BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang dan Permasalahan Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi mendorong pesatnya perkembangan di berbagai sektor kehidupan manusia terutama sektor industri. Perkembangan industri yang sangat pesat dapat berdampak positif dan negatif bagi manusia maupun lingkungan. Dampak positif yang ditimbulkan salah satunya adalah banyaknya tenaga kerja yang terserap oleh sektor industri, sehingga dapat mengurangi jumlah pengangguran yang setiap tahun jumlahnya semakin meningkat. Hal ini dapat meningkatkan taraf ekonomi dan kesejahteraan masyarakat, sehingga dapat menyebabkan sektor-sektor lain ikut tumbuh dengan baik. Dampak negatif yang ditimbulkan salah satunya adalah pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh pembuangan limbah industri yang tidak ditangani dengan baik ke lingkungan. Berbagai kasus pencemaran lingkungan oleh limbah industri pada akhirnya berdampak buruk bagi kesehatan manusia telah terjadi akhir-akhir ini. Limbah hasil samping proses industri dapat berupa limbah padat, cair, dan gas terkadang dibuang ke lingkungan tanpa dilakukan pengelolaan terlebih dahulu. Limbah cair pada umumnya mengandung komponen-komponen organik seperti metana, fenol, sianida, dan pestisida serta komponen-komponen anorganik seperti logam-logam berat yang berbahaya bagi kehidupan manusia dan makhluk hidup lainnya baik secara langsung ataupun bertahap (Greene dkk.,1986). Proses penghilangan logam berat dari limbah cair sudah dilakukan dengan beberapa cara seperti pengendapan (precipitation) menggunakan bahan kimia, ekstraksi menggunakan pelarut tertentu, pertukaran ion, osmosa balik (reverse osmosis), dan adsorpsi. Proses adsorpsi dengan pilihan jenis adsorben yang tepat jika dibandingkan dengan proses lainnya merupakan proses yang sederhana tapi cukup efektif dalam penghilangan logam berat dari limbah cair (Gupta dan Bhattacharyya, 2006). 1
2 Indonesia merupakan negara maritim yang memiliki potensi sangat besar akan kekayaan hasil-hasil laut seperti udang dan kepiting. Hal tersebut dapat menimbulkan limbah cangkang udang dan kepiting yang sebenarnya masih dapat dimanfaatkan. Cangkang udang dan kepiting merupakan limbah yang mudah diperoleh dan tersedia dalam jumlah melimpah, tetapi selama ini belum dimanfaatkan secara optimal. Salah satu komponen penyusun utama cangkang udang dan kepiting adalah polisakarida alami yaitu kitin. Kitin merupakan komponen organik yang banyak ditemukan secara alamiah pada kulit jenis crustacea. Menurut Bhuvana (2006), sifat kitin yang tidak beracun dan mudah terdegradasi mendorong dilakukannya modifikasi kitin dengan tujuan untuk mengoptimalkan kegunaan dan memperluas bidang aplikasi kitin. Salah satu senyawa turunan kitin yang banyak dikembangkan karena aplikasinya yang luas adalah kitosan. Kitosan merupakan amina polisakarida hasil deasetilasi kitin. Senyawa ini merupakan biopolimer alam penting yang dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang antara lain adsorben logam, penyerap zat warna tekstil, bahan pembuatan kosmetik, dan agen anti-bakteri. Adanya gugus amina hasil deasetilasi kitin menyebabkan kitosan memiliki kemampuan yang lebih besar sebagai ligan pengompleks logam transisi antara lain Mn, Mo, Co, Ni, Cd, Zn, Cu, dan Hg dibanding kitin (Guibal dkk., 1998). Sifat kitosan yang biokompetibel, biodegradable, dan non-toksik menyebabkan kitosan sangat cocok digunakan dalam industri ramah lingkungan. Namun, kitosan memiliki kelarutan yang tinggi dalam asam seperti asam nitrat, asam hidroklorat, dan asam asetat (Oshita dkk., 2002). Kelarutan kitosan yang tinggi menyebabkan penggunaan kitosan menjadi terbatas, khususnya dalam penggunaannya sebagai adsorben. Beberapa modifikasi struktur kitosan dilakukan untuk meningkatkan kemampuan kitosan sebagai adsorben. Salah satu metode yang dilakukan adalah pengikatan-silang atau cross-linking yang mampu menurunkan kelarutan kitosan dalam larutan yang bersifat asam (Gao dkk., 2002). Usaha yang dilakukan oleh para ahli saat ini adalah mencari adsorben baru yang selektif, sehingga dapat digunakan untuk penanganan limbah logam berat
