USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
SITOGA (Komposit Kitosan-Tembaga) : Solusi Penanggulangan Limbah Batik Sokaraja Banyumas Menuju Kelestarian Lingkungan
BIDANG KEGIATAN:
PKM-GAGASAN ILMIAH
Diusulkan Oleh :
Lely Zikri Zulhidayah
|
H1A013056 (Angkatan 2013)
|
Irvan Maulana Firdaus
|
H1A011024 (Angkatan 2011)
|
Oto Dwi Wibowo
|
H1A013046 (Angkatan 2013)
|
Dyah Ayu Septiarini
|
H1A013049 (Angkatan 2013)
|
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
PURWOKERTO
2014
RINGKASAN
Perkembangan industri di Indonesia selain memberikan dampak positif juga memberikan dampak negatif bagi lingkungan diantaranya pencemaran air yang diakibatkan oleh zat warna limbah batik yang sulit diuraikan secara hayati. Industri batik Sokaraja merupakan industri kecil yang belum memiliki pengolahan limbah, sehingga limbah dibuang langsung ke selokan atau sungai. Karya tulis ini bertujuan untuk mengatasi permasalahan limbah batik di daerah Sokaraja Banyumas dab mengaplikasikan serta memanfaatkan zat adsorben Kitosan-Tembaga(II) dalam berbagai industri batik di daerah Sokaraja Banyumas. Kitosan merupakan salah satu resin alami yang dapat dibuat dari kulit, kepala dan kaki udang. Kitosan merupakan polimer alami yang bersifat non toksis, lebih ramah lingkungan dan mudah terdegradasi secara alami. Kitosan memiliki gugus amino (-NH2), merupakan sisi aktif yang dalam kondisi asam berair, akan menangkap H+ dari lingkungannya sehingga gugus aminonya terprotonasi menjadi –NH3+. Muatan positif –NH3+ ini dapat dimanfaatkan untuk mengadsorpsi zat warna anionik sementara adsorpsi zat warna kationik dan kation logam memanfaatkan keberadaan pasangan elektron bebas pada gugus –OH dan –NH3 yang bertindak sebagai ligan dan dapat berinteraksi dengan zat warna kationik atau kation logam melalui mekanisme pembentukan ikatan kovalen koordinasi (kompleks). Pembuatan kitosan dan turunannya dilakukan untuk meningkatkan sifatnya sehingga memperluas potensi aplikasinya.
Metode penulisan yang diterapkan oleh penulis dalam gagasan tertulis ini adalah metode penalaran, kemudian merujuk pada hasil penelitian, referensi berbagai literatur dan mengidentifikasi dari berbagai sumber data serta informasi dari internet. Langkah – langkah yang digunakan untuk mengimplementasikan gagasan SITOGA yaitu : pengumpulan bahan, pengambilan sampel limbah batik Sokaraja Banyumas, sintesis kitosan dari kulit udang, mofidikasi kitosan menjadi Kitosan-Tembaga(II) dan pengujian keefektifannya dalam mengadsorpsi zat warna, sosialisasi kepada berbagai industri batik di daerah Sokaraja Banyumas melalui LPPM UNSOED, bekerjasama dengan Pemerintah Daerah Kabupaten Banyumas dalam pembuatan komposit Kitosan-Tembaga(II) serta pembuatan alat dalam skala besar. Gagasan SITOGA merupakan alternatif yang baik karena kitosan yang dimodifikasi memiliki kemampuan adsopsi terhadap zat warna. Selain itu modifikasi turunan kitosan dengan logam dapat meningkatkan sifatnya sehingga dapat memperluas potensi aplikasinya sebagai adsorben.