Air asam tambang memiliki dampak negatif terhadap lingkungan seperti pencemaran air dan tanah karena kandungan Fe, Mn, Kekeruhan yang melebihi baku mutu. Pengolahan diperlukan dengan metode koagulasi-flokulasi menggunakan biokoagulan alami. Biokoagulan kulit nanas dan biji pepaya memiliki kandungan selulosa, hemiselulosa, lignin, tanin, alkoloid, flavanoid yang mampu menurunkan parameter Fe, Mn dan Kekeruhan.
1. FTIR
a. Spektrum FTIR Sebelum dan Setelah Ekstraksi (b) Spektrum FTIR Setelah Ekstraksi dan Setelah Koagulasi-Flokulasi
Vibrasi ulur O-H dari fenol, karboksil, menunjukkan bahwa biokoagulan kulit nanas dan biji pepaya memiliki kandungan selulosa, dan lignin (Bolio et al., 2016). Kandungan selulosa, dan lignin dalam biokoagulan memberikan senyawa O-H yang bermuatan negatif untuk membantu proses koagulasi (Astuti et al., 2020). Hal ini menunjukkan bahwa proses ekstraksi dengan larutan NaCl berhasil melepaskan senyawa polar seperti polisakarida dan protein dari matriks dinding sel bahan. NaCl diketahui mampu mengganggu ikatan hidrogen dan interaksi elektrostatik antar makromolekul, sehingga meningkatkan kelarutan dan pelepasan senyawa aktif seperti pektin dan protein (Bellesia & Gnanakaran,2013 ; Zayniddin et al., 2017).
Berdasarkan hasil spektra FTIR terdapat perbedaan bilangan gelombang biokoagulan kulit nanas dan biji pepaya setelah proses koagulasi flokulasi. Pada bilangan gelombang 3359,8 cm-1 sebelum dilakukan proses koagulasi flokulasi terdapat gugus O-H, namun setelah proses koagulasi-flokulasi gugus O-H tidak ditemukan pada grafik spektra IR, proses koagulasi flokulasi juga menyebabkan puncak gugus menghilang. Spektrum FTIR setelah proses koagulasi flokulasi menunjukkan bahwa beberapa puncak bergeser, menghilang disebabkan oleh interaksi ion bermuatan pada Fe, Mn, Kekeruhan dan pH terhadap gugus O-H, C-H, C=O, C-O. Interaksi tersebut menyebabkan perubahan pada setiap bilangan gelombang, karena terjadi pembentukan ikatan kompleks antara biokoagulan kulit nanas dan biji pepaya dengan kandungan air asam tambang. Beberapa gugus fungsi tersebut berperan sebegai polielektrolit yang dapat menetralkan partikel koloid bermuatan negatif (Okolo et al., 2021 ; Alazaiza et al., 2022). Mekanisme utama dari hilangnya gugus ini diduga melalui dua jalur, yaitu adsorpsi kimia (chemical binding) dan entrapment fisik. Adsorpsi kimia terjadi melalui pembentukan ikatan kompleks antara gugus bermuatan negatif seperti –COO− dari asam karboksilat atau –OH dari gugus fenolik dengan ion logam seperti Fe2+ atau Mn2+ (Elewa et al., 2023). Sementara itu, entrapment fisik terjadi saat senyawa organik dari biokoagulan terperangkap dalam flok yang terbentuk, melalui mekanisme sweep flocculation atau enmeshment, di mana flok hidroksida dari logam berat atau polisakarida saling menjebak partikel pengotor (Suopajarvi, 2015).
2. Pengaruh Dosis Biokoagulan Terhadap Efisiensi Penyisihan Fe
Gambar 1 Pengaruh Dosis Biokoagulan Kulit Nanas dan Biji Pepaya Terhadap Efisiensi Penyisihan Fe
Semakin tinggi dosis biokoagulan maka efisiensi penyisihan Fe semakin meningkat. Dosis biokoagulan optimum dalam menyisihkan parameter Fe adalah 2,5 gr/500mL dengan efisiensi penyisihan sebesar 72,7%. Hal ini disebabkan terbentuknya endapan (presipitat) yang meningkatkan tumbukan antar partikel, sehingga flok yang lebih besar bisa terbentuk (Marwanto & Sri, 2022). Biokoagulan Kulit Nanas berperan signifikan dalam menurunkan konsentrasi Fe.
3. Pengaruh Dosis Biokoagulan Terhadap Efisiensi Penyisihan Mn
Gambar 2 Pengaruh Dosis Biokoagulan Kulit Nanas dan Biji Pepaya Terhadap Efisiensi Penyisihan Mn
Dosis 0,5 – 1,5 gr/500 mL terjadi peningkatan efisiensi penyisihan parameter Mn, secara umum disebabkan oleh sifat polielektrolit yang terkandung pada biokoagulan kulit nanas dan biji pepaya memiliki gugus bermuatan negatif seperti O-H, C-H, C=O, dan C-O yang mampu mengikat ion-ion logam yang bermuatan positif seperti Mn2+ dan Mn3+ (C. I. Putri, 2020 : Perdana et al., 2019). Mekanisme utama yang mendasari pengikatan ini kemungkinan besar adalah adsorpsi kimia (chemical binding), dimana terjadi pembentukan ikatan antara gugus bermuatan negatif (misalnya karboksilat dan hidroksil) dengan ion Fe³⁺ atau Fe²⁺ yang memiliki kecendrungan ikatan kimia yang lebih tinggi dibanding Mn²⁺(Lindholm-Lehto, 2019 ; Zustriani, 2019). Selain itu, diduga terjadi juga entrampment fisik, yakni penjebakan ion logam ke dalam flok yang terbentuk selama proses koagulasi-flokulasi, melalui mekanisme sweep flocculation atau enmeshment (Albuquerque & Oliveira, 2007 ; Yang et al., 2016). Biokoagulan Kulit Nanas berperan signifikan dalam menurunkan konsentrasi Mn.
