TESIS SRI DIAN MEITA SARI NIM

Transkripsi

1 TESIS PEMANFAATAN BIOSISTEM TANAMAN UNTUK MENURUNKAN KADAR FENOL, AMONIA, ION KLORIDA, DAN COD DARI PROSES BIODEGRADASI AIR LIMBAH YANG MENGANDUNG RHODAMIN B SRI DIAN MEITA SARI NIM PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU LINGKUNGAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015 i

2 PEMANFAATAN BIOSISTEM TANAMAN UNTUK MENURUNKAN KADAR FENOL, AMONIA, ION KLORIDA, DAN COD DARI PROSES BIODEGRADASI AIR LIMBAH YANG MENGANDUNG RHODAMIN B Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister Pada Program Magister, Program Studi Ilmu Lingkungan, Program Pascasarjana Universitas Udayana SRI DIAN MEITA SARI NIM PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU LINGKUNGAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015 ii

3 LEMBAR PENGESAHAN TESIS INI TELAH DISETUJUI PADA TANGGAL 24 JUNI 2015 Pembimbing I Pembimbing II Prof. Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS Prof. Dr. Ir. I Gede Mahardika, MS NIP NIP Mengetahui Ketua Program Studi Ilmu Lingkungan Program Pascasarjana Universitas Udayana, Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana, Prof. Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS NIP Prof. Dr. dr. A.A Raka Sudewi, Sp.S(K). NIP iii

4 PENETAPAN PANITIA PENGUJI Tesis ini Telah Diuji dan Dinilai Oleh Panitia Penguji pada Program Pascasarjana Universitas Udayana Pada Tanggal 11 Juni 2015 Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana No : 1725/UN.14.4/HK/2015 Tanggal : 4 Juni 2015 Panitia Penguji Tesis adalah : Ketua : Prof. Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS Anggota : 1. Prof. Dr. Ir. I Gede Mahardika, MS 2. Prof. Dr. Ir. I Wayan Suarna, MS 3. Dra. Iryanti Eka Suprihatin, M.Sc, PhD. iv

5 SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT Saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Sri Dian Meita Sari NIM : Program Studi Judul Tesis : Magister Ilmu Lingkungan : Pemanfaatan Biosistem Tanaman untuk Menurunkan Kadar Fenol, Amonia, Ion Klorida dan COD dari Proses Biodegradasi Air Limbah yang Mengandung Rhodamin B Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah Tesis ini bebas plagiat : Apabila di kemudian hari terbukti plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan Mendiknas RI No. 17 Tahun 2010 dan Peraturan Perundang-undangan yang berlaku. Denpasar, 15 Juni 2015 Hormat Saya, Sri Dian Meita Sari v

6 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kepada Ida Sang Hyang Widhi Wasa karena atas asung wara nugraha-nya penulis dapat menyelesaikan Tesis ini dengan baik. Dalam penyelesaian Tesis ini, penulis juga mendapat bimbingan, bantuan serta dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof.Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS selaku pembimbing akademik sekaligus pembimbing I yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan saran selama penulis mengikuti program magister, khususnya dalam penyelesaian Tesis ini. Kepada Prof. Dr. Ir. I Gede Mahardika, MS selaku pembimbing II yang dengan penuh perhatian dan kesabaran telah memberikan bimbingan, nasehat, saran dan pengarahan dalam proses penyusunan Tesisini. Ucapan yang sama juga ditujukan kepada Rektor Universitas Udayana Prof. Dr. dr. Ketut Suastika SpPD KEMD atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister di Universitas Udayana. Kepada Direktur Program Pascasarjana Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S. (K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Universitas Udayana. Tidak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS, Ketua Program Studi Magister Ilmu Lingkungan Universitas Udayana atas ijin yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan program Magister. Kepada Prof. Dr. Ida Bagus Putra Manuaba, M.Phil selaku Kepala Laboratorium UPT Analitik Universitas Udayana atas ijin dan fasilitas yang diberikan selama penulis melaksanakan penelitian.ungkapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada para penguji tesis yaitu Prof. Dr. Ir. I Wayan Suarna, MS dan Dra. Iryanti Eka Suprihatin, M.Sc, PhD, yang telah memberikan masukan, saran, sanggahan dan koreksi sehingga tesis ini dapat terwujud seperti ini. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus kepada seluruh staf Dosen dan staf Tata Usaha di Program Studi Ilmu vi

7 Lingkungan Pascasarjana Universitas Udayana yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis. Kepada Drs. I Wayan Supartha, M.Pd dan Ir. Cok Istri Putri Susilawati selaku orang tua dan seluruh keluarga penulis yang dengan setia selalu memberikan dukungan baik moril maupun spiritual Tesis ini dapat terselesaikan. Kepada Putu Edi Yastika yang telah memberikan saran dan motivasi selama penyusunan Tesis ini berlangsung dan kepada Rekan rekan Mahasiswa Program Studi Ilmu Lingkungan Pascasarjana Universitas Udayana terutama angkatan 2013 yang telah banyak memberikan motivasi dan doa kepada penulis. Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan penyelesaian Tesis ini. Denpasar, 11 Juni 2015 Penulis vii

8 ABSTRACT UNTILIZATION OF THE PLANT BIOSYSTEMS TO REDUCE CONSENTRATION OF PHENOL, AMMONIA, CHLORIDE ION AND COD OF THE BIODEGRADATION PROCESS IN WATER WASTE WHICH CONTAINING RHODAMIN B The biodegradation of Rhodamine B may not bedirectly result in CO 2 and H 2 O, rather other pollutans such as phenol, ammonia, and chloride ions. The objective of this research are to determinethe effectivity of the biosystem plants indegradating Rhodamine B and the capability to reducethe contents of phenol, ammonia, chloride ionsand COD. Concentration artificial waste Rhodamine B that used in this research are 1 mg/l. Seeding sediment using microorganism selected from dyeing waste disposal located in the village Pemogan, South Denpasar than disseminated into a bath biosystemin which had given the sand, pebbles and Ipomea carssicaulis. Furthermore artificial waste Rhodamine B poured into the biosystem and waste water were analyzed with the time range every 6 hours from 0 until 48 hours. The results of the capability treatment system showed that the biosystems of plants was capable to reduce optimals levels of Phenol from 24 to 30 hours of processing amounted to mg / L, Ammonia from 24 to 36 hours of processing amounted to mg / L, Ion Klorida and COD from 18 to 30 hours of processing amounted to mg / L and mg / L. Biosystems plant is effective to lowering levels of phenol and ammonia (above 50%), but less effective in lowering levels of Chloride Ion and COD. Keywords: Biosystems, biofiltration, biodegradation, rhodamine B, textile waste viii

9 ABSTRAK PEMANFAATAN BIOSISTEM TANAMAN UNTUK MENURUNKAN KADAR FENOL, AMONIA, ION KLORIDA, DAN COD DARI PROSES BIODEGRADASI AIR LIMBAH YANG MENGANDUNG RHODAMIN B Biodegradasi Rhodamin B kemungkinan tidak akan langsung menjadi CO 2 dan H 2 O namun bisa menimbulkan pencemaran lain seperti senyawa fenol, amonia, dan ion klorida. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui efektivitas dari biosistem tanaman yang terjadi pada proses degradasi Rhodamin B dan kemampuannya dalam menurunkan konsentrasi dari senyawa fenol, amonia, ion klorida dan nilai COD (Chemical Oxygen Demand). Limbah Rhodamin B yang digunakan adalah limbah buatan dengan konsentrasi 1 mg/l. Seediing (pembibitan) sedimen dengan menggunakan sedimen dari selokan disekitar pembuangan limbah pencelupan yang berlokasi di Desa Pemogan, Denpasar Selatan. Mikroorganisme yang telah siap kemudian disebar ke dalam bak biosistem yang di dalamnya telah diberi media pasir dan batu koral dan tanaman Ipomea carssicaulis. Selanjutnya limbah buatan Rhodamin B dimasukkan ke dalam biosistem dan air limbah dianalisis dengan rentang waktu setiap 6 jam dari 0 sampai 48 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Biosistem tanaman mampu menurunkan kadar Fenol tertinggi dari jam ke 24 pengolahan sampai jam ke 30 pengolahan sebesar 0,2906 mg/l, Amonia dari jam ke 24 pengolahan sampai jam ke 36 pengolahan sebesar 0,1452 mg/l, Ion Kloridan dan COD dari jam ke 18 pengolahan sampai jam ke 30 pengolahan sebesar 2,127 mg/l dan 3,848 mg/l. Biosistem tanaman efektif dalam menurunkan kadar Fenol dan Amonia (di atas 50%), namun kurang efektif dalam menurunkan kadar Ion Klorida dan COD Kata kunci : Biosistem, biofiltrasi, biodegradasi, rhodamin B, limbah tekstil ix

