Jurnal Kopi [PDF]

Citation preview

SIMULASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH PENCUCIAN BIJI KOPI DENGAN REAGEN FENTON DAN ADSORPSI TERHADAP PENURUNAN KADAR COD Nugraheni Purwaningsih Pendidikan Kimia, FMIPA Universitas Negeri Semarang



ABSTRACT Increasingcoffee consumption in Indonesia, also increase the number of manufacturers of coffee beans. Processing of coffee beans with wet process will have a negative impact to the environment. Therefore, coffee beans washing wastewater must be processed in order not to damage the environment in the surrounding area of coffee plantations. The processing using Fenton method and adsorption. Treatment of the coffee beans washing wastewater by usingFenton reagent can reduce levels of COD by 63%. Treatment of the coffee beans washing wastewater with Fenton reagent followed by adsorption using activated carbon can degrade the COD by 98.2%.



Keywords: Fenton reagent, adsorption, COD, coffee beans washing wastewater



ABSTRAK Peningkatan konsumsi kopi di Indonesia juga akan meningkatkan jumlah produsen biji kopi. Pengolahan biji kopi yang dilakukan dengan proses basah akan menimbulkan dampak negatif terhadap lingkungan. Oleh karena itu, air limbah pencucian biji kopi harus diolah agar tidak merusak lingkungan di sekitar area perkebunan kopi. Pengolahan dapat dilakukan menggunakan metode Fenton dan adsorpsi. Dari pengolahan air limbah pencucian biji kopi dengan menggunakan reagen Fenton dapat menurunkan kadar COD sebesar 63%. Fenton dilanjutkan adsorpsi dengan karbon aktif dapat mendegradasi COD air limbah pencucian biji kopi sebesar 98,2%.



Kata Kunci : reagen Fenton, adsorpsi, COD, air limbah pencucian biji kopi



samping atau limbah yang dapat mengakibatkan



PENDAHULUAN Kegiatan



suatu



industri



proses



terjadinya pencemaran terhadap lingkungan. Dampak



menjadi bahan



pencemaran lingkungan dapat dirasakan secara



setengah jadi atau bahan jadi untuk keperluan



langsung atau tidak langsung oleh manusia Salah



manusia dan makhluk lain disekitarnya. Pada saat



satunya adalah limbah cair industri pengolahan kopi.



yang sama industry juga tidak terlepas dari hasil



Akibat pencemaran tersebut, lingkungan menjadi



pengolahan suatu bahan baku



adalah



rusak



sehingga



daya



dukung



alam



terhadap



Limbah



cair



dari



industri



kopi



yang



kelangsungan hidup manusia menjadi berkurang.



berwarna kecoklatan banyak mengandung bahan-



Adapun tujuan dari pengolahan limbah adalah untuk



bahan organik seperti pektin, protein dan gula.



mengurangi volume, konsentrasi atau bahaya yang



Komponen



ditimbulkan oleh limbah sehingga dapat memenuhi



melanoidin. Menurut Chandra dkk. (2008) senyawa



baku mutu lingkungan yang dipersyaratkan. (Metcalf



ini memiliki gugus amino karbonil dengan berat



& Eddy, 1991)



molekul yang besar, yang dihasilkan dari reaksi



Kopi merupakan komoditi komersial yang



pencoklatan



utama



dalam



limbah



nonenzimatik



ini



Maillard.



adalah



Struktur



banyak diminati banyak negara. Namun dampak



melanoidin yang kompleks mengakibatkan limbah



lingkungan dari pemrosesan kopi kurang banyak



cair ini sulit didegradasi secara biologis. Seperti



diketahui baik oleh produsen maupun konsumen



umumnya sifat zat warna yang dibuang ke perairan



kopi. Chanakya dan Alwis (2004) menjelaskan



bebas,



dampak lingkungan dari proses pengolahan kopi serta



masuknya sinar matahari ke dalam perairan, sehingga



menyarankan suatu cara untuk meminimalkan limbah



proses



dan air dalam industri kopi di India. Di Zimma Zone



terganggu (Teixeira dkk., 2005).