3 secara efektif. Salah satu adsorben yang dikembangkan adalah asam humat. Senyawa humat merupakan senyawa heterogen, memiliki banyak gugus yang mengandung oksigen, terdiri dari fraksi asam humat, asam fulvat, dan humin. Berbagai macam gugus fugsional antara lain COOH, OH fenolik, OH enolik, kuinon, hidroksikuinon, lakton, eter, dan OH alkoholik dilaporkan terdapat pada senyawa humat (Stevenson, 1994). Asam humat dari tanah gambut berpotensi tinggi untuk digunakan sebagai adsorben karena asam humat memiliki kemampuan yang tinggi dalam mengikat logam berat seperti Pb(II), Cd(II), dan Cr(II) (Santoso dkk., 2004). Senyawa humat dan kitosan merupakan dua jenis senyawa yang saat ini banyak dikembangkan sebagai adsorben logam berat. Hal ini disebabkan baik asam humat maupun kitosan memiliki gugus-gugus fungsional yang mampu berikatan dengan logam. Selain itu, keberadaannya yang melimpah di alam juga mendorong pemanfaatannya guna meningkatkan nilai ekonomis keduanya. Beberapa peneliti mengembangkan berbagai cara guna memodifikasi keduanya, salah satunya dengan imobilisasi. Jenis substrat dapat mempengaruhi jumlah asam humat yang terimobilisasi, yaitu 13% pada silika gel, 2% pada kitin, dan 30% pada kitosan (Santosa, 2007). Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa kitosan merupakan substrat yang lebih baik daripada silika gel dan kitin. Sudiono dkk. (2004) melakukan imobilisasi asam humat pada kitosan secara langsung dalam larutan basa (metode impregnasi). Salah satu metode imobilisasi substrat pada padatan pendukung yang dikenal dan digunakan secara luas adalah metode pengikat-silang. Glutaraldehida memiliki kemampuan bereaksi secara cepat dengan gugus amina merupakan agen pengikat-silang yang sering digunakan untuk imobilisasi enzim pada kitosan (Krajewska, 2004). Hasil penelitian Santoso dkk. (2007) menunjukkan bahwa pengikatan-silang antara molekul asam humat dengan kitosan menggunakan glutaraldehida sebagai cross-link agent dapat meningkatkan kestabilan (ketidaklarutan) dan kemampuan asam humat dalam mengadsorp Pb(II) dan Cd(II) secara signifikan.
4 Kitosan mudah larut dalam medium asam tetapi tidak larut dalam medium basa dan sebaliknya asam humat mudah larut dalam medium basa tetapi tidak larut dalam medium asam, maka usaha-usaha untuk memodifikasi kitosan dan asam humat yang banyak dilakukan bertujuan untuk meningkatkan efektivitas penyerapan logam berat oleh adsorben humat-kitosan yang dihasilkan. Untuk itu, pada penelitian ini akan dipelajari deasetilasi kitin sehingga menghasilkan kitosan, isolasi dan pemurnian asam humat, imobilisasi asam humat pada kitosan menggunakan cross-link agent glutaraldehida serta proteksi situs aktif asam humat menggunakan ion Cd(II) sebelum diikat-silang dengan kitosan. Selanjutnya, ion Cd(II) dideproteksi dari adsorben humat-kitosan menggunakan larutan EDTA. Material yang dihasilkan kemudian digunakan sebagai adsorben ion Cd(II) dan Hg(II) untuk dikaji aspek kinetika dan selektivitasnya. 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah untuk mempelajari tentang: 1. Imobilisasi asam humat pada kitosan menggunakan agen pengikat-silang glutaraldehida dan proteksi situs aktif asam humat menggunakan ion Cd(II). 2. Pengaruh ph terhadap adsorpsi ion Cd(II) oleh adsorben hasil pengikatan-silang terproteksi humat-kitosan. 3. Kinetika adsorpsi dan pengaruh waktu kontak terhadap adsorpsi ion Cd(II) oleh adsorben hasil pengikatan-silang terproteksi humat-kitosan. 4. Gugus-gugus fungsional pada adsorben hasil pengikatan-silang terproteksi humat-kitosan yang terlibat dalam adsorpsi ion Cd(II). 5. Selektivitas adsorben hasil pengikatan-silang terproteksi humat-kitosan terhadap ion Cd(II) dengan adanya ion lain yaitu Hg(II).
5 1.3 Manfaat Penelitian Pemanfaatan kitosan dan asam humat sebagai bahan dasar adsorben logam berat pada penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan nilai ekonomis kedua bahan tersebut. Pada penelitian ini juga diharapkan dapat diperoleh adsorben yang efektif dalam mengadsorp logam berat dan dapat mengatasi masalah pencemaran lingkungan serta dapat diterapkan di bidang industri. Selain itu, pada penelitian ini diharapkan mampu memberikan gambaran tentang selektivitas adsorben yang dihasilkan dalam mengadsorp logam berat sehingga dapat digunakan untuk penanganan limbah logam berat secara efektif.