BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Selama dua dasawarsa terakhir, pembangunan ekonomi Indonesia

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Selama dua dasawarsa terakhir, pembangunan ekonomi Indonesia mengarah kepada era industrialisasi. Terdapat puluhan ribu industri beroperasi di Indonesia, dan dari tahun ke tahun semakin menunjukkan peningkatan. Industrialisasi adalah suatu proses perubahan sosial ekonomi yang mengubah sistem pencaharian masyarakat agraris menjadi masyarakat industri. Dalam industrialisasi ada perubahan filosofi dimana manusia mengubah pandangan lingkungan sosialnya menjadi lebih kepada rasionalitas (tindakan didasarkan atas pertimbangan, efisiensi, dan perhitungan, tidak lagi mengacu kepada moral, emosi, kebiasaan atau tradisi). Sehingga sebagian besar industri lebih memperhatikan jumlah keuntungan yang diterima dari proses industri, daripada mengeluarkan biaya untuk mengolah limbah hasil industri. Hal tersebut menyebabkan kecilnya jumlah industri yang mengolah limbahnya. Pencemaran air, udara, tanah dan pembuangan limbah bahan berbahaya dan beracun (B3) merupakan persoalan yang harus dihadapi oleh komunitaskomunitas yang tinggal di sekitar kawasan industri, karena sebagian besar limbah industri kimia baik dari industri pulp, kertas, kayu lapis, batu bara, kilang minyak dan gas, produksi plastik, produksi tekstil, sintesis zat warna, desinfektan, obatobatan dan rumah sakit mengandung beberapa racun dan senyawa kimia yang sangat berbahaya apabila sampai pada manusia. Komponen-komponen organik yang berbahaya di antaranya adalah senyawa hidrokarbon aromatik yaitu fenol.

2 Limbah fenol berbahaya dan termasuk limbah organik kategori B3 (bahan berbahaya beracun). Bila mencemari perairan dapat membuat rasa dan bau tidak sedap, serta pada nilai konsentrasi tertentu dapat mengakibatkan kematian organisme di perairan tersebut. Pada lingkungan industri minyak dan gas, fenol banyak ditemukan di dalam air buangan kilang. Pengamatan pada kegiatan produksi serta di lingkungan sumur minyak menunjukkan bahwa senyawa ini juga ditemukan di dalam air proses. Berdasarkan keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. Kep.42/MENLH/10/1996, disebutkan bahwa kandungan fenol total di dalam limbah cair bagi kegiatan eksplorasi dan produksi dibatasi hingga 2 mg/l untuk pembuangan. Konsentrasi senyawa fenol di perairan di atas 2 mg/l akan bersifat racun bagi ikan, dan bila konsentrasinya antara 10 mg/l mg/l dapat menyebabkan kematian lingkungan akuatik dalam waktu 96 jam. Konsentrasi standar maksimal yang ditetapkan oleh Departemen Kesehatan Republik Indonesia untuk fenol adalah 0,001 mg/l sebagai konsentrasi maksimal yang dianjurkan dan 0,002 mg/l untuk konsentrasi maksimal yang diperbolehkan (Alaerts dan Santika, 1984). Limbah yang mengandung fenol jika dibuang ke lingkungan akan membahayakan kehidupan makhluk hidup di sekitarnya. Senyawa fenol berbahaya karena bersifat karsinogenik dan terdegradasi sangat lambat oleh cahaya matahari. Apabila fenol berada di perairan maka dapat mempengaruhi jaringan pada ikan dan hewan yang hidup di perairan tersebut. Melalui berbagai aktivitas manusia, fenol dapat terakumulasi dalam tubuh, sehingga dapat