4. Pengaruh Dosis Biokoagulan Terhadap Efisiensi Penyisihan Kekeruhan
Gambar 3 Pengaruh Dosis Biokoagulan Kulit Nanas dan Biji Pepaya Terhadap Efisiensi Penyisihan Kekeruhan
Pemberian dosis biokoagulan yang semakin tinggi menyebabkan penurunan efisiensi penyisihan parameter Kekeruhan, Hal ini disebabkan dosis koagulan yang ditambahkan tidak dapat mengikat koloid karena sudah berikatan dengan dosis optimum. Biokoagulan Biji Pepaya berperan signifikan dalam menurunkan konsentrasi Kekeruhan (Adnan et al., 2023).
5. Pengaruh Waktu Pengadukan Lambat Terhadap Efisiensi Penyisihan Fe
Gambar 4 Pengaruh Waktu Pengadukan Lambat Terhadap Efisiensi Penyisihan Parameter Fe
Pengadukan lambat pada waktu 10-25 menit mengalami kenaikan efisiensi penyisihan parameter Fe. Hal ini terjadi karena adanya interaksi antara kontaminan dan biokoagulan yang terikat, yang menghasilkan waktu koagulasi-flokulasi optimal, sehingga volume biokoagulan dapat mengikat parameter Fe secara makimal (Marlinda et al., 2022).
6. Pengaruh Waktu Pengadukan Lambat Terhadap Efiisiensi Penyisihan Mn
Gambar 5 Pengaruh Waktu Pengadukan Lambat Terhadap Efisiensi Penyisihan Parameter Mn
Efisiensi penyisihan parameter Mn yang paling optimum berada pada waktu pengadukan lambat 10 menit dengan presentase penyisihan sebesar 71,18%. Waktu pengadukan lambat yang optimum tercapai dengan pertumbuhan flok sudah mencapai titik optimum yaitu saat partikel saling berikatan antara muatan negatif O-H, C-H, C=O, dan C-O dari biokogulan dan muatan positif dari ion logam Mn2+ dan Mn3+ dan cukup besar untuk mengendap (Nilasari et al., 2020 ; Setyopratomo et al., 2022).
7. Pengaruh Waktu Pengadukan Lambat Terhadap Efisiensi Penyisihan Kekeruhan
Gambar 6 Pengaruh Waktu Pengadukan Lambat Terhadap Efisiensi Penyisihan Parameter Kekeruhan
Pada parameter Kekeruhan waktu pengadukan lambat 10 hingga 30 menit, efisiensi penyisihan parameter Kekeruhan mengalami penurunan dari 63,12% menjadi 30,95%. Parameter Kekeruhan dengan efisiensi penyisihan optimum berada pada waktu 10 menit dengan presentase sebesar 63,21%. Hal ini sejalan dengan penelitian (Rohana et al., 2023) pada waktu pengadukan lambat 10 menit menghasilkan efisiensi penyisihan parameter Kekeruhan sebesar 99,83%, jika pengadukan dilakukan terlalu lama maka flokulasi tidak efektif. Waktu yang terlalu lama dapat mengakibatkan flok yang sudah terbentuk menjadi pecah (Cundari et al., 2022).
Kesimpulan :
Aplikasi campuran ekstrak kulit nanas dan biji pepaya efektif menurunkan parameter Fe, Mn, Kekeruhan dengan efisiensi optimal pada dosis 0,5gr dan pengadukan lambat 10 menit.
Tim Peneliti:
1. Ismi Khairunnissa Ariani, B.Sc., M.Sc. (Teknik Lingkungan/JTK/ITK)
2. Riza Hudayarizka, B.Sc., M.Sc. (Teknik Lingkungan/JTK/ITK)
3. Cut Keumala Banaget, S.T., M.T. (Teknik Lingkungan/JTK/ITK)
4. Rina Noor Hayati, S.Si., M.Si. (Teknik Lingkungan/JTK/ITK)
5. Krisma Nabilla (Teknik Lingkungan/JTK/ITK)
1. Memberikan informasi mengenai alternatuf koagulan dalam menurunkan parameter pencemar pada Air Asam Tambang (AAT) dengan memanfaatkan bahan-bahan yang tersedia di alam.
2. Memberikan informasi mengenai pemanfaatan kulit nanas yang dapat digunakan sebagai koagulan alami untuk menurunkan parameter Fe, Mn, Kekeruhan, dan pH.