MIPA LAPORAN PENBLITIAN
PGRI
PEMANFAATAN KULIT DURIAN SEBAGAI ADSORBEN BIODEGRADABLE LIMBAH DOMESTIK CAIR
Oleh: ShafaNoer, M.Si
(0321038603)
Rosa Dewi pratiwi, M.pd (031106g302)
Efri Grcsinta,
M.ptt.Si
(030610g701)
Dibiayai Oleh: universitas Indraprasta pGRI Jakarta Merarui LppM Sesuai dengan Kontrak Peneritian Nomor : 009q/Kp/L..M/ININDRA/IV 12014
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI FAKULTAS TEKNIK, MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS INDRAPRASTA PGRI
JAKARTA 2014
HALAMAN PENGESAHAN LAPORAN PENELITIAN
i 1. Judul
It
2. Bidang Ilmu 3. Ketua Tim Pengusul
I
a. Nama Lengkap b. Jenis Kelamin
I
d. Disiplin Ilmu e. Jabatan Akademik f. Program Studi g. Fakultas h. Alamat
c.
I
:Pemanfaatan
Kulit Durian
B i o de gr a d ab I e
Limbah Domestik
sebagai C
Adsorben
air.
MIPA Shafa Noer. M.Si Perempuan 032r038603
NIDN
i. Telepon/[IP/E-mail 4. Jumlah Anggota Nama Anggota I NamaAnggota II 5. Lokasi Penelitian 6. J angka Waktu Penelitian 7.
Bioteknologi Tenaga Pengajar Pendidikan Biologi Teknik, Matematika dan IlmLr Pengetahuan Alani Jl. Raya Condet. Gg. FI.M.Izi no 67, rtlrw 015/005. JakTim 081314941055/ shafa
[email protected] 2 Orang Rosa Dewi Pratiwi, M.Pd Efri Gresinta, M.Pd.Si Universitas Indraprasta PGRi 4 (empat) Bulan Rp 2.500.000,00
.Iakarta. l4 Agustus 2014 Pendidikan Biologi,
Dra. Yulistiana,M.Pd NrK. 041907969090
Kepala Pusat
ShafaNoer, M.Si NIDN.0321038603 Menyetujui. Mateniatika dan ilmu Pengetahuan Alam PGRI
M.Pd. NrK.972904610t7
11
BAB I PENDAHULUAN
Indonesia adalah salah satu negara tropis yang memiliki keanekaragaman buah buahan. Durian adalah salah satu komoditas tanaman buah yang sangat terkenal di Asia tenggara terutama Indonesia. Konsumsi buah durian di Indonesia relatif cukup tinggi dan mencakup semua golongan baik golongan menengah ke atas maupun menengah ke bawah. Menurut riset dari Badan Pusat Statistik pada tahun 2011, Indonesia mampu mencapai 1.818.949 ton untuk produksi durian. Pada umumnya, masyarakat Indonesia hanya mengkonsumsi daging durian dan beberapa ada juga yang mengolah biji durian menjadi makanan tertentu .Jika kita pikirkan lebih dalam, konsumsi durian sebanyak itu sudah tentu menghasilkan limbah berupa kulit durian yang tidak sedikit pula. Limbah tersebut jika dibiarkan akan menimbulkan bau yang tidak sedap dan jika dibakar akan menimbulkan pencemaran udara.
Gambar 1. Limbah Kulit Durian Belum Dimanfaatkan
Berdasarkan penelitian dari University Chulalongkom Thailand yang menyebutkan bahwa kulit durian memilki kandungan selulosa terbanyak sekitar 50%-60% carboxymethylcellulose dan lignin 5%. Penggunaan selulosa ini dapat diaplikasikan karena bahan ini dapat mengikat bahan logam. Selulosa pada kulit durian memiliki tiga gugus hidroksil yang reaktif dan memiliki unit berulang-
ulang yang membentuk ikatan hidrogen intramolekul dan antar molekul. Ikatan ini memiliki pengaruh yang besar pada kereaktifan selulosa terhadap gugus-gugus lain. Polimer selulosa terdiri dari monomer D-glukosa yang dapat dimodifikasi oleh gugus fosfat (Soekardjo, 1990). Dari karakteristik tersebut, kuliat durian dapat dgunakan sebagai bahan baku yang potensial dalam pembuatan karbon aktif. Karbon aktif dapat berbentuk serbuk dan butiran yang merupakan suatu senyawa karbon yang mempunyai ciri-ciri khas berupa permukaan pori yang luas dan dalam jumlah yang banyak. Karbon aktif dengan luas permukaan yang besar dapat digunakan untuk berbagai aplikasi, diantaranya sebagai penghilang warna, penghilang rasa, penghilang bau dan agen pemurni dalam industri makanan. Selain itu juga banyak digunakan dalam proses pemurnian air baik dalam proses produksi air minum maupun dalam penanganan limbah.
