Skripsi. Untuk memenuhi sebagian persyaratan. guna memperoleh gelar Sarjana Sains. Oleh: Aru Dewangga NIM. M

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

POTENSI GEL KLOROFIL DARI EKSTRAK DAUN ECENG GONDOK (Eichhornia crassipes (Mart) Solms.) DENGAN BASIS GEL CINCAU HIJAU (Cyclea barbata Miers) SEBAGAI ADSORBEN GAS BERACUN KARBON MONOKSIDA (CO)

Skripsi

Untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh gelar Sarjana Sains

Oleh: Aru Dewangga NIM. M0408044

JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013 commit to user

i

ii digilib.uns.ac.id


commit to user

ii

iii digilib.uns.ac.id


PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil penelitian saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila di kemudian hari dapat ditemukan adanya unsur penjiplakan maka gelar kesarjanaan yang telah diperoleh dapat ditinjau dan/atau dicabut.

Surakarta, 23 Januari 2013

Aru Dewangga NIM. M0408044

commit to user

iii

iv digilib.uns.ac.id


POTENSI GEL KLOROFIL DARI EKSTRAK DAUN ECENG GONDOK (Eichhornia crassipes (Mart) Solms.) DENGAN BASIS GEL CINCAU HIJAU (Cyclea barbata Miers) SEBAGAI ADSORBEN GAS BERACUN KARBON MONOKSIDA (CO) Aru Dewangga, Prabang Setyono, Sunarto Jurusan Biologi FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta Abstrak Pencemaran udara dewasa ini sangat memprihatinkan. Gas-gas pencemar dari kendaraan bermotor seperti gas CO dapat membahayakan kesehatan manusia, sehingga upaya mitigasi pencemaran gas CO di udara sangat diperlukan. Berdasarkan kemiripan strukturnya dengan haemoglobin, klorofil dapat dimanfaatkan sebagai penyerap gas CO. Eceng gondok (Eichhornia crassipes (Mart) Solms.) adalah jenis tumbuhan gulma yang merusak lingkungan perairan, sehingga potensial untuk diekstrak dan dimanfaatkan klorofilnya sebagai bahan penyerap gas CO. Daun cincau hijau (Cyclea barbata Miers) mengandung pektin polisakarida dan mucin, memiliki kemampuan sebagai basis gel. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui kemampuan penyerapan gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau terhadap gas CO, perbandingan komposisi dalam gel klorofil yang optimal menyerap gas CO, dan perubahan fisik yang terjadi pada gel klorofil setelah dipaparkan gas CO. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap satu faktor, yaitu gel klorofil dengan perbandingan ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton dan ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades sebanyak 300 ml, masing - masing A(0:10), B(1:9), C(2:8), dan D(3:7). Setiap perlakuan dengan 3 ulangan dipaparkan gas CO dan dilakukan pengukuran terhadap kadar klorofil setiap 60 detik. Hasil pengukuran dianalisis menggunakan uji laboratorium, dikomparasikan dengan Analysis of Variance untuk mengetahui signifikansi perbedaan antar perlakuan, uji lanjut menggunakan uji Duncan’s Multiple Range Test pada taraf uji 5% untuk mengetahui beda nyata diantara perlakuan, Paired Sample T-Test untuk mengetahui signifikansi perbedaan sebelum maupun sesudah perlakuan, dan dilakukan analisa regresi. Gel klorofil memiliki kemampuan penyerapan terhadap gas CO. Perbandingan komposisi gel yang optimal antara ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton : ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades dalam menyerap gas CO adalah 1:9. Tidak terjadi perubahan fisik pada gel klorofil. Kata kunci: Adsorpsi, cincau hijau, eceng gondok, gas CO, klorofil.

commit to user

iv

v digilib.uns.ac.id


THE POTENTIAL OF CHLOROPHYLL GEL EXTRACTED FROM WATER HYACINTH (Eichhornia crassipes (Mart) Solms.) LEAF WITH GREEN GRASS JELLY (Cyclea barbata Miers) GEL BASE AS AN ADSORBENT FOR POISONOUS GAS CARBON MONOXIDE (CO) Aru Dewangga, Prabang Setyono, Sunarto Department of Biology, Sebelas Maret University Surakarta Abstract Nowadays, air pollution shows a concerned condition. The pollutant gases from motor vehicle‘s exhaust such as CO gas can be harmful to human health, so the efforts to mitigate air pollution in the CO gas is required. Based on the chemical similarity between chlorophyll and hemoglobin, chlorophyll can be used as an absorbent of CO gas. Water hyacinth (Eichhornia crassipes (Mart) Solms.) is the one of a weed plant that can damage the aquatic environment. Therefore, the chlorophyll that is contained inside is potential to be extracted and used as an absorbent of CO gas. In addition, green grass jelly (Cyclea barbata Miers) leaf which contains of pectin polysaccharides and mucin has the ability to be the base of gel. The purpose of this study are to determine the ability of the water hyacinth leaf extract with the green grass jelly base gel against CO gas, to find out the best composition ratio of chlorophyll gel which has the optimal absorption of CO gas, and to find out the physical changes which occur in the chlorophyll gel after gas CO presented. This study employs a One Factor Completely Randomized Design, namely the chlorophyll gel with the ratio between water hyacinth leaf extract in acetone solvent and green grass jelly leaf extract in aquadest solvent of 300 ml are A (0:10), B (1:9), C (2:8), and D (3:7). The three replicates of each treatment are presented by CO gas and the levels of chlorophyll measured every 60 seconds. The results are analyzed using a laboratory tests, which is compared with an Analysis of Variance to determine the significance of differences between the treatments, using a Duncan's Multiple Range Test, which is tested at 5% level test to determine the difference significant between the treatments, using a Paired Sample T-Test to determine the significance of differences before and after the treatments, and the last using a regression analysis. The chlorophyll gel has the ability to adsorb the CO gas. The best gel composition ratio between the water hyacinth leaf extract in acetone solvent and green grass jelly leaf extract in aquadest solvent in adsorbing CO gas is 1:9. No physical changes in the chlorophyll gel. Key words: Adsorption, chlorophyll, CO gas, green grass jelly, water hyacinth leaf.

commit to user

v

vi digilib.uns.ac.id


MOTTO

―Karena sesungguhnya bersama setiap kesulitan ada kemudahan, sesungguhnya bersama setiap kesulitan ada kemudahan‖ (Q.S. Al-Insyirah ayat 5-6)

commit to user

vi

vii digilib.uns.ac.id


PERSEMBAHAN

Dengan mengucap puji syukur alhamdulillah, kupersembahkan karya sederhana ini untuk mereka yang tak pernah lelah

menyertakan

sebait harapan untukku dalam setiap do‘anya, yang senantiasa menyayangiku dengan ikhlas dan sabar dalam setiap pengorbanan kasih sayangnya, Bapak Ibuku tercinta. Terima kasih.

commit to user

vii

viii digilib.uns.ac.id


KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah SWT, atas segala nikmat hidup dan kesempatan menuntut ilmu, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Potensi Gel Klorofil dari Ekstrak Daun Eceng Gondok (Eichhornia crassipes (Mart) Solms.) dengan Basis Gel Cincau Hijau (Cyclea barbata Miers) sebagai Adsorben Gas Beracun Karbon Monoksida (CO). Skripsi ini disusun sebagai salah satu persyaratan untuk mendapatkan gelar kesarjanaan strata 1 (S1) pada Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam melakukan penelitian maupun penyusunan skripsi ini penulis telah mendapatkan banyak masukan, bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak yang sangat berguna dan bermanfaat. Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1.

Dr. Sutanto, DEA, selaku Pembantu Dekan I FMIPA UNS.

2.

Dr. Agung Budiharjo, M.Si., selaku Ketua Jurusan Biologi, FMIPA UNS.

3.

Dr. Prabang Setyono, S.Si., M.Si., selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan inspirasi, motivasi, dukungan moril, materiil, dan bimbingan penuh selama penelitian sampai selesainya penyusunan skripsi.

4.

Dr. Sunarto, M.S., selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan saran selama penelitian dengan penuh kesabaran sampai selesainya penyusunan skripsi.

5.

Siti Lusi Arum Sari, M.Biotech., selaku dosen penguji.

6.

Dra. Endang Anggarwulan, M.Si., selaku dosen penguji.

7.

Para dosen di Jurusan Biologi.

8.

Kepala dan staf Laboratorium Pusat, Sub Laboratorium Biologi UNS.

9.

Kepala dan staf Laboratorium Biologi, FMIPA UNS.

10. Kepala dan staf Dinas Perhubungan Komunikasi dan Informatika Pemerintah Kota Surakarta, khususnya Bidang Teknik Sarana dan Prasarana yang telah mengizinkan dan memberi segala fasilitas bagi penulis untuk melakukan kegiatan penelitian. commit toUNS. user 11. Kepala dan staf UPT. Pusat Komputer

viii

ix digilib.uns.ac.id


12. Prof. Buntarto, ahli fisika nuklir BATAN atas masukan ide – ide yang inovatif bagi penelitian ini. 13. Zulfikar Srimahendro Utomo, S.Si., yang telah memberi arahan selama penelitian. 14. Rekan – rekan seperjuangan di Biologi ‗08 15. Rekan – rekan seperjuangan di Self Access Terminal UPT. Pusat Komputer Universitas Sebelas Maret Surakarta periode 2011 – 2012. 16. Adik – adik penulis yang dengan ikhlas membantu selama proses penelitian Wahyu Cahyani, Bayu Wiratmojo dan Rifky Aldino Bio. 17. Keluarga yang selalu mengirimkan doa, menyalakan semangat, dan memberi dukungan. 18. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Semoga seluruh dukungan yang telah diberikan kepada penulis menjadi amal ibadah, serta mendapatkan balasan kebaikan dan pahala dari Allah SWT. Akhir kata, dengan kerendahan hati penulis menyadari bahwa dalam melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu masukan yang berupa saran dan kritik yang membangun dari para pembaca akan sangat membantu. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan.

Surakarta, Januari 2013

Penulis

commit to user

ix

x digilib.uns.ac.id


DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL........................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ ii HALAMAN PERNYATAAN .......................................................................... iii ABSTRAK ......................................................................................................... iv ABSTRACT ....................................................................................................... v HALAMAN MOTTO ........................................................................................ vi HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................ vii KATA PENGANTAR ....................................................................................... viii DAFTAR ISI ....................................................................................................... x DAFTAR TABEL .............................................................................................. xii DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xiv DAFTAR SINGKATAN ................................................................................... xv BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................. 1 A. Latar Belakang Masalah ................................................................... 1 B. Perumusan Masalah ......................................................................... 4 C. Tujuan Penelitian ............................................................................. 4 D. Manfaat Penelitian ........................................................................... 4 BAB II. LANDASAN TEORI ........................................................................... 5 A. Tinjauan pustaka ............................................................................. 5 1. Pencemaran Udara ..................................................................... 5 2. Adsorpsi Gas .............................................................................. 7 3. Karbon Monoksida (CO) ............................................................ 8 4. Klorofil ....................................................................................... 12 5. Eceng gondok (Eichhornia crassipes (Mart.) Solms.) ............... 15 6. Gel .............................................................................................. 19 7. Cincau Hijau (Cyclea barbata Miers) ........................................ 20 B. Kerangka Pemikiran ........................................................................ 24 C. Hipotesis .......................................................................................... 26 BAB III. METODE PENELITIAN .................................................................... 27 A. Waktu dan Tempat Penelitian ....................................................... 27 B. Alat dan Bahan Penelitian ............................................................. 27 C. Cara Kerja ...................................................................................... 29 D. Rancangan Percobaan .................................................................... 37 E. Analisis Data ................................................................................. 37 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 38 A. Kadar Klorofil Total Sebelum dan Sesudah Perlakuan.................. 38 B. Uji Penyerapan Gas CO oleh Gel Klorofil ..................................... 43 C. Perubahan Fisik Gel Sesudah Perlakuan ........................................ 56 D. Porositas Gel Sebelum dan Sesudah Perlakuan ............................. 57 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 59 A..Kesimpulan ..................................................................................... 59 commit to user B. .Saran ............................................................................................... 59

x

xi digilib.uns.ac.id


DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 60 LAMPIRAN ....................................................................................................... 65 RIWAYAT HIDUP PENULIS .......................................................................... 81

commit to user

xi

xii digilib.uns.ac.id


DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Komposisi udara bersih dan kering ................................................... 5 Tabel 2. Perbedaan adsorpsi fisik dan adsorpsi kimia .................................... 7 Tabel 3. Karakteristik gas karbon monoksida ................................................. 9 Tabel 4. Persentase komponen pencemar dari sumber transportasi ................ 10 Tabel 5. Komposisi gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau tiap perlakuan ................................................ 37 Tabel 6. Konsentrasi awal dan akhir gas CO ................................................... 43 Tabel 7. Waktu jenuh gel klorofil terhadap gas CO......................................... 45 Tabel 8. Persentase adsorpsi sampai waktu jenuh gel...................................... 49

