FOTOKATALISIS POLUTAN MINYAK BUMI DI AIR LAUT PADA SISTEM SINAR UV DENGAN KATALIS TiO2
Oleh : Mohammad Khoirudin Alfan Nrp. 3307100080 Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Yulinah T, MAppSc NIP 195307061984032004
LATAR BELAKANG
Berdasarkan PP No.19/1999, pencemaran laut adalah dengan masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi, dan atau komponen lain ke dalam lingkungan laut oleh kegiatan manusia sehingga kualitasnya turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan lingkungan laut tidak sesuai lagi dengan baku mutu dan atau fungsinya Tumpahan minyak di laut baik yang berasal dari kegiatan penambangan lepas pantai, kebocoran, kecelakaan kapal tanker dan lain sebagainya dapat menimbulkan efek lokal yang serius terhadap hewan dan tumbuhan yang berada di dalam laut (Goldberg, 1991)
LATAR BELAKANG
TUMPAHAN MINYAK DI LAUT
TEKNOLOGI YANG ADA KURANG EFEKTIF DAN EFISIEN
TEKNOLOGI BARU
PROSES BIODEGRADASI : penguraian minyak bumi oleh aktifitas mikroorganisme, baik oleh mikroorganisme yang secara alami terdapat di laut atau dengan menambahkan mikroorganisme pengurai ke perairan yang tercemar KELEMAHAN : Tidak dapat mengatasi tumpahan minyak dalam waktu yang singkat. DISPERSAN (PEMECAH) KIMIAWI : memecah minyak menjadi tetesan‐ tetesan kecil KELEMAHAN : removal minyak bumi hanya mencapai 50% berpotensi menimbulkan dampak negatif terhadap beberapa organisme laut
FOTOKATALISIS TiO2 Dengan Sinar UV
MENGAPA ? Fotokatalisis adalah proses reaksi kimia yang menggunakan energi cahaya dan dipercepat katalis padat (Arutanti dkk., 2009) TiO2 lebih sering digunakan dalam aplikasi fotokatalisis khususnya pengolahan limbah, karena mempunyai sifat tidak beracun, memiliki kemampuan untuk mengoksidasi yang tinggi dan tidak larut dalam kondisi eksperimen (Linsebigler et al., 1995) Dengan pencahayaan sinar ultra violet (254 nm) permukaan TiO2 mempunyai kemampuan mengionisasi reaksi kimiawi (Arutanti dkk., 2009) Pada penelitian sebelumnya menyebutkan bahwa fotokatalis dengan menggunakan TiO2 dengan kadar berat/volume 0,1 % dan lampu Hg sebagai sumber cahaya dapat menyisihkan senyawa karbon sebesar 90 % (Ziolli dan Jardim, 2001) Metoda tersebut merupakan metoda yang efisien dan ekonomis untuk digunakan dalam upaya remediasi air laut yang tercemar oleh minyak bumi. (Ziolli dan Jardim, 2001)
PERUMUSAN MASALAH
Berapakah dosis pembubuhan TiO2 yang dapat menghasilkan prosentase (%) removal tertinggi untuk mengolah air laut yang tercemar minyak bumi dengan sinar UV ?
PERUMUSAN MASALAH
Berapakah efisiensi removal 2 jenis minyak bumi , yaitu alifatik (minyak solar) dan aromatik (minyak pelumas) pada air laut yang tercemar minyak bumi pada Fotokatalisis TiO2 dengan sinar UV ?
RUANG LINGKUP
Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium. Sampel merupakan sampel buatan denga kadar NaCl 3,3 %. Kadar salinitas air laut adalah antara 3,3 % ‐ 3,7 % (Mangkoediharjo, 2005) Pada penelitian kali ini dilakukan dua variasi yaitu variasi penambahan dosis TiO2 dan variasi jenis pencemar minyak bumi Parameter yang dianalisis adalah Total Petroleum Hydrocarbons (TPH) dan Spektrofotometri IR
PROSES PENELITIAN
• Disiapkan 1500 ml air laut dan sebagai sampel dan ditambahkan minyak bumi pada gelas ukur tersebut dengan perbandingan 1 : 20 v/v terhadap air laut (Ziolli dan Jardim, 2001). • Air laut yang sudah ditambahkan minyak bumi diaduk menggunakan magnetic stirrer selama 30 menit di tempat gelap kemudian didiamkan selama 15 hari. • Diambil larutan dengan mengalirkan keluar sebanyak 1200 ml sampel melalui kran yang berada pada bagian bawah gelas ukur untuk mengambil bagian yang terlarut atau soluble. • Pada variasi penambahan dosis TiO2, dosis TiO2 yang ditambahkan sebesar 0 gram/L; 0,5 gram/L; 1 gram/L; 1,5 gram/L; 2 gram/L dengan lama penyinaran dengan sinar UV adalah selama 7 hari. Pengambilan sampel air pada hari ke‐7 untuk menentukan dosis optimum dari TiO2. • Pada variasi jenis pencemar minyak bumi yaitu, alifatik (minyak solar) dan aromatik (minyak pelumas) dengan penambahan dosis TiO2 optimum. Lama penyinaran dengan sinar UV adalah selama 7 hari dengan pengambilan sampel air pada hari ke‐0; hari ke‐1; hari ke‐3; hari ke‐5; hari ke‐7. (Ziolli dan Jardim, 2001)
REAKTOR
Lampu UV 6 W
(Ziolli dan Jardim,2001)
HASIL PENELITIAN
SOLAR
Analisis Total Petroleum Hydrocarbon (TPH) Tabel 1 Hasil Analisis Perhitungan TPH Senyawa Alifatik (Solar).