Dari latar belakang tersebut maka perlu dilakukan penelitian tentang pemanfaatan kulit durian agar tidak menumpuk sia-sia. Penelitian yang dimaksud adalah pembuatan adsorben berupa arang aktif berbahan baku kulit durian. Pemanfaatan limbah kulit durian sebagai karbon aktif akan mengatasi dua masalah sekaligus, yaitu akan mengurangi volume limbah kulit durian itu sendiri, serta dapat membantu mengurangi limbah domestik cair.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Kulit Durian Berdasarkan penelitian dari University Chulalongkom Thailand yang menyebutkan bahwa kulit durian memilki kandungan selulosa terbanyak sekitar 50%-60% carboxymethylcellulose dan lignin 5%. Penggunaan selulosa ini dapat diaplikasikan karena bahan ini dapat mengikat bahan logam. Selulosa pada kulit durian memiliki tiga gugus hidroksil yang reaktif dan memiliki unit berulang-ulang yang membentuk ikatan hidrogen intramolekul dan antar molekul. Ikatan ini memiliki pengaruh yang besar pada kereaktifan selulosa terhadap gugus-gugus lain. Polimer selulosa terdiri dari monomer D-glukosa yang dapat dimodifikasi oleh gugus fosfat (Soekardjo, 1990).
B. Adsorben dari Karbon Aktif Adsorpsi merupakan peristiwa pejerapan yaitu proses pemisahan bahan dari campuran gas atau cair, bahan yang akan dipisahkan ditarik oleh permukaan zat padat. Zat yang menadsorpsi disebut adsorben sedangkan yang diadsorpsi disebut adsorbat. Kebanyakan zat pengadsorpsi adalah bahan-bahan yang berpori dan adsorpsi berlangsung pada dinding-dinding pori. Pemisahan terjadi karena perbedaan berat molekul atau karena perbedaan polaritas menyebabkan sebagian molekul melekat pada permukaan itu lebih berat daripada molekul-molekul lainnya. Adsorpsi adalah suatu proses penyerapan suatu gas atau cairan pada permukaan padatan atau fasa antar muka. Secara umum proses ini dapat dibedakan atas adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia. Kemampuan adsorben menyerap suatu senyawa sangat dipengaruhi oleh sifat adsorben itu sendiri serta jenis zat yang diserap (adsorbat). Disamping hal ini, kemampuan penyerapan juga dipengaruhi oleh partikel serta sifat permukaan adsorben, suhu, dan waktu kontak antar adsorben dan adsorbat.
Menurut Sukardjo dalam Apriani, dkk (2013) bahwa molekulmolekul pada permukaan zat padat atau zat cair mempunyai gaya tarik ke arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya yang mengimbangi. Adanya gayagaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair mempunyai gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap masuk ke dalam absorben sedang pada adsorpsi zat yang diserap hanya pada permukaan. Karbon aktif merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon, dihasilkan dari bahanbahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi (Chand dkk, 2005). Beberapa limbah hasil pertanian seperti jerami padi, jerami gandum, kulit kacang, bambu dan serabut kelapa dapat dimanfaatkam menjadi produk karbon aktif dan telah dikaji secara mendalam dengan berbagai prosedur yang berbeda (Yalçin, 2000; Lartey, 1999; Baksi dkk, 2003). Menurut Molina dalam Suhendra dan Gunawan (2010), ada dua metode utama yang dapat digunakan untuk membuat karbon aktif dari bahan dasar organik, yaitu cara aktivasi fisik (physical activation) dan cara aktivasi kimiawi (chemical activation). Aktivasi fisik biasanya terdiri dari dua tahap. Tahap pertama adalah karbonisasi bahan dasar dengan pemanasan pada suhu sekitar 700 oC yang dilanjutkan dengan tahap berikutnya, yaitu mengalirkan uap karbon dioksida, dan/atau pemanasan pada suhu 800–1000 o
C. Secara kimiawi, hal ini umumnya dilakukan dengan mengkondisikan
bahan dasar dengan dehydrating agent kuat, misalnya asam fosfat, yang dilanjutkan dengan pemanasan campuran tersebut pada suhu 400–800 oC yang bertujuan untuk membentuk karbon sekaligus mengaktifkannya. Ahmadpour dalam Suhendra dan Gunawan (2010) menyatakan bahwa berbagai keunggulan cara aktivasi kimiawi dibandingkan dengan aktivasi fisik diantaranya meliputi (1) pada proses aktivasi kimiawi, di dalam penyiapannya sudah terdapat zat kimia pengaktif sehingga proses karbonisasi sekaligus proses aktivasi karbon yang terbentuk sehingga metode ini sering disebut juga metode aktivasi satu langkah (one-step
activation), (2) aktivasi kimiawi biasanya terjadi pada suhu lebih rendah dari pada metode aktivasi fisik, (3) efek dehydrating agent dapat memperbaiki pengembangan pori di dalam struktur karbon, dan (4) produk dengan menggunakan metode ini lebih banyak jika dibandingkan dengan aktivasi secara fisik. Jenis bahan kimia yang dapat digunakan sebagai aktifator adalah hidroksida logam alkali garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl2, asam-asam anorganik seperti H2SO4 dan H3PO4, dan uap air pada suhu tinggi. Unsur-unsur mineral dari persenyawaan kimia yang ditambahkan tersebut akan meresap ke dalam arang dan membuka permukaan yang semula tertutup oleh komponen kimia sehingga volume dan diameter pori bertambah besar (Michael, 1995). Pemilihan jenis aktivator akan berpengaruh terhadap kualitas karbon aktif. Beberapa jenis senyawa kimia yang sering digunakan dalam industri pembuatan karbon aktif adalah ZnCl2, KOH, dan H2SO4 (Sembiring, 2003; Yalçin,
2000).