commit to user

xii

xiii digilib.uns.ac.id


DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. (a) Rumus struktur kimia heme, (b) Rumus struktur kimia klorofil 15 Gambar 2. Habitus Eichhornia crassipes (Mart.) Solms. ............................... 17 Gambar 3. Daun Cyclea barbata Miers .......................................................... 22 Gambar 4. Diagram alir kerangka pemikiran .................................................. 25 Gambar 5. Adsorption box .............................................................................. 34 Gambar 6. Rangkaian alat uji .............................................................................. 35 Gambar 7. Kadar klorofil total sebelum dan sesudah perlakuan ..................... 38 Gambar 8. (a) Model T agregasi molekul klorofil, (b) Asumsi model T dan ikatan yang terjadi antara molekul klorofil, H2O dan gas CO ........ 41 Gambar 9. Ikatan koordinasi (a) penta dan (b) heksa antara Mg-BChl/ Bakterioklorofil a dengan pelarut aseton dan metanol, secara berturut-turut ........................................................................ 42 Gambar 10. Diagram proses perlakuan pemaparan Gas CO............................ 43 Gambar 11. Hubungan kadar klorofil total terhadap waktu jenuh ................... 48 Gambar 12. Hubungan volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades terhadap waktu jenuh ..................................................... 48 Gambar 13. Adsorpsi gas CO setiap 60 detik .................................................. 50 Gambar 14. Hubungan kadar klorofil total terhadap persentase adsorpsi sampai waktu jenuh ...................................................................... 54 Gambar 15. Hubungan volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades terhadap persentase adsorpsi sampai waktu jenuh ........ 54 Gambar 16. Model 3 dimensi grafik hubungan antara kadar klorofil total, waktu jenuh dan persentase adsorpsi gel ...................................... 55 Gambar 17. Perilaku adsorpsi gas dalam film porfirin multilayer .................. 57

commit to user

xiii

xiv digilib.uns.ac.id


DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Tabel komposisi gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau tiap perlakuan ............................... 65 Lampiran 2. Tabel hasil pengukuran konsentrasi gas CO................................ 65 Lampiran 3. Tabel penghitungan kadar klorofil total ..................................... 66 Lampiran 4. Gambar gel klorofil sebelum dan sesudah perlakuan ................. 67 Lampiran 5. Hasil uji dengan SPSS ................................................................ 69 Lampiran 6. Foto alat-alat penelitian .............................................................. 80

commit to user

xiv

xv digilib.uns.ac.id


DAFTAR SINGKATAN

Singkatan ANOVA ATP BPOM CO DMRT IED ISO NADPH PP SNI SPM SPSS UV-Vis

Kepanjangan Analysis of Variance Adenosine Tri Phosphate Badan Pengawas Obat dan Makanan Carbon Monoxide Duncan Multiple Range Test Indonesian Environment and Development International Organization for Standardization Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate Peraturan Pemerintah Standar Nasional Indonesia Suspended Particulate Matter Statistical Package for the Social Ultra Violet - Visible

commit to user

xv


digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah Udara merupakan zat yang paling penting setelah air dalam memberikan kehidupan di permukaan bumi. Selain memberikan oksigen, udara

juga

menghantarkan suara, bunyi-bunyian. dan pendingin benda-benda yang panas. Udara merupakan campuran mekanis dari bermacam-macam gas. Komposisi udara normal terdiri atas gas nitrogen 78,1 %, oksigen 20,93 %, dan karbon dioksida 0,03%, sementara selebihnya berupa gas argon, neon, kripton, xenon dan helium (Chandra, 2006). Dewasa ini pencemaran udara semakin menampakkan kondisi yang memprihatinkan. Sumber pencemaran udara antara lain dari kegiatan industri, transportasi, perkantoran, dan perumahan. Di Indonesia angka jumlah kendaraan sebagai penghasil emisi gas rumah kaca sangat tinggi. Hingga tahun 2008 menurut Badan Pusat Statistik, jumlah kendaraan di Indonesia mencapai 65.273.451 (Kanaf, 2010). Salah satu gas berbahaya yang bersumber dari emisi gas buang kendaraan bermotor adalah gas karbon monoksida (CO). Kenaikan gas CO di udara mengakibatkan menurunnya sistem saraf sentral, perubahan fungsi jantung, paruparu, mengantuk, koma, sesak nafas dan yang paling membahayakan dapat menimbulkan kematian (Departemen Kesehatan RI, 2011). commit to user

1

2 digilib.uns.ac.id


Selama ini berbagai penelitian telah dilakukan untuk mengendalikan dampak gas CO. Hakam dan Sungkono (2006) melakukan analisa tentang pengaruh penggunaan logam tembaga sebagai katalis pada saluran gas buang mesin bensin empat langkah terhadap konsentrasi polutan gas CO dan hidrokarbon, sehingga meminimalisir gas CO yang dihasilkan. Penelitian tentang gas CO juga dilakukan oleh Basuki dkk., (2008) yang meneliti penurunan konsentrasi CO dan NO2 pada emisi gas buang kendaraan dengan menggunakan media penyisipan TiO2 lokal pada karbon aktif. Solusi dari hasil penelitian penelitian yang dilakukan selama ini masih memiliki kelemahan, karena selain membutuhkan waktu yang lama biaya yang dibutuhkan masih relatif tinggi sehingga perlu dicari alternatif untuk mengurangi bahaya gas CO yang aman, mudah, murah, dan ramah lingkungan. Pendekatan empiris menunjukkan bahwa struktur molekul klorofil terdiri atas porfirin yang sama strukturnya dengan porfirin heme dalam haemoglobin. Perbedaan utama antara klorofil dan heme yaitu adanya atom magnesium (Mg) sebagai pengganti besi (Fe) di tengah cincin porfirin dan rantai samping hidrokarbon yang panjang, yaitu rantai fitol (Kimball, 1994). Kemiripan struktur antara klorofil dan haemoglobin memungkinkan terjadinya reaksi antara klorofil dengan gas CO seperti pada haemoglobin. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Utomo (2011) membuktikan bahwa larutan ekstrak klorofil daun pepaya memiliki kemampuan menyerap gas CO. Perbandingan komposisi pelarut yang optimal antara ekstrak aseton daun pepaya 1% dengan aquades dalam menyerap gas CO adalah 1:4. Namun penggunaan commit to user

2

3 digilib.uns.ac.id


daun pepaya dan produk yang dihasilkan berupa fasa cair pada penelitian tersebut dirasa kurang efisien dan aplikatif, sehingga masih perlu adanya penelitian lebih lanjut terhadap potensi penyerapan gas CO oleh klorofil daun dari tumbuhan lain dalam fase gel. Eceng gondok (Eichhornia crassipes (Mart) Solms.) adalah salah satu jenis tumbuhan air mengapung. Eceng gondok memiliki kecepatan tumbuh yang tinggi sehingga tumbuhan ini dianggap sebagai gulma yang merusak lingkungan perairan (Hutabarat, 2010), oleh karena itu tanaman ini sangat potensial untuk diekstrak dan dimanfaatkan klorofilnya sebagai bahan adsorben gas CO. Gel

adalah sistem padat atau setengah padat paling sedikit dari dua

konstituen yang terdiri dari massa seperti pagar yang rapat dan diselusupi oleh cairan (Natalia, 2010). Daun cincau hijau (Cyclea barbata Miers) mengandung komponen utama pektin polisakarida dan mucin, sehingga ekstrak daun cincau hijau mudah berubah menjadi gel, menyerupai agar-agar (Siregar et al., 2011). Cincau hijau dipilih sebagai gelling agent karena mudah ditemukan dan bersifat ramah lingkungan. Berdasarkan keadaan tersebut, maka perlu dilakukan suatu penelitian mengenai potensi gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok berbasis gel cincau hijau dengan variasi komposisi gel sebagai adsorben gas CO dalam upaya mitigasi pencemaran udara.

commit to user

3

4 digilib.uns.ac.id


B. Perumusan Masalah Dari latar belakang dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut: 1. Apakah gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau memiliki kemampuan penyerapan terhadap gas CO? 2. Berapakah perbandingan komposisi gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau yang optimal menyerap gas CO? 3. Adakah perubahan fisik yang terjadi pada gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau setelah dipaparkan gas CO? C. Tujuan Penelitian 1. Mengetahui kemampuan penyerapan gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau terhadap gas CO. 2. Mengetahui perbandingan komposisi dalam gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau yang optimal menyerap gas CO. 3. Mengetahui perubahan fisik yang terjadi pada gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau setelah dipaparkan gas CO. D. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah kepada pembaca mengenai potensi gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau sebagai adsorben gas CO. Informasi ini diharapkan dapat dijadikan acuan untuk menciptakan bioproduk yang ramah lingkungan dalam upaya mitigasi pencemaran lingkungan terutama pencemaran udara oleh gas CO. Penelitian ini juga diharapkan sebagai solusi bagi tumbuhan eceng gondok yang commit to user selama ini cenderung menimbulkan dampak negatif bagi ekosistem perairan. 4


digilib.uns.ac.id

BAB II LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka 1. Pencemaran Udara Udara

adalah suatu campuran gas yang terdapat pada lapisan yang

mengelilingi bumi. Udara merupakan komponen penunjang kehidupan yang sangat penting untuk kelangsungan hidup manusia maupun makhluk hidup lainnya seperti tumbuhan dan hewan. Tanpa makan dan minum kita bisa hidup untuk beberapa hari tetapi tanpa udara kita hanya dapat hidup untuk beberapa menit saja (Fardiaz, 1992). Udara yang bersih merupakan campuran dari berbagai gas seperti nitrogen, oksigen, argon, karbondioksida, helium, neon, xenon, kripton dan beberapa macam gas yang lainnya. Susunan komposisi udara dapat dilihat seperti dalam Tabel 1 di bawah ini: Tabel 1. Komposisi udara bersih dan kering Macam Gas Nitrogen (N2) Oksigen (O2) Argon (Ar) Karbondioksida (CO2) Helium (He) Neon (Ne) Xenon (Xe)

Volume (%) 78 21 0,94 0,03 0,01 0,01 0,01

Macam Gas Kripton (Kr) Metana (CH4) Karbon Monoksida Amoniak (NH3) (CO) Nitrat Oksida (N2O) Hidrogen Sulfida (H2S)

Volume (%) 0,01 Sedikit sekali Sedikit sekali Sedikit sekali Sedikit sekali Sedikit sekali (Sastrawijaya, 2006).

Menurut PP No. 41 Tahun 1999, yang dimaksud dengan pencemaran udara adalah masuknya atau dimasukkannya zat, energi, dan komponen lain ke commit to user

5

6 digilib.uns.ac.id


dalam udara ambien oleh kegiatan manusia, sehingga mutu udara turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambien tidak dapat memenuhi fungsinya. Pencemaran udara pada suatu tingkat tertentu dapat merupakan campuran dari satu atau lebih bahan pencemar, baik berupa padatan, cairan, atau gas yang masuk terdispersi ke udara dan kemudian menyebar ke lingkungan sekitarnya. Kecepatan penyebaran ini tentu tergantung pada keadaan geografi dan metereologi setempat (Wardhana, 1999). Sebagian besar pencemar udara berasal gas buangan hasil pembakaran bahan bakar fosil. Sumber polusi yang utama berasal dari kendaraan bermotor. Sumber-sumber polusi lainnya misalnya proses industri, pembuangan limbah dan lain-lain (Setiono dkk., 1998). Udara di daerah perkotaan yang mempunyai banyak kegiatan industri dan teknologi serta lalu lintas yang padat, udaranya relatif sudah tidak bersih lagi. Dari beberapa macam komponen pencemar udara menurut Pohan (2002), angka yang paling banyak berpengaruh dalam pencemaran udara adalah karbon monoksida (CO), belerang oksida (SOx), nitrogen oksida (NOx), dan partikulat. Di Indonesia, pertumbuhan jumlah kendaraan di kota besar hampir mencapai 15% pertahun (Gunawan, 2007). Sebagai contoh di Jakarta berdasarkan hasil studi IED (Indonesia Environment and Development) tahun 1994 menunjukkan kendaraan menyumbang emisi : Pb 100%, SPM 42%, HC 89%, NOx 64% dan CO hampir 100%, diperkirakan hal yang sama juga terjadi di kota besar lainnya di Indonesia. commit to user

6

7 digilib.uns.ac.id


2. Adsorpsi Gas Adsorpsi adalah suatu proses pemisahan bahan dari campuran gas atau cair. Bahan yang harus dipisahkan ditarik oleh permukaan sorben padat dan diikat oleh gaya-gaya yang bekerja pada permukaan tersebut (Ramadani, 2011). Adsorpsi berbeda dengan absorpsi dimana pada absorpsi fluida terserap oleh fluida lainnya dengan membentuk suatu larutan. Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut yang ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia atau fisika antara substansi dengan penyerapnya. a. Jenis Adsorpsi Menurut Palanisamy et al. (2012), jenis adsorpsi dibagi menjadi dua macam

yakni

adsorpsi

fisik

(physisorption)

dan

adsorpsi

kimia

(chemisorptions). Karakter masing – masing jenis adsorpsi dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Perbedaan adsorpsi fisik dan adsorpsi kimia Adsorpsi Fisik Molekul terikat pada adsorben oleh gaya Van der Waals Mempunyai entalpi reaksi -4 sampai -40 kJ/mol Dapat membentuk lapisan multilayer

