BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Industri Tahu Tahu merupakan salah satu jenis makanan sumber protein dengan bahan dasar kacang kedelai yang sangat digemari oleh masyarakat Indonesia. Industri tersebut berkembang pesat sejalan dengan peningkatan jumlah penduduk. Namun, di sisi lain industri ini menghasilakan limbah cair yang berpotensi mencemari lingkungan dan merupakan salah satu industri yang menghasilkan limbah organik [15]. Dan dari data [11] jumlah industri tahu di Indonesia mencapai unit usaha dengan kapasitas 2,56 juta ton/tahun (dimana 80% dari jumlah tersebut berada di pulau Jawa). Industri tahu masih tergolong industri skala kecil atau rumah tangga dengan peralatan dan teknologi sederhana serta masih mengandalkan tenaga manusia hampir disemua tahapan proses pembuatannya Proses Pembuatan Tahu Tahu merupakan salah satu jenis makanan sumber protein dengan bahan dasar kacang kedelai yang sangat digemari oleh masyarakat Indonesia [15]. Pada umumnya pengrajin ataupun industri rumah tangga menggunakan peralatan serta teknologi yang sederhana dalam proses pembuatannya. Adapun proses pembuatan tahu secara umum sama dan kalaupun ada perbedaan hanya urutan kerja saja yakni dimulai dengan sortasi dan pembersihan kacang kedelai untuk mendapatkan kacang kedelai yang unggu, baik serta bebas dari kotoran sehingga nantinya akan dihasilkan tahu dengan kualitas yang baik, perendaman, pengupasan kulit, penggilingan, pemasakan bubur kedelai, penyaringan, penggumpalan, pencetakan, pengeperesan, perebusan dan pemotongan. Beberapa bahan tambahan yang digunakan dalam proses pembuatan tahu antara lain: batu tahu (CaSO 4 ), yaitu batu gips yang sudah dibakar dan ditumbuk halus menjadi tepung, asam cuka 90%, biang atau kecutan, yaitu sisa cairan setelah proses pengendapan protein atau sisa cairan dari pemisahan gumpalan tahu yang telah dibiarkan selama satu malam, kunyit yang digunakan untuk 4

2 memberikan warna kuning pada tahu serta garam untuk memberikan sedikit rasa asin pada tahu [19]. Skema proses pembuatan tahu secara rinci dapat dilihat pada gambar 2.1 berikut ini [10] KACANG KEDELAI Air Sortasi dan pembersihan Kotoran Limbah Cair Air Perendaman (3-12 jam) Air Air Pengupasan kulit Pencucian menit Kulit Kedelai Limbah Cair Limbah (BOD, Cair TSS) Limbah Cair Limbah Cair Limbah Cair Air Penggilingan Air hangat (8 : 1) Air Air Batu tahu Asam Asetat Whey Pemasakan bubur kedelai Air hangat, C,15-30 menit Penyaringan Air hangat FILTRAT Penggumpalan 30 menit Penyaringan Ampas Tahu Limbah Cair Limbah cair (BOD, TSS) Limbah Cair Air tahu/whey (BOD, TSS) Air Pencetakan/Pengepresan/Pemotongan Perebusan 80 0 C TAHU Gambar 2.1 Bagan Proses Pembuatan Tahu [10] LIMBAH AH Air Air rebusan 5

3 Dari uraian serta skema proses pembuatan tahu, diperoleh bahwa limbah tahu dapat berupa sisa air dari proses pembuatan tahu dan ampas tahu, dimana diagram neraca massa proses pembuatan tahu adalah sebagai berikut [19]. Teknologi Proses Energi Hasil (Output) Kedelai 60 Kg Air 2700 Kg Tahu 80 Kg Manusia Batu Tahu Asam Cuka Whey Ampas Tahu 70 Kg Ternak Whey 2610 Kg Limbah Gambar 2.2 Diagram Neraca Massa Proses Pembuatan Tahu [10] Limbah Cair Industri Tahu Limbah industri tahu yang dihasilkan dapat berupa limbah padat dan cair, tetapi limbah cair memiliki tingkat pencemaran lebih besar dari pada limbah padat, karena limbah padat industri tahu bisa dimanfaatkan sebagai pakan ternak. Limbah tahu banyak mengandung protein dan karbohidrat tinggi sehingga pembusukan oleh mikro organisme pembusuk sangat mudah terjadi [3]. Sumber limbah cair lainnya berasal dari proses sortasi dan pembersihan, pengupasan kulit, pencucian, penyaringan, pencucian peralatan proses dan lantai. Jumlah limbah cair yang dihasilkan oleh industri pembuatan tahu sebanding dengan penggunaan air selama proses pembuatannya. Menurut [31], jumlah kebutuhan air proses dan jumlah limbah cair yang dihasilkan dilaporkan berturut-turut sebesar 45 dan 43,5 liter untuk tiap kilogram bahan baku kacang kedelai. Pada beberapa industri tahu, sebagian kecil dari limbah cair tersebut (khususnya air didih) dimanfaatkan kembali sebagai bahan penggumpal selain memnfaatkan limbah, secara ekonomi juga dapat menghemat 6