(Ethiopia), Haddis dan Devi (2008) mengamati



Air Limbah Pencucian Biji Kopi



bahwa kandungan BOD dan COD sungai yang



komponen



ini



fotosintesis



Limbah



juga



di



cair



akan



perairan



proses



menghalangi



tersebut



akan



pengupasan



dan



menerima buangan dari industri kopi meningkat dari



pencucian memiliki karakteristik yang hamper sama,



masing-masing sekitar 120 dan 176 mg/L menjadi



yaitu kebanyakan mengandung padatan tersuspensi



7800 dan 9780 mg/L. Berbagai penelitian untuk



yang berasal dari komponen organic dan anorganik.



mereduksi warna dan kandungan bahan organik



Limbah cair yang dihasilkan dari proses pengupasan



dalam limbah kopi telah dilakukan.



terutama mengandung gula fermentasi, sedangkan



Dampak lingkungan berupa polusiorganik



limbah cair yang dihasilkan dari proses pencucian



limbah kopi yang paling beratadalah pada perairan di



lebih kental karena adanya kandungan lendir. Adanya



mana effluen kopi dikeluarkan. Dampak itu berupa



kandungan



pengurangan oksigen karena tingginya BOD dan



fermentasi ini menyebabkan nilai pH limbah cair



COD. Substansi organik terlarut dalam air limbah



pencucian



secara amat lamban dengan menggunakan proses



pengupasan.



mikrobiologi dalam air yang membutuhkan oksigen



pengolahan kopi di berbagai tempat menunjukkan



dalam air. Karena terjadinya pengurangan oksigen



hasil yang tidak jauh berbeda meskipun berasal dari



terlarut, permintaan oksigen untuk menguraikan



proses pengolahan basah maupun semi basah. Air



organik material melebihi ketersediaan oksigen



limbah yang cenderung asam, kandungan bahan



sehingga menyebabkan kondisi anaerobik. Kondisi



organik tinggi serta tingkat padatan yang besar



ini dapat berakibat fatal untuk makhluk yang berada



berasal dari kandungan lendir dan pulpa kopi selama



dalam air dan juga bisa menyebabkan bau, lebih jauh



proses pengupasan dan pencucian. Karakteristik



lagi, bakteri yang dapat menyebabkan masalah



inilah yang akan menentukan upaya penanganan



kesehatan dapat meresap ke sumber air minum.



yang dapat diterapkan. (Agustina,dkk., 2011)



lendir



lebih



yang



asam



Karakteristik



terdegradasi



dibandingkan limbah



cair



selama



tahap proses



Menurut Selvamurugan et al (2010), warna



berikut beberapa aplikasi penggunaan dari reagen



dari buah ini sebenarnya prekursor bagi terbentuknya



Fenton :



warna coklat humus seperti air rawa yang tidak



1.) Destruksi polutan organik



berbahaya



2.) Penurunan sifat racun



bagi



spesies



akuatik



karena



tidak



menyebabkan terjadinya peningkatan kadar BOD



3.) Peningkatan biodegradasi



ataupun COD. Tetapi warna coklat gelap ini dapat



4.) Penghilangan BOD/COD



berdampak negative terhadap proses fotosintesis dan



5.) Penghilangan warna dan bau



transformasi



6.) Destruksi resin pada lumpur terkontaminasi



nutrien



pada



tanaman



air



selain



menurunkan nilai estetika. Tingginya nilai COD dan



radioaktif



BOD pada limbah cair pengolahan kopi terutama



Reagen



Fenton



difungsikan



sebagai



pada limbah cair perlakuan minimisasi menunjukkan



pendegradasi senyawa-senyawa kontaminan yang



besarnya jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk



sulit terurai dalam suatu limbah. Proses yang teradi



menguraikan bahan organik pada kondisi aerobik,



pada reagen Fenton ini adalah proses oksidasi,



temperatur dan waktu inkubasi yang terstandar.