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perkembangan industri di Indonesia banyak memberikan dampak bagi kehidupan baik dampak positif maupun negatif. Dampak negatif perkembangan industri salah satunya adalah pencemaran air akibat limbah zat warna. Zat warna banyak digunakan pada industri pakaian, kertas, plastik, kulit, makanan, dan kosmetik untuk menghasilkan produk yang berwarna. Zat warna biasanya memiliki struktur molekul kompleks aromatik yang membuatnya lebih stabil sehingga sulit untuk diurai secara hayati (Christina et al., 2007). Zat warna yang digunakan pada proses pewarnaan kain pada industri batik merupakan salah satu pencemar organik yang bersifat non-biodegradable. Zat warna seperti metilen biru, Rhodamin B, dan metil jingga sering digunakan pada proses produksi baik karena harganya ekonomis dan mudah diperoleh. Penggunaan zat-zat warna tersebut dapat menimbulkan beberapa efek, seperti iritasi saluran pencernaan jika tertelan, menimbulkan sianosis jika terhirup, dan iritasi pada kulit jika tersentuh oleh kulit (Hamdaoui et al., 2006). Pada tahun 2009, tercatat terdapat 25 unit usaha pembatikan di Sokaraja, kabupaten Banyumas dengan kapasitas produksi sebesar 59.904 per tahun (SIPD Kab. Banyumas, 2010). Industri batik di Sokaraja kebanyakan merupakan industri kecil dan industri rumah tangga yang belum memiliki pengolahan limbah sehingga air limbah hasil pembatikan langsung di buang ke selokan ataupun sungai. Berdasarkan penelitian oleh BALITBANG Provinsi Jateng (2007), diperoleh data limbah batik Sokaraja mengandung 0,344 ppm zat warna Rhodamin B sedangkan dalam Peraturan Pemerintah No. 82 tahun 2001 dinyatakan kandungan zat warna memiliki ambang batas yaitu masing-masing 0,1 ppm. Limbah batik yang langsung dibuang ke perairan dapat mencemari air sumur sehingga air yang digunakan menjadi tidak layak pakai karena keruh, berwarna serta berbau. Oleh karena itu, diperlukan penanganan yang serius untuk mengatasi masalah pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh zat warna.
Metode pengolahan limbah yang bisa digunakan adalah metode adsorpsi. Metode adsorpsi diketahui lebih sederhana dan mudah digunakan serta lebih murah dibandingkan dengan proses fisika dan kimia yang lainnya. Teknik adsorpsi telah digunakan secara efektif untuk menghilangkan polutan logam dan zat warna pada limbah (Li et al., 2011). Zat adsorpsi yang digunakan adalah Kitosan–Tembaga(II). Hal ini dikarenakan modifikasi kimia kitosan dan turunannya meningkatkan sifat adsorpsi dan memperluas potensi aplikasinya (Li et al., 2011). Berbagai penelitian telah dilakukan mengenai pembuatan komposit kitosan dan turunannya dalam berbagai aplikasi, contohnya penggunaan Kitosan-Kobalt(II) dan Kitosan-Nikel(II) sebagai antibakteri. Hasilnya semua khelat kitosan-logam menunjukan spektrum yang luas dari efektif aktivitas antibakteri yang lebih baik daripada kitosan bebas dan ion logam individu (Adewuyi et al., 2011). Berdasarkan uraian tersebut, gagasan tentang pembuatan komposit Kitosan-Tembaga(II) dan aplikasinya untuk adsorpsi zat warna perlu diterapkan untuk menanggulangi permasalahan limbah batik Sokaraja Banyumas.
Tujuan
1. Mengatasi permasalahan limbah batik di daerah Sokaraja Banyumas.
2. Mengaplikasikan serta memanfaatkan zat adsorben Kitosan-Tembaga(II) dalam berbagai industri batik di daerah Sokaraja Banyumas.
Manfaat
Manfaat penelitian ini yaitu memberikan solusi pengolahan limbah cair industri batik untuk mengurangi pencemaran lingkungan dengan cara adsorpsi zat warna.