4 karena tidak membeli [19]. Rincian pengggunaan air dalam setiap tahapan proses dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut ini: Tabel 2.1 Perkiraan Kebutuhan Air pada Pengolahan Tahu per 3 kg Kedelai: [31] Tahap Proses Kebutuhan Air (Liter) Pencucian 10 Perendaman 12 Penggilingan 3 Pemasakan 30 Pencucian ampas 50 Perebusan 20 JUMLAH 135 Dalam limbah cair industri tahu terdapat bahan-bahan organik kompleks yang tinggi terutama protein dan asam - asam amino [16] dalam bentuk padatan tersuspensi maupun terlarut [10] sehingga kandungan BOD, COD dan TSSnya tinggi [10]. Dengan demikian tidak boleh langsung dibuang ke aliran sungai tanpa pengolahan terlebih dahulu karena akan menimbulkan pencemaran lingkungan Karakeristik Limbah Cair Industri Tahu Limbah industri tahu yang dihasilkan biasanya dapat berupa limbah padat dan cair, tetapi limbah cair memiliki tingkat pencemaran lebih besar dari pada limbah padat, karena limbah padat industri tahu bisa dimanfaatkan sebagai pakan ternak. Limbah tahu banyak mengandung protein dan karbohidrat tinggi sehingga pembusukan oleh mikro organisme pembusuk sangat mudah terjadi [2]. Umunya parameter limbah cair tahu yang diukur adalah ph, BOD, COD dan TSS sedangkan parameter kualitatifnya dapat berupa warna dan bau. Menurut [34] kadar protein dalam limbah cair industri tahu dapat mencapai %, karbohidrat sekitar % dan lemak 10 %. Keberadaan senyawa-senyawa organik tersebut mengakibatkan nilai BOD, COD dan TSS limbah cair industri tahu tingggi. Hal ini juga dapat dilihat dari hasil studi Balai Perindustrian Medan terhadap karakteristik air buangan industri tahu di Medan 7

5 [9], diketahui bahwa limbah cair industri tahu rata-rata mengandung BOD (4583 mg/l); COD (7050 mg/l), TSS (4743 mg/l) dan minyak atau lemak 26 mg/l serta ph 6,1. Demikian juga dengan laporan [7] yang menyebutkan bahwa limbah cair industri rata-rata mengandung BOD, COD dan TSS berturut-turut sebesar 3250, 6520, dan 1500 mg/l. Berdasarkan pada data Daftar Komposisi Bahan Makanan (DKBM) [34] tentang komposisi tahu dan data uji Balai Laboratorium Kesehatan Semarang tahun 1995, maka kita dapat mengetahui kandungan limbah yang dihasilkan oleh industri tahu yaitu protein, lemak, karbohidrat, kalsium, phospor, besi dan air [7]. Tabel 2.2 Daftar Komposisi per 100 Gram Tahu [33] No Parameter Kadar 1 Energi 80 Kkal 2 Protein 10,9 gr 3 Lemak 4,7 gr 4 Karbohidrat 0,8 gr 5 Kalsium 223 mg 6 Serat 0,1 gr 7 Air 82,2 gr Tabel 2.3 Komposisi Kimia Limbah Cair Tahu [7] No Parameter Kadar 1 Protein 0,42 % 2 Lemak 0,13 % 3 Karbohidrat 0,11 % 4 Air 98,87 % 5 Kalsium 13,6 ppm 6 Phospor 1,74 ppm 7 Besi 4,55 ppm 8