10 RINGKASAN PEMANFAATAN BIOSISTEM TANAMAN UNTUK MENURUNKAN KADAR FENOL, AMONIA, ION KLORIDA, DAN COD DARI PROSES BIODEGRADASI AIR LIMBAH YANG MENGANDUNG RHODAMIN B Limbah industri tekstil sebagian besar mengandung pencemar berupa zat warna yang digunakan pada proses pencelupan. Limbah yang mengandung bahan pencemar akan mengubah kualitas lingkungan bila lingkungan tersebut tidak mampu memulihkan kondisinya sesuai dengan daya dukung yang ada. Saat ini telah banyak dikembangkan pengelolaan limbah secara biologi (biosistem). Faktor yang menentukan efektivitas dalam sistem ini adalah penggunaan mikroorganisme serta terbentuknya sistem biofiltrasi di dalam biosistem. Biofiltrasi merupakan salah satu proses pengolahan limbah secara biologi seperti menggunakan tanaman sebagai media penyerap limbah. Dengan memanfaatkan aktivitas mikroorganisme diharapkan senyawa organik yang terdapat dalam limbah tekstil akan terdegradasi menjadi senyawa yang lebih sederhana dan tidak membahayakan kehidupan perairan. Proses biofiltrasi memiliki banyak kelebihan diantaranya sangat efektif, biaya pembuatan kolam biofiltrasi relatif murah, tanaman untuk biofiltrasi cepat tumbuh dan mudah dipelihara, serta tidak membutuhkan operator dengan keahlian khusus. Salah satu zat warna sintetik yang digunakan adalah Rhodamin B. Dalam proses biodegradasi dari Rhodamin B, zat tersebut kemungkinan tidak akan terdegradasi langsung menjadi CO 2 dan H 2 O namun bisa menimbulkan dampak pencemaran lain seperti senyawa fenol, amonia, dan ion klorida. Senyawasenyawa tersebut sangat berbahaya jika berada di perairan karena merupakan polutan. Berdasarkan hal tersebut maka dalam penelitian ini perlu diketahui efektivitas dari biosistem yang terjadi pada proses degradasi Rhodamin B dan kemampuannya dalam menurunkan konsentrasi dari senyawa fenol, amonia, ion klorida dan nilai COD (Chemical Oxygen Demand) sebagai indikator bahwa air hasil dari pengolahan tidak membahayakan lingkungan. Limbah Rhodamin B yang digunakan adalah limbah buatan dengan konsentrasi 1 mg/l. Kemudian dilakukan seediing (pembibitan) sedimen dengan menggunakan sedimen dari selokan disekitar pembuangan limbah pencelupan yang berlokasi di Desa Pemogan, Denpasar Selatan. Mikroorganisme yang telah siap kemudian disebar ke dalam bak biosistem yang di dalamnya telah diberi media pasir dan batu koral dan tanaman Ipomea carssicaulis. Selanjutnya limbah buatan Rhodamin B dimasukkan ke dalam biosistem dan air limbah dianalisis dengan rentang waktu setiap 6 jam dari 0 sampai 48 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kemampuan biosistem tanaman dalam menurunkan kadar polutan hasil degradasi Rhodamin B berupa Fenol, Amonia dan COD dari jam ke 24 sampai jam ke 48 pengolahan berturut-turut adalah : 0,7024 mg/l menjadi 0,1194 mg/l ; 0,2821 mg/l menjadi 0,1204 mg/l; x

11 15,392 mg/l menjadi 9,620 mg/l. Untuk Ion Klorida turun dari jam ke 18 pengolahan dengan konsentrasi sebesar 26,588 mg/l sampai jam ke 48 menjadi 23,397 mg/l. Tingkat efektivitas biosistem tanaman dalam menurunkan kadar Fenol, Amonia, Ion Klorida dan COD berturut-turut adalah sebesar 83,00 %, 57,32%, 12,00% dan 37,50%. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa Biosistem tanaman mampu menurunkan kadar Fenol tertinggi dari jam ke 24 pengolahan sampai jam ke 30 pengolahan sebesar 0,2906 mg/l, Amonia dari jam ke 24 pengolahan sampai jam ke 36 pengolahan sebesar 0,1452 mg/l, Ion Kloridan dan COD dari jam ke 18 pengolahan sampai jam ke 30 pengolahan sebesar 2,127 mg/l dan 3,848 mg/l. Biosistem tanaman efektif dalam menurunkan kadar Fenol dan Amonia (di atas 50%), namun kurang efektif dalam menurunkan kadar Ion Klorida dan COD. xi

12 DAFTAR ISI Halaman JUDUL...i PRASYARAT GELAR...ii LEMBAR PERSETUJUAN...iii PENETAPAN PANITIA PENGUJI.....iv SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT...v UCAPAN TERIMA KASIH.....vi ABSTRACT...vii ABSTRAK....viii RINGKASAN...ix DAFTAR ISI...xii DAFTAR TABEL...xiv DAFTAR GAMBAR...xv DAFTAR LAMPIRAN...xvi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penulisan Manfaat Penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pencemaran Air di Lingkungan Kualitas Limbah Kualifikasi Limbah Industri Limbah Industri Tekstil Rhodamin B Definisi dan Karakteristik Rhodamin B Kegunaan dan Bahaya Rhodamin B Parameter Kualitas Air Limbah Fenol Amonia Ion Klorida (Cl - ) Chemical Oxygen Demand (COD) Pengolahan Limbah Secara Biologi xii

13 2.7.1 Biofiltrasi Sistem Saringan Pasir Tanaman Rhizodegradasi Tanaman Ipomea crassicaulis (Kangkungan) BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS PENELITIAN Kerangka Berpikir Kerangka Konsep Penelitian Hipotesis BAB IV METODE PENELITIAN Rancangan Penelitian Lokasi dan Waktu Penelitian Ruang Lingkup Penelitian Penentuan Sumber Data Variabel Penelitian Bahan Penelitian Instrumen Penelitian Prosedur Penenlitian Penyediaan Tanaman untuk Biosistem Sampling Sedimen Penyiapan Konsorsium Mikroba yang Akan Ditambahkan ke pada biosistem Pembuatan Limbah Rhodamin B Pengolahan dengan Biosistem Tanaman Prosedur Pemeriksaan Parameter Pemeriksaan Kadar Fenol Pemeriksaan Kadar Amonia Penentuan Kadar Ion Klorida (Cl - ) Pemeriksaan Kadar COD (Chemical Oxygen Demand) Penentuan Tingkat Efektivitas Biosistem dalam Menurunkan Kadar Polutan Analisis Data BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN BAB VI SIMPULAN DAN SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

14 DAFTAR TABEL Halaman 5.1 Kadar Fenol dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Kadar Amonia dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Kadar Ion Klorida dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Kadar COD (Chemical Oxigen Demand)dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Efektivitas Biosistem Kadar Fenol dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Efektivitas Biosistem Kadar Amonia dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Efektivitas Biosistem Kadar Cl - dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman Efektivitas Biosistem Kadar COD dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dengan Biosistem Tanaman xiv