dimana



Konsentrasi bahan organik limbah cair (BOD, COD



kontaminan



dan TSS) menunjukkan kecenderungan menurun



menunjukkan bahwa penggunaan koagulan, Fenton



seiring bertambahnya volume air yang digunakan



dan kombinasinya berpengaruh pada penurunan



pada tahap pengupasan dan pencucian buah kopi.



parameter uji dengan penurunan terbesar pada



Reagen Fenton



metode kombinasi koagulan potasium ferat (VI) yang



Reagen Fenton adalah larutan hydrogen



reagen



Fenton



pada



limbah.



H2O2 = 1 : 4 (% berat).



mengoksidasi kontaminan atau air limbah. Oksidator



Adsorpsi



pasaran



serta



dapat



dimanfaatkan



Dalam



senyawa penelitian



dilanjutkan dengan Fenton dengan komposisi Fe2+ :



peroksida dan katalis besi yang digunakan untuk



kuat satu ini relatif murah dan mudah diperoleh di



mengoksidasi



Adsorpsi



secara



umum



adalah



proses



sebagai



penggumpalan suatu subtansi yang terlarut (soluble)



pengoksidasi pada proses oksidasi tingkat lanjut



pada suatu larutan, yang terjadi pada permukaan zat



sehingga dapat digunakan untuk menghancurkan



maupun benda penyerapnya, terjadi suatu ikatan



senyawa organik seperti trichloroethylene (TCE) dan



kimia dan fisika antara subtansi yang terlarut dengan



tetrachlorethylene (PCE). Ini dikembangkan pada



penyerapannya.



tahun 1890 oleh Henry John Horstman Fenton.



Adsorpsi menggunakan istilah adsorbant



Ferrous (II) / Besi teroksidasi oleh hidrogen



dan adsorbent. Adsorbent merupakan suatu penyerap



peroksida untuk ferri besi (III), radikal hidroksil dan



bisa berupa senyawa karbon. Adsorbant merupakan



anion hidroksil (pada reaksi 9). Besi (III) kemudian



suatu media yang diserap. Di dalam air buangan pada



dikurangi kembali ke besi (II) (pada reaksi 10),



proses adsorpsi merupakan gabungan antara adsorpsi



peroksida radikal dan proton dengan hydrogen



secara fisika dan kimia yang sulit untuk dibedakan,



peroksida yang sama (disproporsionasi).



tetapi tidak akan mempengaruhi analisa pada proses



Reaksi Fenton sekarang banyak digunakan dalam



adsorpsi yang dilakukan. Pada proses absorpsi,



kegiatan pengolahan air limbah. Secara rigkas,



terjadi adhesi pada permukaan suatu zat padat atau



cair yang dikontakkan dengan media lainnya,



(Tokumura dkk., 2006). Proses fotolisis dilakukan



sehingga terakumulasi dan bertambahnya konsentrasi



dengan menggunakan hidrogen peroksida dan sinar



molekul – molekulnya. (Soedarsono dan Syahputra,



UV agar terbentuk radikal hidroksil, namun tanpa



2005).



menggunakan besi sulfat.



Karbon aktif adalah senyawa karbon amorph dan



Radikal hidroksil yang terbentuk pada reaksi



berpori yang mengandung 85% sampai 95% karbon



fenton berasal dari reaksi besi (II) dengan hidrogen



yang dihasilkan dari bahanbahan yang mengandung



peroksida:



karbon seperti kulit kelapa, batubara, dan sebagainya



Fe2+ + H2O2 > Fe3+ +.OH + OH-



ataupun dari karbon yang diperlakukan dengan cara



Proses foto-fenton menggunakan ion Fe(II) dan



tertentu dan khusus baik dengan aktivasi kimia



H2O2, serta sinar UV untuk pembentukan ·OH.