6 2.2 Kekeruhan (Turbidity) Kekeruhan adalah sifat optis dari suatu larutan, yaitu hamburan dan adsorbsi cahaya yang melaluinya. Uji kekeruhan adalah mengukur suatu sifat optik dari suatu sampel air yaitu hasil penyebaran dan penyerapan cahaya oleh bahan-bahan yang terdapat dalam sampel. Jumlah dari kekeruhan yang terukur tergantung pada berbagai macam variabel seperti : ukuran, bentuk dan indeks refraksi dari pertikel. Kekeruhan tidak mempunyai hubungan langsung terhadap berat berbagai bahan yang terdapat pada suspensi karena bentuk dan indeks refraksi dari berbagai pertikel mempunyai efek terhadap penyebaran sinar dari suspensi[21]. Ada tiga metode pengukuran kekeruhan, yaitu : 1. Metode Neflometrik (unit kekeruhan NTU dan FTU) 2. Metode Helliege Turbidimeter (unit kekeruhan Silika) 3. Metode Visuil (unit kekeruhan Jakson) Kekeruhan dapat dihilangkan melalui penambahan sejenis bahan kimia dengan sifat-sifat tertentu seperti : tawas, Fe (III) atau suatu polielektrolit organik. Selain penambahan flokulan diperlukan pengadukan sampai flok-flok terbentuk. Flok-flok ini mengumpulkan partikel-partikel kecil dan akhirnya mengendap. 2.3 Padatan Total [21] menjelaskan bahwa dalam air alam terdapat dua kelompok zat yaitu zat terlarut (garam, molekul) dan zat padat tersuspensi (koloid). Perbedaan pokok antara kedua kelompok ini ditentukan melalui ukuran-ukuran partikelnya. Analisis zat padat dalam air sangat penting bagi penentuan komponen-komponen air secara lengkap, serta untuk perencanaan serta pengawasan proses pengolahan dalam bidang air minum maupun dalam air buangan. Jenis partikel koloid adalah penyebab kekeruhan dalam air yang disebabkan oleh penyimpangan sinar nyata yang menembus suspensi. Partikelpartikel koloid tersebut tidak terlihat secara visual sedangkan larutannya terdiri dari ion-ion dan molekul-molekul. Larutan menjadi keruh bila terjadi pengendapan yang merupakan kejenuhan suatu senyawa kimia. Dimana adanya proses pengadukan akan mempercepat terjadinya pengendapan. Partikel-partikel tersuspensi biasa, mempunyai ukuran lebih besar dari partikel koloid dan dapat 9

7 menghalangi sinar yang akan menembus suspensi. Dalam analisa zat padat, pengertian zat padat total adalah semua zat-zat padat yang tersisa sebagai residu dalam suatu bejana, bila sampel air dalam bejana tersebut dikeringkan pada suhu tertentu. Zat padat total terdiri dari zat padat terlarut dan zat padat tersuspensi yang dapat bersifat organik dan inorganik seperti dijelaskan dalam skema berikut ini : Zat Padat Total Total Padatan Terlarut (TDS) Total Padatan Tersuspensi (TSS) Zat Padat Terendap (anorganik) Zat Padat Teruapkan (organik) Zat Padat Teruapkan (organik) Zat Padat Terendap (anorganik) Total zat padat volatil Total zat padat terendap Gambar 2.3 Skema Pembagian Zat Padat [21] 2.4 Chemical Oxygen Demand (COD) Kebutuhan oksigen kimiawi atau COD adalah jumlah oksigen yang diperlukan agar bahan buangan yang ada di dalam air dapat teroksidasi melalui reaksi kimia. Dalam hal ini, bahan buangan organik akan dioksidasi oleh Kalium bikromat (K 2 Cr 2 O 7 ) menjadi gas CO 2 dan H 2 O serta sejumlah ion krom. Kalium bikromat digunakan sebagai sumber oksigen (oxidizing agent). Oksidasi terhadap bahan buangan organik akan mengikuti reaksi berikut : C a H b O c + Cr 2 O H + katalis CO 2 + H 2 O + Cr 3+ Reaksi tersebut perlu pemanasan dan juga penambahan katalis perak sulfat (Ag 2 SO 4 ) untuk mempercepat reaksi. Setelah reaksi oksidasi selesai maka akan berubah menjadi hijau. Jumlah oksigen yang diperlukan untuk reaksi oksidasi terhadap bahan buangan organik sama dengan jumlah kalium bikromat yang dipakai pada reaksi oksidasi, berarti semakin banyak oksigen yang diperlukan semakin banyak juga kalium bikromat yang terpakai. 10