15 DAFTAR GAMBAR Halaman 2.1 Struktur Molekul Rhodamin B Tanaman Ipomoea crassicaulis Kerangka Berpikir Penelitian Kerangka Konsep Penelitian Susunan Media dalam Bak Pengolahan Biosistem Tanaman Wadah Pembibitan Mikroorganisme Kurva Penurunan Konsentrasi Fenol Hasil Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dalam Biosistem Tanaman Kurva Penurunan Konsentrasi Amonia Hasil Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dalam Biosistem Tanaman Kurva Penurunan Konsentrasi Ion Klorida Hasil Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dalam Biosistem Tanaman Kurva Penurunan Konsentrasi COD Hasil Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dalam Biosistem Tanaman.. 49 xv

16 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Perhitungan Kadar Fenol Perhitungan Kadar Amonia Perhitungan Kadar Ion Klorida Perhitungan Kadar COD (Chemical Oxygen Demand) Perhitungan Efektivitas Biosistem Tanaman Isolasi Jenis Mikroorganisme dari Proses Degradasi Limbah Rhodamin B dalam Biosistem Tanaman Dokumentasi Penelitian xvi

17 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dengan semakin meningkatnya jumlah penduduk, maka kebutuhan akan pakaian menjadi semakin tinggi. Hal ini disebabkan semakin besarnya permintaan pasar terhadap produk garmen. Industri tekstil selain mampu meningkatkan perekonomian juga memiliki dampak meningkatkan pencemaran oleh limbah cair ke lingkungan. Tanpa pengelolaan yang baik, maka limbah yang dihasilkan akan mengakibatkan beban pencemar yang diterima oleh lingkungan menjadi bertambah. Limbah industri tekstil sebagian besar mengandung pencemar berupa zat warna yang digunakan pada proses pencelupan. Pada proses pewarnaan tekstil lebih banyak digunakan zat warna sintetik dibandingkan dengan zat warna alam karena zat warna sintetik dapat memenuhi kebutuhan skala besar dengan warna yang bervariasi dan lebih praktis dalam pemakaiannya (Montano, 2007 ; Sastrawidana, 2011). Salah satu zat warna sintetik yang digunakan adalah Rhodamin B. Rhodamin B adalah zat warna sintetis berbentuk serbuk kristal, berwarna merah atau ungu kemerahan, tidak berbau, dan dalam larutan berwarna merah terang berfluorensi. Rhodamin B semula digunakan untuk kegiatan histologi dan sekarang berkembang untuk berbagai keperluan seperti sebagai pewarna kertas dan tekstil. Pewarna ini terbuat dari dietillaminophenol dan phatalic anchidria dimana kedua bahan baku ini sangat toksik bagi manusia. 1

18 2 Biasanya pewarna ini digunakan untuk pewarna kertas, wol, dan sutra (Djarismawati, 2004). Dalam rangka pengendalian pencemaran lingkungan oleh limbah industri, Pemerintah Republik Indonesia melalui KepMen LH No. 51/MENLH/10/1995 tentang baku mutu limbah industri cair bagi kegiatan industri dan PP No 82 tahun 2001 tentang pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air mewajibkan pelaku pelaku industri yang menghasilkan limbah dalam jumlah besar dan berpotensi mencemari lingkungan harus dilengkapi dengan instalansi pengolahan air limbah yang memadai. Namun pada kenyataannya masih banyak pelaku industri yang belum menyediakan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) yang memadai sehingga limbah yang dihasilkan langsung dibuang ke badan air dan tentu saja dapat mencemari lingkungan. Limbah yang mengandung bahan pencemar akan mengubah kualitas lingkungan bila lingkungan tersebut tidak mampu memulihkan kondisinya sesuai dengan daya dukung yang ada. Limbah yang dilepas ke lingkungan dapat meracuni dan terakumulasi pada biota, mengganggu ekosistem akuatik, mencemari air tanah, serta mengancam kesehatan manusia. Selama ini pengolahan limbah tekstil lebih menekankan pada cara fisika dan kimia. Cara ini memang terbukti efektif dalam mengelola limbah namun memiliki kekurangan yaitu belum bisa sepenuhnya diaplikasikan di lapangan terutama oleh industri kecil dan menengah karena membutuhkan bahan kimia yang banyak, biaya yang relatif tinggi dan menimbulkan lumpur yang banyak.

19 3 Saat ini telah banyak dikembangkan pengelolaan limbah secara biologi (biosistem). Faktor yang menentukan efektivitas dalam sistem ini adalah penggunaan mikroorganisme serta terbentuknya sistem biofiltrasi di dalam biosistem. Biofiltrasi merupakan salah satu proses pengolahan limbah secara biologi seperti menggunakan tanaman sebagai media penyerap limbah. Pengolahan limbah dengan menggunakan sistem biofiltrasi yaitu menggunakan biofilter tanaman teraerasi terbukti efektif dalam meminimalkan bahan-bahan pencemar seperti dalam air limbah pencelupan (Nailufary, 2008). Dalam proses biofiltrasi digunakan tanaman air sebagai media filtrasi. Akar tanaman akan memberikan lingkungan yang cocok untuk pertumbuhan mikroba (Sumastri, 2009). Penggunaan biosistem tanaman digunakan untuk pengolahan limbah pencucian rumput laut dengan penambahan mikroorganisme aktif dalam penelitian yang dilakukan oleh Suyasa dan Dwijani (2015) mampu menurunkan kadar COD sebesar 117,32 mg/l selama 8 jam pengolahan. Dengan memanfaatkan aktivitas mikroorganisme diharapkan senyawa organik yang terdapat dalam limbah tekstil akan terdegradasi menjadi senyawa yang lebih sederhana dan tidak membahayakan kehidupan perairan. Proses biofiltrasi memiliki banyak kelebihan diantaranya sangat efektif, biaya pembuatan kolam biofiltrasi relatif murah, tanaman untuk biofiltrasi cepat tumbuh dan mudah dipelihara, serta tidak membutuhkan operator dengan keahlian khusus. Dalam proses biodegradasi dari Rhodamin B, zat tersebut kemungkinan tidak akan terdegradasi langsung menjadi CO 2 dan H 2 O namun bisa menimbulkan dampak pencemaran lain seperti senyawa fenol, amonia, dan ion klorida.

20 4 Senyawa-senyawa tersebut sangat berbahaya jika berada di perairan karena merupakan polutan. Maka dalam penelitian ini perlu diketahui efektivitas dari biosistem yang terjadi pada proses degradasi Rhodamin B dan kemampuannya dalam menurunkan konsentrasi dari senyawa fenol, amonia, ion klorida dan nilai COD (Chemical Oxygen Demand) sebagai indikator bahwa air hasil dari pengolahan tidak membahayakan lingkungan. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang penelitian ini, dirumuskan permasalahan yang akan dijawab dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Apakah biosistem tanaman mampu menurunkan kadar senyawa fenol, amonia, ion klorida dan kandungan beban pencemar kimia lain yang sulit dioksidasi (COD) yang terjadi pada proses biodegradasi Rhodamin B dalam limbah yang mengandung Rhodamin B. 2. Seberapa besar efektivitas biosistem tanaman dalam menurunkan konsentrasi senyawa fenol, amonia, ion klorida dan kandungan beban pencemar kimia lain yang sulit dioksidasi (COD) dari proses biodegradasi air limbah yang mengandung Rhodamin B. 1.3 Tujuan Penelitian 1. Menentukan kemampuan biosistem tanaman dalam menurunkan kadar fenol, amonia, ion klorida dan kandungan beban pencemar kimia lain yang sulit dioksidasi (COD) dari proses biodegradasi air limbah yang mengandung Rhodamin B.

21 5 2. Menentukan efektivitas biosistem tanaman dalam menurunkan kadar fenol, amonia, ion klorida dan kandungan beban pencemar kimia lain yang sulit dioksidasi (COD) dari proses biodegradasi air limbah yang mengandung Rhodamin B. 1.4 Manfaat Penelitian 1. Menghasilkan teknologi remediasi zat warna Rhodamin B. Dengan inovasi penggunaan konsorsium mikroorganisme dalam meningkatkan kemampuan dan efektivitas pengolahan limbah/air dari zat warna dalam biofilter sistem tanaman (biosistem). 2. Diharapkan dengan teknologi ini akan memberikan alternatif pengelolaan limbah tekstil yang lebih efisien, murah serta ramah lingkungan.