Adsorpsi Kimia Molekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia Mempunyai entalpi reaksi -40 sampai 800 kJ/mol Membentuk lapisan monolayer

Adsorpsi hanya terjadi pada suhu di bawah titik didih adsorbat Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan fungsi adsorbat

Adsorpsi dapat terjadi pada suhu tinggi

Tidak melibatkan energi aktivasi tertentu

Melibatkan energi aktivasi tertentu

Bersifat tidak spesifik

Bersifat sangat spesifik

Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan karakteristik adsorben dan adsorbat

commit to user

7

(Palanisamy et al., 2012)

8 digilib.uns.ac.id


b. Adsorpsi Gas oleh Zat Padat Adsorpsi gas oleh zat padat ditandai oleh hal-hal sebagai berikut : 1) Adsorpsi bersifat selektif, artinya suatu adsorben dapat menyerap suatu gas dalam jumlah besar, tetapi menyerap gas-gas lain dalam jumlah yang lebih kecil. 2) Adsorpsi terjadi sangat cepat, yaitu kecepatan adsorpsinya semakin berkurang dengan semakin banyaknya gas yang diserap. 3) Adsorpsi tergantung pada luas permukaan adsorben, semakin banyak porus adsorben maka semakin besar daya adsorpsinya. 4) Jumlah gas yang diadsorpsi persatuan berat adsorben tergantung pada tekanan parsial (partial presure) gas, maka semakin besar tekanan maka semakin banyak gas diserap (Basuki dkk., 2008). 3. Karbon Monoksida (CO) Karbon monoksida (CO) adalah suatu gas tidak berwarna, tidak berbau yang dihasilkan oleh pembakaran tidak sempurna material yang mengandung zat arang atau bahan organik. Gas CO terdiri dari satu atom karbon yang secara kovalen berikatan dengan satu atom oksigen. Dalam ikatan ini, terdapat dua ikatan kovalen dan satu ikatan kovalen koordinasi antara atom karbon dan oksigen. a. Sifat Fisika dan Kimia Gas karbon monoksida dengan rumus kimia CO merupakan gas yang tidak terlihat dan tak berbau. Gas CO dihasilkan dari pembakaran yang tidak sempurna dari bahan bakar yang mengandung karbon dan oleh pembakaran pada tekanan dan suhu tinggi yang terjadi pada mesin kendaraan bermotor commit to user

8

9 digilib.uns.ac.id


(Margaretha, 2010). Gas CO memiliki berat molekul 28,01, titik kritis pada suhu 2.140 oC pada tekanan sebesar 3.495,7 kPa, titik lebur pada suhu 2.199 oC dan titik didih pada suhu 2.191,5 oC. Secara rinci karakter fisik dari gas CO disajikan pada Tabel 3 sebagai berikut: Tabel 3. Karakteristik gas karbon monoksida Sifat

Nilai

Berat molekul Titik kritis Titik lebur Titik didih Densitas pada 0 °C 101,3 kPa pada 25 °C 101,3 kPa Gravitasi spesifik terhadap udara Kelarutan di dalam air pada 0 °C pada 20 °C pada 25 °C Ambang ledakan di udara Gerakan transisi dasar Faktor konversi pada 0 °C 101,3 kPa

28,01 2.140 °C pada 3.495,7 kPa 2.199 °C 2.191,5 °C 1,250 gr/liter 1,145 gr/liter 0,967 3,54 ml/100 ml (44,3 ppmm) 2,32 ml/100 ml (29,0 ppmm) 2,14 ml/100 ml (26,8 ppmm) 12,5 - 74,2% 2143,3 cm-1 1 mg/m3 = 0,800 ppm 1 ppm = 1,250 mg/m3 1 mg/m = 0,873 ppm 1 ppm = 1,145 mg/m3

pada 25 °C 101,3 kPa

(Raub, 2009). b. Sumber dan Distribusi Sumber gas CO sebagian besar berasal dari pembakaran bahan bakar fosil yang bereaksi dengan udara dan menghasilkan gas. Daerah dengan tingkat populasi yang tinggi dengan jalur lalu lintas yang padat akan memiliki kadar gas CO yang lebih tinggi dibandingkan dengan daerah pedesaan. Gas CO juga bisa berasal dari proses industri. Secara alami gas CO terbentuk dari proses meletusnya gunung berapi, proses biologis, dan oksidasi hidrokarbon seperti commit to user

9

10 digilib.uns.ac.id


metana yang berasal dari tanah basah dan kotoran mahluk hidup. Secara umum terbentuknya gas CO dari pembakaran bahan bakar fosil melalui proses berikut ini : 1) Pembakaran bahan bakar fosil dengan udara yang reaksinya tidak stoikiometris. Reaksi kimianya: 2C + O2  2CO 2) Pada suhu tinggi terjadi reaksi antara karbon dioksida (CO2) dengan karbon (C) menghasilkan gas CO. Reaksi kimianya : CO2 + C  2CO 3) Pada suhu tinggi, CO2 dapat terurai kembali menjadi CO dan oksigen. Reaksi kimianya : CO2 CO + O (Departemen Kesehatan RI, 2011). Gas CO merupakan salah satu komponen terbesar yang dihasilkan oleh kegiatan transportasi. Persentase CO dan komponen pencemar lainnya dari sumber transportasi dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Persentase komponen pencemar dari sumber transportasi Komponen Pencemar

Persentase (%) 70,56 8,89 0,88 18,34 1,33 100 ( Wardhana, 1999).

CO NOx SOx Hidro Karbon Partikel Jumlah

Pada prinsip mesin Carnot menyatakan bahwa tidak ada efisiensi 100%, commit to user demikian halnya proses pembakaran pada kendaraan bermotor hampir tidak

10



pernah berlangsung dengan sempurna, sehingga emisi gas buang yang dihasilkan juga mengandung karbon monoksida (CO), sisa bahan bakar yang tidak ikut terbakar (hidrokarbon), hidrogen dan beberapa senyawa oksigen (oksida) seperti NOx dengan konsentrasi yang berbeda-beda, tergantung dari kondisi campuran bahan bakar (Anderson, 2012). Hal tersebut senada dengan prinsip entropi pada Hukum Kedua Termodinamika yang menyatakan bahwa tidak ada mesin yang dapat mengubah kalor menjadi usaha secara utuh.. Pembakaran sempurna senyawa hidrokarbon (bahan bakar fosil) membentuk karbon dioksida dan uap air, sedangkan pembakaran tak sempurna membentuk karbon monoksida dan uap air. Reaksi kimianya sebagai berikut: 1) Pembakaran sempurna isooktana: C8H18 (l) +12 ½ O2 (g)  8 CO2 (g) + 9 H2O (g) ΔH = -5460 kJ 2) Pembakaran tak sempurna isooktana: C8H18 (l) + 8 ½ O2 (g)  8 CO (g) + 9 H2O (g) ΔH = -2924,4 kJ (Sugianto, 2009). c. Dampak Terhadap Kesehatan Karakteristik

biologis

yang

paling

penting

dari

CO

adalah

kemampuannya untuk berikatan dengan haemoglobin, pigmen sel darah merah yang mengangkut oksigen ke seluruh tubuh. Sifat ini menghasilkan pembentukan karboksihaemoglobin (HbCO) yang 200 kali lebih stabil dibandingkan oksihaemoglobin (HbO2). Penguraian HbCO yang relatif lambat menyebabkan terhambatnya kerja molekul sel pigmen tersebut dalam fungsinya membawa oksigen keseluruh tubuh. Kondisi seperti ini bisa commit to user

11



berakibat

serius,

karena

dapat

menyebabkan

keracunan.

Selain

itu,

metabolisme otot dan fungsi enzim intra-seluler juga dapat terganggu dengan adanya ikatan CO yang stabil tersebut (Departemen Kesehatan RI, 2011). d. Batas Paparan Menurut WHO (1987) dalam Raub (2009), batas paparan gas CO terbagi atas empat rerata waktu yaitu: 100 mg/m3 (87,3 ppm) selama 15 menit, 60 mg/m3 (52,4 ppm) selama 30 menit, 30 mg/m3 (26,2 ppm) selama 60 menit, dan 10 mg/m3 (8,7 ppm) selama 480 menit. Batas paparan tersebut ditentukan pada tingkat karboksihaemoglobin dalam darah tidak melebihi 2,5%. (Fardiaz, 1992). 4. Klorofil Klorofil adalah pigmen hijau yang ada dalam kloroplastida. Pada umumnya klorofil terdapat pada kloroplas sel-sel mesofil daun, yaitu pada sel-sel parenkim palisade dan atau parenkim bunga karang. Dalam kloroplas, klorofil terdapat pada membran thylakoid grana. Klorofil pada tumbuhan tingkat tinggi ada dua macam yaitu klorofil-a yang berwarna hijau tua dengan rumus molekul C55H7205N4Mg dan klorofil-b berwarna hijau muda dengan rumus molekul C55H7006N4Mg (Steer, 1999). Pada keadaan normal, proporsi klorofil-a jauh lebih banyak daripada klorofil-b. Selain klorofil, pada membran thylakoid juga terdapat pigmen-pigmen lain, baik yang berupa turunan-turunan klorofil-a maupun pigmen lainnya (Aernes, 2011). Kumpulan

bermacam-macam

pigmen

fotosintesis

terdapat

dalam

fotosistem. Fotosistem berperan menyerap energi cahaya pada reaksi terang untuk commit to user

12



menghasilkan energi kimia berupa ATP dan NADPH2. Contoh turunan klorofil-a yang berperan penting pada fotosintesis adalah feofitin, pigmen yang peka terhadap λ 680 nm, dan P700. Pigmen yang lain antara lain carotenoida dan xantofil. Molekul klorofil tersusun atas 4 cincin pirol dengan Mg sebagai inti. Sifat fisik klorofil adalah menerima dan atau memantulkannya dalam gelombang yang berlainan. Klorofil banyak menyerap sinar dengan panjang gelombang antara 400-700 nm, terutama sinar merah dan biru. Sifat kimia klorofil antara lain: (1) tidak larut dalam air, melainkan larut dalam pelarut organik yang lebih polar, seperti etanol dan kloroform, (2) inti Mg akan tergeser oleh 2 atom H bila dalam suasana asam, sehingga membentuk suatu persenyawaan yang disebut feofitin yang berwarna coklat (Aernes, 2011). Menurut Dwidjoseputro (1994), pembentukan klorofil dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu faktor pembawaan, cahaya, oksigen, karbohidrat, unsur mikronutrien, air, dan suhu. Perkembangan kloroplas secara fungsional berasal dari proplastida yang ada pada kecambah. Seiring dengan berkembangnya daun pada kecambah, proplastida berkembang menjadi etioplas yang khas dengan badan prolamelar-nya. Oleh adanya cahaya yang cukup, badan prolamelar akan membentuk

tilakoid

dari

kloroplas

fungsional.