8 Tabel 2.4 Baku Mutu Air Limbah Industri Tahu No Parameter Satuan Baku Mutu Limbah Cair 1 Temperatur 0 C 38 2 BOD mg/l 50 3 COD mg/l TSS mg/l ph - 6,0 9,0 2.5 Kadar Air Kadar air adalah persentase kandungan air suatu bahan yang dapat dinyatakan berdasarkan berat basah (wet basis) atau berdasarkan berat kering (dry basis). Kadar air berat basah mempunyai batas maksimum teoritis sebesar 100 persen, sedangkan kadar air berdasarkan berat kering dapat lebih dari 100 persen [34]. Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang diketahui sampai saat ini di bumi, tetapi tidak di planet lain. Air menutupi hampir 71 % permukaan bumi. Air diperlukan untuk kelangsungan proses biokimiawi organisme hidup, sehingga sangat essensial. Pengukuran kadar air dalam suatu bahan sangat diperlukan dalam berbagai bidang. Salah satu bidang yang memerlukan pengukuran kadar air adalah bidang industri yang digunakan untuk penelitian. Salah satu metode yang digunakan dalam menghitung kadar air suatu bahan adalah dengan metode pengeringan. Prinsipnya menguapkan air yang ada dalam bahan dengan jalan pemanasan pada suhu di atas C. Kemudian menimbang bahan sampai berat konstan berarti semua air sudah diuapkan. Cara ini relatif mudah dan murah. Kelemahannya antara lain: 1. Bahan lain di samping air juga ikut menguap dan ikut hilang bersama dengan uap misalnya alkohol, asam asetat, minyak atsiri, dan lain-lain. 11

9 2. Dapat terjadi reaksi selama pemanasan yang menghasilkan air atau zat mudah menguap lain. Contoh gula mengalami dekomposisi atau karamelisasi, lemak mengalami oksidasi dan sebagainya. 3. Bahan yang mengandung bahan yang dapat mengikat air secara kuat sulit melepaskan airnya meskipun sudah dipanaskan. Adapun rumus mencari kadar air dari suatu bahan adalah: Kadar air = m 1 m m % Keterangan : m1 = massa bahan sebelum dikeringkan m2 = massa bahan sesudah dikeringkan 2.6 Proses Koagulasi/Flokulasi Koagulasi/flokulasi adalah salah satu proses kimia yang digunakan untuk menghilangkan bahan cemaran yang tersuspensi atau dalam bentuk koloid. Dimana partikel-partikel koloid ini tidak dapat mengendap sendiri dan sulit ditangani oleh perlakuan fisik. Pada proses koagulasi, koagulan dan air limbah yang akan diolah dicampurkan dalam suatu wadah atau tempat kemudian dilakukan pengadukan secara cepat agar diperoleh campuran yang merata distribusi koagulannya sehingga proses pembentukan gumpalan atau flok dapat terjadi secara merata pula. Proses flokulasi dilakukan setelah setelah proses koagulasi dimana pada proses koagulasi kekokohan partikel koloid ditiadakan sehingga terbentuk flok-flok lembut yang kemudian dapat disatukan melalui proses flokulasi [24] Koagulasi Koagulasi merupakan proses yang memanfaatkan ion-ion yang mempunyai muatan berlawanan dengan muatan koloid yang terdapat dalam limbah cair sehingga meniadakan kestabilan ion. Prinsip dasar proses koagulasi adalah terjadinya gaya tarik menarik antara ion-ion negatif di suatu pihak dengan ion-ion positif di pihak lain. Yang bertindak sebagai ion negatif adalah partikel- 12