22 BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Pencemaran Air di Lingkungan Pada dasarnya kegiatan suatu industri adalah mengolah masukan (input) menjadi keluaran (output). Pengamatan terhadap sumber pencemar sektor industri dapat dilaksanakan pada masukan, proses maupun pada keluarannya dengan melihat spesifikasi dan jenis limbah yang diproduksi. Pencemaran yang ditimbulkan oleh industri diakibatkan adanya limbah yang keluar dari pabrik dan mengandung bahan beracun dan berbahaya (B-3). Bahan pencemar keluar bersama-sama dengan bahan buangan (limbah) melalui media udara, air, dan tanah yang merupakan komponen ekosistem alam. Bahan buangan yang keluar dari pabrik dan masuk ke lingkungan dapat diidentifikasikan sebagai sumber pencemaran, dan sebagai sumber pencemaran perlu diketahui jenis bahan pencemar yang dikeluarkan, kuantitas dan jangkauan pemaparannya. Sumber bahan beracun dan berbahaya dapat diklasifikasikan menjadi : Industri kimia organik maupun anorganik, Penggunaan B-3 sebagai bahan baku atau bahan penolong, proses kimia, fisika, dan biologi di dalam pabrik. Lingkungan sebagai wadah penerima akan menyerap bahan limbah tersebut sesuai dengan kemampuan asimilasinya, dimana wadah penerima (air, udara, tanah) masing-masing mempunyai karakteristik yang berbeda, misalnya air pada suatu saat dan tempat tertentu akan berbeda karakteristikya dengan air pada tempat yang 6

23 7 sama tetapi pada saat yang berbeda. Perbedaan karakteristik air tersebut merupakan akibat peristiwa alami dan juga faktor lain. Limbah air bersumber dari pabrik yang biasanya banyak menggunakan air dalam proses produksinya. Air dari pabrik membawa sejumlah padatan dan partikel, baik yang larut maupun yang mengendap. Bahan ini ada yang kasar dan ada yang halus. Kerap kali air buangan pabrik berwarna keruh dan bersuhu tinggi. Air limbah yang telah tercemar mempunyai ciri yang dapat diidentifikasi secara visual dari kekeruhan, warna, rasa, bau yang ditimbulkan dan indikasi lainnya. Sedangkan identifikasi secara laboratorium ditandai dengan perubahan sifat kimia air. Jenis industri yang menghasilkan limbah cair di antaranya adalah industri pulp dan rayon, pengolahan crumb rubber, besi dan baja, kertas, minyak goreng, tekstil, electroplating, polywood dan lain lain (Kristianto, 2004). 2.2 Kualitas Limbah Kualitas limbah menunjukkan spesifikasi limbah yang diukur dari jumlah kandungan bahan pencemarnya. Kandungan pencemar di dalam limbah terdiri dari beberapa parameter. Semakin kecil jumlah parameter dan semakin kecil konsentrasinya, menunjukkan semakin kecil peluang untuk terjadinya pencemaran lingkungan. Beberapa kemungkinan yang akan terjadi akibat masuknya limbah ke dalam lingkungan: a. Lingkungan tidak mendapat pengaruh yang berarti. Hal ini disebabkan karena volume limbah kecil, parameter pencemar yang terdapat dalam limbah sedikit dengan konsentrasi yang kecil. b. Ada pengaruh perubahan, tetapi tidak mengakibatkan pencemaran.

24 8 c. Memberikan perubahan dan menimbulkan pencemaran. Sedangkan faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas limbah adalah: Volume limbah, kandungan bahan pencemar, frekuensi pembuangan limbah (Kristianto, 2004). 2.3 Klasifikasi Limbah Industri Berdasarkan nilai ekonominya, limbah dibedakan menjadi limbah yang mempunyai nilai ekonomis dan limbah yang tidak memiliki nilai ekonomis. Limbah yang memiliki nilai ekonomis yaitu limbah dimana dengan melalui suatu proses lanjut akan memberikan suatu nilai tambah. Misalnya dalam pabrik gula, tetes merupakan limbah yang dapat digunakan sebagai bahan baku untuk industri alkohol, sedangkan ampas tebu sebagai limbah dari pabrik gula juga dapat dijadikan bahan baku untuk industri kertas karena mudah dibentuk menjadi bubur pulp. Limbah non-ekonomis adalah suatu limbah walaupun telah dilakukan proses lanjut dengan cara apapun tidak akan memberikan nilai tambah kecuali sekedar untuk mempermudah sistem pembuangan. Limbah jenis ini sering menimbulkan masalah pencemaran dan kerusakan lingkungan. Berdasarkan karakteristiknya, limbah industri dapat dibagi menjadi: a. Limbah cair Limbah bersumber dari pabrik yang biasanya banyak menggunakan air dalam proses produksinya. Di samping itu adapula bahan baku yang mengandung air, sehingga dalam proses pengolahannya air tersebut harus dibuang. Sebagai contoh, air yang digunakan untuk mencuci suatu bahan

25 9 sebelum diproses lebih lanjut. Semua jenis perlakuan ini mengakibatkan adanya air buangan. Pada beberapa jenis industri tertentu, misalnya industri pengolahan kawat, seng, besi-baja, sebagian besar air digunakan untuk pendinginan mesin ataupun dapur pengecoran. Air dipompa dari sumbernya, kemudian dilewatkan pada bagian-bagian yang membutuhkan pendinginan, untuk selanjutnya dibuang. Oleh karena itu, pada saluran pembuangan pabrik terlihat air mengalir dalam volume yang cukup besar. Air dari pabrik tekstil membawa sejumlah padatan dan partikel, baik yang larut maupun yang mengendap. Bahan ini ada yang kasar dan ada yang halus. Kerap kali air limbah tekstil buangan pabrik berwarna keruh dan bersuhu tinggi. Air limbah tekstil yang tercemar mempunyai ciri yang dapat diidentifikasikan secara visual dari kekeruhan, warna, rasa, bau yang ditimbulkan dan indikasi lainnya. Sedangkan identifikasi secara laboratorium ditandai dengan perubahan sifat kimia air. b. Limbah gas dan partikel Limbah gas dan partikel adalah limbah yang banyak dibuang ke udara. Gas/asap, partikulat, dan debu yang dikeluarkan oleh pabrik ke udara akan dibawa angin sehingga akan memperluas jangkauan paparannya. c. Limbah padat Limbah padat adalah hasil buangan industri yang berupa padatan, lumpur, dan bubur yang berasal dari sisa proses pengolahan. Limbah ini dapat dikategorikan menjadi dua bagian, yaitu limbah padat yang dapat didaur ulang dan yang tidak memiliki nilai ekonomis(kristanto,2004).