Sintesis

klorofil

pada

Angiospermae tergantung pada cahaya. Prekursor untuk sintesis klorofil adalah protoklorofilid yang disintesis dari protoporfirin IX oleh magnesium menjadi cincin porfirin. Protoklorofilid diubah menjadi klorofilid-a kemudian berkembang menjadi klorofil-a melalui proses fitilasi (dengan penambahan fitil). Bila klorofila teroksidasi maka akan menjadi klorofil-b. commit to user

13



Klorofil merupakan senyawa ester dan larut di dalam pelarut organik. Menurut Lehninger (1990), klorofil tidak larut dalam air tetapi larut dalam aseton, etanol, methanol, kloroform dan alkohol. Menurut Rozak dan Hartanto (2008), ekstraksi klorofil dilakukan dengan menggunakan pelarut organik polar, khususnya aseton dan alkohol. Menurut Anggarwulan dan Solichatun (2007), polutan diketahui menyebabkan perubahan dalam respon stomata, struktur kloroplas, fiksasi CO2, dan sistem transport elektron fotosintetik. Perubahan struktur kloroplas akibat paparan polutan dan intensitas penyinaran juga akan mempengaruhi struktur maupun aktivitas klorofil. Struktur molekul klorofil diketahui terdiri atas porfirin yang sama strukturnya dengan porfirin heme yang membentuk gugus prostetik pada haemoglobin, mioglobin dan enzim-enzim sitokrom. Perbedaan-perbedaan utama antara klorofil dan heme ialah adanya atom magnesium (sebagai pengganti besi) di tengah-tengah cincin porfirin dan rantai samping hidrokarbon yang panjang, yaitu rantai fitol (Gambar 1). Karena kemiripan struktur ini secara alamiah molekul klorofil dapat diterima oleh tubuh dan menjadi nutrisi vital bagi tubuh manusia. Klorofil juga berperan dalam meningkatkan haemoglobin dan membantu menjaga kesehatan darah. Klorofil merupakan agen pembuatan sel-sel darah merah tercepat, jumlah sel darah terhitung akan meningkat dalam jangka waktu singkat dengan mengkonsumsi klorofil.

commit to user

14



Heme

Chlorophyll

(a) (b) Gambar 1. (a) Rumus struktur kimia heme menurut Madsen et al. (2012), (b) Rumus struktur kimia klorofil menurut Min et al. (2010). Menurut Basith (2009), sel-sel darah merah dengan komponen molekul hemoglobin di dalamnya mampu mengikat molekul-molekul oksigen dan membawanya ke dalam sel-sel tubuh dalam proses metabolisme. Kemampuan mengikat molekul gas inilah yang diduga dapat dilakukan pula oleh klorofil dalam mengikat gas-gas polutan seperti gas CO. 5. Eceng gondok (Eichhornia crassipes (Mart.) Solms.) a. Deskripsi dan Klasifikasi Menurut Tjitrosoepomo (1991) klasifikasi eceng gondok sebagai berikut: Divisi

: Embryophyta

Subdivisio

: Angiospermae

Classis

: Monocotyledone

Ordo

: Farinosae

Famili

: Pontederiaceae

Genus

: Eichhornia

Spesies

: Eichhornia crassipes (Mart.) Solms. commit to user

15



Eceng gondok merupakan anggota dari famili Pontederiaceae dan termasuk dalam ordo Farinosae. Orang lebih banyak mengenal eceng gondok sebagai tumbuhan pengganggu (gulma) di perairan karena pertumbuhannya yang sangat cepat. Awalnya tumbuhan eceng gondok didatangkan ke Indonesia pada tahun 1894 dari Brazil untuk koleksi Kebun Raya Bogor. Ternyata tumbuhan ini dengan cepat menyebar ke beberapa perairan di pulau Jawa (Artha, 2011). b. Morfologi Eceng gondok mempunyai ukuran yang bermacam-macam dari beberapa sentimeter sampai satu meter. rawa-rawa dan danau-danau di seluruh Indonesia. Eceng gondok dewasa, terdiri dari akar, bakal tunas, tunas atau stolon, daun, petiole, dan bunga (Gambar 2). Daun - daun eceng gondok berwarna hijau terang berbentuk telur yang melebar atau hampir bulat dengan garis tengah sampai 15 sentimeter. Pada bagian tangkai daun terdapat masa yang menggelembung yang berisi serat seperti karet busa. Kelopak bunga berwarna ungu muda agak kebiruan. Setiap kepala putik dapat menghasilkan sekitar 500 bakal biji atau 5000 biji setiap tangkai bunga, sehigga eceng gondok dapat berkembang biak dengan dua cara yaitu dengan tunas dan biji (Hutabarat, 2010).

commit to user

16



Gambar 2. Habitus Eichhornia crassipes (Mart.) Solms. (Mehrhoff, 2011). c. Manfaat Little dan Lawrence dalam Muladi (2001), menyebutkan bahwa eceng gondok mempunyai manfaat sebagai berikut: 1) Mempunyai sifat biologis sebagai penyaring air yang tercemar oleh berbagai bahan kimia buatan industri. 2) Sebagai bahan penutup tanah dan kompos dalam kegiatan pertanian dan perkebunan. 3) Sebagai sumber gas yang antara lain berupa gas ammonium sulfat, gas hidrogen, nitrogen dan metan yang dapat diperoleh dengan cara fermentasi. 4) Bahan baku pupuk tanaman. 5) Sebagai bahan industri kertas dan papan buatan. commit to user 6) Sebagai bahan baku karbon aktif.

17



d. Dampak Negatif Selain memiliki sisi manfaat, eceng gondok juga banyak menimbulkan dampak negatif. Dampak negatif yang ditimbulkan eceng gondok antara lain: 1. Meningkatnya evapotranspirasi (penguapan dan hilangnya air melalui daun-daun tanaman), karena daun-daunnya yang lebar dan serta pertumbuhannya yang cepat. 2. Menurunnya jumlah cahaya yang masuk kedalam perairan sehingga menyebabkan menurunnya tingkat kelarutan oksigen dalam air (Dissolved Oxygens). 3. Tumbuhan eceng gondok yang sudah mati akan turun ke dasar perairan sehingga mempercepat terjadinya proses pendangkalan. 4. Mengganggu lalu lintas (transportasi) air, khususnya bagi masyarakat yang kehidupannya masih tergantung dari sungai. 5. Meningkatnya habitat bagi vektor penyakit pada manusia. 6. Menurunkan nilai estetika lingkungan perairan. (Invasive Species Specialist Group, 2011). Eceng gondok dikenal sebagai tumbuhan pengganggu perairan dan sulit diberantas, eceng gondok dapat mengakibatkan banjir akibat pendangkalan,

kerugian

dalam

bidang

pertanian

dan

perikanan.

Kemelimpahan eceng gondok di dalam perairan memberikan petunjuk bahwa

perairan

yang

bersangkutan

penumpukan unsur hara.

commit to user

18

mengalami

eutrofikasi

atau



6. Gel Gel merupakan sistem multi lapis yang terdiri dari suspensi yang dibuat dari partikel anorganik yang kecil atau molekul organik yang besar, terpenetrasi oleh suatu cairan. Bentuk gel mempunyai beberapa keuntungan diantaranya tidak lengket, gel mempunyai aliran berbentuk

tiksotropik dan pseudoplastik

yaitu

padat apabila disimpan dan akan segera mencair bila dikocok,

konsentrasi bahan pembentuk gel yang dibutuhkan hanya sedikit untuk membentuk massa gel yang baik, viskositas gel tidak mengalami perubahan yang berarti pada suhu penyimpanan (Ditjen POM Depkes RI, 1995). Formulasi umum pembentuk gel mempunyai sifat sebagai hidrokoloid atau koloid pelindung yang mempunyai daya hidrasi yang cukup tinggi karena dapat mempertinggi viskositas pembawa kecuali itu membungkus partikel – partikel bahan yang terdispersi, mengurangi interaksi partikel- partikel tersebut sehingga mengurangi kecendrungan untuk menjadi satu atau mengendap. Gel dapat dibuat dari sejumlah bahan termasuk diantaranya tragakan, sodium alginate, dan bahan – bahan pembentuk gel yang lainnya termasuk derivate selulosa dan gelatin protein. Formula gel juga dapat didapat dari bahan alamiah seperti jenis tumbuhan tertentu. Menurut Fardiaz (1989) sifat pembentukan gel bervariasi dari satu jenis hidrokoloid ke hidrokoloid yang lainnya tergantung pada jenisnya. Gel mungkin mengandung 99,9% air tetapi mempunyai sifat lebih khas seperti padatan, khususnya sifat elastisitas (elasticity) dan kekakuan (rigidity).

commit to user

19



7. Cincau Hijau (Cyclea barbata Miers) Di Indonesia cincau hijau yang bernama latin Cyclea barbata Miers banyak ditemui di berbagai tempat, mulai dari pasar tradisional sampai supermarket. Di beberapa daerah, tanaman ini dikenal dengan nama camcao (Jawa), camcauh (Sunda), juju, kepleng, krotok, tahulu, tarawalu, telor, terung kemau (Melayu). Cincau hijau dapat membentuk agar-agar. Agar – agar tersebut berasal dari daunnya yang diremas-remas dan dicampur air matang sehingga air campuran itu akan berwarna hijau. Setelah disaring dan dibiarkan mengendap cairan tersebut akan menghasilkan lapisan agar-agar berwarna hijau (Djam‘an, 2008), oleh karena itu cincau hijau sangat berpotensi untuk campuran bahan pembuatan gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dalam penelitian ini. a. Deskripsi Dan Klasifikasi Cincau hijau diklasifikasikan sebagai berikut : Divisi

: Spermatophyta

Subdivisio : Angiospermae Classis

: Dicotyledone

Ordo

: Ranales

Famili

: Menispermae

Genus

: Cyclea

Spesies

: Cyclea barbata Miers

Nama lokal : Camcao (Jawa Tengah), Cincau (Melayu). Tanaman ini berasal dari Asia Tenggara, termasuk tanaman rambat dari famili sirawan-sirawanan (Menispermae), sering ditemukan tumbuh sebagai commit to user

20



tanaman liar, tetapi ada juga yang sengaja dibudidayakan di pekarangan rumah. Tumbuh subur di tanah yang gembur dengan pH 5,5-6,5 dengan lingkungan teduh, lembab dan berair tanah dangkal. Tanaman ini berkembang subur di dataran di bawah ketinggian ± 800 m di atas permukaan laut. Cara pengembangbiakan tanaman rambat ini bisa dilakukan dengan cara generatif yaitu dengan biji, bisa pula dengan cara vegetatif yaitu dengan stek batang maupun tunas akarnya (Heny dan Dian, 2004). b. Morfologi Batang tanaman ini bulat, berdiameter ± 1 cm dan merambat kearah kanan pada pohon inang serta tinggi/panjang ± 5-16 m. Bentuk daunnya seperti perisai atau jantung, berwarna hijau, bagian pangkalnya berlekuk dan bagian tengah melebar serta ujungnya meruncing (Gambar 3). Tepi daun berombak dan permukaan bawahnya berbulu halus, sedang permukaan atasnya berbulu kasar dan jarang. Panjang daun bervariasi ± 5-16 cm dan bertulang daun menjari. Daun cincau hijau yang dipanen adalah daun yang tidak tua dan tidak terlalu muda. Pemetikan daunnya harus melihat kondisi tanaman tersebut, Bila tanaman ini rimbun dan subur, dedaunnya boleh dipanen banyak, tetapi bila tanaman ini nampak kurus dan tidak subur, maka pemetikannya hanya akan merusak tanaman cincau hijau itu sendiri.

commit to user

21



Gambar 3. Daun Cyclea barbata Miers (Hernani, 2004). Bunga cincau hijau berbentuk kecil dan berkelompok. Bunga jantan berwarna hijau muda yang panjangnya ± 30-40 mm dan mempunyai kelopak bunga sebanyak 4-5 kelopak. Bunga betina cincau hijau lebih kecil dengan panjang ± 0,7-1,0 mm dan mempunyai kelopak bunga sebanyak 1-2 kelopak serta sebuah kelopak yang berbulu. Benang sari mempunyai satu tangkai dengan kepala sari bergerombol di ujungnya. Setiap kepala sari mempunyai empat sel yang akan pecah dengan sendirinya jika sudah masak. Buah tanaman cincau hijau kecil-kecil, berbentuk bulat dan agak berbulu. Setiap buah mengandung 1-2 biji yang keras berbentuk bulat telur. Akar cincau hijau dapat tumbuh membesar seperti umbi dengan bentuk tidak teratur. Dalam keadaan segar, akar cincau hijau berdaging dan mengandung banyak cairan. Pada akar yang sudah kering, warna kulit luarnya berubah menjadi coklat ke abu-abuan, commit to user mempunyai sisir-sisir yang membujur dan terlihat menonjol (Hernani, 2004).

22



c. Manfaat Bagi masyarakat Indonesia cincau hijau dikonsumsi sebagai campuran minuman yang menyegarkan. Ada empat jenis cincau yang dikenal masyarakat, yaitu cincau hijau, cincau hitam dan cincau minyak serta cincau perdu. Bentuk fisik keempat tanaman ini sangat berbeda satu sama lainnya. Namun masyarakat Indonesia amat menggemari jenis cincau hijau, hal ini karena fisik daun cincau hijau tipis dan lemas sehingga lebih mudah diremas untuk dijadikan gelatin atau agar-agar. Komponen pembentuk gel cincau hijau merupakan hidrokoloid dan termasuk dalam jenis hidrokoloid yang dapat membentuk gel. 8. Metode Analisa Kontaminan Udara Metode analisa kontaminan udara pada penelitian ini menggunakan teknik impinger dengan beberapa modifikasi, metode ini dipilih karena merupakan teknik yang sederhana untuk pengambilan sampel udara dengan penerapan yang luas, dan peralatannya bisa dibuat sendiri. Prinsip dasar impinger terdiri dari beberapa langkah yakni menarik sampel udara dengan pompa hisap ke dalam tabung impinger yang berisi larutan penangkap, kemudian mengukur kontaminan yang tertangkap atau bereaksi dengan larutan penangkap baik dengan metode konvensional maupun instrumental, dan menghitung kadar kontaminan dalam udara berdasarkan jumlah udara yang dipompa dan hasil pengukuran (Gunawan, 2007). Menurut Sugiyana dan Wahyudi (2008), dalam metode impinge udara pada jumlah tertentu ditarik melalui impinger melalui laju alir tertentu yang commit to user