10 partikel yang terdiri dari zat-zat organik (partikel koloid), mikoorganisme dan bakteri. Proses koagulasi dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu sebagai berikut : 1. Elektroforesis Pada elektroforesis, koloid diberi arus listrik sehingga partikel bergerak ke elektroda yang berlawanan muatannya. Akibatnya partikel menjadi netral dan akhirnya menggumpal dan mengendap di sekitar elektroda. 2. Pemanasan Suatu koloid bila dipanaskan akan terkoagulasi karena energi partikel menjadi lebih besar, dan tabrakkan sesamanya dapat membentuk ikatan dan akhirnya menggumpal. 3. Penambahan Elektrolit/ Koagulan Koloid yang dapat menyerap ion akan terkoagulasi bila ditambahkan larutan elektrolit, karena menjadi tidak stabil. Pada umumnya, proses koagulasi dilakukan dengan cara penambahan elektrolit atau koagulan. Proses ini dilakukan dengan pengadukan cepat yang berfungsi untuk menghasilkan dispersi yang seragam dan meningkatkan tumbukan antara partikel koloid dan koagulan. Selama proses koagulasi, partikelpartikel koloid menarik ion-ion positif dari zat kimia yang ditambahkan sebagai koagulan. Koagulan dengan konsentrasi yang pekat membentuk lapisan pada permukaan partikel koloid. Lapisan tersebut dikelilingi oleh ion-ion negatif dan secara perlahan-lahan bercampur dengan ion-ion positif. Lapisan ion positif dikenal dengan istilah lapisan kokoh, sedangkan lapisan yang mengelilingi ion positif dikenal dengan lapisan difus. Lapisan difus ini kemudian terkontraksi dan menghilangkan lapisan kokoh, sehingga menyebabkan terjadinya gaya tarikmenarik antar partikel-partikel koloid [17]. Menurut [29], ada dua faktor penting dalam penambahan koagulan yakni ph dan dosis. Dosis dan ph optimum harus ditentukan dalam test laboratorium dan biasanya ditentukan dengan suatu prosedur yang disebut dengan jar test. Untuk mengatur ph limbah cair ke dalam range optimal koagulasi, diperlukan bahan penolong (coagulant aid) berupa asam atau alkali. Asam yang paling umum digunakan untuk menurunkan ph adalah asam sulfat dan untuk menaikkan ph biasanya digunakan lime (Ca(OH) 2 ), soda abu (Na 2 CO 3 ) atau 13

11 NaOH. Koagulan yang paling banyak digunakan adalah alum (Aluminium Sulfat), feri sulfat, fero sulfat dan polialuminium klorida Flokulasi Flokulasi merupakan kelanjutan dari proses koagulasi, dimana mikroflok hasil koagulasi mulai menggumpalkan partikel-partikel koloid menjadi flok-flok besar yang dapat diendapkan dan proses ini dibantu dengan pengadukan lambat. Proses koagulasi-flokulasi tidak dapat dipisahkan dalam pengolahan limbah cair industri karena kedua proses ini selalu dilakukan bersama. Mekanisme pembentukan flok-flok dalam proses koagulasi-flokulasi terdiri dari tiga tahap, yaitu tahap destabilisasi partikel-partikel koloid, tahap pembentukan mikrofilik dan tahap pembentukan makrofilik. Tahap pertama dan kedua berlangsung selama proses koagulasi, sedangkan tahap ketiga berlangsung selama proses flokulasi. Pembentukan makrofilik dalam proses flokulasi terjadi karena tumbukantumbukan antara partikel koloid. Flokulasi merupakan faktor paling penting yang mempengaruhi efisiensi penghilangan partikel. Tujuan flokulasi adalah untuk membawa partikel-partikel ke dalam kontak sehingga mereka bertubrukan, tetap bersatu, dan tumbuh menjadi satu ukuran yang siap mengendap. Pengadukan yang cukup harus diberikan untuk membawa flok ke dalam kontak. Terlalu banyak pengadukan dapat membubarkan flok sehingga ukurannya menjadi kecil dan terdispersi halus [29]. Dalam proses flokulasi, kecepatan penggumpalan dari agregat ditentukan oleh banyaknya tubrukan antar partikel yang terjadi serta keefektifan benturan tersebut. Dalam hal ini, tubrukan antar partikel terjadi melalui tiga cara, yakni : 1. Kontak yang diakibatkan oleh adanya gerak termal (panas), yang dikenal sebagai gerak Brown. Flokulasi yang terjadi oleh adanya gerak Brown ini disebut flokulasi perikinetik. 2. Kontak yang diakibatkan oleh adanya gerakan media (air), misalnya karena pengadukan. Flokulasi yang terjadi akibat gerakan fluida ini disebut flokulasi ortokinetik. 3. Kontak yang terjadi akibat perbedaan laju pengendapan dari masingmasing partikel [29]. 14