GAGASAN
Kondisi kekinian pencetus gagasan
Salah satu sungai yang berada di kota Banyumas telah diteliti dan hasilnya tergolong kelas D atau kategori tercemar berat akibat limbah cair industri batik. Parameter fisik-kimiawi air yang melebihi baku mutu lingkungan adalah TSS 51,4-56,6 mg/l, BOD4,6-9,3 mg/l, COD 70,3-102 mg/l, DO 1,8-2,26 mg/l, Krom(VI) 0.06-01 mg/l, dan belerang sebagai H2S 0,1-0,12 mg/l. Analisis hewan makrobentos menunjukkan penurunan jumlah spesies yaitu 20 jenis di stasiun 1, 19 jenis di stasiun 2, 15 jenis di stasiun 3 dan 14 jenis di stasiun 4, tetapi kepadatan makrobenthos di setiap stasiun semakin meningkat. Kepadatan makrobenthos seperti Tubifex sp. dan Pleurocera acuta meningkat sesuai dengan peningkatan kadar BOD dan penurunan kadar DO, serta persepsi masyarakat yang membiarkan perairan kali menjadi tercemar menyebabkan keanekaragaman makrobenthos menurun (Rahayu, 2012).
Limbah batik Sokaraja mengandung 0,344 ppm zat warna Rhodamin B (Riyani, 2007). Sedangkan menurut Peraturan Pemerintah No. 82 tahun 2001 dinyatakan kandungan zat warna memiliki ambang batas yaitu masing-masing 0,1 ppm. Berdasarkan data diatas, kadar Rhodamin B yang melebihi ambang batas akan sangat berpengaruh terhadap lingkungan serta kualitas air dikarenakan limbah cair industri batik Sokaraja langsung dibuang ke perairan tanpa diolah terlebih dahulu.
Solusi yang pernah ditawarkan atau diterapkan sebelumnya untuk memperbaiki keadaan pencetus gagasan
Solusi yang pernah ditawarkan sebelumnya adalah pengolahan limbah cair baik secara biologi, kimia, fisika, maupun kombinasi antara ketiga proses tersebut. Beberapa penelitian penghilangan warna yang ada dalam limbah cair industri batik telah banyak dilakukan, misalnya dengan cara kimia antara lain degradasi warna dengan reaksi oksidasi, reaksi anaerob dan reaksi fotokatalisis. Secara fisika dengan koagulasi, sedimentasi, adsorpsi menggunakan karbon aktif, silika dan biomaterial. Cara pengolahan limbah dengan cara koagulasi, sedimentasi memiliki efisiensi yang baik dalam pengolahan limbah tetapi juga menimbulkan limbah baru, yaitu flok/ koagulan yang tidak dapat digunakan lagi. Penggunaan karbon aktif untuk menghilangkan warna juga memerlukan biaya yang cukup tinggi karena harga karbon aktif relatif mahal. Penggunaan reaksi fotokatalisis membutuhkan biaya yang cukup tinggi karena harga reagen fotokatalisis seperti TiO2 cukup mahal, selain itu diperlukan perlakuan lebih lanjut terhadap TiO2 setelah proses dekolorisasi zat warna selesai. Pengolahan limbah cair dengan menggunakan proses biologi juga banyak diterapkan untuk mereduksi zat warna limbah cair industri batik. Namun efisiensi penghilangan warna melalui proses biologi ini seringkali tidak memuaskan, karena zat warna mempunyai sifat tahan terhadap degradasi biologi (recalcitrance). Untuk mengatasi masalah di atas diperlukan alternatif baru untuk mengolah limbah cair indutri batik yang efektif dan efisien dalam menurunkan polutan organik dan zat warna.