26 Limbah Industri Tekstil Proses industri tekstil menghasilkan limbah padat dan cair. Limbah padat berasal dari proses pembuatan kain, benang, serat-serat kain, dan sampah dari kegiatan lain yang menunjang produksi, sedangkan limbah cair berasal dari proses pengkanjian benang, proses penghilangan zat pelumas dari serat sintetis sebelum proses penenunan, dan dari proses pencelupan (Nemerow dan Dasgupta, 1991). Limbah cair merupakan masalah utama dalam pengendalian dampak lingkungan industry tekstil karena memberikan dampak yang paling luas. Hal ini disebabkan karakteristik fisik maupun kimianya yang memberikan dampak negatif terhadap lingkungan. Pada industri tekstil dilakukan proses basah yang memerlukan bermacam zat warna, bahan kimia, dan pembantu penyempurnaan bahan tekstil. Sebagian zatzat tersebut teradsorpsi oleh bahan tekstil dan tetap akan berada dalam tekstil sampai proses selesai, sedangkan sisanya berada dalam larutan dan akan terbuang bersama air bekas proses basah. Zat-zat dalam air buangan tersebut berpotensi menimbulkan masalah pencemaran lingkungan. Air limbah industri tekstil dapat dengan mudah dikenal karena warnanya. Cemaran zat warna ini bervariasi baik jenis maupun jumlahnya. Warna selalu jadi kontaminan pertama pada limbah cair. Limbah industri yang berwarna tidak hanya menimbulkan polusi secara visual, tetapi dapat meningkatkan resiko kerusakan lingkungan dan kesehatan (Cascio, 1994). Pada industri tekstil pewarna yang biasa digunakan adalah pewarna sintetik. Pewarna sintetik banyak digunakan dalam industri tekstil karena memiliki sifat yang lebih baik dibandingkan dengan senyawa pewarna alami. Keunggulan dari

27 11 senyawa sintetik adalah mudah diperoleh dengan komposisi yang tetap, mempunyai aneka warna, lebih tahan lama, mudah cara pemakaiannya, dan harganya relatif murah (Awaluddin et al. 2001). 2.5 Rhodamin B Definisi dan Karakteristik Rhodamin B Rhodamin B dalam dunia perdagangan sering dikenal dengan nama tetra ethyl rhodamin, rheonine B, D dan Red no. 19, C.I. Basic violet 10, C.I. No (Yuliarti, 2007). Zat pewarna berupa kristal-kristal hijau atau serbuk ungu kemerahan, sangat larut dalam air dengan warna merah kebiruan dan sangat berfluorensi. Rhodamin B dapat menghasilkan warna yang menarik dengan hasil warna yang dalam dan sangat berpendar jika dilarutkan dalam air dan etanol (Rohman dan Sumantri, 2007). Rhodamin B sangat larut dalam air yang akan menghasilkan warna merah kebiru-biruan dan berfluorensi kuat. Rhodamin B juga merupakan zat yang larut dalam alkohol, HCl, dan NaOH. Di dalam laboratorium, zat tersebut digunakan sebagai pereaksi untuk identifikasi Pb, Bi, Co, Au, Mg, dan Th, dan titik leburnya C (Cahyadi, 2006). Dalam molekul Rhodamin B terdapat ikatan konjugasi. Ikatan konjugasi dari Rhodamin B inilah yang menyebabkan Rhodamin B bewarna merah. Rumus molekul dari Rhodamin B adalah C 28 H 31 N 2 O 3 Cl dengan berat molekul sebesar Aizen Rhodamine dan Brilliant Pink B. Sedangkan nama kimianya adalah N [9 (Carboxyphenyl) 6 (diethylamino) 3H xanten 3 ylidene] Nethylethanaminium clorida dengan struktur molekul:

28 Kegunaan dan Bahaya Rhodamin B Gambar 2.1 Struktur Molekul Rhodamin B (Al-Kadhemy et al. 2009) Rhodamin B digunakan sebagai reagen untuk antimony, bismuth, tantalum, thallium, dan tungsten. Rhodamin B merupakan zat pewarna tekstil, sering digunakan untuk pewarna kapas wol, kertas, sutera, jerami, kulit, bambu, dan dari bahan warna dasar yang mempunyai warna terang sehingga banyak digunakan untuk bahan kertas karbon, bolpoin, minyak/oli, cat dan tinta gambar. Di dalam Rhodamin B terdapat ikatan dengan klorin (Cl) yang menyebabkan senyawa ini reaktif dan berbahaya. Ditemukannya bahaya yang sama antara Rhodamin B dan Klorin membuat adanya kesimpulan bahwa atom Klorin yang ada pada Rhodamin B yang menyebabkan terjadinya efek toksik bila masuk ke dalam tubuh manusia. Atom Cl yang ada adalah termasuk dalam halogen, dan sifat halogen yang berada dalam senyawa organik akan menyebabkan toksik dan karsinogen (Cahyadi, 2006). 2.6 Parameter Kualitas Air Limbah Fenol Fenol merupakan molekul aromatik yang mengandung gugus hidroksil

29 13 yang terikat pada struktur cincin aromatik dan mudah larut dalam air (Patrick, 2004). Fenol dikenal dengan nama asam karbolat yang merupakan jenis asam yang lebih kuat dari alkohol sehingga cukup toksik pada jaringan dan berbau sangat menyengat (Hart et al. 2003). Fenol sulit didegradasi oleh organisme pengurai sehingga dapat masuk dengan mudah ke tubuh manusia melalui pencernaan dan pernafasan ( Khafilzadehet al. 2010). Fenol dan senyawa turunannya adalah senyawa yang menjadi salah satu parameter kualitas air olahan dari limbah cair industri tekstil. Fenol dan senyawa turunannya merupakan zat berbahaya dan beracun. Dalam konsentrasi tertentu masuknya fenol dan turunannya dapat menyebabkan efek karsinogenik pada binatang dan manusia. Dalam pengelolaan lingkungan, berbagai upaya dilakukan untuk mengurangi pencemaran fenol dan senyawa turunannya antara lain dengan metode elektrolisis, oksidasi, ekstraksi, filtrasi melalui membran cair dan metode adsorpsi. (Fatimah, 2006) Amonia Gas amonia (NH 3 ) dapat terbentuk sebagai hasil penguraian/pembusukan protein yang terdapat dalam limbah atau sampah organik, baik yang berasal dari limbah rumah tangga maupun industri. Gas amonia berbau busuk dan jika terhirup dalam pernafasan dapat berakibat mengganggu kesehatan, molekul amonia (NH 3 ) biasanya membentuk ion amonium (NH + 4 ). Dengan demikian, kadar amonia dalam air atau limbah cair selalu ditentukan sebagai ion ammonium (Banon dan Suharto, 2008). Sumber amonia di perairan adalah hasil pemecahan nitrogen organik (protein dan urea) dan nitrogen anorganik yang terdapat dalam tanah dan air,

30 14 berasal dari dekomposisi bahan organik (tumbuhan dan biota akuatik yang telah mati) yang dilakukan oleh mikroba dan jamur, yang dikenal dengan amonifikasi. Proses amonifikasi ditunjukkan dalam persamaan reaksi NO 3 -N NO 2 -N+ O 2 NH 3 -N + O 2 N organik + O 2 amonifikasi nitrifikasi Feses dari biota akuatik yang merupakan limbah aktivitas metabolisme juga banyak mengeluarkan amonia. Sumber lain amonia di perairan adalah reduksi gas nitrogen yang berasal dari proses difusi udara atmosfer, limbah industri dan domestik (Effendi, 2003). Amonia dalam air berhubungan erat dengan siklus nitrogen di alam. Dalam siklus nitrogen, amonia dapat terbentuk dari (Sutrisno, 2002) : a. Dekomposisi bahan-bahan organik yang mengandung nitrogen yang berasal dari feses hewan yang diuraikan oleh bakteri. b. Hidrolisis urea yang terdapat dalam urine hewan. c. Dekomposisi bahan-bahan organik dari tumbuh-tumbuhan yang telah mati oleh adanya bakteri. d. Dari nitrogen di atmosfer dan reduksi NO 2 - oleh bakteri. Senyawa nitrogen seperti amonia, nitrit dan nitrat di perairan memiliki hubungan yang erat dimana dapat terjadi transformasi amonia menjadi nitrit dengan bantuan bakteri Nitrosomonas (Saeni, 1989). Nitrosomonas 2NH 3 + 3O 2 2NO Ion Klorida (Cl - ) + 2H + + 2H 2 O + energi Klorida (Cl) adalah salah satu senyawa umum yang terdapat di perairan alam. Senyawa-senyawa klorida tersebut mengalami proses disosiasi dalam air

