Pengembangan Material Fungsional dan Pemanfaatannya Pada Pengelolaan Limbah Kimia Perguruan Tinggi

Abstract

Limbah kimia merupakan salah satu penyebab terjadinya pencemaran lingkungan jika tidak diolah dan dibuang sembarangan. Limbah kimia umumnya bersumber dari industri, pertambangan, pertanian, lembaga penelitian dan Perguruan Tinggi dari hasil praktikum dan penelitian di laboratorium. Pengelolaan limbah kimia sangat diperlukan di institusi karena jumlah yang terus bertambah seiring dengan pertambahan jumlah mahasiswa setiap tahunnya. Namun, hingga saat ini tidak ada aturan dan kebijakan khusus mengenai kewajiban perguruan tinggi dalam pengolahan limbah kimia laboratorium, sehingga pengelolaan limbah tidak diperhatikan padahal limbah dapat merusak lingkungan dan kesehatan manusia melalui rantai makanan. Oleh karena itu, diperlukan inisiatif perguruan tinggi untuk dapat mengelola limbah kimia laboratorium berbasis kemandirian lokal. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan material fungsional dari limbah untuk mengurangi konsentrasi limbah kimia Laboratorium pendidikan melalui metode adsorpsi. Untuk mencapai tujuan tersebut, maka terdapat beberapa tujuan antara, yaitu: (1) mengidentifikasi volume dan jenis limbah yang dihasilkan di Laboratorium pendidikan kimia serta alternatif pengelolaannya, (2) menyintesis limbah sebagai bahan baku material fungsional, (3) mengevaluasi pemanfaatan material fungsional untuk bahan remediasi limbah, dan (3) menentukan strategi pengelolaan limbah kimia berbasis kemandirian lokal melalui analisis Strength, Witness, Opportunity, Threat (SWOT). Identifikasi limbah dilakukan melalui kajian penuntun praktikum Kimia Sains dan Teknologi tahun 2017. Jumlah dan jenis limbah yang dihasilkan diketahui dari jenis dan jumlah bahan kimia yang digunakan untuk praktikum. Limbah yang dihasilkan akan diklasifikasikan berdasarkan hierarki pengelolaan limbah (Waste Hierarchy Management), yaitu pencegahan (prevention), penggunaan kembali (reuse), daur ulang (recycle), pengolahan (treatment), dan pembuangan (disposal). Penelitian ini berfokus pada jenis limbah yang dapat didaur ulang dan dimanfaatkan untuk menjerap limbah yang dapat diolah. Daur ulang limbah dilakukan dengan cara menyintesis limbah FeCl3 dan NaOH sebagai bahan baku material fungsional (goetit) dengan cara direaksikan dan diinkubasi pada suhu 40 oC. Material yang telah disintesis dapat diaplikasikan sebagai penjerap limbah laboratorium lainnya, yaitu fosfat karena jumlahnya yang banyak dan memberikan dampak eutrofikasi pada lingkungan perairan jika langsung dibuang. Strategi pengolahan limbah kimia berbasis kemandirian lokal dianalisis melalui metode SWOT untuk melihat kelebihan dan kekurangan pengaplikasiannya. Analisis SWOT dilakukan dengan observasi lapangan dan studi literatur dari publikasi ilmiah yang terindeks google scholar. Hasil kajian penuntun praktikum kimia sains dan teknologi menunjukkan bahwa total jumlah limbah yang dihasilkan dalam 1 semester adalah 946 L dalam 14 kali percobaan. Kondisi eksisting menunjukkan bahwa hampir seluruh limbah dibuang dan sebagian kecil limbah digunakan kembali karena saat digunakan tidak melalui proses pencampuran dengan bahan kimia lainnya. Setelah diklasifikasikan sesuai dengan hierarki pengelolaan limbah, jumlah limbah yang harus dibuang menurun hingga 31, 45%. Dari hasil kajian limbah, larutan FeCl3 dan NaOH sangat berpotensi didaur ulang menjadi material fungsional, yaitu goetit sebagai adsorben untuk limbah fosfat karena jumlahnya yang banyak dan dapat menyebabkan eutrofikasi. Untuk mempelajari sifatnya, goetit dikompositkan dengan padatan serbuk (kaolin) dan material kain. Hasil menunjukkan bahwa pada komposit goetit/kaolin, kristal goetit masih dapat terbentuk meskipun sedikit, namun komposit goetit dengan kain menunjukkan bahwa material kain menghambat pertumbuhan kristal goetit sehingga yang terbentuk hanya dalam bentuk amorf. Komposit goetit/kaolin dan goetit/kain mampu menjerap limbah fosfat. Dari hasil yang diperoleh, komposit goetit/kaolin memiliki kapasitas adsoprsi lebih tinggi yaitu 50,76 mg.g-1 dari pada komposit goetit/kain yang hanya memiliki kapasitas adsorpsi sebesar 4,10 mg.g-1. Namun dari segi efisiensi, komposit goetit/kain lebih mudah digunakan karena tidak perlu melewati proses pemisahan supernatan dengan adsorben menggunakan sentrifus. Di samping itu, komposit goetit/kaolin juga memiliki kemampuan degradasi senyawa organik, yaitu biru metilena sebesar 86%. Nilai ini lebih baik dari pada kemampuan kaolin yaitu 9% tetapi lebih rendah dari kemampuan goetit yaitu 99%. Fungsi lain komposit goetit/kain dapat dimanfaatkan sebagai kain antibakteri. Meskipun komposit goetit/kain ini tidak mampu membunuh bakteri secara signifikan, namun penggunaannya dapat menghambat pertumbuhan bakteri E.coli dan S.aureus. Hierarki pengelolaan limbah dapat diaplikasikan di setiap laboratorium pendidikan untuk mengelola limbah kimia berbasis kemandirian lokal. Hal ini dapat disesuaikan dengan jenis limbah yang dihasilkan. Dari analisis SWOT yang dilakukan diperoleh bahwa strategi yang tepat untuk diterapkan adalah progresif dengan 4 strategi, yaitu memanfaatkan limbah kimia melalui teknologi tepat guna yang sederhana, pengolahan limbah berbasis kemandirian lokal dengan dukungan berbagai pihak, pembuatan aturan bagi mahasiswa untuk mengelola limbah praktikum, dan memperbaiki penuntun praktikum yang sesuai dengan konsep green chemistry.