Seberapa jauh kondisi kekinian pencetus gagasan dapat diperbaiki melalui gagasan yang diajukan
Masalah yang ditimbulkan dari limbah batik perlu adanya penanganan yang serius. Zat warna dalam limbah batik dapat diatasi dengan komposit Kitosan-Tembaga(II) sebagai senyawa adsorpsi zat warna limbah batik Sokaraja. Kitosan merupakan produk turunan dari polimer kitin yakni produk samping limbah dari pengolahan industri perikanan, khususnya udang, kepiting dan rajungan. Kitosan mempunyai sifat biodegradable yaitu mudah terurai secara hayati, tidak beracun, dapat larut dalam larutan asam organik encer tetapi tidak larut dalam air, larutan alkali pada pH di atas 6,5 dan pelarut organik lainnya. Limbah udang memiliki potensi yang besar untuk diolah menjadi kitosan karena ketersediaan limbah udang sebagai bahan baku cukup besar dan mudah diperoleh (Widodo, 2006). Karena limbah udang tidak dipergunakan, maka limbah udang bisa dimanfaatkan untuk menjadi kitosan dan dimodifikasi dengan Tembaga untuk meningkatkan daya adsorpsinya. Adsopsi dengan bahan dasar limbah kulit udang akan jauh lebih murah dan efisien.
Kitosan memiliki gugus amino (-NH2), merupakan sisi aktif yang dalam kondisi asam berair, akan menangkap H+ dari lingkungannya sehingga gugus aminonya terprotonasi menjadi –NH3+. Muatan positif –NH3+ ini dapat dimanfaatkan untuk mengadsorpsi zat warna anionik sementara adsorpsi zat warna kationik dan kation logam memanfaatkan keberadaan pasangan elektron bebas pada gugus –OH dan –NH3 yang bertindak sebagai ligan dan dapat berinteraksi dengan zat warna kationik atau kation logam melalui mekanisme pembentukan ikatan kovalen koordinasi (kompleks) (Sugita et al., 2009). Kitosan mempunyai kemampuan adsorpsi yang lebih tinggi untuk adsorpsi pewarna daripada karbon aktif. Kitosan menjadi salah satu adsorben yang paling populer untuk menghilangkan ion logam dan pewarna serta secara luas digunakan dalam aplikasi pengolahan air limbah. Gugus para amino (-NH2) dan hidroksi (-OH) pada rantai kitosan dapat berfungsi sebagai sisi koordinasi dan sisi reaksi (Li et al., 2011).
Modifikasi kimia terhadap kitosan dan turunannya dilakukan untuk meningkatkan sifatnya sehingga memperluas potensi aplikasinya. Dalam gagasan ini “SITOGA (Komposit Kitosan-Tembaga) : Solusi Penanggulangan Limbah Batik Sokaraja Banyumas Menuju Kelestarian Lingkungan” diharapkan mampu mengurangi kadar zat warna dalam limbah cair hasil dari industri batik Sokaraja Banyumas.
Pihak-pihak yang dipertimbangkan dapat membantu mengimplementasikan gagasan dan uraian peran atau kontribusi masing-masingnya
Dalam hal ini, pihak yang bersangkutan untuk menerapkan program ini antara lain Laboratorium Kimia Jurusan MIPA Fakultas Sains dan Teknik Universitas Jenderal Soedirman (UNSOED) sebagai tempat dilakukannya penelitian, Laboratorium Riset Universitas Jenderal Soedirman (UNSOED).