12 2.6.3 Jar Test Pada metode jar test, koagulan dibubuhkan ke sampel air limbah untuk pengadukan di laboratorium yang gunanya adalah mensimulasi kondisi pengadukan sebenarnya. Jar test memberikan keefektifitasan pada intensitas pengadukan dan waktu pengadukan sehingga mempengaruhi ukuran flok dan densitas. Jar test juga dapat digunakan untuk mengevaluasi selang waktu pemberian koagulan dan rasio pengenceran untuk koagulan. Hal yang biasa dilakukan pada jar test adalah menguji beberapa variasi dosis koagulan kemudian ditambahkan koagulan dengan dosis yang sesuai sebelum dilakukan pengadukan cepat dengan kecepatan tertentu dan waktu tertentu [13]. Pengaduk yang biasa digunakan pada jartest adalah pengaduk dengan jenis paddle impeller dengan dua atau empat blade dengan lebar blade antara 1/6 hingga 1/10 dari diameter. Secara umum, pengadukan cepat kemudian pengadukan lambat yang dilakukan pada gradien kecepatan berkisar antara 100 hingga 1000 per detik selama 5 hingga 180 detik. Sedangkan pengadukan lambat secara umum dilakukan pada gradien kecepatan kurang dari 100 per detik selama 10 hingga 60 menit [1]. Gambar 2.4 Peralatan Jar Test [1] 15

13 2.7 Karakteristik Biji Kelor sebagai Koagulan Tanaman kelor (Moringa oleifera) berbunga sepanjang tahun berwarna putih, buah bersisi segitiga dengan panjang sekitar 30 cm, tumbuh subur mulai dari dataran rendah sampai ketinggian 700 m di atas permukaan laut. Adapun gambarnya adalah sebagai berikut: Gambar 2.5 Tanaman Kelor (Moringa oleifera) [1] Menurut sejarahnya, tanaman kelor atau marongghi (Moringa oleifera), berasal dari kawasan sekitar Himalaya dan India, kemudian menyebar ke kawasan di sekitarnya sampai ke Benua Afrika dan Asia-Barat. Di Indonesia, khususnya di lingkungan perkampungan dan pedesaan, tanaman kelor baru sampai menjadi tanaman pagar hidup, batas tanah ataupun penjalar tanaman lain, tetapi manfaat dari daun serta buah muda sebagai sayuran. Bunganya akan tetap dipelihara hingga menjadi buah dan menghasilkan biji yang dapat dijual kepada perusahaan asing yang memerlukan untuk pembuatan tepung atau minyak sebagai bahan baku pembuatan obat dan kosmetik bernilai tinggi. Sejak awal tahun 1980-an oleh Jurusan Teknik Lingkungan ITB, biji kelor digunakan untuk penjernihan air permukaan (air kolam, air sungai, air danau sampai ke air sungai) sebagai pengendap (koagulans) dengan hasil yang memuaskan. Oleh karena rangkaian penelitian terhadap manfaat tanaman kelor mulai dari daun, kulit batang, buah sampai bijinya. Biji kelor juga berperan sebagai koagulan yang efektif karena adanya zat aktif 4-alfa-4-rhamnosyloxy-benzil-isothiocyanate yang terkandung dalam biji 16

14 kelor. Zat aktif itu mampu mengadsorbsi partikel-partikel air limbah. Dengan pengubahan bentuk menjadi bentuk yang lebih kecil, maka zat aktif dari biji kelor tersebut akan semakin banyak karena luas permukaan biji kelor semakin besar. Apabila kandungan air di dalam biji kelor besar, maka kemampuannya dalam menyerap limbah cair semakin kecil karena zat aktif tersebut tidak berada di permukaan biji kelor tetapi tertutupi oleh air sehingga kelembaban biji kelor harus kecil [34]. Gambar struktur dari kandungan aktif 4-alfa-4-rhamnosyloxybenzilisothiocyanate dalam biji kelor adalah sebagai berikut: Gambar 2.6 Struktur Zat Aktif 4-alfa-4-rhamnosyloxy-benzilisothiocyanate [16] Unsur-unsur yang terkandung dalam biji kelor kering dapat diketahui pada Tabel 2.5 dan 2.6 berikut ini. Tabel 2.5 Unsur-Unsur Yang Terkandung Per 100 Gram Biji Kelor Kering [16] Unsur Berat Satuan Air 4,08 Gram Protein 38,4 Gram Lemak 34,7 % Serat 3,5 Gram Ampas 3,2 Gram Ekstrak N 16,4 Gram 17