31 15 membentuk ion. Ion klorida pada dasarnya mempunyai pengaruh kecil terhadap sifat-sifat kimia dan biologi perairan. Kation dari garam-garam klorida dalam air akan mudah larut. Ion klorida secara umum tidak membentuk senyawa kompleks yang kuat dengan ion-ion logam. Ion ini juga dapat dioksidasi dalam keadaan normal dan tidak bersifat toksik. Tetapi kelebihan garam klorida dapat menyebabkan penurunan kualitas air. Oleh karena itu sangat penting dilakukan analisis terhadap klorida, karena kelebihan klorida dalam air menyebabkan pembentukan noda berwarna putih di pinggiran badan air (Achmad,2004) Chemical Oxygen Demand (COD) Chemical Oxygen Demand (COD) atau Kebutuhan Oksigen Kimia (KOK) adalah jumlah oksigen (mg) yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat zat organik yang ada dalam 1 liter sampel air, di mana pengoksidasi K 2 Cr 2 O 7 digunakan sebagai sumber oksigen (oxiding agent). COD digunakan untuk mengetahui zat organik dan jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi materi organik dengan oksidasi secara kimia. Nilai COD dalam air limbah biasanya lebih tinggi daripada nilai BOD karena lebih banyak senyawa kimia yang dapat dioksidasi secara kimia dibandingkan oksidasi biologi. Untuk berbagai tipe air limbah, COD dapat dihubungkan dengan BOD, mengingat tes COD hanya membutuhkan waktu 3 jam sehingga merupakan keuntungan bagi instalasi pengolahan jika melakukan tes COD dibandingkan tes BOD yang membutuhkan waktu 5 hari untuk mendapatkan hasilnya (Tchobanoglous dan Burton, 1991).

32 Pengolahan Limbah Secara Biologi Biofiltrasi Biofiltrasi adalah suatu cara pemurnian limbah dengan bantuan tanaman maupun mikroba sebagai media penghancur bahan-bahan pencemar tertentu terutama senyawa organik yang sangat efektif dan tidak membahayakan perairan (Muhammad, 2010). Pengolahan limbah secara biologi dapat dilakukan dengan proses biofiltrasi menggunakan tanaman air sebagai media penyerap. Pertimbangan digunakannya proses biofiltrasi ini disebabkan proses biofiltrasi memiliki beberapa kelebihan diantaranya sangat efektif, biaya pembuatan kolam biofiltrasi relatif murah, tanaman untuk biofiltrasi cepat tumbuh dan mudah dipelihara, serta tidak membutuhkan operator yang memiliki keahlian khusus. Pengolahan limbah dengan menggunakan sistem biofiltrasi yaitu menggunakan biofilter tanaman teraerasi terbukti efektif dalam meminimalkan bahan-bahan pencemar seperti dalam air limbah pencelupan (Nailufary, 2008). Proses biofiltrasi dapat menggunakan tanaman dengan sistem akar sebagai media filtrasi. Akar tanaman akan memberikan lingkungan yang cocok untuk pertumbuhan mikroba. Mikroba tertentu dalam jumlah banyak sering kali ditemui disekitar akar. Interaksi antara mikroba dengan akar tanaman dapat mencukupi kebutuhan unsur hara yang penting baik untuk tanaman maupun mikrobanya (Sumastri, 2009). Tanaman yang digunakan sebagai biofiltrasi memiliki kemampuan yang berbeda-beda tergantung daya serap bahan organiknya.

33 Sistem Saringan Pasir Tanaman Saringan pasir bertujuan untuk mengurangi kandungan bahan-bahan padat yang ada di air dan kandungan lumpur. Umumnya, air kotor yang akan disaring oleh pasir mengandung bahan padat dan endapan lumpur. Ukuran pasir untuk menyaring bermacam-macam, tergantung jenis bahan pencemar yang akan disaring. Semakin besar bahan padat yang perlu disaring, semakin besar ukuran pasir yang digunakan. Saringan pasir hanya mampu untuk menahan bahan padat terapung dan tidak bisa menyaring virus dan bakteri pembawa penyakit. Untuk itu air yang melewati saringan pasir masih harus disaring lagi oleh media lain. Saringan pasir ini harus dibersihkan secara teratur pada waktu tertentu (Untung, 1995). Menurut Haberl dan Langergraber (2002), bahwa proses eliminasi polutan dalam air limbah terjadi melalui proses secara fisik, kimia dan biologi yang cukup komplek yang terdapat dalam asosiasi antara media, tumbuhan makrophyta dan mikroorganisme, antara lain : Pengendapan untuk zat padatan tersuspensi Filtrasi dan pretipitasi kimia pada media Transformasi kimia Adsorpsi dan pertukaran ion dalam permukaan tanaman maupun media Transformasi dan penurunan polutan maupun nutrient oleh mikroorganisme maupun tanaman Mengurangi mikroorganisme pathogen

34 18 Unit pengolahan filtrasi berlapis dari pasir dan bebatuan yang dipadukan dengan penyerapan tanaman maupun degradasi oleh mikroba pada risosfir akar akan memberikan hasil efektif bagi pemamfaatan kembali air limbah. (Suyasa dan Dwijani, 2007) 2.8 Rhizodegradasi Rhizodegradasi merupakan proses biofiltrasi dengan memanfaatkan eksudat akar tanaman sebagai sumber pertumbuhan mikroorganisme yang dapat menguraikan zat pencemar. Mikroorganisme yang dimaksud dapat berasal dari lingkungan tanaman itu sendiri atau dari luar (Muhammad, 2010). Bahan organik oleh mikroorganisme (ragi, fungi dan atau bakteri) dikonsumsi, diuraikan atau diubah untuk dipergunakan sebagai nutrient. Senyawa organik yang terdapat dalam bahan-bahan seperti minyak dan larutan berbahaya lainnya oleh beberapa jenis mikroorganisme dapat diuraikan dan diubah menjadi bahan kurang berbahaya melalui proses degradasi juga sebagai ecoreceptors (reseptor lingkungan). Kandungan karbon organik yang dilepaskan akar tumbuhan berupa senyawa-senyawa alami seperti zat gula, alkohol dan asam memiliki fungsi sebagai sumber nutrient bagi mikroorganisme dalam tanah yang akan meningkatkan aktivitas mikrobia tersebut (Kurniawan, 2008) Mekanisme rhizodegradasi adalah oksigen yang dikeluarkan oleh tumbuhan ditransformasikan bersama ke dalam tanah. Oksigen di atmosfer juga ditransportasikan ke dalam daerah akar. Bantuan oleh ragi, fungi, dan zat-zat keluaran akar tumbuhan (eksudat) yaitu gula, alkohol, asam meningkatkan peran mikroorganisme dalam penguraianp olutan dalam tanah. Eksudat tersebut

35 19 merupakan makanan mikroorganisme yang berperan dalam proses degradasi polutan maupun biota tanah lainnya. Proses ini adalah tepat untuk dekontaminasi zat organik. Spesies tumbuhan yang bisa digunakan adalah berbagai jenis rumput(cunningham dangant, 1995). 2.9 Tanaman Ipomea Crassicaulis (Kangkungan) Tanaman yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis tanaman lokal yang mudah tumbuh, mudah diperoleh dan tahan dalam suasana lingkungan yang diberikan. Ipomoea crassicaulis adalah tanaman tropis yang berasal dari Amerika Utara, Asia, Afrika Selatan dan India Barat di Indonesia tanaman ini dikenal dengan nama kangkungan atau klemut (Nailufary, 2008). Tumbuhan ini kebanyakan dapat tumbuh di daerah tropis dan subtropis, beberapa tumbuh di daerah sedang (Lawrence, 1951). Tanaman ini berupa semak, menahun, tumbuh tegak atau condong, bergetah putih seperti air susu. Akar berkayu, kompak, ulet, percabangan banyak, bentuk kerucut, memanjang ke bawah, warna putih-coklat,. Memiliki batang berkayu, bulat, kompak, permukaan batang banyak lentisel, bergetah, tinggi batang 1,5-2,5 m, dengan diameter 0,5-3 cm. Daun berwarna hijau dengan variasijarak antara daun 3,5-4 cm,. Tangkai daun berongga, licin, panjang 5-7 cm, diameter 3-5 mm. Helai daun bentuk jantung, ujung runcing, pangkal berlekuk, pertulangan daun menyirip, permukaan licin, tepi rata, ukuran helai 5-20x4-14 cm. Bentuk bunga seperti terompet dan berwarna ungu (Suratman et al. 2000). Tanaman ini dapat tumbuh di luar ruangan dalam iklim tropis selama setahun. Jika ditaruh di dalam ruangan, dapat diletakkan di dalam rumah kaca di

