yang disinari UV, sedangkan perlakuan dengan penyinaran saja (tanpa adanya asam oksalat) tidak menunjukkan adanya bakteri yang terdegradasi, hal ini dikarenakan pada proses penyinaran saja hanya
13
terjadi proses fotolisis, dimana jumlah elektron dan radikal hidroksil yang dilepaskan oleh air cukup kecil sehingga tidak mampu merusak dinding sel bakteri, yang mengakibatkan bakteri mampu bertahan dan proses fotodegradasi tidak terjadi. Pada penambahan asam oksalat di ruang gelap bakteri E. Coli yang terdegradasi sebesar 241.650 cell/unit (80, 55 %) atau hanya sisa 58.360 cell/unit dari konsentrasi awal yaitu sebesar 300.000 cell/unit bakteri E. Coli . Dalam hal ini asam oksalat sebagai agen fotoatalitik untuk mendegradasi E. Coli tidak bekerja, melainkan sifat asam oksalat yang mempunyai gugus H+ yang dapat merusak dinding sel bakteri. Perlakuan penambahan oksalat dan dengan penyinaran UV mendegradasi bakteri E. Coli sebesar 98,91 %. Apabila diberikan penyinaran dari lampu UV maka akan bekerja proses fotokimia pada bakteri yang menyebabkan kerusakan struktur DNA sel dan proses replikasinya akibat penetrasi sinar UV ke dalam inti sel bakteri E. Coli. Sedangkan apabila diberikan katalis asam oksalat lampu UV maka berlaku kombinasi proses fotokimia dan katalis pada bakteri dimana asam oksalat sebagai agen fotokatalitik yang tersinari oleh lampu UV akan melepaskan hole yang bereaksi dengan air membentuk radikal hidroksil. Radikal hidroksil tersebut menyerang dinding sel bakteri dan masuk ke dalam membran sitoplasma. Kerusakan oksidatif yang terjadi akan semakin meningkatkan permeabilitas sel, dan menyebabkan isi dalam sel mengalir bebas keluar sel sehingga terjadi kematian bakteri (Huang dkk, 2000).
IV.3. Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk fotoreduksi Ion Hg(II) dan desinfeksi bakteri E. Coli dalam skala semi makro dengan menggunakan sinar matahari sebagai alternatif pengganti UV Uji fotokatalitik asam oksalat dalam sekala semi karo menggunakan cahaya matahari sebagai sumber UV dilakukan dengan dua tahap uji yaitu uji fotokatalitik asam oksalat untuk fotoreduksi ion Hg(II) dan desinfeksi E. Coli.
IV.3.1 Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk fotoreduksi Ion Hg (II) dengan menggunakan sinar matahari sebagai alternatif pengganti UV Penelitian ini dilakukan dengan mereaksikan 75 mg asam oksalat dan larutan Hg(II) 5 ppm, yang menggunakan matahari sebagai sumber sinar dalam melakukan
14
proses fotoreduksi. Pada penelitian ini dilakukan variasi pada Larutan Hg (II) yang ditambahkan Asam Oksalat yang disinari dengan matahari selama 6-7 jam dengan proses pengadukan, tanpa disertai proses pengadukan, dan Larutan Hg (II) 5 ppm yang disinari dengan matahari tanpa penambahan asam oksalat. Hasil dari proses fotoreduksi menggunakan sinar matahari ditunjukkan pada gambar IV.4 berikut: 80 70 60 50 74.063
% Hg Tereduksi 40
73.929
30 20
26.225
10 0 Asam Oksalat + Sinar Asam Oksalat + Sinar Sinar Matahari tanpa matahari matahari tanpa diaduk asam oksalat
Gambar IV.4. Pengaruh sinar matahari terhadap persen Hg (II) tereduksi Dari gambar di atas dapat ditunjukkan bahwa penambahan asam oksalat pada larutan Hg(II) yang disinari dengan matahari dengan pengadukan maupun tanpa pengadukan menunjukkan efektifitas fotoreduksi yang hampir sama, sedangkan pada perlakuan tanpa penggunaan asam oksalat menunjukkan penurunan efektifitas fotoreduksi yang sangat tajam yaitu hanya 26,225 % ion Hg(II) yang tereduksi. Hal ini dikarenakan dengan adanya penambahan asam oksalat maka sinar matahari mengenai permukaan asam oksalat dan air dalam larutan sehinga menghasilkan elektron dan hole pada permukaan asam oksalat dan air yang menghasilkan radikal bebas. Elektron yang dihasilkan dari asam oksalat dan H2O digunakan untuk mereduksi ion Hg (II), sehingga dengan adanya asam oksalat maka elektron yang dihasilkan akan semakin banyak, sehingga Hg(II) yang tereduksi semakin besar (74,063 %), sedangkan pada larutan Hg(II) yang tidak ditambahkan asam oksalat didalamnya, menunjukkan rendahnya hasil fotoreduksi, hal ini dikarenakan elektron yang terdapat pada larutan cukup sedikit untuk mereduksi Hg(II) sehingga pada larutan tersebut hanya terjadi proses reaksi fotolisis yaitu elektron dan hole hanya dihasilkan dari air, yang mengakibatkan efektivitas fotoreduksi relatif rendah. (26,225%).
