PENEMUAN TEKNIK BARU UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH BATIK Riyanto, Ph.D. Program Studi Ilmu Kimia, FMIPA, Universitas Islam Indonesia Jl. Kaliurang KM 14,5; Sleman, Yogyakarta; 55584; Web site: http://chemistry.uii.ac.id; e-mail:
[email protected] Hp. 087839295822
Latar Belakang Batik telah diakui oleh Badan Perserikatan Bangsa Bangsa Urusan Kebudayaan (UNESCO) sebagai warisan budaya dunia yang berasal dari Indonesia. Pengakuan ini diberikan UNESCO dengan melihat berbagai upaya yang dilakukan oleh Indonesia, terutama karena penilaian terhadap keragaman motif batik yang penuh makna filosofi mendalam. Disamping itu, pemerintah dan rakyat Indonesia juga dinilai telah melakukan berbagai langkah nyata untuk melindungi dan melestarikan warisan budaya ini secara turun temurun. Pengakuan Unesco, membuat pengusaha batik lebih bersemangat karena hasil karya yang sudah diwariskan oleh para leluhur mendapat pengakuan dari dunia. Industri batik dan tekstil merupakan salah satu penghasil limbah cair yang berasal dari proses pewarnaan. Selain kandungan zat warnanya tinggi, limbah industri batik dan tekstil juga mengandung bahan-bahan sintetik yang sukar larut atau sukar diuraikan. Setelah proses pewarnaan selesai, akan dihasilkan limbah cair yang berwarna keruh dan pekat. Biasanya warna air limbah tergantung pada zat warna yang digunakan. Limbah air yang berwarna-warni ini yang menyebabkan masalah terhadap lingkungan. Limbah zat warna yang dihasilkan dari industri tekstil umumnya merupakan senyawa organik non-biodegradable, yang dapat menyebabkan pencemaran lingkungan terutama lingkungan perairan. Senyawa zat warna di lingkungan perairan sebenarnya dapat mengalami dekomposisi secara alami oleh adanya cahaya matahari, namun reaksi ini berlangsung relatif lambat, karena intensitas cahaya UV yang sampai ke permukaan bumi relatif rendah sehingga akumulasi zat warna ke dasar perairan atau tanah lebih cepat daripada fotodegradasinya (Dae-Hee et al. 1999 dan Al-kdasi 2004).
Halaman 1 dari 9
Jika industri tersebut membuang limbah cair, maka aliran limbah tersebut akan melalui perairan di sekitar pemukiman. Dengan demikian mutu lingkungan tempat tinggal penduduk menjadi turun. Limbah tersebut dapat menaikkan kadar COD (Chemical Oxygen Demand). Jika hal ini melampaui ambang batas yang diperbolehkan, maka gejala yang paling mudah diketahui adalah matinya organisme perairan (Al-kdasi 2004). Oleh karena itu perlu, dilakukan pengolahan limbah industri tekstil yang lebih lanjut agar limbah ini aman bagi lingkungan.
Menurut Al-kdasi (2004) berdasarkan struktur kimianya zat warna dibagi menjadi bermacam-macam, antara lain: zat warna nitroso, nitro, azo, stilben, difenil metana, trifenil metana, akridin, kinolin, indigoida, aminokinon, anin dan indofenol. Sedangkan berdasarkan pada cara pencelupan atau pewarnaan pada bahan yang akan diwarnai digolongkan menjadi zat warna asam, basa, dispersi, direct dan lain-lain. Namun, secara garis besar zat warna digolongkan menjadi dua golongan yaitu zat warna alami dan zat warna sintetik. Salah satu contoh struktur zat warna yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Struktur senyawa zat warna yang sering digunakan dalam industri
Halaman 2 dari 9
Salah satu contoh zat warna yang banyak dipakai industri tekstil adalah remazol black, red dan golden yellow. Dalam pewarnaan, senyawa ini hanya digunakan sekitar 5% sedangkan sisanya yaitu 95% akan dibuang sebagai limbah. Senyawa ini cukup stabil sehingga sangat sulit untuk terdegradasi di alam dan berbahaya bagi lingkungan apalagi dalam konsentrasi yang sangat besar karena dapat menaikkan COD (Chemical Oxygen Demand). Hal ini tentu saja dapat merusak keseimbangan ekosistem lingkungan yang ditandai dengan matinya organisme perairan di sekitar lokasi pembuangan limbah sehingga perlu pengolahan lebih lanjut agar limbah tekstil ini aman bagi lingkungan.