23



stabil. Reagen yang terdapat pada adsorben bereaksi dengan komponen gas yang tertangkap dan membentuk substansi spesifik dan stabil. Hal tersebut sesuai dengan metode penelitian ini yaitu mencoba menyerap gas CO dengan penyerap gel ekstrak klorofil daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau. B. Kerangka Pemikiran Gas-gas pencemar dari gas buang kendaraan bermotor seperti gas CO dapat mempengaruhi kesehatan manusia. Kenaikan gas CO di

udara

mengakibatkan menurunnya sistem saraf sentral, perubahan fungsi jantung dan paru-paru, mengantuk, koma, sesak nafas dan yang paling membahayakan dapat menimbulkan kematian sehingga upaya mitigasi pencemaran gas CO di udara sangat diperlukan mengingat dampaknya yang sangat berbahaya bagi kesehatan. Afinitas gas CO yang tinggi terhadap haemoglobin memberi peluang bagi klorofil yang juga memiliki kemiripan struktur dengan haemoglobin untuk dapat dijadikan absorban alternatif. Eceng gondok adalah salah satu jenis tumbuhan air yang memiliki kecepatan tumbuh yang tinggi dan dianggap sebagai gulma yang merusak lingkungan perairan, sehingga Eceng gondok dapat dijadikan sumber klorofil yang mudah didapat dan sangat tepat untuk dimanfaatkan. Pada fase cair, klorofil terbukti mampu menyerap gas CO, hal yang masih menjadi pertanyaan adalah bagaimana ketika klorofil dalam fase gel. Oleh karena itu, perlu dilakukan suatu penelitian mengenai kemampuan penyerapan gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau terhadap gas CO sebagai upaya mitigasi pencemaran udara. commit to user

24



Dalam penelitian ini, variabel yang diamati adalah waktu jenuh optimal, keterserapan gas CO dan perubahan fisik gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau. Dengan demikian akan diperoleh komposisi gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau yang optimal menyerap gas CO. Secara skematis, kerangka pemikiran penelitian ini dapat disajikan dalam diagram alir (Gambar 4). Bersifat toksik

Emisi Gas Karbon Monoksida (CO)

Diperlukan alternatif adsorben dengan daya adsorpsi tinggi dan ramah lingkungan Klorofil memiliki struktur kimia yang mirip dengan Haemoglobin

Gas Karbon Monoksida (CO) memiliki afinitas terhadap Haemoglobin Gas Karbon Monoksida (CO) reaktif terhadap klorofil

Eceng gondok adalah gulma yang merusak lingkungan perairan, penyebarannya tidak terkendali

Daun eceng gondok berpotensi sebagai sumber klorofil Klorofil daun eceng gondok diekstrak

Cincau hijau berfungsi sebagai gelling agent

Dikombinasikan dengan cincau hijau Dibuat menjadi gel

Dipaparkan Gas Karbon Monoksida (CO)

Waktu jenuh optimal

Variasi komposisi gel

Keterserapan Gas Karbon Monoksida (CO)

Perubahan fisik (Warna)

Diperoleh komposisi gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel daun cincau hijau yang optimal sebagai adsorben Gas Karbon Monoksida (CO)

commit user Gambar 4. Diagram alirtokerangka pemikiran

25



C. Hipotesis 1. Gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau memiliki kemampuan penyerapan terhadap gas CO. 2. Gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau pada beberapa variasi komposisi gel memiliki perbedaan kemampuan penyerapan terhadap gas CO. 3. Dengan adanya paparan gas CO, akan terjadi perubahan fisik pada gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau.

commit to user

26


digilib.uns.ac.id

BAB III METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilaksanakan di Sub Laboratorium Biologi Laboratorium Pusat MIPA UNS pada bulan Maret - September 2012. Pengambilan sampel daun eceng gondok dan daun cincau hijau dilakukan di wilayah Surakarta. Pengukuran kadar CO dilaksanakan di Dinas Perhubungan Komunikasi dan Informatika Surakarta, dan pengukuran nilai absorbansi dilaksanakan di Laboratorium Biologi FMIPA UNS. B. Alat dan Bahan Penelitian 1. Alat a. Alat untuk Sampling Daun Eceng Gondok Pisau, plastik gelap. b. Alat untuk Ekstraksi Klorofil Pisau, neraca analitik Mettler Toledo AT400, mortar dan penggerus, corong kaca besar, kertas saring, gelas ukur 100 ml, botol fleaker 800 ml, serta pipet tetes. c. Alat untuk Preservasi Ekstrak Klorofil Alumunium foil, botol air mineral 1500 ml, botol sampel 30 ml, dan refrigerator. d. Alat untuk Analisis Kadar Klorofil Total Spektrofotometer Perkin Elmer Lambda 25, PC, kuvet, dan pipet tetes. commit to user

27



e. Alat untuk Pembuatan Gel Neraca analitik Mettler Toledo AT400, corong kaca besar, saringan kasar, spatula, baskom, timer, dan gelas beker 250 ml, termometer. f. Alat untuk Treatment Gas CO Sepeda motor 4 langkah merek Honda dengan bahan bakar bensin tahun pembuatan 2008, MultiPro Air Compressor 1 HP, selang gas, Horiba Automotive Emission Analyzer MEXA-554J, adsorption box, timer, bubble flow meter, impinger set, obeng, probe, laptop, dan tang penjepit, kunci pas, termometer. g. Alat untuk Uji Porositas Scanning Electron Microscope (SEM). 2. Bahan a. Bahan untuk Pembuatan Gel Ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton, ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades. b. Bahan untuk Ekstraksi Klorofil 10 gr daun eceng gondok, 10 gr daun cincau hijau, aseton teknis 85%, aquades, dan alumunium foil. c. Bahan untuk Analisis Kadar Klorofil Total Aseton teknis 85%, ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton, ekstrak aseton daun cincau hijau, gel klorofil, dan aquades. d. Bahan untuk Treatment Gas CO Gas buang sepeda motor, udara dari kompresor, sabun cair. commit to user

28



C. Cara Kerja 1. Sampling Daun Eceng gondok Daun eceng gondok dikoleksi dari sekitar wilayah Surakarta. Daun yang dipilih yaitu daun dari atas tumbuhan eceng gondok dewasa yang telah membentang sempurna dalam keadaan segar, tidak layu, tidak menguning dan tidak terserang hama dari suatu perairan yang sama. 2. Ekstraksi Daun Eceng Gondok Metode ekstraksi untuk daun eceng gondok menggunakan maserasi. Maserasi adalah suatu cara penyarian simplisia dengan cara merendam simplisia tersebut dalam pelarut dengan beberapa kali pengocokan atau pengadukan pada temperatur kamar (Syamsuni, 2005). Metode maserasi dipilih sebagai cara ekstraksi karena prosesnya sederhana dan mudah. Selain itu metode maserasi tidak memerlukan pemanasan dalam prosesnya, hal ini sangat sesuai untuk ekstraksi klorofil daun karena proses pemanasan dapat merusak hampir semua kandungan klorofil (Tarigan, 2012). Dalam proses ekstraksi

pelarut yang digunakan yaitu aseton dan

aquades. Aseton dipilih sebagai pelarut dalam proses ekstraksi klorofil karena berdasarkan beberapa penelitian, aseton merupakan pelarut yang umum digunakan dalam proses ekstraksi beberapa pigmen pada tumbuhan. Menurut Sukarmin (2012), aseton banyak digunakan sebagai pelarut karena merupakan satu-satunya keton yang sangat larut dalam air dan kebanyakan pelarut organik. Aseton memiliki rumus kimia (CH3)2C=O sehingga tergolong ke dalam commit to user

29



kelompok pelarut semipolar. Hal ini disebabkan karena aseton tidak memiliki ikatan O-H melainkan ikatan rangkap C=O pada molekulnya. Proses ekstraksi klorofil dalam penelitian ini menggunakan metode maserasi berdasarkan metode yang dikemukakan oleh Setiari dan Nurchayati (2009) dengan beberapa modifikasi sebagai berikut: a. Daun eceng gondok dipotong-potong dan ditimbang seberat 10 gram. b. Potongan daun dihancurkan dalam mortar kemudian ditambahkan 5 ml aseton teknis 85%. c. Hasil gerusan daun dimasukkan ke dalam botol fleaker 1000 ml kemudian ditambahkan aseton teknis 85% hingga volume larutan 1000 ml. d. Larutan didiamkan selama 15 menit hingga klorofil larut. e. Larutan disaring dengan kertas saring agar sisa gerusan daunnya tertinggal. f. Larutan hasil filtrasi kemudian dibagi ke dalam 12 wadah berbeda dengan masing-masing volume: untuk 3 wadah pertama sebesar 30 ml (Perlakuan B), 3 wadah kedua sebesar 60 ml (Perlakuan C), dan 3 wadah ketiga sebesar 90 ml (Perlakuan D). 3. Sampling Daun Cincau Hijau Daun cincau hijau dikoleksi dari sekitar wilayah Surakarta. Daun yang dipilih yaitu daun cincau hijau yang telah membentang sempurna dan dalam keadaan segar, tidak layu, tidak menguning dan tidak terserang hama. 4. Pembuatan Gel Sebagai basis atau bahan dasar gel pada penelitian ini digunakan daun cincau hijau. Daun cincau hijau tidak memerlukan proses pemanasan untuk commit to user

30



membentuk gel, tidak seperti jenis cincau yang lainnya. Menurut Rohmah (2010), suhu pelarut yang paling baik digunakan untuk membuat gel cincau hijau adalah pada suhu ruangan, sehingga proses pembuatan gel meminimalisir kerusakan pada kandungan klorofil gel tersebut. Dalam proses pembuatan gel, pelarut yang digunakan adalah aquades. Dengan memberi variasi komposisi pelarut yang digunakan diharapkan akan diperoleh komposisi gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok yang paling optimal sebagai adsorben gas CO. Pembentukan gel disebabkan karena peristiwa gelasi. Gelasi atau pembentukan gel merupakan fenomena yang melibatkan penggabungan, atau terjadinya ikatan silang antar rantai - rantai polimer. Gelasi atau pembentukan gel pada prinsipnya terjadi karena adanya pembentukan jala atau jaringan tiga dimensi oleh molekul primer yang terentang pada seluruh volume gel yang terbentuk dengan memerangkap sejumlah air di dalamnya. (Rohmah, 2010). Pembuatan gel cincau hijau pada penelitian ini menggunakan metode yang dikemukakan oleh Rohmah (2010). Daun cincau hijau segar dan bersih sebanyak 20 gram diekstraksi dengan metode maserasi sederhana yang dimodifikasi dengan cara diremas - remas menggunakan tangan dalam 500 mL aquades selama lima menit. Larutan kemudian disaring, residunya dibuang dan hasil saringan ditambahkan sedikit demi sedikit pada 12 wadah berbeda yang sebelumnya telah diisi oleh ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton dengan masing-masing volume: untuk 3 wadah pertama sebesar 300 ml (Perlakuan A), 3 wadah kedua sebesar 270 ml (Perlakuan B), 3 wadah ketiga commit to user

31



sebesar 240 ml (Perlakuan C), dan 3 wadah terakhir sebesar 210 ml (Perlakuan D). Masing – masing larutan kemudian diaduk sampai homogen, dan didiamkan selama 60 menit dalam suhu 27 oC sampai terbentuk gel. 5. Analisis Kadar Klorofil Total Ekstrak Daun Eceng Gondok dengan Pelarut Aseton, Ekstrak Daun Cincau Hijau dengan Pelarut Aquades, dan Gel Klorofil. Kandungan klorofil total daun eceng gondok , cincau hijau, dan gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau

pada

penelitian ini dihitung dengan menggunakan metode yang dikemukakan oleh Setiari dan Nurchayati (2009) dengan beberapa modifikasi sebagai berikut: a. Masing-masing sebanyak 2 ml larutan ekstrak dimasukkan ke dalam kuvet kemudian kuvet dimasukkan ke dalam spektrofotometer UV-Vis. b. Absorbansi (A) diukur pada panjang gelombang 644 nm dan 663 nm c. Penghitungan kandungan klorofil total (mg/L) menggunakan rumus Arnon (1949) dalam Setiari dan Nurchayati (2009) : Klorofil total = 0,79 (A 663) + 1,076 (A 644) Keterangan : 0,79 dan 1,076

= Koefisien absorbansi klorofil total

A 633 dan A 644 = Nilai absorbansi ekstrak 6. Preservasi Gel Klorofil Gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau disimpan dalam refrigerator pada suhu 10°C.

commit to user

32



7. Pembuatan gas CO Pembuatan gas CO pada penelitian ini menggunakan metode yang dikemukakan oleh Utomo (2011), dan metode pengukuran emisi gas CO dilakukan

mengacu

pada

SNI 19-7118.3-2005,

yakni

pada

kondisi

idle/stasioner. Pada putaran stasioner, suhu ruang bakar tidak cukup tinggi sehingga pembakaran menjadi tidak stabil. Untuk mencegah masalah tersebut, sistem bahan bakar dikondisikan campuran lebih kaya, sehingga konsentrasi CO dan HC meningkat karena pembakaran tidak sempurna (Razif dkk., 2005). Untuk menghomogenkan gas CO yang terlarut dalam gas buang kendaraan yang digunakan dalam perlakuan, gas buang kendaraan sebelumnya dihisap dan ditampung dalam kompresor, sehingga saat digunakan sebagai perlakuan konsentrasi gas CO relatif stabil dan homogen terutama suhu dan tekanan parsialnya. Kecepatan aliran gas untuk perlakuan ditentukan yaitu 10 mL/detik. Menurut Basuki dkk., (2008) semakin kecil kecepatan aliran gas yang mengandung zat kontaminan maka waktu tinggal gas dalam tabung adsorpsi akan semakin lama sehingga semakin tinggi tingkat efisiensinya. Kompresor dihidupkan selama 30 menit agar kinerja kompresor tersebut stabil. Mesin sepeda motor dihidupkan dan dibiarkan dalam keadaan idle/stasioner selama 15 menit. Knalpot kemudian dihubungkan dengan probe dan diarahkan pada penghisap kompresor. Kemudian kompresor dihidupkan, dan pengisian gas CO dalam tabung kompresor dilakukan hingga tekanan menunjukkan angka 4. Kemudian pengisian udara bebas dilakukan hingga tekanan commit to user