15
VI.3.2 Uji fotokatalitik Asam Oksalat untuk desinfeksi bakteri E. Coli dengan menggunakan sinar matahari sebagai alternatif pengganti UV Hasil analisis penambahan asam oksalat sebagai agen pendegradasi dengan menggunakan sinar matahari ditunjukkan pada Gambar IV.5 berikut:
Grafik Asam Oksalat untuk desinfeksi bakteri E. Coli dengan menggunakan sinar matahari sebagai alternatif pengganti UV 98.055 100 % Bakteri Tereduksi
80 60 40 20
0
0 Jumlah bakteri Awal
Penambahan asam oksalat
Perlakuan
Gambar IV.5 Grafik Asam Oksalat untuk desinfeksi bakteri E. Coli dengan menggunakan sinar matahari sebagai alternatif pengganti UV Pada gambar IV.5 menunjukkan bahwa pada penambahan asam oksalat sebagai agen fotokatalitik dan penyinaran dengan sinar matahari selama 7 jam menunjukkan bakteri E. Coli teregradasi sebesar 98,06 %. Hal ini dikarenakan sinar matahari yang jatuh ke permukaan bumi juga merupakan sinar UV dengan panjang gelombang antara 200–400 nm (Byrne et. al, 2011), sehingga mampu mengaktivasi asam oksalat sebagai agen fotokatalitik untuk menghasilkan elektron dan hole yang menghasilkan radikal hidroksil yang dapat merusak dinding sell bakteri. Efektivitas fotodegradasi E.Coli menggunakan asam oksalat sebagai agen fotokatalitik dengan sinar matahari (98,06%) hampir sama dengan penambahan asam oksalat yang disinari UV (98,9 %). Hal ini menunjukkan bahwa sinar matahari dapat digunakan sebagai salah satu alternatif pengganti UV dengan waktu fotodegradasi yang relatif singkat yaitu sekitar 7 jam dibandingkan dengan UV dengan waktu penyinaran 24 jam.
16
BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN
V.1 SIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1.
Proses pembuatan Asam oksalalat optimum dari sekam padi didapatkan pada konsentrasi NaOH 2M, H2SO4 2 M dan CaCl2 0,9 M dengan massa asam oksalat 4 gram
2.
Kenaikan massa fotokatalis asam oksalat dapat meningkatkan efektivitas fotoreduksi ion Hg(II), Efektivitas fotoreduksi optimum didapatkan pada massa asam oksalat 75 mg, dengan efektivitas fotoreduksi ion Hg(II) sebesar 74,77 %..
3.
Kenaikan konsentrasi awal ion Hg(II) pada proses fotoreduksi menggunakan asam oksalat menghasilkan efektivitas yang semakin rendah
4.
Penambahan asam oksalat pada larutan Hg(II) yang disinari dengan matahari dengan pengadukan (74,063 %) maupun tanpa pengadukan (73,9%) menunjukkan efektifitas fotoreduksi yang hampir sama, sedangkan pada perlakuan tanpa penggunaan asam oksalat menunjukkan penurunan efektifitas fotoreduksi yang sangat tajam (26,225 %).
5.
Proses desinfeksi E. Coli menggunakan asam oksalat dengan menggunakan sinar UV dan matahari mempunyai efektivitas fotodegradasi yang sangat tinggi yaitu sebesar 98 %, sedangkan mengalami penurunan efektivitas fotodegradasi pada ruang gelap yang ditambahkan asam oksalat sebesar 80%. Selain itu pada proses penyinaran sinar UV tanpa adanya asam oksalat tidak menunjukkan penurunan bakteri E. Coli (0%).
6.
Kadar merkuri di badan sungai kali gonggo pada saat mengalir cukup baik yaitu sekitar 0,16 ppb, namun pada genangan air di badan sungai tersebut mengalami peningkatan yaitu sebesar 3,28 ppb, sedangkan kadar merkuri di sumur warga juga masih cukup baik yaitu sebesar 2,64 ppb dan 2,52 ppb namun kadar merkuri masih di bawah ambang batas yang ditetapkan oleh kementerian lingkungan hidup yaitu sebesar 5 ppb.
17
V.2 IMPLIKASI Berdasarkan kesimpulan yang ada maka dapat diambil beberapa implikasi sebagai berikut: 1.
Asam Oksalat dapat dibuat dari sekam padi
2.
Asam oksalat dapat digunakan untuk mereduksi Ion Hg(II)
3.
Secara umum tingkat pencemaran merkuri di sungai kaligonggo dan sumur warga masih relatif rendah
4.
Proses Desinfeksi E. Coli dengan asam oksalat dapat dilakukan dengan dengan menggunakan UV atau Sinar matahari sebagai sumber cahaya
V.3 SARAN Dari hasil penelitian yang telah dilakukan maka dapat ditarik beberapa saran, antara lain: 1.
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang pembuatan asam oksalat dengan menggunakan bahan lain yang mempunyai kandungan polisakarida relatif tinggi
2.
Perlu dilakukan penelitian tentang fotoreduksi merkuri yang tercampur dengan limbah lainnya seperti timbal, sianida, perstisida dan fenol
3.
Diperlukan adanya kombinasi fotokatalis untuk mereduksi ion Hg(II)
18