Masing-masing
jenis
aktifator
akan
memberikan
efek/pengaruh yang berbeda-beda terhadap luas permukaan maupun volume pori-pori karbon aktif yang dihasilkan.
C. Limbah Domestik Berdasarkan asalnya, limbah dibedakan menjadi 3, yaitu: limbah pertanian, limbah pabrik, dan limbah domestik. Limbah pertanian biasanya berasal dari pemakaian pestisida ataupun insektisidan pertanian. Sedangkan limbah pabrik atau yang juga disebut dengan limbah industri adalah limbah yang dihasilkan sebagai akibat dari sebuah proses produksi. Limbah domestik sendiri sering disebut dengan limbah rumah tangga karena limbah domestik merupakan limbah yang berasal dari rumah tangga. Pada limbah domestik, dibedakan menjadi 2 berdasarkan bentuknya, yaitu limbah domestik cair dan limbah domestiik padat. Limbah domestik cair biasanya berupa air bekas cucian yang mengandung detergen, air bekas mandi yng mengandung sabun, minyak goreng bekas, dll.
Sedangkan limbah domestik padat bisa berupa sisa sayur, sisa makanan, dll (www.wikipedia.org). Dalam penelitian ini, adsorben dari kulit durian digunakan untuk menjerap limbah domestik cair.
BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
A. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui: 1.
Cara mengolah kulit durian menjadi karbon aktif yang memiliki daya guna.
2.
Pengaruh variasi konsentrasi aktivator basa terhadap sifat karakteristik adsorben karbon aktif dari kulit durian.
3.
Pengaruh variasi temperatur aktivasi fisika terhadap sifat karakteristik adsorben karbon aktif kulit durian.
4.
Pengaruh variasi waktu kontak limbah domestik cair dengan adsorben karbon aktif kulit durian.
B. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini antara lain: a. Kulit durian dapat dimanfaatkan sebagai adsorben biodegradable limbah cair. b. Hasil penelitian ini dapat diaplikasikan bagi masyarakat pada umumnya dan industri pada khususnya.
7
BAB IV METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini akan dilaksanakan di laboratorium kimia dan biologi Universitas Indraprasta PGRI. Penelitian ini akan dilaksanakan pada bulan Maret-Agustus 2014. B. Bahan dan Alat Alat yang digunakan adalah peralatan penggiling atau penumbuk, oven pemanas, timbangan digital, pengaduk, gelas porselin, dan pH meter. Bahan yang digunakan adalah kulit durian, NaOH, dan limbah domestik cair. C. Perlakuan penelitian Penelitian ini adalah tentang pembuatan arang aktif dari prekursor limbah kulit durian dan penggunaannya sebagai penjerap (adsorben) limbah cair domestik. Metode pembuatan arang aktif yang digunakan adalah metode aktivasi kimiawi dengan aktivator NaOH dan aktifasi fisika dengan menggunakan panas. Karbon aktif kulit durian dalam bentuk serbuk disintesis dengan mencampurkan arang kulit durian dan NaOH dengan konsentrasi 25%. Untuk menghasilkan karbon aktif digunakan metode karbonisasi yaitu dengan melakukan pemanasan pada suhu 400 o
C, selama 2 jam dan variasi waktu untuk proses aktivasi pada suhu 500 oC, 600
o
C, 700 oC dan 800oC selama 2 jam. Karbon aktif yang diperoleh diaplikasikan
pada limbah domestik cair. Proses ini dilakukan dengan mencampurkan 100 ml limbah domestik cair dengan karbon aktif sebanyak 5 gram. Lama waktu kontak dengan limbah divariasi mulai dari 1 jam, 2 jam, dan 3 jam. Setelah itu pengamatan yang mencakup parameter kimia dan fisika dilakukan terhadap limbah tersebut.