33



menunjukkan angka 8. Setelah tekanan mencapai angka 8 kemudian kompresor dimatikan dan didiamkan selama 30 menit agar gas homogen. 8. Pengukuran debit dan konsentrasi gas CO Pengukuran debit dan konsentrasi gas CO pada penelitian ini menggunakan metode yang dikemukakan oleh Utomo (2011). Alat detektor gas CO dinyalakan terlebih dahulu untuk dikalibrasikan. Kemudian alat detektor dihubungkan pada outlet. Pengukuran debit gas dilakukan dengan mengatur bukaan kran pada kompresor, pembacaan pada flow meter kompresor dan pembacaan pada bubble flow meter. Debit gas yang digunakan pada percobaan ini yaitu 10 mL/detik. Konsetrasi gas CO (% vol) ditentukan dengan membaca angka pada alat detektor ketika telah mencapai kestabilan. 9. Perlakuan pemaparan gas CO Gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau sebanyak 300 ml dimasukkan ke dalam adsorption box (Gambar 5), lalu ditutup rapat menggunakan penutup dengan silicon seal agar kondisi ruang vakum.

Gambar 5. Adsorption box Peralatan uji seperti kompresor, gas analyzer, impinger set, bubble flow meter dan motor dirangkai seperti pada Gambar 6. Sebelumnya gas CO yang akan dipaparkan telah diukur konsentrasinya dan dicatat sebagai konsentrasi commit to user awal. Kemudian melalui impinger set dialirkan gas CO ke dalam adsorption 34



box. Konsentrasi gas CO setelah perlakuan dicatat tiap 60 detik hingga diperoleh waktu jenuh gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel daun cincau dalam mengadsorpsi gas CO (Konsentrasi setelah perlakuan sama dengan konsentrasi sebelum perlakuan). Keterangan: 1. Tabung Impinger 1 2. Tabung Impinger 2 3. Keran 3 Ways 4. Keran 2 Ways 5. Exhauster 6. Probe 7. Horiba Automotive Emission Analyzer MEXA-554J

8. 9. 10. 11. 12.

7

Air Compressor Motor Honda 4 Langkah Slang Gas Bubble Flow meter Adsorption Box

5

9

12 6 3

10 -0

4

11

8 1

2

Gambar 6. Rangkaian alat uji Rangkaian alat uji meliputi motor yang dipasang probe penghisap pada ujung knalpotnya, dihubungkan dengan input kompresor (bagian penghisap). Kompresor lalu dihubungkan dengan selang ke bubble flow meter untuk mengetahui debit gas, dihubungkan dengan impinger set, lalu dihubungkan ke adsorption box yang sebelumnya telah diisi oleh gel klorofil. Sumber emisi gas commit to user CO yang digunakan sebagai gas uji dalam penelitian ini berasal dari gas buang

35



kendaraan sepeda motor 4 langkah berbahan bakar bensin merk Honda tahun perakitan 2008. Kendaraan bermotor dipilih karena merupakan sumber utama emisi gas CO (Basuki dkk., 2008). Dari pengukuran langsung terhadap gas buang kendaraan didapatkan konsentrasi gas CO sebesar 3,86 % vol. Konsentrasi tersebut masih di bawah standar baku mutu emisi gas CO. Berdasarkan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup No. 05 Tahun 2006/1 Agustus 2006, konsentrasi gas CO yang diemisikan oleh kendaraan bermotor berkategori L dalam hal ini sepeda motor 4 langkah dengan bahan bakar bensin tahun pembuatan di bawah tahun 2010 adalah 5,5 % vol. Konsentrasi gas CO sebelum dan sesudah perlakuan diukur dengan alat ukur Horiba Automotive Emission Analyzer MEXA-554J khusus untuk mesin berbahan bakar bensin yang telah memenuhi standar ISO 3930. 10. Uji Adsorpsi Uji adsorpsi pada penelitian ini menggunakan metode

yang

dikemukakan oleh Utomo (2011) dengan beberapa modifikasi. Kejenuhan gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel daun cincau dapat diketahui dengan menghitung persentase adsorpsi setiap 60 detik. Persentase adsorpsi merupakan angka perbandingan banyaknya konsentrasi gas CO yang diserap oleh sampel. Persentase adsorpsi dapat ditentukan dengan persaman matematis berikut: Persentase adsorpsi =

Xo − Xf Xo

x 100 %

Keterangan : Xo = besar konsentrasi gas CO sebelum dikenai perlakuan commit to userdikenai perlakuan X = besar konsentrasi gas CO setelah f

36



11. Uji Porositas Gel Uji porositas dilakukan dengan mengamati struktur gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel daun cincau menggunakan mikroskop pemindai elektron atau Scanning Elektron Microscope (SEM). D. Rancangan Percobaan Rancangan percobaan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) satu faktor yang terdiri dari 4 perlakuan yaitu variasi komposisi gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau. Masing-masing perlakuan dengan 3 kali ulangan. Komposisi gel keempat perlakuan disajikan pada Tabel 5 berikut: Tabel 5. Komposisi gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau tiap perlakuan Perlakuan A B C D

Ekstrak Daun Cincau Hijau dengan Pelarut Aquades (ml) 300 270 240 210

Ekstrak Daun Eceng Gondok dengan Pelarut Aseton (ml) 0 Eceng30 Gondok 60 90

E. Analisis Data Analisis data menggunakan analisis hasil uji laboratorium, yang dikomparasikan dengan uji statistik menggunakan Analysis Of Variance (ANOVA) untuk mengetahui signifikansi perbedaan antar perlakuan, apabila terdapat signifikasi kemudian dilanjutkan dengan uji DMRT (Duncan Multiple Range Test) pada taraf uji 5% untuk mengetahui beda nyata diantara perlakuan, Paired – Samples T Test untuk mengetahui signifikansi perbedaan sebelum maupun sesudah perlakuan, dan terakhir commitdilakukan to user analisa regresi.

37


digilib.uns.ac.id

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Kadar Klorofil Total Sebelum dan Sesudah Perlakuan Tujuan dilakukannya pengukuran kadar klorofil total pada awal dan akhir perlakuan bertujuan untuk mengetahui ada tidaknya perbedaan kadar klorofil total sebelum maupun sesudah perlakuan pemaparan dengan gas CO. Perubahan kadar klorofil total dapat mengindikasikan terjadinya suatu reaksi kimia yang menyebabkan klorofil terdegradasi (Setiari dan Nurchayati, 2009). Kadar klorofil total sebelum dan setelah perlakuan pemaparan dengan gas CO disajikan pada gambar 7. 7 5,7652

Kadar Klorofil (mg/L)

6 5

4,730

4,6372

4,8662

5,6400

4,7532

Sebelum

4

Sesudah 3 2,3699

2,3588

2 (P val > 0,05)

(P val > 0,05)

A

B

(P val > 0,05)

(P val > 0,05)

1 0 Perlakuan

C

D

Gambar 7. Kadar klorofil total sebelum dan sesudah perlakuan. Keterangan: Volume setiap gel yaitu 300 ml dengan perbandingan antara ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton : ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades pada setiap perlakuan yaitu A (0:10), B (1:9), C (2:8), dan D (3:7). commit to user

38



Setelah dilakukan uji ANOVA pada kadar klorofil total gel sebelum dipaparkan gas CO diketahui bahwa variasi komposisi gel pada setiap perlakuan A, B, C, dan D menghasilkan perbedaan kadar klorofil total yang signifikan (P val<0,05) (Lampiran 5a). Setelah di uji lanjut dengan DMRT (Lampiran 5b) diketahui perlakuan B dan C tidak berbeda nyata. Hal ini disebabkan perlakuan B dan C memiliki perbandingan antara ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton dan ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades yang mendekati seimbang jika dibandingkan dengan perlakuan yang lain. Perlakuan D tidak berbeda nyata dengan perlakuan C namun berbeda nyata dengan perlakuan A dan B. Perlakuan A menghasilkan kadar klorofil total terlarut paling rendah (2,3588 mg/L) bila dibandingkan dengan perlakuan B (4,6372 mg/L), C (4,8662 mg/L) dan D (5,7652 mg/L). Perlakuan A merupakan kontrol ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades, sehingga dari analisa diketahui kadar klorofil total terlarut yang paling rendah. Tidak adanya ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton yang tercampur menyebabkan jumlah pigmen yang terlarut dalam perlakuan A sedikit, sehingga banyaknya sinar yang dapat diserap oleh klorofil rendah. Rendahnya penyerapan sinar oleh klorofil menyebabkan rendahnya nilai absorbansi. Selain itu, penambahan aquades pada ekstrak pigmen juga dapat menyebabkan terjadinya agregasi. Penambahan aquades pada larutan klorofil-a dalam pelarut aseton, menimbulkan penurunan absorbansi klorofil-a pada spektrum serapnya, commit to user

39



baik puncak Qy, Qx maupun Soret seiring dengan bertambahnya persentase air yang ditambahkan (Costa dkk., 2009). Perlakuan D menghasilkan kadar klorofil total tertinggi. Hal ini disebabkan oleh perbandingan antara ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton yang tinggi terhadap ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades (3:7), sehingga nilai absorbansinya tinggi. Secara analisis kimia senyawa klorofil tidak larut sempurna dalam air, tetapi larut sempurna dalam pelarut organik seperti etanol, metanol, aseton, kloroform dan alkohol (Lehninger, 1990). Namun nilai penting dari penggunaan aquades pada penelitian ini karena aquades lebih aman penggunaanya, ramah lingkungan, mudah didapat dan harganya lebih murah. Selain itu, gas CO juga memiliki kelarutan pada aquades sehingga aquades dapat menjadi pelarut alternatif pada gel klorofil pada penelitian ini. Setelah dilakukan uji T berpasangan terhadap kadar klorofil total sebelum dan sesudah perlakuan pada formula A, B, C, dan D menunjukkan hasil yang tidak signifikan (P val>0,05) (Lampiran 5h, 5i, 5j, dan 5k). Hal ini menunjukkan bahwa selama proses pemaparan gas CO tidak terjadi perubahan kadar klorofil total pada gel klorofil karena tidak adanya reaksi yang menyebabkan klorofil terdegradasi. Adanya H2O akan menyebabkan klorofil mengalami agregasi. Kehadiran H2O menyebabkan pusat logam magnesium yang bersifat nukleofilik dapat membentuk ikatan hidrogen dengan H2O yang bersifat elektrofilik. Kemudian satu atom hidrogen yang lain pada H2O akan mengikat commit to user

40



monomerik klorofil lain atau senyawa lain seperti protein, sehingga akan membentuk agregat. Jika tersedia banyak H2O maka ikatan tersebut akan terjadi terus menerus dan akan membentuk agregat yang besar (Kusmita dan Limantara, 2009). Model struktur kimia antara molekul klorofil, H2O dan gas CO dipresentasikan pada Gambar 8, dimana atom C dan O pada struktur gas CO membentuk ikatan koordinasi dengan atom O dan atom H pada model T agregasi klorofil dengan pelarut aquades.

(a)

(b)

Gambar 8. (a) Model T agregasi molekul klorofil (Katz et al., 1978), (b) Asumsi model T dan ikatan yang terjadi antara molekul klorofil, H2O dan gas CO (Utomo, 2011). Pada skala elektronegativitas Pauling, atom H dan C memiliki skala 2,1 dan 2,5. Atom O memiliki skala sebesar 3,5 sehingga atom C dan H bersifat elektrofilik sedangkan atom O

bersifat nukleofilik. Hal ini menyebabkan

ketiga atom tersebut memiliki kecenderungan untuk saling berikatan. Ikatan yang mungkin terjadi yaitu ikatan kovalen koordinasi dikarenakan penggunaan pasangan elektron hanya berasal dari salah satu atom saja. Ikatan ini commit to user

41



dimungkinkan pula dipengaruhi oleh adanya gaya tarik menarik antarmolekul yaitu gaya Van der Waals. Pelarut aseton tidak dapat ikut bereaksi dengan klorofil, tetapi hanya dapat bersifat melarutkan. Caranya dengan membentuk ikatan koordinasi, klorofil yang planar (datar) diikat atom magnesiumnya oleh aseton, dengan posisi aseton diatas dan dibawah atom Mg. Ikatan jenis ini juga berlaku pada reaksi antara klorofil dengan aquades ataupun dengan gas CO. Model ikatan koordinasi yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 9.

