Potensi Kulit Mangium Sebagai Biosorben Ion Logam Berat Berbahaya

Abstract

Penurunan kandungan ion logam berat di dalam limbah cair cukup diperhatikan oleh industri-industri di Indonesia tetapi hal ini terhalang oleh belum ditemukannya metode yang tepat. Kandungan ion logam berat yang tinggi di dalam limbah cair berdampak negatif terhadap makhluk hidup dan lingkungannya. Beberapa jenis ion logam berat, seperti timbal (Pb2+), merkuri (Hg2+), tembaga (Cu2+), dan nikel (Ni2+) dapat menyebabkan kelainan terhadap organ tubuh dan signifikan beracun bagi makhluk hidup serta lingkungannya. Terdapat beberapa metode yang bisa diterapkan untuk menurunkan kadar ion logam berat, seperti precipitation, ion exchange, filtration, electrode-position, dan reverse osmosis tetapi beberapa tidak memuaskan dalam segi pembiayaan dan kinerja penyerapannya. Absorption merupakan salah satu metode yang efisien untuk menurunkan kadar ion logam berat di dalam limbah cair. Metode ini memanfaatkan suatu bahan dari biomassa untuk menyerap atau mengikat ion logam berat. Limbah industri pertanian, perkebunan, dan kehutanan dapat digunakan sebagai biosorben untuk penyerapan ion logam berat. Kulit kayu, daun, serbuk gergaji, dan bahan biomassa lainnya telah diteliti mampu menyerap ion logam berat. Kandungan gugus fungsi, seperti hidroksil, karboksil, sulfidril, amida, dan amina di dalam biomassa memiliki kemampuan tinggi untuk mengikat ion logam berat. Selain itu, jenis biomassa kulit memiliki kandungan ekstraktif, seperti tanin yang juga mampu mengikat ion logam berat. Indonesia memiliki potensi kulit mangium yang cukup besar. Hutan Tanaman Industri (HTI) di Indonesia didominasi oleh tegakan mangium untuk tujuan bahan baku pulp dan kertas. Log mangium sebagai bahan baku pulp harus dihilangkan bagian kulitnya sebesar 12- 17% dari 1 buah log. Pemanfaatan kulit mangium selama ini hanya untuk bahan bakar boiler sehingga perlu dilakukan peningkatan nilai tambah dan efisiensi pemanfaatannya. Salah satunya mengembangkan kulit mangium sebagai biosorben untuk menurunkan kandungan ion logam berat pada limbah cair industri. Tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini adalah 1) Menentukan persentase penyerapan Hg2+, Cu2+, Pb2+, dan Ni2+ oleh biosorben kulit mangium dalam larutan artifisial tunggal, campuran, dan limbah cair pertambangan emas dan menentukan ion logam berat terpilih pada larutan artifisial tunggal untuk pengujian tahap lebih lanjut berdasarkan persentase penyerapan terbesar, 2) Menganalisis pengaruh dan kondisi optimal dari parameter dosis biosorben, pH larutan, waktu kontak, dan konsentrasi ion logam berat dalam larutan artifisial tunggal terhadap persentase penyerapan ion logam berat terpilih, serta menentukan kapasitas penyerapan dan kinerja penyerapan ion logam berat terpilih oleh biosorben kulit mangium, kulit mangium tanpa perlakuan, dan arang aktif komersial, dan 3) Karakterisasi biosorben sebelum dan setelah penyerapan ion logam berat terpilih pada persentase penyerapan terbesar. Percobaan penyerapan ion logam berat dilakukan dalam labu erlenmeyer 100 mL menggunakan 50 mL larutan ion logam berat dan ditambahkan 200 mg biosorben kulit mangium. Setelah itu, labu ditutup rapat dan diletakkan di atas pengaduk magnetik dengan kecepatan 300 rpm pada suhu ruangan ±25 oC. Setelah 3 jam, pemisahan antara biosorben kulit mangium dan larutan ion logam berat dilakukan dengan kertas saring dan diuji kadar ion logam beratnya menggunakan atomic absorption spectrophotometer (AAS). Pengujian penyerapan dilakukan dengan menggunakan larutan artifisial tunggal, campuran, dan limbah cair pertambangan emas. Parameter dosis biosorben, pH larutan, waktu kontak, dan konsentrasi ion logam berat diujikan untuk mengetahui kondisi optimal serta dilakukan pengujian kinerja jenis bahan penyerap terhadap penyerapan ion logam berat terpilih. Selain itu juga dilakukan pengujian karakteristik biosorben kulit mangium sebelum dan setelah penyerapan ion logam berat terpilih menggunakan electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), dan fourier transform infrared (FTIR). Hasil penelitian menunjukkan persentase penyerapan Cu2+, Hg2+, Pb2+, dan Ni2+ oleh biosorben kulit mangium berturut-turut 42.67%, 9.45%, 19.97%, dan 20.47% dalam larutan artifisial tunggal dan 64.15%, 92.76%, 17.09%, dan 13.69% dalam larutan artifisial campuran. Limbah cair pertambangan emas mengandung Cu2+ paling besar 7 mg/L sedangkan Pb2+, Ni2+, dan Hg2+ berada di bawah batas deteksi alat (< 0.001 mg/L). Persentase penyerapan Cu2+ dalam limbah cair pertambangan emas oleh biosorben kulit mangium sebesar 42.86%. Peningkatan dosis biosorben kulit mangium, pH larutan, waktu kontak, dan konsentrasi Cu2+ dapat meningkatkan persentase penyerapan Cu2+ sampai batas tertentu. Hasil uji statistik menunjukkan kondisi optimal penyerapan Cu2+ oleh biosorben kulit mangium terjadi pada dosis biosorben 400 mg, pH larutan 4, konsentrasi awal 50 mg/L, dan waktu kontak 10 menit. Kondisi optimal penyerapan Cu2+ oleh biosorben kulit mangium menghasilkan persentase dan kapasitas penyerapan berturut-turut 82.58 % dan 2.28 mg/g. Hasil pengujian statistik jenis bahan penyerap menunjukkan bahwa kinerja penyerapan Cu2+ oleh biosorben kulit mangium dan arang aktif komersial tidak berbeda tetapi kinerja penyerapan Cu2+ keduanya berbeda nyata dengan kulit mangium tanpa perlakuan. Karakteristik dasar biosorben kulit mangium mendukung untuk pengikatan ion logam berat. Proses penyerapan Cu2+ dalam larutan artifisial tunggal mengakibatkan perubahan karakteristik biosorben kulit mangium, seperti penurunan indeks kristalinitas, perubahan transmitansi pada gugus hidroksil, karboksil, dan karbonil, dan munculnya unsur Cu2+. Berdasarkan hasil ini kulit mangium memiliki potensi yang sangat tinggi sebagai biosorben ion logam berat berbahaya.