3 mengganggu metabolisme tubuh. Efek toksis fenol dapat menyerang otak, paruparu, ginjal, liver, pankreas dan limpa (Isyuniarto, dkk., 2005). Setiap industri perlu melakukan penanganan limbah fenol agar kadar fenol tidak melebihi ambang batas yang ditentukan pemerintah, sebab kadar fenol dalam air sangat berpengaruh besar dalam penentuan kualitas air (Lynam, dkk., 1995). Berbagai cara dapat dilakukan untuk mengurangi bahkan menghilangkan konsentrasi fenol dari lingkungan perairan baik itu proses hayati, kimia atau fisika. Proses hayati menggunakan lumpur aktif ternyata tidak efektif pada konsentrasi rendah sementara proses oksidasi kimia cukup efisien pada konsentrasi rendah tapi memerlukan biaya yang tinggi. Proses biokimia dengan menggunakan enzim sangat terbatas karena hanya enzim tertentu saja yang dapat dimanfaatkan seperti peroksidase dari kedelai atau lobak. Salah satu cara yang lebih efektif dan efisien yang bisa dijadikan alternatif metode penurunan kadar limbah fenol dari industri yang paling potensial adalah melalui proses penjerapan atau adsorpsi (Tanasale, dkk., 2006). Adsorpsi adalah penjerapan suatu zat pada permukaan zat lain. Fenomena ini melibatkan interaksi fisik, kimia, dan gaya elektrostatik antara adsorbat dengan adsorben pada permukaan adsorben. Terdapat dua macam adsorpsi yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia. Dalam adsorpsi fisika, molekul-molekul teradsorpsi pada permukaan dengan ikatan yang lemah (bersifat reversibel, dengan cara menurunkan tekanan gas atau konsentrasi zat terlarut). Sedangkan adsorpsi kimia melibatkan ikatan koordinasi sebagai hasil penggunaan elektron bersamasama adsorben dan adsorbat (Osick, 1983 dan Sukardjo, 1990). Adsorben adalah

4 zat yang mengadsorpsi zat lain yang memiliki ukuran partikel seragam, kepolarannya sama dengan zat yang akan diserap dan mempunyai berat molekul besar (Castellan, 1982). Beberapa bahan di sekitar kita dapat digunakan sebagai adsorben untuk proses adsorpsi. Karbon aktif merupakan salah satu jenis adsorben yang penggunaannya sangat populer hingga saat ini karena memiliki kapasitas adsorpsi yang tinggi. Karbon aktif juga memiliki energi adsorpsi yang rendah, luas permukaan spesifik tinggi, tidak berasa, tidak beracun, dapat diregenerasi kembali, lebih ramah lingkungan dan mempunyai distribusi pori-pori yang merata (Chandra, dkk., 2007 dan Tan, dkk., 2008). Selanjutnya dikemukakan pula bahwa kapasitas adsorpsi yang tinggi pada karbon aktif dipengaruhi oleh luas permukaan, struktur pori internal, karakteristik permukaan dan gugus fungsi pada permukaan pori serta metode preparasi dan prekursor yang digunakan (Chandra, dkk., 2007 dan Michailof, dkk., 2008). Pada penelitian ini digunakan metode adsorpsi dengan menggunakan dua jenis karbon aktif yakni karbon aktif produk Merck dengan karbon aktif produk lokal. Metode ini merupakan salah satu cara penanganan limbah yang cukup mudah dan ekonomis. Karbon aktif merupakan karbon yang mempunyai daya serap tinggi terhadap limbah gas, cair dan koloid (Alaerts dan Santika, 1984). Beberapa penelitian terdahulu hanya mempelajari bagaimana membuat karbon aktif dari berbagai jenis bahan yang terdapat di alam dengan metode aktivasi yang beragam lalu menguji kemampuan penjerapannya terhadap polutan tertentu. Sedangkan penelitian ini, menggunakan dua produk karbon aktif yg telah