maupun dengan aktivasi fisika agar mendapatkan



Reaksi yang terjadi seperti reaksi (1) pada proses



permukaan yang lebih luas. Karbon aktif bisa



fenton, disertai dengan reaksi (2) dan (3) di bawah



mengadsorpsi gas maupun senyawa-senyawa kimia



ini:



tertentu atau mengadsorpsi bahan dengan sifat



H2O2 + hv > .OH+.OH



(fotolisis dari hydrogen



adsorpsinya selektif, tergantung dari besar atau



peroksida)



(2)



volume pori-pori dan luas permukaannya. Daya serap



Fe3+ + H2O +hv > Fe2+ +.OH + H+ (reaksi foto



dari karbon aktif sendiri sangat besar, yaitu 25%



fenton)



sampai 1000% terhadap berat karbon aktifnya.



(Agustina, 2011)



Karena daya serap yang besar inilah banyak karbon



Proses degradasi COD dengan reagen Fenton



aktif digunakan untuk proses industri. Hampir 60%



a.



(1)



(3)



Tahap awal



produksi karbon aktif di dunia ini dimanfaatkan pada



Menghitung nilai COD limbah pada saluran



industriindustri gula, pembersihan minyak dan lemak,



pembuangan pabrik. Atau jika di lingkungan



industri kimia dan farmasi (Sembiring, dkk, 2003)



menghitung COD yang ada pada air sungai. b.



Pemasangan reagen fenton



PEMBAHASAN



Pemasangan dilakukan dengan melapisi tiap



Reaksi reagen fenton terhadap degradasi nilai



kawat yang ada dengan reagen fenton.



COD



Kawat logam aluminium yang sudah di Penghilangan warna gelap dari limbah kopi



lapisi reagen fenton dapat dirangkai dengan



dapat dilakukan dengan beberapa proses, yaitu



material dasar (base material) misalnya



fenton, foto fenton, fotolisis, dan fotokatalis. Pada



kayu, bambu, semen atau material lainnya.



metoda fenton, limbah kopi diolah menggunakan Fe2+ dan hidrogen peroksida, sehingga terbentuk radikal hidroksil. Radikal hidroksil ini menyerang polutan organik dalam limbah. Proses foto-fenton merupakan pengembangan dari proses fenton dengan menambahkan lampu ultraviolet untuk mempercepat dan memperbanyak radikal hidroksil yang terbentuk



Gambar



1.



Pemasangan



kawat



logam



Cara alami untuk menurunkan kadar COD



aluminium pada base material.



pada



air



bisa



diturnkan



Sumber : Priyanto, 2015



pengenceran menggunakan air hujan. Dengan adanya



Setelah diperoleh kawat logam aluminium



pengolahan



yang terlapisi reagen fenton, maka kawat



absorpsi kemudian dilanjutkan dengan pengenceran,



tersebut dapat langsung diaplikasikan pada



maka air limbah pencucian biji kopi aman terhadap



tepi sungai.



lingkungan. Keefektifan metode pengolahan limbah



dengan



diantaranya



menggunakan



dengan



fenton



dan



menggunakan reagen fenton dilanjtkan dengan karbon aktif dapat degradasi COD limbah kopi sebesar 98,2%.



Gambar 2. Degradasi senyawa kontaminan Sumber : Priyanto, 2015



Metode



ini



telah



diterapkan



untuk



mengandung senyawaan organic toksik, seperti fenol dan limbah kompleks dari pestisida, cat, maupun zat aditif plastik. Gugus reaktif yang berperan dalam metode ini adalah radikal hidroksil yang dihasilkan dari reaksi antara H2O2 dan Fe2+ . Hasil yang didapatkan dari degradasi limbah kopi pada nilai COD mengalami penurunan. Untuk air



limbah



Mengatasi maslaah pencemaran air limbah pencucian



pengolahan berbagai macam limbah industri yang



pengolahan



KESIMPULAN



pencucian



kopi,



telah



terdegradasi COD sebesar 63%. (Agustina, 2011)



biji



kopi



dapat



dilakukan



dengan



menggunakan reagen fenton dan absorpsi karena dapat mengurangi kadar COD pada limbah cair di sungai. Keefektifan yang didapatkan sebesar 63 %. Penurunan kadar COD dapat dilanjutkan dengan karbon aktif yang dapat mendegradasi sebesar 98,2%. Penggunaan



metode



lingkungan.