15 Tabel 2.6 Kandungan Biji Kelor [17] Kandungan Biji Daun Tepung Daun Kadar Air (%) Calori Protein (g) Lemak (g) Carbohydrate (g) Fiber (g) Minerals (g) Ca (mg) Mg (mg) P (mg) K (mg) Cu (mg) Fe (mg) S (mg) Oxalic acid (mg) % Vitamin A - B carotene (mg) Vitamin B -choline (mg) Vitamin B1 -thiamin (mg) Vitamin B2 -riboflavin (mg) Vitamin B3 -nicotinic acid (mg) Vitamin C -ascorbic acid (mg) Vitamin E -tocopherol (mg) Biji kelor merupakan bagian dari tanaman kelor yang memiliki protein dengan konsentrasi yang tinggi. Protein biji kelor penting untuk diketahui dalam proses penjernihan limbah cair, protein inilah yang berperan sebagai koagulan partikel-partikel penyebab kekeruhan. Protein tersebut adalah polielektrolit kationik. Polielektrolit membantu koagulasi dengan menetralkan muatan-muatan 18

16 partikel koloid, tetapi polielektrolit bermuatan sama sebagaimana koloid dapat juga digunakan sebagai koagulan dengan menghubungkan antar partikel [28]. Menurut [4] menyatakan bahwa mekanisme koagulasi biji kelor didominasi oleh proses adsorbsi dan penetralan muatan dan konsentrasi protein yang tinggi di dalam biji kelor merupakan flokulan polielektrolit kationik alami berbasis polipeptida dengan berat molekul berkisar antara dalton. [16] menyatakan bahwa konsentrasi protein dari biji kelor (biji dalam kotiledon) sebesar ppm/gram, dari daun kelor sebesar ppm/gram, dan dari kulit biji kelor sebesar ppm/gram. Protein tersebut mengandung tiga asam amino yang sebagian besar merupakan asam glutamat, metionin, dan arginin [16]. Gambar 2.7 Struktur Asam Amino Asam Glutamat [16] Rantai cabang asam amino glutamat bermuatan negatif pada gugus karboksilnya, sedangkan ariginin bermuatan positif pada gugus guinidio. Asam metionin mempunyai rantai cabang atom belerang yang berperan dalam pembentukan ikatan disulfida molekul protein. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh [16] diketahui konsentrasi protein dari masing-masing bagian biji kelor dan bagian biji dalam menunjukkan nilai yang paling tinggi. Protein biji kelor yang tidak dikupas kulit bijinya mengandung separuh bagian dibandingkan dengan protein dari bagian biji dalam saja, oleh karena itu jika akan digunakan sebagai koagulan maka sebaiknya kulit biji kelor dikupas terlebih dahulu. Pengupasan biji kelor memang memerlukan waktu yang lebih lama tetapi akan lebih efektif jika dibandingkan dengan mengunakan biji kelor sebagai bahan koagulan tanpa dikupas kulit bijinya. [4] menyatakan bahwa biji kelor bagian dalam beserta kulit biji kelor dan biji bagian dalam saja sama-sama memiliki aktivitasi koagulasi. 19

17 2.8 Potensi Ekonomi Koagulan Serbuk Biji Kelor Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya bahwa dari unit usaha produksi tahu di Indonesia [11], sebagian besarnya merupakan industri kecil ataupun skala rumah tangga dengan modal yang tidak begitu besar. Sehingga sangat sedikit industri tahu yang memiliki unit pengolahan limbah sebelum air buangan limbah cair industri tahu tersebut dibuang ke badan sungai. Melihat faktor diatas, maka perlu adanya suatu pengolahan limbah cair industri tahu yang relatif murah, ramah lingkungan dan tentunya dapat mengolah air limbah tersebut dengan cara mengurangi kadar polutan atau bahkan menghilangkannya. Dan jumlah industri tahu ini akan tetap bertambah seiring waktu, dimana dari [12] diperoleh data produksi, impor dan ekspor kacang kedelai selama dapat disajikan pada tabel di bawah ini: Tabel 2.7 Data-Data Produksi, Impor, Ekspor dan Kebutuhan Kedelai di Indonesia Tahun [12] Pangsa poduksi Tahun Produksi Impor Ekspor negeri (%) Kebutuhan terhadap dalam negeri kebutuhan dalam , , , , ,58 Sehingga limbah yang dihasilkan yang tentunya akan dibuang ke aliran sungaiakan ikut bertambah banyak sehingga perlu dicari solusi atau alternative pengolahan limbah cair tahu sebelum dibuang ke aliran sungai. Proses pengolahan limbah cair tahu dapat dengan menggunakan arang aktif, reactor anaerob dan lain lain. Dan salah satu cara pengolahannya yaitu dengan proses koagulasi dan flokulasi. Koagulan adalah suatu zat atau bahan yang ditambahkan ke dalam suatu sampel (dalam hal ini limbah cair industri tahu) supaya terjadi koagulasi. 20