Saat
ini
berbagai
teknik
atau
metode penanggulangan limbah
tekstil
telah
dikembangkan, di antaranya adalah metode adsorpsi. Namun metode ini ternyata kurang begitu efektif karena zat warna tekstil yang diadsorpsi tersebut masih terakumulasi di dalam adsorben yang pada suatu saat nanti akan menimbulkan persoalan baru. Sebagai alternatif, dikembangkan metode fotodegradasi dengan menggunakan bahan fotokatalis dan radiasi sinar ultraviolet. Metode fotodegradasi akan membuat zat warna terurai menjadi komponen-komponen yang lebih sederhana dan lebih aman untuk lingkungan. Pengolahan limbah batik dengan proses kimia dan adsorpsi karbon aktif telah dilakukan oleh Setyaningsing (2007). Pengolahan limbah yang dipilih adalah dengan proses kimia dan fisika, hal ini karena tujuan utama dari pengolahan limbah batik adalah penghilangan warna dari limbah batik. Koagulan yang digunakan adalah FeSO4 dan Ca(OH)2. Untuk mendapatkan pengolahan limbah dengan cara paling tepat, dilakukan rangkaian percobaan pengolahan limbah yaitu koagulasi/flokulasi-sedimentasi,
koagulasi
flotasi,
koagulasi/flokulasi
sedimentasi-
adsorpsi dan proses adsorpsi. Hasil penelitian Setyaningsih (2007) didapatkan cara yang paling baik adalah proses koagulasi/flokulasi-sedimentasi-adsorpsi, dengan persen pengurangan warna sebesar 100%. Jenis adsorben yang paling bagus adalah karbon aktif tempurung kelapa, karbon aktif sekam padi, karbon aktif batu bara lokal dan karbon aktif batu bara impor.
Halaman 3 dari 9
Metode oksidasi dengan menggunakan bahan-bahan pengoksida dengan teknik advanced oxidation processes (AOPS) telah dikembangkan dengan menggunakan radikal bebas hidroksi. AOPS proses menggunakan kombinasi ozone (O3), hydrogen peroxide (H2O2) and radiasi sinar UV. Teknik ini sangat baik untuk mengurangi warna limbah tetapi tidak mampu menurunkan angka COD (Ahmet et al., 2003; Lidia et al., 2001; Stanislaw et al., 2001; Tzitzi et al., 1994).
Beberapa metode konvensional yang digunakan untuk mengolah limbah tekstil adalah kombinasi dari proses biologi, fisika dan kimia (Acher dan Rosenthal, 1977; Brown dan Hamburger, 1987). Karena limbah tekstil biasanya dihasilkan dalam skala besar maka beberapa metode tersebut menjadi tidak menguntungkan. Metode baru yaitu penggunaan ozon dan photooksidasi telah juga dikembangkan untuk mengolah limbah tekstil (Tratnyek dan Hoigne, 1991; Tratnyek et al., 1994). Metode ozonasi dan photooksidasi memerlukan biaya yang sangat tinggi dan sukar jika diterapkan untuk masyarakat. Metode elektrokimia merupakan metode yang sukses untuk mengolah beberapa limbah cair industri (Matis, 1980), termasuk limbah zat warna dari industri tekstil (Sheng and Peng, 1994).
Dalam makalah ini peneliti menemukan metode baru untuk mengolah limbah batik dengan menggunakan metode elektrolisis dengan anoda dan katoda platinum (Pt). Pt merupakan logam inert yang sangat baik sebagai elektrokatalis dan tahan terhadap kondisi larutan. Metode ini merupakan metode yang efektif, selektif, ekonomis, bebas polutan dan sangat sesuai untuk menghancurkan senyawa-senyawa organik. Hasil akhirnya adalah air dan gas karbon dioksida.
Metode Penelitian
Penemuan baru dalam mengolah limbah batik dengan menggunakan metode elektrolisis dapat dilihat pada Gambar 2 dan Gambar 3.