Dalam proses penyediaan bahan baku yaitu kitosan, Tembaga(II) dan bahan kimia lainnya, untuk Tembaga(II) dan bahan kimia lainnya kami akan terjun langsung dengan penjual bahan-bahan kimia yang terdaftar di daerah Purwokerto, sedangkan untuk penyediaan kitin sebagai bahan baku pembuatan kitosan kami akan bekerja sama dengan nelayan yang berada di daerah pantai Cilacap, Jawa Tengah. Kitin yang akan kami gunakan adalah yang berasal dari limbah kulit udang jerbung, maka dari itu kami akan bekerja sama dengan nelayan yang berada di daerah pantai Cilacap, Jawa Tengah karena kabupaten Cilacap merupakan salah satu sentra perikanan di Indonesia dengan produksi perikanan yang utama salah satunya adalah udang, dengan hasil tangkapan mayoritas adalah udang Penaidae. Sumberdaya udang Penaidae di perairan Cilacap sebagian besar merupakan jenis udang jerbung (Penaeus merguensis) dan udang dogol (Metapenaeus enevouri dan Metapenaeus ensis) (Pangesti, 2011). Adapun mengenai sampel limbah batik Sokaraja akan diperoleh langsung dari pusat pembatikan di Sokaraja, Banyumas. LPPM (Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat) UNSOED yang berfungsi untuk mengembangkan dan mensosialisasikan adsorben “SITOGA (Komposit Kitosan-Tembaga) : Solusi Penanggulangan Limbah Batik Sokaraja Banyumas Menuju Kelestarian Lingkungan” kepada industri batik Sokaraja Banyumas. Terakhir adalah industri batik di daerah Sokaraja Banyumas sebagai wadah mengaplikasikan gagasan “SITOGA (Komposit Kitosan-Tembaga) : Solusi Penanggulangan Limbah Batik Sokaraja Banyumas Menuju Kelestarian Lingkungan”.
Langkah-langkah strategis yang harus dilakukan untuk mengimplementasikan gagasan sehingga tujuan atau perbaikan yang diharapkan dapat tercapai
Langkah-langkah yang dilakukan untuk mengimplementasikan gagasan yaitu: pengumpulan bahan, pengambilan sampel limbah batih Sokaraja, sintesis kitosan dari kulit udang, mofidikasi kitosan menjadi Kitosan-Tembaga(II) dan pengujian keefektifannya dalam mengadsorpsi zat warna. Langkah pengumpulan bahan dan pengambilan sampel limbah batik Sokaraja telah dijelaskan pada bagian sebelumnya. Setelah kitosan dimofidikasi menjadi Kitosan-Tembaga(II), kami dapat mensosialisasikan gagasan “SITOGA (Komposit Kitosan-Tembaga) : Solusi Penanggulangan Limbah Batik Sokaraja Banyumas Menuju Kelestarian Lingkungan” kepada berbagai industri batik di daerah Sokaraja Banyumas melalui LPPM (Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat) UNSOED kemudian bekerjasama dengan Pemerintah Daerah Kabupaten Banyumas dalam pembuatan komposit Kitosan-Tembaga(II) serta pembuatan alat dalam skala besar agar kemudian dapat diaplikasikan ke industri-industri batik Sokaraja Banyumas untuk dimanfaatkan sebagai pengadsorpsi zat warna pada limbah batik yang mereka buang.
KESIMPULAN
Melihat angka ketergantungan masyarakat Sokaraja Banyumas akan industri batik sebagai peningkatan perekonomian masyarakat, kami mengajukan gagasan tertulis tentang komposit Kitosan-Tembaga(II) sebagai adsorben zat warna dalam limbah batik Sokaraja Banyumas. Adapun pertimbangan kami memilih bahan dasar tersebut yaitu kitosan telah dikonfirmasi memiliki kemampuan adsorpsi terhadap zat warna serta modifikasinya meningkatkan potensi aplikasinya.
Teknik implementasi yang dilakukan dalam program ini pengumpulan bahan, pengambilan sampel limbah batik Sokaraja Banyumas, sintesis kitosan dari kulit udang, mofidikasi kitosan menjadi Kitosan-Tembaga(II) dan pengujian keefektifannya dalam mengadsorpsi zat warna, sosialisasi kepada berbagai industri batik di daerah Sokaraja Banyumas melalui LPPM UNSOED, bekerjasama dengan Pemerintah Daerah Kabupaten Banyumas dalam pembuatan komposit Kitosan-Tembaga(II) serta pembuatan alat dalam skala besar. Prediksi hasil dari gagasan ini adalah memberikan dampak positif terhadap lingkungan di daerah yang tercemar limbah batik dan dapat menjadi pelopor dalam penanganan limbah batik bagi industri batik Sokaraja Banyumas, serta dapat memberi alternatif terbaik dalam menangani permasalahan limbah batik Sokaraja, Banyumas sehingga mengurangi pencemaran lingkungan.
