| dc.description.abstract | Limbah cangkang udang merupakan sisa proses industri berbasis udang yang belum dimanfaatkan secara optimal. Sejauh ini sekitar 30% limbah cangkang udang termanfaatkan secara tradisional sehingga menyisakan 70% (sekitar 735 ribu ton per tahun) potensi pemanfaatan yang lebih bernilai tambah. Pemanfaatan limbah cangkang udang untuk keperluan perlindungan lingkungan masih belum banyak diteliti, khususnya dalam penanganan cemaran polychloro biphenyls (PCBs). Senyawa PCBs merupakan persistent organic pollutants (POPs) yang telah dilarang berdasarkan kesepakatan internasional Stockholm Convention (SC) dalam hal penyimpanan, penggunaan, maupun produksi. Pemerintah Indonesia telah meratifikasi SC tersebut dengan diberlakukannya Undang Undang Nomor 19 Tahun 2009 tentang POPs. Sebagai para pihak yang legally binding terhadap SC, Pemerintah Indonesia wajib menyediakan cara pengelolaan POPs (termasuk PCBs) dan memusnahkannya. Pemusnahan PCBs dengan memanfaatkan green agregate yang berasal dari limbah cangkang udang belum banyak dikaji sehingga merupakan potensi inovasi teknologi perlindungan lingkungan untuk dual purpose yaitu periptaan (synthesis) katalis serta pemanfaatan limbah menjadi produk (waste to product). Tujuan penelitian ini yaitu (1) mendapatkan Metal Organic Framework (MOF) dari limbah cangkang udang dengan proses penetalan (impregnation) logam di bawah pengaruh gelombang mikro (microwave) untuk diterapkan sebagai katalis dalam deklorinasi PCBs setelah kombinasi preparasi (suhu serta waktu) pemanggangan dan pemadaman cepat (quenching); (2) menentukan kondisi proses optimum deklorinasi polychloro biphenyls (PCBs) menggunakan activated MOF limbah cangkang udang
Penelitian ini memiliki dua tahapan yaitu: (i) periptaan metal organic framework (MOF) dan (ii) trial deklorinasi PCBs. Limbah cangkang udang memiliki struktur yang diperkirakan sesuai untuk periptaan MOF guna aplikasi katalisis deklorinasi PCBs. Dalam tahap pertama limbah cangkang udang berperan sebagai cetakan (template) untuk menetalkan logam seng (Zn) dengan bantuan gelombang mikro (microwave) yang diatur pada power rate 50% dan 100% dari daya maksimumnya, yakni 1800 W. Sebelum penetalan limbah cangkang udang dihaluskan hingga ukuran 90 µm dan dikenai perlakuan pemanggangan pada kisaran 350 – 550 oC selama 1 – 3 jam yang dilanjutkan dengan pemadaman cepat (quenching) menggunakan nitrogen cair. Sedangkan dalam tahap kedua MOF yang dihasilkan dilakukan pengaktifan pada 250 oC selama dua jam dan diujicobakan pada deklorinasi PCBs dengan memantau lima jenis congener PCBs, yakni: CB52 (2,2',5,5'-tetrachlorobiphenyl), CB101 (2,2',4,5,5'-pentachlorobiphenyl), CB138 (2,2',3,4,4',5'-hexachlorobiphenyl), CB153 (2,2',4,4',5,5'-hexachlorobiphenyl), dan CB180 (2,2',3,4,4',5,5'-heptachlorobiphenyl). Pada tahap kedua ini deklorinasi dilakukan pada kisaran suhu 150 – 250 oC untuk kisaran waktu 1 – 4 jam serta bobot katalis dalam kisaran 1 – 5%.
Pada tahap pertama, terukur derajat kristalinitas serbuk cangkang udang asli adalah 67%. Dengan kombinasi perlakuan suhu dan waktu pemanggangan mengakibatkan peningkatan derajat kristalinitas menjadi 77% setelah pemanggangan 350 oC selama 1 jam dan 89% setelah pemanggangan 550 oC selama 3 jam. Demikian pula luas permukaan serbuk cangkang udang meningkat dengan urutan tersebut, yakni 1,27, 3,96, dan 30,43 m2/g. Peningkatan luas permukaan serbuk cangkang udang diduga berkaitan dengan hilangnya bahan atsir (volatile) serta sejumlah gugus fungsi (seperti hidroksil, asetil, serta amida) dari permukaan serbuk cangkang udang. Kehilangan massa ini terpantau pada pemeriksaan thermogravimetric analysis dan pola spektra fourier transform infrared. Analisis dengan response surface methodology (RSM) menunjukkan bahwa tidak terdapat perbedaan nyata terhadap aras (level) logam seng yang berhasil ditetalkan pada permukaan serbuk cangkang udang untuk seluruh kombinasi perlakuan pada kekuatan gelombang mikro yang sama. Jika power rate dinaikkan dari 50% ke 100% terjadi perbedaan nyata terhadap aras logam seng yang dapat ditetalkan menjadi dua kali lipat daripada sebelumnya. Optimasi nilai tertetal dengan RSM untuk power rate = 100% memberikan hasil optimal pada kondisi perlakuan suhu panggang (TH) = 550 oC, waktu panggang (DH) = 1 jam dan waktu penetalan (DI) = 20 menit. Sedangkan untuk power rate = 50% memberikan TH = 550 oC, DH = 3 jam dan DI = 30 menit. Dengan demikian untuk ujicoba deklorinasi PCBs digunakan katalis yang diripta dari kondisi optimal untuk power rate = 100% karena waktu periptaan yang lebih singkat.
Pada tahap ujicoba deklorinasi diperoleh hasil bahwa dari lima congener PCBs hanya CB180 yang tidak memberikan respon terhadap perlakuan. Tiga congener, yakni CB52, CB101, dan CB153 memberikan standardized effects positif terhadap perlakuan yang dikenakan. Diperkirakan terjadi proses deklorinasi dari CB153 pada atom klor terikat pada posisi para terhadap cincin bifenil yang menghasilkan CB101 dan berlanjut dengan deklorinasi pada CB101 juga pada atom klor terikat pada posisi para menghasilkan CB52. Dari hasil ujicoba deklorinasi menunjukkan katalisis tidak berjalan untuk PCBs yang mengandung tujuh atom klor pada cincin bifenil. Pada ujicoba deklorinasi kesangkilan (efficiency) terbaik adalah 25%. Hal ini diduga karena penurunan pusat aktif MOF akibat poisoning pada permukaan katalis serta kemungkinan leaching logam seng dari permukaan serbuk cangkang karena hilangnya gugus hidroksil, asetil, dan amida yang memengaruhi mechanical strength MOF yang dihasilkan.
Dari penelitian disimpulkan metode penetalan dengan gelombang mikro dapat diterapkan dalam periptaan katalis heterogen pada suhu 550 oC selama 1 jam diikuti dengan quenching serta penetalan pada 1800 W selama 20 menit. Namun perlakuan pemanggangan pada 350 – 550 oC berpotensi mengganggu kemantapan agregat MOF sehingga perlu praperlakuan lebih sesuai agar serbuk cangkang udang tidak kehilangan gugus hidroksil, asetil, dan amida. Deklorinasi lima congener PCBs menunjukkan proses berjalan untuk congener dengan jumlah atom klor sebanyak enam atau kurang dan tidak berjalan jika mempunyai tujuh atom klor. | id |