Halaman 4 dari 9
Gambar 2. Rangkaian alat yang digunakan untuk mengolah limbah batik
Gambar 3. Rangkaian alat yang digunakan untuk mengolah limbah batik di laboratorium Halaman 5 dari 9
Cara Kerja Alat 1. Limbah batik dimasukkan dalam bak elektrolisis, kemudian ditambah 0,25 kg untuk setiap 100 L limbah batik, kemudian dimasukkan elektroda, katoda dan anoda masing-masing berbahan platinum dan dilengkapi dengan pengaduk. 2. Kedua elektroda dihubungkan dengan sumber arus DC melalui voltmeter dengan potensial maksimum 5 Volt. 3. Elektrolisis limbah batik dijalankan dengan memasukkan potensial sebesar 5 V dan elektrolisis dihentikan jika larutan sudah menjadi jernih. 4. Hasil elektrolisis limbah batik merupakan limbah yang berwarna jernih, kemudian dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis, COD dan logam berat dengan AAS. Hasil Uji Coba Alat a. Hasil analisis limbah batik setelah dielektrolisis dengan spektrofotometer UV-Vis
Gambar 2. Hasil analisis dengan spektrofotometer UV-Vis Berdasarkan gambar di atas limbah batik yang semual berwarna biru (warna hitam) setelah diolah dengan elektrolisis berubah menjadi jernih (warna merah) Halaman 6 dari 9
dalam waktu 15 menit dan dengan bantuan garam dapur dengan penambahan garam dapur. b. Hasil analisis COD dan analisis logam berat dengan AAS Hasil analisis komponen komponen limbah disesuaikan dengan baku mutu limbah cair berdasarkan PP No 20 tahun 1990 ditunjukkan dalam tabel sebagai berikut: Parameter
Hasil Analisis
COD Cr-Total Pb-Total Cd-Total As-Total Hg-Total
39,8 mg/L 0,05 mg/L 0,03 mg/L 0,03 mg/L 0,01 mg/L 0,002 mg/L
PP No.20 tahun 1990 (Air Golongan D) 100 mg/L 1,0 mg/L 1,0 mg/L 0,01 mg/L 1,0 mg/L 0,005 mg/L
Berdasarkan hasil analisis limbah batik setelah diolah dengan teknik elektrolisis menghasilkan larutan jernih dan setelah dianalisis sangat aman untuk digunakan sebagai air minum, air keperluan rumah tangga, industri dan pertanian. Air yang telah diolah dapat langsung dibuang ke lingkungan. Kesimpulan Penemuan teknik elektrolisis untuk mengolah limbah batik selama ini belum pernah dilakukan oleh peneliti atau penemu lain. Teknik pengolahan limbah batik dengan elektrolisis merupakan teknik yang lebih mudah, murah dan efisien dan mudah untuk dioperasikan, tidak memerlukan keahlian tinggi dan sederhana. Teknik ini tidak menghasilkan limbah baru sehingga aman untuk lingkungan. Teknik ini juga tidak memerlukan dana yang tinggi karena hanya memerlukan arus listrik yang rendah dan garam dapur yang murah.
Daftar Pustaka Acher, A. J. dan Rosenthal, I., 1977. Dye-Sensitized-Photo-Oxidation: A new approach to the treatment of organic matter in sewage effluents. Wat. Res. 11: 557–562. Ahmet B., Ayfer Y., Doris L., Nese N. dan Antonius K. 2003, Ozonation of high strength segregated effluents from a woolen textile dyeing and finishing plant, Dyes and Pigments, 58: 93-98.
Halaman 7 dari 9
Al-Kdasi, A., Idris, A., Saed, K. dan Guan, C.T., 2004. Treatment of textile wastewater by advanced oxidation processes. Global Nest the Int. J. 6: 222-230. Bonet, F., Grugeon, S., Dupont, L. Urbina, R.H., Guery, C. dan Tarascon, J.M. 2003. Synthesis and characterization of bimetallic Ni–Cu particles. Journal of Solid State Chemistry 172: 111–115. Bockris, J.O.M. dan Drazic, D. 1972. Electrochemistry Science. London: Taylor and Frabcis Ltd. Brown, D. dan Hamburger, B., 1987. The degradation of dyestuffs. investigation of their ultimate degradability. Chemosphere 16: 1539–1553. Casado, J. dan Brillas, E. 1996. Electrochemical mineralization of aniline: The peroxicoagullation and electro-fenton process. Proc. 10th Int. Forum Electrolysis Chem. Ind., Electrosynthesis. Lancaster, N.Y. 192-198. Chen, X., Shen, Z., Zhu, X., Fan, Y. dan Wang, W. 2005. Advanced treatment of textile wastewater for reuse using electrochemical oxidation and membrane filtration. Wat. Res. 20: 271–277. Cox, P. dan Pletcher, D. 1990. Electrosynthesis at oxide coated electrodes: Part 1 the kinetics of ethanol oxidation at spinel electrodes in aqueous base. J. Appl. Electrochem. 