36 20 bawah pemanasan lampu yang lama atau ruangan berangin. Di tanah biasa tanaman ini akan tumbuh pada kondisi yang lembab sampai bagian yang kering, dengan posisi menghadap matahari, dan akan tumbuh lebat di tanah yang berpasir. Biasanya tumbuh di sepanjang tepi sungai, di pinggiran jalan dan kadang-kadang ditanam sebagai tanaman hias (Nailufary, 2008). Tanaman ini ditunjukkan dalam Gambar 2.2. Gambar 2.2 Tanaman Ipomoea crassicaulis Tanaman Ipomea crassicaulis telah banyak digunakan dalam penelitian sebelumnya sebagai penyerap polutan seperti dalam penelitian Angraeni et al. (2012), tanaman ini memiliki efektivitas pengolahan dalam ekosistem buatan terhadap kadar COD pada limbah pencucian rumput laut sebesar 79,22%. Tanaman ini dapat diperbanyak dengan cara stek batang. Taksonomi tumbuhan Ipomoea crassicaulis adalah sebagai berikut : Ordo : Tubiflorae Family : Convolvulacea

37 21 Genus : Ipomea Spesies : crassicaulis Nama binomial : Ipomea crassicaulis

38 BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP, DAN HIPOTESIS PENELITIAN 3.1 Kerangka Berpikir Peningkatan permintaan produk tekstil menyebabkan tingginya kegiatan industri tekstil yang memungkinkan banyaknya limbah cair yang dihasilkan. Limbah cair industri tekstil mengandung zat warna sintetik yang berbahaya. Salah satu zat warna sintetik yang digunakan adalah Rhodamin B. Rhodamin B adalah zat warna sintetis berbentuk serbuk kristal, berwarna merah atau ungu kemerahan, tidak berbau, dan dalam larutan berwarna merah terang berfluorensi. Pewarna ini terbuat dari dietillaminophenol dan phatalic anchidria dimana kedua bahan baku ini sangat toksik bagi manusia. Biasanya pewarna ini digunakan untuk pewarna kertas, wol, dan sutra (Djarismawati, 2004). Pemerintah dalam PP No 82 tahun 2001 tentang pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air mewajibkan pelaku industri yang menghasilkan limbah dalam jumlah besar dan berpotensi mencemari lingkungan harus dilengkapi dengan instalansi pengolahan air limbah yang memadai. Namun pada kenyataannya masih banyak pelaku industri yang belum menyediakan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) yang memadai sehingga limbah yang dihasilkan langsung dibuang ke badan air dan tentu saja dapat mencemari lingkungan. Limbah yang mengandung bahan pencemar akan mengubah kualitas lingkungan bila lingkungan tersebut tidak mampu memulihkan kondisinya sesuai dengan daya dukung yang ada. Limbah yang dilepas ke lingkungan dapat meracuni dan 22

39 23 terakumulasi pada biota, mengganggu ekosistem akuatik, mencemari air tanah, serta jika air yang tercemar dikonsumsi oleh manusia maka akan mengancam kesehatan manusia. Kegiatan Usaha Pencelupan Limbah Zat Warna Rhodamin B ada pengolahan limbah Tidak ada pengolahan limbah Dibuang ke sungai Dibuang ke sungai Tidak tercemar Tercemar Biota tidak terancam Biota terancam Manusia aman dari pencemaran Mengancam kesehatan manusia Pengolahan Limbah dengan Biosistem tanaman Limbah yang tidak berbahaya Gambar 3.1 Kerangka Berpikir Penelitian

40 24 Biosistem tanaman merupakan pengolahan limbah yang menggabungkan tiga proses yaitu secara fisik, kimia dan biologi yang terdapat dalam interaksi antara media, tumbuhan dan mikroorganisme. Penggunaan unit pengolahan saringan berlapis dari pasir dan bebatuan yang dipadukan dengan penyerapan tanaman maupun degradasi oleh mikroba pada risosfir akar diharapkan akan memberikan hasil sesuai dengan baku mutu air limbah industri tekstil. Secara singkat kerangka berfikir penelitian dapat dilihat pada Gambar Kerangka Konsep Penelitian Teknik pengolahan limbah secara biologi dengan menggunakan biosistem tanaman merupakan salah satu upaya yang dilakukan untuk memperbaiki kualitas air limbah pewarna tekstil. Metode ini diharapkan mampu untuk diaplikasikan di lapangan terutama oleh industri kecil dan menengah karena pengoperasiannya yang sangat efektif, biaya pembuatan kolam biofiltrasi relatif murah, tanaman untuk biofiltrasi cepat tumbuh dan mudah dipelihara, serta tidak membutuhkan operator dengan keahlian khusus. Teknik ini menggunakan tanaman air sebagai media penyerap dan akarnya sebagai perkembangbiakan mikroorganisme. Melalui proses dekomposisi bahan organik oleh jaringan akar tanaman akan memberikan penyediaan C, N, dan energi yang besar bagi kehidupan mikroorganisme (Handayanto dan Hairiah, 2007). Menurut Brix in Khiatuddin (2003), di bawah permukaan tanah, akar tumbuhan akuatik mengeluarkan oksigen, sehingga terbentuk zona rizosfer yang kaya akan oksigen diseluruh permukaan rambut akar. Oksigen tersebut mengalir ke akar melalui batang setelah berdifusi dari atmosfir melalui pori-pori daun. Pendapat tersebut diperkuat dengan

41 25 penyataan Tangahu dan Warmadewanthi (2001), bahwa pelepasan oksigen di sekitar akar (rizosfer) tersebut sangat dimungkinkan karena jenis tanaman hydrophyta mempunyai ruang antar sel atau lubang saluran udara (aerenchyma) sebagai alat transportasi oksigen dari atmosfer ke bagian perakaran. Karakteristik tersebut dimiliki oleh jenis tumbuhan kangkung seperti Ipomea carssicaulis tanaman ini juga mampu hidup dalam kondisi basah (tergenang air). Dilihat dari bahan baku dan bahan tambahan dalam industri tekstil, limbah yang dihasilkan didominasi oleh senyawa organik meskipun ditemukan juga bahan anorganik. Hal tersebut ditunjukkan oleh nilai BOD dalam limbah yang tinggi (Komarawidjaja, 2007). Penggunaan mikroorganisme untuk mendegradasi limbah tekstil sangat potensial untuk dikembangkan karena kandungan bahan organik yang tinggi dalam limbah tekstil dapat dimanfaatkan oleh mikroorganisme sebagai sumber nutrien. Dalam proses biosistem, mikroorganisme akan mendapat sumber nutrien (N, C) yang terdapat dalam senyawa organik seperti amonia, fenol hasil degradasi dari Rhodamin B. Nair et al.(2008) mengatakan bahwa penggunaan mikroorganisme dalam mengatasi pencemaran senyawa fenol di lingkungan dimungkinkan sangat potensial. Hal tersebut disebabkan banyaknya lingkungan yang tercemar fenol, sehingga banyak mikroorganisme yang menggunakan fenol sebagai sumber karbon tunggal dan sumber energi baik secara anaerob maupun aerob. Menurut Kasno dan Effendi (2013), bagi tanaman ion Cl merupakan hara mikro esensial yang berguna untuk pertumbuhan tanaman, sistem pembagian air

42 26 pada tempat oksidasi fotosistem II, aktivasi enzim, pengaturan osmotik, pembatasan ion untuk transport kation, dan pengaturan pembukaan stomata. Sedimen selokan sekitar pembuangan limbah pencelupan Pembibitan sedimen Mikroorganisme hasil pembibitan Limbah buatan zat warna Rhodamin B Bak pengolahan Biosistem tanaman Variasi waktu perlakuan perendaman sampel : 0,6,12,18,24 dst sampai 48 jam Efektivitas biosistem dalam mengontrol dan mengurangi konsentrasi senyawa fenol, amonia, ion klorida dan COD pada masing-masing variasi waktu Analisis penurunan konsentrasi senyawa fenol, amonia, ion klorida dan kandungan COD pada masing-masing variasi waktu Gambar 3.2 Kerangka Konsep Penelitian

