BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Sejak akhir 1980-an, Industri pulp dan kertas di Indonesia telah berkembang pesat dan mendorong negara Indonesia masuk ke dalam jajaran top 10 produsen dunia (Barr, 2011). Dari sisi ekonomis, ekspor pulp dan kertas nasional terus mengalami peningkatan, mencapai lebih dari dari US$ 5,22 milliar pada 2008 dibandingkan nilai ekspor sebesar US$ 3,25 miliar pada 2005 (Siregar, 2012). Hingga tahun 2011, APKI (Asosiasi Pulp dan Kertas Indonesia) mewadahi sebanyak 14 industri pulp dan 79 industri kertas dengan kapasitas terpasang masingmasing 7,9 juta ton pulp per tahun dan 12,17 juta ton kertas per tahun, yang mampu menghasilkan hampir seluruh jenis kertas mulai dari kertas koran, kraft liner atau medium, kertas kantong semen, kertas pembungkus, kertas tissue dan kertas sigaret. (Permatasari, 2011). Sejalan dengan perkembangan industri pulp dan kertas ini, ada dua faktor yang seringkali disoroti publik yaitu eksplotasi sumber daya hutan yang merupakan bahan baku utama pembuatan pulp dan kertas dan tingkat pencemaran lingkungan yang cukup tinggi dari limbah buangan yang dihasilkan. Limbah pulp dan kertas mengandung sejumlah senyawa yang berbahaya dan tahan terhadap perlakuan biologis (Kumar, et.al., 2011). Pembuatan kertas menghasilkan sejumlah air limbah yang mengandung lignin dengan konsentrasi tinggi yang menyebabkan warna coklat dan nilai COD (Chemical Oxygen Demand) yang tinggi. Limbah ini memiliki dampak negatif bagi kehidupan akuatik, serta nilai-nilai estetika lingkungan. Warna gelap, pada buangan limbah pulp pabrik, membatasi jumlah sinar matahari yang menembus permukaan air. Hal ini mencegah tumbuhan yang tumbuh di dasar air dari mendapatkan cahaya yang diperlukan untuk melakukan fotosintesis. (El- Ashtoukhy, 2008). Limbah cair dari industri pulp dan kertas biasanya memiliki kandungan senyawa anorganik (seperti Na 2 CO 3, Na 2 S, NaOH dan NaCl) dan organik (seperti
2 lignin, polisakarida, alkohol dan asam karboksilat) yang tinggi. Diantara berbagai kontaminan di atas, kandungan senyawa organik dan intensitas warna merupakan masalah yang paling besar. (Carter, 1996). Warna yang ada pada air limbah dari pabrik pulp dan kertas merupakan senyawa organik di alam dan terdiri dari ekstraktif kayu, resin tanin, pewarna sintetis, lignin dan produk degradasi yang terbentuk karena klorin pada lignin (Sakam, 1987). Strategi yang dapat dilakukan untuk mengatasi permasalahan limbah cair pulp dan kertas adalah dengan mengembangkan metode pengolahan limbah yang efektif menurunkan kadar kontaminan sekaligus mudah diadopsi. Metode pengolahan limbah cair pulp dan kertas telah menjadi subjek bagi banyak proyek penelitian. Berbagai metode pengolahan telah dilakukan mulai dari metode fisika, biologi maupun kimia. Proses pengolahan dengan cara fisika dan kimia dapat menghilangkan lignin terklorinasi dengan berat molekul tinggi, warna, racun, padatan tersuspensi dan COD. Akan tetapi, senyawa yang memiliki berat molekul rendah dan BOD (Biochemical Oxygen Demand) tidak dapat dihilangkan secara efisien. (P. Singh, 2004). Salah satu teknik yang menjanjikan dengan konsep elektrokimia telah dikembangkan dan salah satu yang tidak memerlukan bahan kimia tambahan. Teknologi dengan konsep elektrokimia ini termasuk elektrokoagulasi, elektroflotasi, elektrodekantasi, dan lain-lain. (Mollah, et.al., 2001). Diantara metode-metode ini, elektrokoagulasi muncul sebagai salah satu teknik yang menjanjikan berdasarkan fitur uniknya seperti degradasi sempurna dari polutan, jumlah lumpur endapan yang sedikit, dan mudah dioperasikan. (Kalyani, 2009). Elektrokoagulasi adalah proses mendestabilisasi suspensi, emulsi, atau kontaminan terlarut dalam media air dengan bantuan arus listrik. Dalam bentuk yang paling sederhana, sebuah reaktor elektrokoagulasi dapat terdiri dari sel elektrolit dengan satu anoda dan satu katoda (Mollah, et.al., 2001). Pengolahan limbah dengan menggunakan cara elektrokoagulasi telah banyak dilaporkan. Ugurlu, et.al. (2007) melaporkan bahwa persentase penghilangan COD dan lignin mencapai lebih dari 70% dari efluen pulp dan kertas dengan