20: 549554. Cox, P. dan Pletcher, D. 1991. Electrosynthesis at oxide coated electrodes. Part 2. The oxidation of alcohols and amines at spinel anodes in aqueous base. J. Appl. Electrochem. 21: 11-13. Dae-Hee A., Won-Seok C. dan Tai-Il Y. 1999. Dyestuff wastewater treatment using chemical oxidation, physical adsorption and fixed bed biofilm process, Process Biochemistry 34: 429–439. Jimenez, M.M.D., Elizalde, M.P., Gonzalez, M. dan Silva, R. 2000. Electrochemical behaviour of nickel-polyester composite electrodes. Electrochim. Acta 45: 4187-4193. Lidia S., Claudia J. dan Santosh N.K. 2001. A comparative study on oxidation of disperses dyes by electrochemical process, ozone, hypochlorite and fenton reagent, Water Research, 35: 2129–2136. Matis, K. A. 1980. Treatment of industrial liquid wastes by electro-floatation. Wat. Pollut. Control 19: 136–142. Nicola, M. dan Badea, T. 1996. Wastewater treatment using electrochemical oxidation of organic pollutants. Sci. Technol.Environ. Prot. 3: 35-40. Pereira, M.G., Jimenez, M.D., Elizalde, M.P., Robledo, A.M. dan Vante, N.A. 2004. Study of the electrooxidation of ethanol on hydrophobic electrodes by DEMS and HPLC. Electrochim. Acta 49: 3917-3925.
Halaman 8 dari 9
Polcaro, A.M., Palmas, S., Renoldi, F. dan Mascia, M. 1999. On the performance of Ti/SnO sub(2) and Ti/PbO anodes in electrochemical degradation of 2-chlorophenol for wastewater treatment. J. Appl. Electrochem. 29: 147-151. Rashkova, V., Kitova, S., Konstantinov, I. dan Vitanov, T. 2002. Vacuum evaporated thin films of mixed cobalt and nickel oxides as electrocatalyst for oxygen evolution and reduction. Electrochim. Acta 47: 1555-1560. Setyaningsih, H. 2007. Pengolahan limbah batik dengan proses kimia dan adsorpsi karbon aktif. Tesis Program Pasca Sarjana UI. Jakarta. Sheng, H. and Peng, C.F. 1994. Treatment of textile wastewater by electrochemical method. Wat. Res. 28: 277–282. Staniskaw L. and Monika G. 1999. Optimization of oxidants dose for combined chemical and biological treatment of textile wastewater, Water Research, 33: 2511-2516. Taghizadeh, A., Lawrence, M.F, Miller, L., Anderson, M.A dan Serpone, N. 2000. (Photo) electrochemical behavior of selected organic compounds on TiO2 electrodes. Overall relevance to heterogeneous photocatalysis. J. Photochem. Photobiol. 2-3: 145-156. Tezuka, M. and Jwasaki, M. 1996. Oxidative degradation of organic pollutants in water by glow discharge electrolysis. Asia-Pac. Proc. 3rd Conf. Plasma Sci. Technol. Tokyo Japan: Japan Society for the Promotion of Science, Local Organizing Committee of APCPST’96. 423-427. Tzitzi M., Vayenas D.V. dan Lyberatos G. 1994. Pretreatment of textile industry wastewaters with ozone, Water Science and Technology, 29:151-160. Tratnyek, P. G. dan Hoigne, J. 1991. Oxidation of substituted phenols in the environment: A QSAR analysis of rate constants for reaction with singlet oxygen. Environ. Sci. Technol. 25:1596–1604. Tratnyek, P. G., Elovitz, M. S. dan Colverson, P.1994. Photo effects of textile dye wastewater: Sensitization of single oxygen formation, oxidation of phenols and toxicity to bacteria. Environ. Toxicol. Chem. 13: 27–33. Vlyssides, A.G., Loizidou, M., Karlis, P.K., Zorpas, A.A., Papaioannou, D.J. 1999. Electrochemical oxidation of a textile dye wastewater using a Pt/Ti electrode. J. Hazard Mater. 23:70:41-52. Xu, C., Shen, P.K., Ji, X., Zeng, R. dan Liu, Y. 2005. Enhance activity for ethanol electrooxidation on Pt-MgO/C catalysts. Electrochem. Commun. 7: 1305-1308.
Halaman 9 dari 9