5 tersedia di pasaran dan membandingkan karbon aktif mana yang lebih efektif dan efisien dalam menjerap limbah dengan menghitung kinetika adsorpsinya. Data kinetika adsorpsi ini juga sangat dibutuhkan untuk perancangan proses adsorpsi dalam skala industri. 1.2 Keaslian Penelitian Adsorpsi merupakan salah satu metode pengolahan polusi yang dapat digunakan untuk mengurangi konsentrasi fenol dalam air (Nevskaia, 2004). Salah satu adsorben yang banyak digunakan untuk pengolahan air yang mengandung fenol dan turunannya adalah karbon aktif (Laszlo and Szucs, 2001; Stoeckli, dkk., 2001; Franz, 2000; dan Okolo, 2000). Penelitian terdahulu juga telah menggunakan berbagai adsorben untuk menggantikan karbon aktif antara lain limbah pupuk yang diolah (Gupta, dkk., 2000), modifikasi sabuk kelapa (Priyanka, dkk., 2014), abu layang (Zhang, dkk., 2003), abu sekam padi (Kermani, dkk., 2006), hazelnut bagasse (Karabacakoğlu, dkk., 2008), bituminous coal (Castilla, dkk., 1995) dan tanah liat (Wu, dkk., 2001 dan Yapar, dkk., 2004), tetapi adsorben-adsorben tersebut belum mampu menggantikan karbon aktif. Hal ini disebabkan karena karbon aktif memiliki sifat adsorpsi yang baik, misalnya luas permukaan yang besar, struktur mikropori dan kapasitas adsorpsi tinggi (Nevskaia, 2004). Malik (2013) dalam penelitiannya menemukan bahwa tempurung kelapa sawit dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif melalui proses karbonisasi menggunakan alat destilasi kering. Proses karbonisasi pada suhu 550 C selama 3 jam menghasilkan karbon aktif dengan rendemen 29%,

6 sedangkan kadar abu masih tinggi. Disisi lain menurut teori, kadar abu yang tinggi merupakan hal yang sangat mempengaruhi kinetika adsorpsi. Sibelzor (2004) dalam penelitiannya juga menjelaskan bahwa karbon aktif dapat digunakan untuk mengadsorpsi surfaktan anionik pada berbagai ph. Surfaktan anionik yang digunakan adalah dodesil benzenasulfonat (DBS), dan karbon aktif yang digunakan tidak diaktifkan secara kimia. Berdasarkan penelitian tersebut, karbon aktif dapat mengadsorpsi DBS sebesar 99,60% pada ph 3 dan 75,42% pada ph 12. Penelitian-penelitian yang telah dilakukan beberapa tahun terakhir hanya sebatas pada proses pembuatan adsorben-adsorben pengganti karbon aktif dengan metode aktivasi yang berbeda-beda, kemudian menguji seberapa banyak penurunan kadar limbah berupa senyawa ataupun logam oleh adsorben karbon aktif yang telah di aktivasi. Penelitian-penelitian tersebut umumnya mempelajari mengenai kesetimbangan adsorpsi. Sementara dalam penelitian ini dipilih dua produk karbon aktif, yang pertama berasal dari produk industri terkenal (Merck) dan yang kedua karbon aktif yang berasal dari industri lokal yakni karbon aktif tempurung kelapa, kemudian dihitung data kinetika adsorpsinya, terhadap fenol dalam air. 1.3 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Menentukan pengaruh diameter adsorben, suhu operasi, serta rasio massa adsorben terhadap massa larutan dalam kinetika adsorpsi fenol dalam air

7 menggunakan adsorben karbon aktif produk Merck dan karbon aktif produk lokal. 2. Menentukan konstanta-konstanta persamaan empiris berdasarkan faktorfaktor yang mempengaruhi kinetika adsorpsi fenol dengan karbon aktif karbon aktif produk Merck dan karbon aktif produk lokal, sehingga diketahui formulasi kinetika adsorpsinya. 1.4 Manfaat Penelitian Hasil penelitian diharapkan mampu memberikan pengetahuan mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi kinetika adsorpsi fenol dengan karbon aktif serta dengan analisis lebih lanjut, peneliti akan lebih mudah untuk melakukan optimasi dalam operasi adsorpsi fenol dalam air limbah. Penelitian ini juga diharapkan dapat menjadi acuan dalam pemilihan jenis karbon aktif yang efektif dan efisien dalam pengolahan limbah skala industri.