43 27 Penelitian dilakukan dengan menyiapkan tanaman Ipomea carssicaulis untuk ditanam di bak pengolahan. Kemudian dilakukan pembibitan (seeding) sedimen dengan penambahan nutrisi agar mikroorganisme mampu berkembang biak dengan baik. Mikroorganisme yang telah siap kemudian disebar ke dalam bak biosistem yang di dalamnya telah diberi media pasir dan batu koral dan tanaman Ipomea carssicaulis. Selanjutnya limbah buatan Rhodamin B dimasukkan ke dalam biosistem. Pengamatan yang dilakukan setiap selang waktu pengolahan adalah penurunan konsentrasi dari senyawa fenol, amonia, dan ion klorida dan penurunan nilai COD (Chemical Oxygen Demand). Perlakuan ini bertujuan untuk menentukan kemampuan dan efektivitas dari biosistem yang terjadi pada proses degradasi Rhodamin B dalam penurunan konsentrasi dari senyawa fenol, amonia, dan ion klorida dan nilai COD. Kerangka konsep penelitian dapat dilihat pada Gambar Hipotesis Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah : 1. Pengolahan dengan biosistem tanaman mampu menurunkan kadar senyawa fenol, amonia, ion klorida dan kandungan beban pencemar kimia lain yang sulit dioksidasi (COD) yang terjadi dalam proses degradasi dari air limbah yang mengandung Rhodamin B. 2. Biosistem tanaman efektif menurunkan kadar senyawa fenol, amonia, ion klorida dan COD yang terjadi dalam proses degradasi air limbah yang mengandung Rhodamin B.

44 BAB IV METODE PENELITIAN 4.1 Rancangan Penelitian Penelitian ini dirancang secara eksperimental untuk mengetahui konsentrasi senyawa fenol, amonia, ion klorida dan kandungan beban pencemar kimia lain yang sulit dioksidasi (COD) pada proses biodegradasi air limbah yang mengandung Rhodamin B dengan teknik pengolahan limbah dari sistem biofiltrasi dengan penambahan mikroorganisme melalui sistem saringan pasir tanaman. Selain itu akan dihitung pula efektivitas biofiltrasi ekosistem dalam menurunkan keempat parameter tersebut. 4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Lingkungan Jurusan Kimia FMIPA Unud, Laboratorium UPT Analitik Unud dan Laboratorium Mikrobiologi Jurusan Biologi FMIPA Unud di Kampus Bukit Jimbaran. Lama waktu penelitian sesuai dengan tahapan penelitian yang meliputi tahap pertama menumbuhkan koloni mikroorganisme pada sistem media tersuspensi sampai fase puncak pertumbuhan mikroorganismenya, menyiapkan tanaman pada petak penyerap (ekosistem lahan basah) selama 45 hari. Tahap berikut adalah perlakuan dengan menentukan waktu efektif perlakuan biosistem selama 10 hari dan kinerja sistem terhadap penurunan Rhodamin B dalam air selama 15 hari.waktu penelitian keseluruhan termasuk persiapan dan pengulangan dilakukan pada bulan Juli Januari

45 Ruang Lingkup Penelitian Penelitian ini difokuskan terhadap penentuan efektivitas biofiltrasi ekosistem untuk menurunkan kadar senyawa fenol, amonia, ion klorida dan kandungan beban pencemar kimia lain yang sulit dioksidasi (COD) pada proses biodegradasi Rhodamin b selama waktu tinggal (retention time) pengolahan yang telah ditentukan. Kondisi tersebut akan diaplikasikan untuk proses pengolahan air limbah yang mengandung Rhodamin B sehingga dapat menurunkan kadar 4 polutan tersebut sesuai Baku Mutu yang ditetapkan. 4.4 Penentuan Sumber Data Sampel lumpur diambil di selokan disekitar pembuangan limbah pencelupan yang berlokasi di Desa Pemogan, Denpasar Selatan. Teknik pengambilan sampel sedimen dilakukan dengan purposive sampling (Sugiyono, 2008) dan dikomposit menjadi satu. Untuk air limbahnya sendiri menggunakan air limbah buatan (artificial) dengan kadar Rhodamin B telah ditentukan. 4.5 Variabel Penelitian Variabel yang dianalisis pada penelitian ini adalah penurunan kadar senyawa fenol, amonia, ion klorida dan (COD) serta efektivitas dari biosistem dalam mengurangi kadar polutan dalam air limbah Rhodamin B. 4.6 Bahan Penelitian Bahan-bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah sampel tanah sebagai sumber bibit yang akan diambil dari selokan disekitar pembuangan limbah pencelupan di Denpasar Selatan. Tanaman yang akan dibibit Ipomoea crassicaulisserta media campuran pasir/koral. Beberapa bahan kimia utama yaitu 31

46 32 Rhodamin B, HgSO 4, H 2 SO 4, K 2 Cr 2 O 7, reagen perak sulfat-asam sulfat, indikator feroin, larutan Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2, n-heksana, Na 2 SO 4 anhidrat, reagen Folin, pereaksi Nessler, garam Rochell, Larutan ZnSO 4, NH 4 Cl, Na 2 CO 3 (Natrium Karbonat), indikator K 2 CrO 4 5%, AgNO 3 dan Cathecin. 4.7 Instrumen Penelitian Alat-alat yang diperlukan dalam penelitian ini antara lain : peralatan gelas untuk pembibitan, petak kedap untuk media tanaman, pipa dan saluran sampling port. Seperangkat alat refluks, buret, ph meter, statif, alat-alat gelas, kertas saring, timbangan analitik, desikator, Spektrofotometer UV-Vis. 4.8 Prosedur Penelitian Penyediaan Tanaman untuk Biosistem Tanaman yang digunakan adalah tanaman liar (Ipomoea crassicaulis), ditumbuhkan dengan cara stek batang. Bibit tanaman ini diperoleh dengan mengambil secara langsung pada habitatnya di seputaran Jalan Pura Demak, Denpasar Barat. Bibit (batang) yang diperoleh kemudian ditanam di tanah yang dicampur pasir dengan perbandingan 1:1 selama 1 bulan. Untuk konstruksi unit rhizoekosistem pada lahan basah berupa unit pengolahan terdiri dari sebuah tempat semaian ukuran 125 cm x 58 cm x 36 cm dan dilengkapi dengan tabung tempat pengambilan sampel. Bak perlakuan diisi dengan batu koral setinggi 10 cm kemudian diatasnya diisi pasir setinggi 20 cm. Pada lapisan pasir ini akan ditanam tumbuhan yang banyaknya disesuaikan dengan panjang dan lebar akar yang memungkinkan sebagian besar lapisan itu terisi oleh risosfir. Tanaman ini diadaptasikan selama 2 minggu.

47 33 Tanaman Ipomea crassicaulis 5 cm Sampling port Batu pasir (20 cm) c Koral (10 cm) Gambar 4.1 Susunan Media Dalam Bak Pengolahan Biosistem Tanaman Sampling Sedimen Sampling sedimen dilakukan melalui metode grab yaitu dilakukan sekali pada saat pengambilan contoh dengan mengambil bagian dari suatu material yang mengandung mineral secara acak. Sampling sedimen dilakukan di selokan disekitar pembuangan limbah pencelupan yang berlokasi di Desa Pemogan, Denpasar Selatan. Sedimen selokan disekitar pembuangan limbah pencelupan diambil menggunakan serokan dengan kedalaman 10 cm dari permukaan dasar sebanyak 100 gram. Masing- masing sedimen diambil dengan menentukan tiga titik, kemudian dicampur menjadi satu dengan asumsi dapat mewakili keseluruhan kawasan tempat pengambilan sampel dari masing-masing sumber tersebut. Kemudian diletakkan sementara pada satu kantong plastik klip dan disimpan pada cooler box.