D. Variabel Penelitian 1. Variabel terikat yaitu variable yang akan diukur. Variable terikat yang dimaksud dalam penelitian ini adalah parameter fisika 2. Variabel bebas yaitu variabel yang mempengaruhi atau yang menjadi sebab perubahannya atau timbulnya variabel Dependen (terikat). Variable bebas yang dimaksud dalam penelitian ini adalah suhu aktivasi, konsentrasi NaOH dan waktu kontak adsorben dengan limbah (zat warna dan minyak)
E. Skema Penelitian 1. Pembuatan adsorben Kulit durian dibersihkan menggunakan air
Kulit durian dikarbonisasi selama 2 jam pada suhu 400°C
Dihaluskan menggunakan alu dan mortar
Diaktivasi menggunakan larutan NaOH 10, 15, 25%, dengan variasi temperature dari 700 dan 800°C selama 2 jam
Adsorben dari kulit durian siap pakai
2. Aplikasi adsorben ke limbah cair Adsorben sebanyak 2 gram dikontakkan dengan limbah cair menggunakan variasi waktu 1, 2, dan 3 jam.
Diamati kualitas limbah cair menggunakan parameter fisika (bau dan warna) serta parameter kimia yaitu pH.
BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
a. Kinerja Adsorben I Adsorben I yang dimaksud disini adalah adsorben yang dibuat dari kulit durian dengan suhu aktivasi 700ᵒC dan NaOH 10%. Tekstur adsorben yang dihasilkan adalah kasar, sedikit padat dan berwarna hitam. Sedangkan kinerja adsorben ini ketika dikontakan dengan limbah tekstil skala laboratorium menggunakan methylene blue 1% yang dilarutkan dalam 200 ml air dengan variasi waktu 1 jam, 2 jam dan 3 jam adalah sebagai berikut:
waktu kontak
EFEKTIFITAS ADSORBEN KULIT DURIAN 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0
3 2 1
rendah
sedang
tinggi
tingkat adsorpsi
Gambar 2. Efektifitas Adsorben I Terhadap Limbah Tekstil b. Kinerja Adsorben II dan III Adsorben II yang dimaksud disini adalah adsorben yang dibuat dari kulit durian dengan suhu aktivasi 700ᵒC dan NaOH 15%. Tekstur adsorben yang dihasilkan adalah kasar, padat dan berwarna hitam. Kinerja adsorben ini terhadap limbah berdasarkan variasi waktu sama dengan kinerja adsorben I. Semakin lama waktu kontak antara adsorben dengan limbah semakin banyak limbah yang terjerap, dibuktikan dengan semakin pudarnya warna
limbah. Sedangkan adsorben III yang dimaksud disini adalah adsorben yang dibuat dari kulit durian dengan suhu aktivasi 700ᵒC dan NaOH 25%. Adsorben ini memiliki tekstur yang padat, berwarna abu-abu diatasnya. Efektifitas adsorben III sama dengan adsorben I ataupun II, semakin lama waktu kontak semakin baik kinerja adsorben. Namun, jika dibandingkan diantara ketiga adsorben tersebut adsorben III adalah adsorben yang memiliki kinerja terbaik. Kesimpulannya, semakin tinggi konsentrasi activator dan semakin lama waktu kontak adsorben dengan limbah maka kinerja adsorben semakin baik. Selulosa yang terdapat pada kulit durian ini dapat diaplikasikan menjadi karbon aktif karena bahan ini dapat mengikat bahan logam. Selulosa pada kulit durian memiliki tiga gugus hidroksil yang reaktif dan memiliki unit berulang-ulang yang membentuk ikatan hidrogen intramolekul dan antar molekul. Ikatan ini memiliki pengaruh yang besar pada kereaktifan selulosa terhadap gugus-gugus lain seperti methylen blue. Adsorben IV, V, VI adalah adsorben yang dibuat dengan suhu aktivasi 800ᵒC dengan variasi konsentrasi aktivator NaOH 10%, 15% dan 25%yang dikontakkan terhadap limbah methylene blue masing-masing 1 jam, 2 jam dan 3 jam. Efektifitas adsorben IV, V dan VI memiliki kecenderungan yang sama. Semakin banyak konsentrasi aktivator NaOH dan semakin lama waktu kontak adsorben terhadap limbah maka efektifitas adsorben lebih tinggi.
Gambar 2. Methylen blue Adsorb en yang diaktivasi pada suhu 800C lebih