Efisien



ini



efisien



karena



dan



ramah



murah



untuk



mendapatkan material dan ramah lingkungan karena maerial reagen fenton tidak beracun.



DAFTAR PUSTAKA Agustina, 2011 : Penggunaan Reagen Fenton dan Adsorpsi Terhadap Ppenurunan Kadar COD



Oksidasi Fenton dilanjutkan dengan Adsorpsi dengan Karbon Aktif terhadap Degradasi Nilai COD Untuk dapat menurunkan kadar nilai COD yang lebih besar, dapat dilanjutkan dengan adsorpsi menggunakan



karbon



aktif



serbuk.



Proses



pengaplikasian karbon aktif ini dapat dilakukan seperti pada pelapisan reagen fenton pada kawat yang diletakkan pada tepi sungai. Dengan berseling antara reagen fenton dan karbon aktif.



pada Air Limbah Pencucian Biji Kopi Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Chanakya, H. N.; De Alwis, A. A. P.; Environmental issue and management in primary coffee processing, Process Safety and Environmental Protection, 2004, 82(4), 291- 300. Chandra, R.; Bharagava, R. N.; Rai, V., Melaniodins as major colourant in sugarcane molasses based distillery



effluent



and



its



degradation,



Bioresource Technology, 2008, 99(11), 46484660.



Tokumura,



M.;



Znad,



H.



T.;



Kawase,



Y.,



Decolorization of dark brown colored coffee effluent by solar photo-Fenton reaction: Effect



Haddis, A.; Devi, R., Effect of effluent generated from coffee processing plant on the water bodies and human health in its vicinity, Journal of Hazardous Materials, 2008, 152(1), 259-262. Metcalf & Eddy, 1991. Wastewater Engineering Treatment Disposal Reuse, Third Edition, Tata Mc Graw Hill Publishing Company Ltd, New Delhi. Selvamurugan M, Doraysami P, Mahesweri M, Nandakumar NB. 2010. High Rate Anaerobic Treatment Of Coffe Processing Wastewater Using Upflow Anaerobic Hybrid Reactor. Iran J.



Environmental



Health



Science



and



Engineering 2010 Volume. 7 No 1 : 129 – 136 Sembiring, dkk. 2003. Isoterm Adsorsi Ion Cr3+ oleh Abu Sekam Padi Varietas IR 64. Skripsi. Jurusan pendidikan Kimia FPMIPA Undiksaha Soedarsono dan Syahputra, B. 2005.Pengolahan Air Limbah



Batik



Dengan



Proses



Kombinasi



Elektrokimia, Filtrasi, dan Adsorbsi. Prosiding Seminar Nasional Pengolahan Limbah : Prospek dan



Tantangan



Aplikasi.



Akademi



Kimia



Industri (AKIN) Semarang, hal. 76 Priyanto, Aan., dkk. 2015. Smart Photocatalist TiO2 Nanoparticle Coating sebagai Teknologi untuk Mendegradasi Limbah Cair di Sungai Citarum Provinsi Jawa Barat. UNNES



Teixeira, A. C. S. C.; Mendes, L.; Stollar, G.; Guardani, R.; Nascimento, C. A. O., Photofenton remediation of wastewaters containing agrochemicals, Brazilian Archives of Biology and Technology, 2005, 48, 207-218.



of solar light dose on decolorization kinetics, Water Research, 2008, 42(18), 4665-4673.