18 Koagulasi merupakan proses yang memamnfaatkan ion-ion yang mempunyai muatan berlawanan dengan muatan koloid yang terdapat dalam limbah cair sehingga meniadakan kestabilan ion. Beberapa jenis koagulan yang umum dipakai dalam aplikasi pengolahan limbah cair seperti industri tahu antara lain: Tawas [Al 2 (SO 4 ) 3 ] Natrium Aluminat (NaAlO 2 ) Fero Sulfat (FeSO 4 ) Feri Sulfat [Fe 2 (SO 4 ) 3 ] Fero Klorida (FeCl 2 )0. Feri Klorida (FeCl 3 ) Pemakaian bahan-bahan kimia diatas sebagai koagulan dalam pengolahan limbah cair misalnya industri tahu, dapat menimbulkan suatu kendala, yakni: banyaknya endapan lumpur yang dihasilkan sehingga tentu akan membutuhkan proses pemisahan lumpur tersebut dan butuh tempat pengolahan lanjut yang lebih luas untuk dapat memisahkan lumpur, juga membutuhkan biaya (cost) yang lumayan besar. Salah satu jenis koagulan alami pengganti bahan kimia yang dapat digunakan sebagai alternatif pengolahan limbah cair industri tahu adalah biji kelor (moringa oleifera). Biji kelor dapat digunakan sebagai koagulan karena memiliki zat aktif 4-alfa-4-rhamnosyloxy-benzyl-isothiocyanate. Budidaya tanaman Moringa atau kelor memerlukan pemeliharaan yang sangat minimal dan dapat tahan pada musim yang panjang. Cepat tumbuh, berbunga, dan menghasilkan buah hanya dalam waktu 1 tahun sejak ditanam. Tanaman tersebut tumbuh cepat baik dari biji maupun daari stek, bahkan bila ia ditanam di lahan yang gersang yang tidak subur. Sehingga baik bila dikembangkan di lahan-lahan kritis yang mengalami musim kekeringan yang panjang. Sehingga cocok untuk dijadikan sebagai bahan koagluan alternatif yang akan memberi nilai tambah dari biji kelor tersebut [29]. 21

19 Tabel 2.8 Biaya Operasional Penelitian No Bahan Harga (Rp) Jumlah Biaya (Rp) 1 K 2 CrO /kg 4,903 gr ,- 2 H 2 SO /L 1,000 L ,- 3 Ag 2 SO /kg 12,500 gr ,- 4 FeSO 4.7H 2 O /kg 1,000 kg ,- 5 Phenanthicline monohydrate /gr 10 gr ,- 6 Aquadest 3.000/L 10 L ,- 7 Kertas saring 8.000/lembar 4 lembar ,- 8 TOTAL Rp ,- Dari penelitian yang dilakukan diperoleh koagulan serbuk biji kelor yang mampu mereduksi kadar turbiditas, COD dan TSS limbah cair industri tahu dengan persentase penurunan lebih besar dari 50 % (>50 %) sehingga dapat dikatakan sebagai koagaulan yang efektif apabila ditinjau dari kemampuannya dalam menurunkan kadar kontaminan. Akan tetapi yang menjadi kendala dalam menjadikan sebuah pabrik ataupun industri penghasil koagulan serbuk biji kelor yang nantinya akan digunakan dalam pengolahan limbah cair industri tahu adalah masalah ketersediaan bahan baku biji kelor itu sendiri. Dimana sampai saat ini, tanaman kelor masih kurang dikenal masyarakat luas, dan dari studi literatur, belum ada data statistik produksi biji kelor di indonesia. Namun Tanpa ada jaminan ketersediaan bahan baku maka suatu proses produksi tidak mungkin dapat berlangsung. Karena setiap 0,002 kg biji kelor/0,2 liter limbah cair industri tahu. Selain itu, harga biji kelor juga tergolong mahal yakni mencapai Rp /kg. Dan bukan tidak mungkin harga tersebut akan tetap melonjak naik, sebab masih sangat minimnya penghasil biji kelor tersebut. 22