No.
Dosis TiO2 (g/L)
Berat TPH hari ke‐0 (g)
Berat TPH hari ke‐7 (g)
% removal
1
0
1,03
0,32
68,99
2
0,5
0,98
0,26
73,58
3
1
0,91
0,12
86,84
4
1,5
1,20
0,44
63,33
5
2
0,91
0,48
47,36
80 60 40
removal (%)
100
20 0 0
0,5
1
Dosis TiO2 (g/L)
1,5
2
Gambar 1 Hasil Analisis Perhitungan TPH Senyawa Alifatik (Solar).
Analisis Gugus Fungsi Fourier Transform Infrared (FTIR)
CH3 CH2 C=O OH
TiO2 1 g/L (optimum) Hari Ke‐0
Analisis Gugus Fungsi Fourier Transform Infrared (FTIR)
CH3 CH2 C=O
OH
TiO2 1 g/L (optimum) Hari Ke‐7
Efisiensi removal Fotokatalisis Senyawa Hidrokarbon Alifatik (Solar) Tabel 2 Hasil Analisis Perhitungan Degradasi Senyawa Alifatik (solar) No.
Dosis TiO2 (g/L)
1
1
Berat TPH Berat TPH Berat TPH Berat TPH Berat TPH hari ke‐0 (g) hari ke‐1 (g) hari ke‐3 (g) hari ke‐5 (g) hari ke‐7 (g) 0,91
0,82
0,41
0,29
0,12
Tabel 3 Hasil Analisis Perhitungan Efisiensi removal Degradasi Senyawa Alifatik (solar) No.
1
Efisiensi Dosis removal hari TiO2 (g/L) ke‐0 (%)
1
0,00
Efisiensi removal hari ke‐1 (%)
Efisiensi removal hari ke‐3 (%)
Efisiensi removal hari ke‐5 (%)
Efisiensi removal hari ke‐7 (%)
9,89
54,95
68,13
86,84
OLI
Analisis Total Petroleum Hydrocarbon (TPH) Tabel 4 Hasil Analisis Perhitungan TPH Senyawa Aromatik (Oli).
Dosis TiO2 (g/L)
Berat TPH hari ke‐0
Berat TPH hari ke‐7
%removal
0
1,08
0,28
74,07
0,5
0,96
0,2
79,16
1
0,76
0,12
84,37
1,5
0,93
0,36
61,54
2
1,17
0,52
55,78
100
removal (%)
80 60 40 20 0
0
0,5
1
1,5
2
Dosis TiO2 (g/L) Gambar 2 Hasil Analisis Perhitungan TPH Senyawa Aromatik (Oli)
Analisis Gugus Fungsi Fourier Transform Infrared (FTIR)
OH
C=O
TiO2 1 g/L (optimum) Hari Ke‐0
Analisis Gugus Fungsi Fourier Transform Infrared (FTIR)
C=O OH
TiO2 1 g/L (optimum) Hari Ke‐7
Efisiensi removal Fotokatalisis Senyawa Hidrokarbon Aromatik (Oli) Tabel 4 Hasil Analisis Perhitungan Degradasi Senyawa Aromatik (oli) No.
Berat Berat TPH Berat Berat Berat TPH Dosis TiO2 TPH hari hari ke‐1 TPH hari TPH hari hari ke‐7 (g/L) (g) ke‐0 ke‐3 (g) ke‐5 (g) (g)
1
1
0,76
0,67
0,49
0,23
0,12
%removal
84,37
Tabel 5 Hasil Analisis Perhitungan Efisiensi removal Degradasi Senyawa Aromatik (oli) No.
Dosis TiO2 (g/L)
Efisiensi removal hari ke‐0 (%)
1
1
0,00
Efisiensi Efisiensi removal hari removal hari ke‐ 3 (%) ke‐1 (%) 11,84
35,53
Efisiensi Efisiensi removal hari removal hari ke‐7 (%) ke‐5 (%) 69,74
84,21
KESIMPULAN DAN SARAN 1. Didapatkan dosis pembubuhan TiO2 yang dapat menghasilkan persentase (%) removal tertinggi untuk mengolah air laut yang tercemar minyak bumi. dengan sinar UV adalah 1 g/L untuk senyawa hidrokarbon alifatik dan 1 g/L untuk senyawa hidrokarbon aromatik 2. Didapatkan efisiensi removal jenis minyak bumi, yaitu alifatik (minyak solar) dan aromatik (minyak pelumas), dan pada air laut yang tercemar minyak bumi pada fotokatalisis TiO2 dengan sinar UV. Senyawa alifatik (minyak solar) memiliki efisiensi removal dengan dosis optimum TiO2 adalah 54,95 % pada hari ke‐3. Sedangkan untuk senyawa aromatik (minyak pelumas) memilik efisiensi removal 69,74 % pada hari ke‐5. 1. Untuk penelitian selanjutnya perlu digunakan air laut asli dalam pembuatan sampel sehingga lebih menggambarkan keadaan sebenarnya dari air laut. 2. Untuk penelitian selanjutnya perlu deteliti kembali kandungan titanium dioksida (TiO2) di dalam air laut sehingga dapat didapatkan dosis yang tepat dalam pengolahan air laut yang tercemar minyak bumi dengan sistem fotokatalisis.
