Penelitian - Kalimantan timur merupakan wilayah dengan iklim tropis dengan tipikal tanah gambut dengan struktur lapisan cukup tebal, tidak mudah tergenang, dan cukup subur. Komoditi Kelapa Sawit merupakan salah satu varietas unggulan di Kalimantan Timur. Sejalan dengan produktifitas minyak sawit akan berbanding lurus dengan jumlah limbah cair yang dihasilkan. Dalam produksi 1 ton Crude Palm Oil memerlukan 5-7,5 ton air, dan lebih dari 50% diantaranya akan berakhir sebagai limbah cair yang mengandung senyawa organik yang menjadi polutan serius bagi perairan berkaitan dengan pengurangan kadar oksigen terlarut (Jamal et al., 2015).
Jumlah limbah cair yang selanjutnya disebut sebagai POME (Palm Oil Mill Effluent) dihasilkan sekitar 60% untuk setiap ton kelapa sawit segar yang diproses. Upaya bioremediasi menggunakan mikroorganisme dapat dilakukan sebagai upaya pendayagunaan polutan menjadi lebih bermanfaat. Kandungan gula dan asam dapat dimanfaatkan sebagai subsrat bagi mikrobia. Produksi asam sitrat, asam oksalat, asam glukonat, dan enzim seperti amilase pecuchinase amyroglucosidase dan selulase dapat direduksi oleh kapang Aspergillus niger (Wu, 2011). Asam organik dalam lingkup luas dimanfaatkan dalam produk makanan dan dalam lingkup khusus pada penelitian ini asam-asam organik akan dimanfaatkan dalam reduksi pelepasan logam. Asam organik bernilai tidak ekonomis sehingga produkfititas asam dari limbah akan jauh menghasilkan profit.
Utilisasi ekstraksi logam yang menjadi sorotan utama dalam penelitian ini adalah komoditas logam untuk piranti energi utamanya yaitu ekstraksi Lithium dan Cobalt pada baterai Li-Ion diperangkat elektronik. Baterai Li-ion merupakan baterai yang paling banyak digunakan sebagai sumber tenaga dalam berbagai perangkat elektronik portabel dan kendaraan listrik karena kepadatan energinya yang tinggi (200 Wh/kg), masa penyimpanan yang lama, volume kecil, ringan, efisiensi self-discharge rendah, dapat digunakan pada berbagai rentang suhu tertentu (Li J, Wang G, 2016; Zheng et al., 2018). Hal ini akan menyebabkan kebutuhan produksi Baterai Liion akan meningkat tajam dan diprediksi pada tahun 2025 akan akan mencapai 400.000 ton dengan permintaan pasar meningkat sebesar 15% pertahun (Hartono et al., 2017).
Tingginya nilai konsumsi Baterai Li-ion juga akan berdampak terhadap produksi limbah padat dalam jumlah besar. Beberapa bahan yang digunakan dalam baterai, seperti logam berat dan elektrolit beracun, menimbulkan ancaman khusus bagi ekosistem dan kesehatan manusia. Infiltrasi logam berat beracun dapat berlangsung ke badan air bawah tanah apabila baterai Liion bekas langsung dibuang ke tempat penimbunan, Meskipun demikian, baterai bekas ini memiliki nilai ekonomi yang tinggi karena mengandung sejumlah besar logam berharga beberapa bahkan memiliki kadar yang lebih tinggi daripada kadar logam dalam bijih alam (Ordoñez J, Gago EJ, 2016) . Cobalt merupakan salah satu unsur logam yang relatif mahal karena kelimpahannya yang rendah dibandingkan dengan unsur baterai lainnya (Biswal et al., 2018). Daur ulang baterai ini diperlukan karena tidak hanya akan mengurangi pencemaran lingkungan, tetapi juga menghemat penipisan ketersediaan sumber daya logam berharga ini.
Teknik hidrometalurgi yang ada selama ini cenderung tidak ramah lingkungan karena penggunaan asam organik yang bersifat karsinogenik dan kategori B3. Oleh sebab itu, ide yang akan diangkat pada penelitian ini adalah teknik fungal leaching menggunakan isolate Aspergillus niger yang dikulturkan pada medium POME secara enzimatis untuk daur ulang logam Lithium dan Cobalt dari baterai Li-Ion bekas. Secara garis besar, penelitian ini dibagi menjadi 3 tahapan utama yaitu pembuatan yakni persiapan material baterai dan pembuatan inokulum dan proses bioleaching serta analisis data eksperimen.
Gambar 1. Skema Eksperimen Bioleaching
Keterbaruan yang dilakukan pada penelitian ini adalah peningkatan aktifitas metabolic dan kinetika pelindian menggunakan perangkat Ultrasonik atau lebih khusus disebut dengan teknik Ultrasonic Asssisted Extraction. Sonikasi telah teruji untuk meningkatkan pelindian logam seperti perak, emas, tungsten, titanium, nikel, cobalt dan logam langka lainnya. Dampak kavitasi pada pelindian tergantung pada berbagai faktor, seperti komposisi media reaksi, kondisi reaksi dan jenis sistem sonikasi. Pembentukan radikal hidroksil dan hidrogen pada sonikasi larutan berair kemungkinan akan memulai reaksi berantai yang mengarah pada peningkatan laju pelindian (Vyas dan Ting, 2018).
Hasil menunjukkan bahwa bioremediasi POME dengan isolat Aspergillus niger mampu menghasilkan total asam organik hingga konsentrasi 8.1 % w/w atau sebesar 0.9 M. Konsentrasi tersebut sangat prospektif digunakan untuk pelindian logam. Peningkatan difusi logam ditingkatkan dengan kavitasi ultrasonik. Derajat recovery tertinggi sejauh ini mencampai 71.1 % untuk Cobalt dan 57% untuk Lithium. Penelitian lanjutan akan terus diupayakan untuk meningkatkan derajat pengambilan logam. Studi presipitasi juga direncanakan akan menjadi bagian lanjutan dari penelitian ini untuk menyiapkan logam selektif dalam pembuatan prototipe baterai Li-Ion yang di daur ulang kembali.
Tim Peneliti:
1. Asful Hariyadi, S.T., M. Eng. (Teknik Kimia/JTIP/ITK)
2. Fikan Mubarrok Rohimsyah., S.T., M.Sc. (Teknik Material dan Metalurgi/JIKL/ITK) 3. Mutia Reza, S.T., M.T. (Teknik Kimia/JTIP/ITK)
LPPM - Institut Teknologi Kalimantan