(a)

(b)

Gambar 9. Ikatan koordinasi (a) penta dan (b) heksa antara Mg-BChl/ Bakterioklorofil a dengan pelarut aseton dan metanol, secara berturut-turut (Nishizawa, et al., 1994). Gambar 9 menunjukkan model skematik peristiwa transfer elektron akibat ligasi untuk model penta dan heksa-terkoordinasi. Untuk menjaga netralitas elektron, muatan negatif yang efektif pada atom Mg perlu ditempatkan. Disebut penta apabila atom Mg terikat dengan 5 atom, yaitu 4 atom N pada klorofil dan satu atom dari atom donor ( pada air = O, gas karbon commit to user

42



monoksida = C, aseton= O). Disebut heksa apabila atom Mg terikat dengan 4 atom N dan 2 atom donor.

B. Uji Penyerapan Gas CO oleh Gel Klorofil Uji penyerapan gas CO oleh gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau menggunakan konsep dasar adsorpsi gas pada zat padat. Proses perlakuan pemaparan Gas CO terhadap gel klorofil secara skematis terlihat pada diagram alir sebagai berikut:

Input

Proses

Output

Gambar 10. Diagram proses perlakuan pemaparan Gas CO 1. Input Pada tahapan ini dilakukan pengaliran gas buang kendaraan yang mengandung gas CO ke dalam setiap gel klorofil yang diuji. Sebelum gas tersebut dialirkan terlebih dahulu diukur konsentrasi awal gas CO yang terlarut dalam gas buang kendaraan tersebut. Konsentrasi gas CO awal yang dipaparkan ke dalam setiap gel klorofil dan konsentrasi akhir setelah melewati gel yang diuji disajikan pada Tabel 6. Tabel 6. Konsentrasi awal dan akhir gas CO Konsentrasi Gas CO (%vol) Perlakuan Awal commit to user

43

Akhir



A

1,05

0,02058

B

0,83

0,018841

C

0,84

0,004116

D

1,45

0,00116

Keterangan: Volume setiap gel yaitu 300 ml dengan perbandingan antara ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton : ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades pada setiap perlakuan yaitu A (0:10), B (1:9), C (2:8), dan D (3:7). Setelah dilakukan uji ANOVA diketahui bahwa input/konsentrasi awal gas CO yang diberikan pada tiap perlakuan tidak berbeda signifikan (P val>0,05) (Lampiran 5c) sehingga tidak dilanjutkan dengan analisis DMRT. Konsentrasi gas CO tidak jauh berbeda disebabkan karena gas CO yang terlarut dalam gas buang kendaraan mengalami homogenisasi. Homogenisasi terjadi karena gas tersebut ditampung terlebih dahulu dalam tabung kompresor yang berfungsi untuk memampatkan udara, menghomogenkan suhu dan tekanan udara (Sapitri, 2012). Hal ini menyebabkan konsentrasi gas CO stabil selama dipaparkan ke dalam setiap gel klorofil yang diuji, suhu gas yang dihasilkan adalah 29oC. Setelah konsentrasi awal diketahui, kemudian gas CO dialirkan ke tabung reaksi yang di dalamnya telah terisi oleh gel klorofil yang diuji. 2. Proses Tahapan ini dimulai sesaat setelah gas CO mengalami kontak dengan gel klorofil yang diuji. Tahap proses merupakan tahap dimana terjadi penyerapan gas CO oleh gel klorofil yang diuji. Untuk mengetahui adanya proses penyerapan yang terjadi maka konsentrasi gas CO dicatat setiap 60 detik hingga terjadi kejenuhan larutan dalamtomenyerap gas CO. Tercapainya waktu commit user

44



jenuh gel klorofil yang diuji dapat diketahui dengan menghitung persentase adsorpsi setiap 60 detik. Persentase adsorpsi adalah angka perbandingan banyaknya konsentrasi gas CO yang diserap. Semakin rendah nilai persentase adsorpsi maka larutan semakin mendekati waktu jenuh sehingga tidak dapat lagi menyerap gas CO. Waktu jenuh setiap perlakuan disajikan pada Tabel 7.

Tabel 7. Waktu jenuh gel klorofil terhadap gas CO Perlakuan

Waktu Jenuh (detik)

A

100

B

200

C

100

D

80

Keterangan: Volume setiap gel yaitu 300 ml dengan perbandingan antara ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton : ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades pada setiap perlakuan yaitu A (0:10), B (1:9), C (2:8), dan D (3:7). Perlakuan A merupakan kontrol ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades. Pada perlakuan B, C dan D terdapat variasi perbandingan antara ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton dan ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades pada setiap perlakuan secara berturut-turut 1:9, 2:8, dan 3:7. Dari tabel diketahui bahwa lama waktu jenuh bervarisasi dari perlakuan A hingga perlakuan D dan meningkat tajam pada perlakuan B. Setelah dilakukan uji ANOVA diketahui bahwa lama waktu jenuh gel klorofil dalam menyerap gas CO menunjukkan hasil yang signifikan (P val<0,05) (Lampiran 5d). Setelah di uji lanjut dengan DMRT (Lampiran 5e) diketahui commit to user

45



perlakuan A, C dan D tidak berbeda nyata. Perlakuan B berbeda nyata terhadap perlakuan A, C, dan D. Hal ini berarti perlakuan B dengan perbandingan antara ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton : ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades (1:9) merupakan komposisi yang optimal dalam menyerap gas CO. Dari hasil pengukuran waktu jenuh juga mengindikasikan bahwa waktu jenuh gel klorofil yang diuji tidak hanya dipengaruhi oleh kadar klorofil total yang terdapat dalam gel namun juga dipengaruhi oleh jenis pelarut yang digunakan. Dari hasil ini juga diketahui bahwa peristiwa adsorpsi yang terjadi bersifat selektif dan spesifik dimana gas CO lebih mudah teradsorpsi dalam pelarut aquades, hal ini sesuai dengan referensi yang didapatkan bahwa, molekul gas CO yang bersifat sedikit polar memiliki kelarutan dengan aquades namun tidak dalam pelarut aseton (Sukardjo, 1990), dan nilai kelarutan gas CO dalam aquades sebesar 2,14 ml/100 ml pada suhu 25°C (Raub, 2009). Hal ini berarti bahwa semakin tinggi kadar pelarut aquades dalam gel, maka akan semakin tinggi kelarutan dari gas CO. Dengan adanya sifat kelarutan tersebut, maka mulai dari perlakuan B, C dan D secara berturut – turut memiliki kecenderungan penurunan waktu jenuh (B>C>D). Dari beberapa hasil uji tersebut dapat diketahui bahwa waktu jenuh gel dipengaruhi oleh beberapa faktor bebas, yaitu kadar klorofil total dan jenis pelarut yang digunakan, dimana pelarut yang paling berperan dalam penelitian ini adalah aquades. Setelah dilakukan uji regresi pada pengaruh kadar klorofil total dan volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades terhadap commit to user

46



waktu jenuh menunjukkan hasil yang signifikan (P val<0,05) (Lampiran 5l). Hal ini menguatkan bahwa memang terdapat pengaruh antara variabel kadar klorofil total (x1) variabel volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades (x2) terhadap waktu jenuh (y). Pada kolom R square (Lampiran 5l) menunjukkan bahwa kadar klorofil total dan volume ekstrak aquades cincau hijau berkontribusi 53,6 % terhadap waktu jenuh, sedangkan 46,4% dipengaruhi oleh faktor lain yang tidak terangkum dalam analisis ini. Dari uji regresi tersebut, berdasarkan tabel Coefficients (Lampiran 5l) diperoleh persamaan sebagai berikut: y= -394,7 + 56,884 x1 + 1257,225 x2 Dimana: y

= Waktu jenuh (s)

x1 = Kadar klorofil total (mg/L) x2 = Volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades (L) Dari persamaan tersebut, maka dapat disimpulkan bahwa: a. Harga koefisien konstanta = -394,7 Hal ini berarti bahwa apabila nilai dari kadar klorofil total (x1) dan volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades (x2) pada penelitian sama dengan satu, maka besarnya waktu jenuh gel (variabel dependen y) adalah 919,409 detik. b. Harga koefisien x1 = 56,884 berarti setiap penambahan satu satuan nilai kadar klorofil total (x1) akan menyebabkan kenaikan waktu jenuh gel (variabel dependen y) sebesar 56,884 satuan. commit to user

47



c. Harga koefisien x2 = 1257,225 berarti bahwa setiap penambahan satu satuan nilai volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades (x2) akan menyebabkan kenaikan waktu jenuh gel (variabel dependen y) sebesar 1257,225 satuan. Untuk mengetahui hubungan secara parsial pegaruh masing – masing variabel bebas tersebut terhadap variabel dependen y, dapat dilihat pada Gambar 8 dan Gambar 9. Berdasarkan fungsi regresi y= -394,7 + 56,884 x1 + 1257,225 x2, dengan y= waktu jenuh (s), x1 = kadar klorofil total (mg/L), dan x2

= volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades (L),

jika diasumsikan bahwa nilai dari x2 adalah 1, maka didapatkan hubungan antara x1 dan y seperti pada Gambar 11. 1600 1400 Waktu jenuh (s)

1200 y = 56.88x + 862.5 R² = 1

1000 800 600 400 200 0 0

2

4

6

8

10

12

Kadar klorofil total (mg/L)

Gambar 11. Hubungan kadar klorofil total terhadap waktu jenuh Apabila diasumsikan bahwa nilai dari x1 adalah 1, maka didapatkan hubungan antara x2 dan y pada Gambar 12 sebagai berikut: commit to user

48



14000

Waktu jenuh (s)

12000 10000 8000 y = 1257.x - 337.8 R² = 1

6000 4000 2000 0 0

2

4

6

8

10

12

Volume ekstrak aquades daun cincau hijau (L)

Gambar 12. Hubungan volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades terhadap waktu jenuh Dari grafik pada Gambar 11 dan Gambar 12 diketahui bahwa antara variabel kadar klorofil total maupun variabel volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades sama – sama berpengaruh secara linear terhadap waktu jenuh, namun keberadaan volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades berpengaruh lebih besar daripada kadar klorofil total. 3. Output Gel klorofil yang diuji memiliki keterbatasan waktu untuk menyerap gas CO. Waktu dimana terjadi reaksi kesetimbangan antara adsorben dan adsorbat dinyatakan sebagai waktu jenuh larutan uji terhadap gas CO. Waktu jenuh ini dapat diketahui melalui perhitungan persentase adsorpsi (Utomo, 2011). Persentase adsorpsi adalah angka perbandingan banyaknya konsentrasi gas CO yang diserap oleh sampel disebut. Semakin rendah persentase adsorpsi commit to user

49



maka gel semakin mendekati waktu jenuh sehingga tidak dapat lagi menyerap gas CO. Persentase adsopsi sampai waktu jenuh dapat dilihat pada Tabel 8. Tabel 8. Persentase adsorpsi sampai waktu jenuh gel Perlakuan

Persentase Adsorpsi (%)

A

1,96

B

2,27

C

0,49

D

0,08

Keterangan: Volume setiap gel yaitu 300 ml dengan perbandingan antara ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton : ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades pada setiap perlakuan yaitu A (0:10), B (1:9), C (2:8), dan D (3:7). Dari tabel tersebut menunjukkan bahwa perlakuan B memiliki persentase adsorpsi tertinggi yakni sebesar 2,27 %, hal ini menandakan bahwa perlakuan B dengan perbandingan antara ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton : ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades (1:9) merupakan komposisi yang optimal dalam menyerap gas CO. Setelah dilakukan uji ANOVA diketahui bahwa setiap perlakuan menghasilkan perbedaan persentase adsorpsi yang signifikan (P val<0,05) (Lampiran 5f). Setelah di uji lanjut dengan DMRT (Lampiran 5g) diketahui perlakuan A, B dan C tidak berbeda nyata. Perlakuan C dengan D juga tidak berbeda nyata, namun berbeda nyata terhadap perlakuan A dan B. Untuk mengetahui secara detail besarnya persentase adsorpsi pada setiap 60 detik pengamatan dapat dilihat pada Gambar 13. commit to user

50



7 6

5,87 5,59

Persentase Adsorpsi (% vol)

5 4,4

4 A 3,23

3

B

2,83

C

2,17

2

1,91 1,46

1,48

D

1,4

1 0

0,23

0

0

60

0

0

120 -0,62

180 -0,45

240 -0,45

300

-1 Waktu (detik)