3 menggunakan teknik elektrokoagulasi. Mahesh, et.al. (2006) melaporkan bahwa dengan teknik elektrokoagulasi efluen industri pulp dan kertas dapat menghilangkan 91% COD dan menghilangkan warna secara komplit. Sridhar, et.al. (2011) melaporkan bahwa sebesar 94% warna, 90% COD, dan 87% BOD telah berhasil dihilangkan. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi efektivitas proses elektrokoagulasi adalah ph, waktu, tegangan, jarak antar elektroda, bahan elektroda yang digunakan, konsentrasi polutan, konsentrasi anion, dan suhu. (Putero, S. H, dkk, 2008 dan Vepsӓlӓinen, 2012). Faktor seperti jarak antar elektroda, bahan elektroda yang digunakan, dan tegangan merupakan faktor yang dipengaruhi oleh desain dari alat elektrokoagulasi itu sendiri. Bahan elektroda yang biasa digunakan dalam proses elektrokoagulasi adalah besi dan alumunium. Elektroda alumunium dan besi telah dilaporkan bahwa keduanya memberikan hasil yang baik pada proses elektrokoagulasi. Pemilihan bahan elektroda yang digunakan bergantung pada polutan yang akan dihilangkan dan sifat kimia dari elektrolit pendukung yang digunakan. Alumunium lebih unggul dibandingkan dengan besi dalam beberapa kasus. (Vepsӓlӓinen, 2012). Alumunium memiliki karakteristik yaitu ringan, tidak magnetik, tidak mudah terpecik, dan mudah dibentuk. (Mohsin, 2006). Berdasarkan latar belakang di atas maka penelitian ini bertujuan untuk merancang sel elektrokoagulasi dengan alumunium sebagai sacrificial electrode yang diuji efektivitas sel elektrokoagulasi tersebut menggunakan larutan model metilen biru dengan parameter yang diuji adalah waktu elektrolisis, ph, konsentrasi NaCl (elektrolit pendukung), dan tegangan. Kemudian, sel elektrokoagulasi tersebut akan diaplikasikan terhadap limbah cair industri pulp dan kertas. Larutan model metilen biru yang merupakan zat warna digunakan dalam penelitian ini karena mudah dianalisis dengan spektroskopi sinar tampak dan tidak sekompleks limbah cair industri pulp dan kertas.
4 1.2. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, rumusan masalah penelitian Aplikasi Metode Elektrokoagulasi Pada Penghilangan Warna Metilen Biru Dan Limbah Cair Industri Pulp adalah sebagai berikut: 1. Bagaiman rancangan sel elektrokoagulasi menggunakan elektroda alumunium? 2. Bagaimana efektivitas sel elektrokoagulasi yang telah berhasil dirakit dengan menguji parameter waktu elektrolisis, ph, konsentrasi NaCl, dan tegangan terhadap larutan metilen biru? 3. Bagaimana efektivitas sel elektrokoagulasi ketika diaplikasikan terhadap limbah cair industri pulp dan kertas? 1.3. Batasan Masalah Penelitian Pada penelitian ini, dilakukan elektrokoagulasi terhadap larutan model metilen biru dan limbah cair industri pulp dan kertas dengan batasan sebagai berikut: 1. Variabel penelitian yang diuji pengaruhnya adalah ph, waktu elektrolisis, konsentrasi NaCl (larutan elektrolit pendukung), dan tegangan 2. Larutan metilen biru digunakan sebagai larutan model untuk mengetahui efektivitas sel elektrokoagulasi yang dirancang karena mudah untuk dianalisis dengan spektroskopi sinar tampak dan tidak sekompleks limbah cair industri pulp dan kertas. 1.4. Tujuan Penelitian Berdasarkan rumusan masalah diatas, maka tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Merancang sel elektrokoagulasi dengan alumunium sebagai sacrificial electrode
5 2. Menguji efektivitas sel elektrokoagulasi yang telah berhasil dirancang menggunakan larutan model metilen biru dengan parameter waktu elektrolisis, ph, konsentrasi NaCl, dan tegangan 3. Mengaplikasikan sel elektrokoagulasi terhadap limbah cair industri pulp dan kertas 1.5. Luaran yang Diharapkan Luaran yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Memperoleh sel elektrokoagulasi dengan alumunium sebagai sacrificial electrode yang efektif dan efisien menghilangkan warna dari larutan model metilen biru 2. Mengaplikasikan sel elektrokoagulasi dengan sistem batch dan alumunium sebagai sacrificial electrode terhadap limbah cair industri pulp dan kertas 1.6. Kegunaan Penelitian Penelitian yang diajukan ini menggunakan bahan-bahan yang mudah ditemukan untuk merakit sel elektrokoagulasi dengan sistem batch dan alumunium sebagai sacrificial electrode dan mudah diaplikasikan terhadap limbah cair industri pulp dan kertas.