DAFTAR PUSTAKA
Adewuyi, S., K. T. Kareem, A. O. Atayese, S. A. Amolegbe, dan C. A. Akinremi. 2011. Chitosan-Cobalt(II) and Nickel(II) Chelates as Antibacterial Agents. International Journal of Biological Macromolecules 48(2): 301-303.
Byrappa, K dan A.K Subramani. 2006, Photocatalytic Degradation of Rhodamine B Dye using Hydrothermally Synthesized ZnO. Bulletin Material Science.29(5):433–438.
Christina, M., Mu’nisatun, R. Saptaaji, dan D. Marjanto. 2007. Studi Pendahuluan Mengenai Degradasi Zat Warna Azo (Metil Orange) dalam Pelarut Air Menggunakan Mesin Berkas Electron 350 keV/10 mA. Jurnal Forum Nuklir 1(1): 31-44.
Hamdaoui, O and M. Chiha, 2006, Removal of Methylene Blue from Aqueous Solutions by wheat Bran, Acta Chim. 54:407-418.
Hargono. 2007. Pembuatan Kitosan dari Kulit Udang Untuk Mengadsorbsi Logam Tembaga (Cu2+). Jurnal Teknik Kimia. Semarang: Universitas Diponegoro.
Indrawati, V. 2005. Pengaruh Aktivator Asam Klorida Terhadap Daya Adsorpsi Bentonit pada Rhodamin B. Skripsi. Universitas Negeri Yogyakarta. Yogyakarta.
Li, Q., Y. Zhao, L. Wang, dan W. Aiqin. 2011. Adsorption Characteristics of Methylene Blue onto the N-succinyl-chitosan g-polyacrylamide/attapulgite composite. Korean Journal of Chemical Engineering 28(8): 1658-1664.
Mahmiah. 2005. Pemanfaatan Limbah Kulit Udang Sebagai Bahan Dasar Isolasi Chitin dan Chitosan. Jurnal Perikanan 2 (1): 71-75.
Pangesti, T. P. 2011. Model Pengelolaan Sumberdaya Udang Penaeidae spp di Kabupaten Cilacap Provinsi Jawa Tengah. Tesis. Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Rahayu, S. 2012. Kajian Lingkungan Perairan Kali Nyamplung Akibat Limbah Cair Industri Batik Di Desa Sokaraja Kulon Kecamatan Sokaraja Kabupaten Banyumas.http://www.sma2-purwokerto.sch.id/html/index.php?id=artikel&
kode=28. 26 Februari 2014 (16:45).
Badan Penelitian dan Pengembangan. 2007. Pemanfaatan Arang Aktif Jerami Padi untuk Menurunkan Kadar Zat Warna dan Logam Berat Pada Limbah Tekstil Menggunakan Modifikasi Fotokatalis AASP/TiO2. BALITBANG Provinsi Jawa Tengah. Semarang.
Sistem Informasi Pembangunan Daerah. 2010. Buku Laporan Sistem Informasi Profil Daerah Semester I Tahun 2010. SIPD Kab. Banyumas. Banyumas.
Sugita, P., A. Sjahriza, T. Wukirsari, dan D. Wahyono. 2009. Kitosan: Sumber Biomaterial Masa Depan. Penerbit IPB Press. Bogor.
Widodo, A. 2005. Daya Adsorpsi Monmorilonit Teraktivasi terhadap Rhodamin B.
Skripsi. Universitas Negeri Yogyakarta. Yogyakarta.
Widodo, A., Mardiah, dan Prasetyo, A., (2006). Potensi kitosan dari sisa udang sebagai koagulan logam berat limbah cair industri tekstil. ITS Surabaya