Gambar 13. Adsorpsi gas CO setiap 60 detik. Keterangan: Volume setiap gel yaitu 300 ml dengan perbandingan antara ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton : ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades pada setiap perlakuan yaitu A (0:10), B (1:9), C (2:8), dan D (3:7). Berdasarkan grafik pada Gambar 13 tersebut dapat diketahui bahwa waktu penyerapan gas CO oleh larutan uji dari setiap perlakuan optimal pada 60 detik pertama dan cenderung mengalami penurunan pada detik – detik berikutnya sampai mencapai waktu jenuh. Penyerapan gas CO tertinggi pada 60 detik pertama yaitu pada perlakuan A (5,58 % vol) dan terendah pada perlakuan D (0,23% vol). Dari hasil ini juga diketahui bahwa peristiwa adsorpsi yang terjadi bersifat selektif dan spesifik dimana gas CO lebih mudah teradsorpsi dalam pelarut aquades. Nilai kelarutan gas CO dalam aquades sebesar 2,14 ml/100 ml pada suhu 25°C (Raub, 2009). Hal ini kembali commit to user

51



menguatkan bahwa jenis pelarut

yang digunakan terutama aquades

berpengaruh terhadap keterserapan gas CO. Peningkatan volume pelarut aseton dalam gel klorofil yang diuji berbanding terbalik dengan lama waktu jenuh larutan dalam menyerap gas CO. Semakin banyak penambahan pelarut aseton dalam gel klorofil menyebabkan waktu jenuhnya semakin singkat. Tingginya perbandingan pelarut aseton terhadap aquades menyebabkan gel lebih cepat jenuh dalam menyerap gas CO. Hal ini disebabkan pelarut aseton yang bersifat volatile (mudah menguap) menyebabkan terjadinya akumulasi gas CO terlebih dahulu di dalam tabung reaksi sebelum dipaparkan gas CO, sehingga larutan lebih cepat mengalami kejenuhan. Sesaat setelah dicapai waktu jenuh larutan ekstrak klorofil dalam menyerap gas CO, larutan tersebut sudah tidak dapat lagi menyerap gas CO. Gas CO yang tidak terserap ini akan bergerak naik ke atas permukaan larutan dan bereaksi dengan udara bebas. Hal ini dikarenakan massa jenis gas CO lebih kecil dibandingkan dengan massa jenis larutan ekstrak klorofil. Setelah mencapai permukaan larutan, gas CO akan segera teroksidasi di udara bebas membentuk gas CO2 menurut reaksi berikut : 2 CO (g) + O2 (g)  2 CO2 (g)

(Djulia et al., 1995).

Dari beberapa hasil uji tersebut dapat diketahui bahwa persentase adsorpsi sampai waktu jenuh gel juga dipengaruhi oleh beberapa faktor bebas, yaitu kadar klorofil total dan jenis pelarut yang digunakan, dimana pelarut yang paling berperan dalam penelitian ini adalah aquades. Setelah dilakukan uji regresi pada pengaruh kadar klorofil total dan volume ekstrak daun cincau commit to user

52



hijau dengan pelarut aquades terhadap persentase adsorpsi sampai waktu jenuh menunjukkan hasil yang signifikan (P val<0,05) (Lampiran 5m). Hal ini menguatkan indikasi bahwa memang terdapat pengaruh antara variabel kadar klorofil total (x1) variabel volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades (x2) terhadap persentase adsorpsi sampai waktu jenuh (y). Pada kolom R square (Lampiran 5m) menunjukkan bahwa kadar klorofil total dan volume ekstrak aquades cincau hijau berkontribusi 63,9 % terhadap persentase adsorpsi sampai waktu jenuh, sedangkan 36,1% dipengaruhi oleh faktor lain yang tidak terangkum dalam analisis ini. Dari tabel Coefficients (Lampiran 5m) uji regresi tersebut diperoleh persamaan sebagai berikut: y = -7,368 + 0,74 x1 + 25,25 x2 Dimana: y

= Persentase adsorpsi sampai waktu jenuh (%)

x1 = Kadar klorofil total (mg/L) x2 = Volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades (L) Dari persamaan tersebut, maka dapat disimpulkan bahwa: a. Harga koefisien konstanta = -7,368 Hal ini berarti bahwa apabila nilai dari kadar klorofil total (x1) dan volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades (x2) pada penelitian sama dengan satu, maka besarnya persentase adsorpsi sampai waktu jenuh (variabel dependen y) adalah 18,622 %. b. Harga koefisien x1 = 0,74 berarti setiap penambahan satu satuan nilai kadar klorofil total (x1) akan menyebabkan kenaikan persentase adsorpsi sampai waktu jenuh gel (variabel dependen y) sebesar 0,740 satuan. commit to user

53



c. Harga koefisien x2 = 25,25 berarti bahwa setiap penambahan satu satuan nilai volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades (x2) akan menyebabkan kenaikan persentase adsorpsi sampai waktu jenuh gel (variabel dependen y) sebesar 25,25 satuan. Untuk mengetahui hubungan secara parsial pegaruh masing – masing variabel bebas tersebut terhadap variabel dependen y, dapat dilihat pada Gambar 11 dan Gambar 12. Berdasarkan fungsi regresi y = -7,368 + 0,74 x1 + 25,25 x2, dengan y= persentase adsorpsi sampai waktu jenuh (%), x1 = kadar klorofil total (mg/L), dan x2 = volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades (L), jika diasumsikan bahwa nilai dari x2 adalah 1, maka didapatkan hubungan antara x1 dan y seperti pada Gambar 14.

Persentase adsorpsi sampai waktu jenuh (%)

30 25 20

y = 0.74x + 17.88 R² = 1

15 10 5 0 0

2

4

6

8

10

12

Kadar klorofil total (mg/L)

Gambar 14. Hubungan kadar klorofil total terhadap persentase adsorpsi sampai waktu jenuh commit to user

54



Apabila diasumsikan bahwa nilai dari x1 adalah 1, maka akan didapatkan hubungan antara x2 dan y seperti pada Gambar 15 sebagai berikut : 300

Persentase adsorpsi sampai waktu jenuh (%)

250 200 150

y = 25.25x - 6.628 R² = 1

100 50 0 0

2

4

6

8

10

12

Volume ekstrak aquades daun cincau hijau (L)

Gambar 15. Hubungan volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades terhadap persentase adsorpsi sampai waktu jenuh Dari grafik pada Gambar 14 dan Gambar 15 diketahui bahwa antara variabel kadar klorofil total maupun variabel volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades sama – sama berpengaruh secara linear terhadap persentase adsorpsi sampai waktu jenuh, namun keberadaan volume ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades kembali berpengaruh lebih besar daripada kadar klorofil total. Untuk mengetahui hubungan antara kadar klorofil total, waktu jenuh dan persentase adsorpsi gel dapat dilihat pada Gambar 16.

commit to user

55



Gambar 16. Model 3 dimensi grafik hubungan antara kadar klorofil total, waktu jenuh dan persentase adsorpsi gel. Keterangan: X merupakan rentang waktu jenuh (s), Y merupakan persentase adsorpsi (%), dan Z merupakan kadar klorofil total (Mg/L). Perlakuan A merupakan kontrol ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades. Pada perlakuan B, C dan D terdapat variasi perbandingan antara ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton dan ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades pada setiap perlakuan secara berturut-turut 1:9, 2:8, dan 3:7. Dari model 3 dimensi pada Gambar 14 dapat dilihat bahwa kadar klorofil total (Z) memiliki hubungan terhadap kenaikan waktu jenuh (X) dan persentase adsorpsi (Y) secara simultan. Kenaikan waktu jenuh (X) berbanding lurus dengan kenaikan persentase adsorpsi (Y). Hal ini disebabkan karena nilai waktu jenuh ditentukan berdasarkan persentase adsorpsi setiap 60 detik pengamatan. Ketika nilai output gas CO yang dihasilkan sudah sama commit to user

56



dengan nilai input gas CO yang diberikan (persentase adsorpsi = 0%), maka diasumsikan gel telah mencapai waktu jenuh. C. Perubahan Fisik Gel Sesudah Perlakuan Pada gel klorofil tidak terjadi perubahan warna secara total baik sebelum dan sesudah perlakuan pemaparan gas CO. Namun gel klorofil yang telah terpapar gas CO sampai mencapai waktu jenuh membentuk suatu lapisan tipis/film berwarna gelap pada permukaannya. Lapisan tersebut terbentuk karena beberapa faktor, yang pertama disebabkan akibat terserapnya partikulat yang terdapat dalam gas buang kendaraan bermotor. Menurut Wardhana (1999), komponen pencemar dari sumber gas buang kendaraan bermotor adalah: gas CO (70,56%), NO x (8,89%), SOx (0,88%), Hidro Karbon (18,34%), dan partikulat (1,33%). Partikulat meliputi semua bahan cair maupun padat seperti abu, karbon, debu, dan jelaga. Jelaga terbentuk karena kurangnya udara pada proses pembakaran sehingga bahan bakar tidak dapat terbakar sempurna sebelum proses buang (Anonim, 2012). Faktor yang kedua penyebab terbentuknya lapisan tipis pada permukaan gel klorofil adalah gas buang yang terserap itu sendiri. Gas CO, SOx dan Hidro Karbon memang tidak berwarna, namun gas NOx berwarna cokelat kemerahan (Budiarti, 2011). Difusi dan perilaku adsorpsi gas dalam film porfirin multilayer dapat dianalogikan dalam sebuah model kinetik yang disajikan pada gambar 17.

commit to user

57



Gambar 17. Perilaku adsorpsi gas dalam film porfirin multilayer menurut Naughton et al. (2007). Gas yang terserap pada film multilayer akan terakumulasi lebih banyak pada lapisan terluar dan kadarnya cenderung mengalami penurunan pada lapisan – lapisan berikutnya. Dari uraian tersebut dapat disimpulkan bahwa terbentuknya lapisan tipis/film berwarna gelap pada permukaan gel klorofil yang telah dipaparkan gas buang kendaraan, disebabkan oleh 2 faktor utama, yakni terjadi karena terserapnya partikulat serta akibat dari akumulasi gas buang kendaraan. D. Porositas Gel Sebelum dan Sesudah Perlakuan Scanning Electron Microscope (SEM) merupakan mikroskop yang digunakan untuk studi detail arsitektur obyek yang diamati secara tiga dimensi. Agar pengamat dapat mengamati preparat dengan baik, maka diperlukan beberapa persyaratan dan melalui proses preparasi yang wajib dilakukan pada sediaan dengan tahapan sebagai berikut : 1. Fiksasi, yang bertujuan untuk mematikan sel tanpa mengubah struktur sel yang akan diamati. fiksasi dapat dilakukan dengan menggunakan senyawa glutaraldehida atau osmium tetroksida. commit to user

58



2. Dehidrasi, yang bertujuan untuk memperendah kadar air dalam sayatan sehingga

tidak

mengganggu

proses

pengamatan.

Karena

SEM

memanfaatkan kondisi vakum dan menggunakan elektron untuk membentuk sebuah gambar, persiapan khusus harus dilakukan untuk sampel. Semua air harus dikeluarkan dari sampel karena air akan menguap dalam vakum dan merusak alat. 3. Pelapisan/pewarnaan/konduktifikasi,

bertujuan

untuk

memperbesar

kontras antara preparat yang akan diamati dengan lingkungan sekitarnya. Pelapisan/pewarnaan dapat menggunakan logam mulia seperti emas dan platina. Semua logam yang konduktif dan tidak memerlukan persiapan sebelum digunakan. Semua non-logam perlu dibuat konduktif dengan menutup sampel dengan lapisan tipis bahan konduktif. Hal ini dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut "Sputter Coater" (Schweitzer, 2012). Gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau terbentuk pada volume 300 ml dengan perbandingan antara ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton : ekstrak daun cincau hijau dengan pelarut aquades pada setiap perlakuan yaitu A (0:10), B (1:9), C (2:8), dan D (3:7). Gel tersebut memiliki kadar air yang sangat tinggi (>65%), sehingga proses dehidrasi dan konduktifikasi tidak memungkinkan untuk dilakukan terhadap gel. Oleh karena itu uji porositas gel dengan SEM tidak dapat diterapkan pada penelitian ini.

commit to user

59


digilib.uns.ac.id

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok (Eichhornia crassipes (Mart) Solms.) dengan basis gel cincau hijau (Cyclea barbata Miers) memiliki kemampuan penyerapan terhadap gas karbon monoksida (CO). 2. Perbandingan komposisi gel antara ekstrak daun eceng gondok dengan pelarut aseton dan ekstrak aquades daun cincau yang optimal menyerap gas karbon monoksida (CO) adalah 1:9. 3. Tidak terjadi perubahan fisik pada gel klorofil dari ekstrak daun eceng gondok dengan basis gel cincau hijau. B. Saran 1. Perlu adanya penelitian lanjut terhadap reaksi dan ikatan kimia antara molekul klorofil dengan gas CO. 2. Perlu adanya penelitian lanjut terhadap struktur lapisan/film yang terbentuk akibat pengeringan gel klorofil. 3. Perlu adanya penelitian lanjut terhadap potensi klorofil dalam fase pure solid dengan kadar air yang rendah.

commit to user

60

Skripsi. Untuk memenuhi sebagian persyaratan. guna memperoleh gelar Sarjana Sains. Oleh: Aru Dewangga NIM. M

Recommend Documents