PEMANFAATAN LIMBAH AMPAS TEBU SEBAGAI SUMBER ZAT ARANG AKTIF UNTUK MENURUNKAN KADAR MERKURI PADA AIR DI SUNGAI BATANG HARI, JAMBI

PEMANFAATAN LIMBAH AMPAS TEBU SEBAGAI SUMBER ZAT ARANG AKTIF UNTUK MENURUNKAN KADAR MERKURI PADA AIR DI SUNGAI BATANG HARI, JAMBI

Disusun Oleh           :

Sarinah Pakpahan                           (F1C313026)

Mega Handayani                            (F1C313029)

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS JAMBI

2015

Abstrak

Merkuri merupakan salah satu jenis logam berat yang biasa terkandung dalam air. Adanya kadar merkuri ini pada air mengakibatkan gangguan kesehatan karena, zat ini memiliki sifat yang sangat berbahaya bagi kesehatan. Hal ini disebabkan karena merkuri memiliki sifat toksik dan karsinogenik pada tubuh manusia. Salah satu cara yang digunakan manusia untuk menyerap kadar merkuri ini adalah dengan menggunakan zeolit. Namun, kurangnya tingkat keefisienan bahan ini, memotivasi peneliti untuk mencari alternative.  Dan cara yang dapat digunakan adalah dengan membuat zat arang aktif dari ampas tebu. Pembuatan arang aktif ini menggunakan activator AgNO₃ dan KOH. Dimana, pada pengkarbonisasian divariasikan pada suhu 300⁰C, 400⁰C dan 500⁰C. Dan waktu pengaktivasian dilakukan variasi yaitu 24 jam dan 48 jam.

Dan dari hasil penelitian, dapat ditentukan bahwa zat arang aktif yang paliung bagus digunakan sebagai adsorben adalah pada suhu karbonisasi 300⁰C dan aktivasi 24 jam.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Pertumbuhan ekonomi Provinsi Jambi sebagian besar ditopang oleh sektor perkebunan dan pertambangan. Sektor pertambangan merupakan sektor dengan pangsa kedua terbesar di Jambi (17,55%). Salah satu daerah pertambangan yang sampai saat ini masih sangat diminati oleh warga Jambi adalah daerah sepanjang sungai Batang Hari. Dimana masyarakat di sekitar pesisir sungai Batang Hari menggunakannya sebagai tempat untuk pertambangan emas, pasir, kerikil dan masih banyak lagi. Namun, banyaknya area pertambangan di sungai ini membuat sungai ini menjadi tercemar oleh logam- logam berat seperti  Fe, Cu, Cd, Hg, dan lain-lain. Banyaknya logam berat yang terkandung dalam air, tentu memiliki dampak yang sangat buruk pada lingkungan maupun pada masyarakat di sekitarnya.

Merkuri (Hg ) mempunyai sifat yang sangat beracun, maka U.S. Food and Administrasion (FDA) menentukan pembakuan atau Nilai Ambang Batas (NAB) kadar merkuri yang ada dalam jaringan tubuh badan air, yaitu sebesar 0,005 ppm. Nilai ambang batas yaitu suatu keadaan dimana suatu larutan kimia, dalam hal ini merkuri dianggap belum membahayakan bagi kesehatan manusia. Kadar merkuri jika sudah melampaui NAB dalam air atau makanan, maka air maupun makanan yang diperoleh dari tempat tertentu harus dinyatakan berbahaya. NAB air yang mengandung merkuri total 0,002 ppm baik digunakan untuk perikanan (Budiono, 2003). Pedoman buku mutu lingkungan menjelaskan bahwa, kadar merkuri pada makanan yang dikonsumsi langsung maksimum sebesar 0,001 ppm. Kadar merkuri yang aman dalam darah maksimal 0,04 ppm. Kadar merkuri sebesar 0,1-1 ppm dalam jaringan sudah dapat menyebabkan munculnya gangguan fungsi tubuh (Anonymous:2008).

Sementara itu berdasarkan data yang diperoleh,  kadar merkuri di permukaan Mesumai mencapai 0,0008 mg/l, arsenik 0,002 mg/l, dan besi 2,73 mg/l. Konsentrasi merkuri dan arsenik itu nyaris mendekati batas aman. Kadar besi sudah sembilan kali lipat ambang itu. Berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 soal bahan baku air minum, batas aman merkuri 0,001 mg/l, arsenik 0,005 mg/l, dan besi 0,3 mg/l.
Kadar merkuri air permukaan Sungai Tembesi yang menjadi sumber air PDAM Tirta Sako Batuah, Kota Sarolangun, tepat di garis kritis. Di saluran intake PDAM, kadar logam berat itu mencapai 0,001 mg/l, besi 1,39 mg/l, dan arsenik 0,001 mg/l. Kadar merkuri dalam sampel saluran intake PDAM Merangin, yang airnya bersumber dari Sungai Merangin, sama seperti Sungai Mesumai (0,0008 mg/l), arsenik 0,002 mg/l, tetapi kadar besinya empat kali di atas batas aman (1,31 mg/l). Sementara itu (Etty Riany:2014) mengatakan bahwa Cukup 0,01 miligram per liter (mg/l), logam berat itu sudah menyebabkan kematian.(IrmaTambunan :2014)

Melihat dampak negative yang akan ditimbulkan oleh merkuri tersebut, harus dilakukan pengolahan untuk menurunkan kadar limbah ini agar tidak mengganggu ekosistem di sekitar sungai batang hari.

Ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk pengolahan limbah ini yaitu filtrasi, flokulasi, penghilangan warna, dan adsorpsi. Proses adsorbsi dilakukan untuk proses penyerapan senyawa yang mengganggu. Adapun langkah awal untuk proses adsorbs yang efektif adalah dengan memilih adsorben yang memiliki selektivitas tinggi serta dapat digunakan berulang-ulang. Adsorben komersial yang dijual di pasaran yaitu : zeolit, alumina aktif, silica gel, dan karbon aktif (Farid F, 2009).

Karbon aktif merupakan salah satu adsorben yang dapat diunakan dalam pengolahan limbah cair. Karbon aktif merupakan senyawa karbon amorf dan dapat dihasilkan dari bahan yang mengandung karbon atau arang yang diperlakukan dengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Luas karbon aktif berkisar 300 – 3500 m²/gram. Besarnya tingkat luas permukaan dari karbon aktif ini menandakan bahwa karbon aktif memiliki daya serap yang tinggi.

Pada umumnya karbon aktif yang digunakan untuk menyerap merkuri dan logam berat lainnya dari air adalah zeolit. Namun, hal ini tidak cukup efisien untuk dilanjutkan. Dimana, zeolit merupakan suatu bahan yang sangat sulit didapatkan dan harga relatif mahal. Jadi, dibutuhkan suatu alternatif baru yang dapat digunakan sebagai zat arang aktif, yang lebih efisien lagi dimana dia mudah didapatkan, ekonomis, dan mudah diproduksi.

Dalam beberapa tahun terakhir, banyak penelitian telah berfokus pada proses adsorbsi dengan karbon aktif karena dinilai lebih efektif, preparasi mudah dan pembiayaan yang relatif murah dibanding metode lainnya. Salah satu material yang dapat dipertimbangkan sebagai adsorben adalah ampas tebu. Dengan memanfaatkan kandungan ligno-cellulose pada ampas tebu,maka bahan ini sangatlah berpotensi sebagai alternatif baru pengganti zeolit.

Bagasse atau ampas tebu adalah zat padat yang didapatkan dari sisa pengolahan tebu pada industri pengolahan gula pasir. Sebagian besar digunakan sebagai bahan bakar ketel (boiler) yang menghasilkan limbah hasil pembakaran berupa abu ampas tebu. Abu ampas tebu yang dihasilkan dari ketel dibedakan menjadi dua macam, antara lain abu terbang yaitu abu ampas tebuyang keluar lewat bagian atas cerobong dan abu dasar yaitu abu ampas tebu yang keluar lewat bagian bawah ketel (Srivastava et al., 2005).

 Pemanfaatan abu dasar ampas tebu yang kurang optimal, sedangkan ketersediaan yang melimpah dan potensi yang dimiliki sebagai adsorben sangat baik sesuai dengan penelitian (Suksabye, 2011) yang menunjukkan efisiensi dekolorasi lebih besar dari adsorben dengan bahan baku lainnya, hal ini menjadi pertimbangan untuk memanfaatkan abu dasar ampas tebu ini menjadi karbon aktif. Karbon aktif adalah senyawa karbon yang telah diproses dengan cara aktivasi sehingga senyawa tersebut memiliki pori dan luas permukaan yang sangat besar dengan tujuan untuk meningkatkan daya adsorpsinya. Karbon aktif merupakan material yang unik karena memiliki pori dengan ukuran skala molekul (nanometer). Pori tersebut memiliki gaya Van der Waals yang kuat (Arfan, 2006).

 Umumnya karbon aktif dapat dibuat melalui proses aktivasi fisika maupun kimia. Penggunaan jenis bahan aktivasi pada proses aktivasi kimia dapat memberikan pengaruh yang berbeda-beda terhadap luas permukaan maupun volume pori-pori karbon aktif yang dihasilkan. Proses aktivasi menggunakan bahan aktivasi kalium hidrosida (KOH) menghasilkan karbon aktif dengan luas permukaan 3000 m2 g-1 (Teng, 1999).

Dari hasil penelitian tersebut maka KOH merupakan salah satu bahan aktivasi kimia yang baik pada proses aktivasi pembuatan karbon aktif. Penggunaan bahan aktivasi yang baik diharapkan dapat menghasilkan daya adsorpsi besar pada pemanfaatan abu dasar ampas tebu (Baggase Botom Ash) menjadi karbon aktif. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh penambahan konsentrasi KOH terhadap karakterisasi karbon aktif dari abu dasar ampas tebu (Bagasse Bottom Ash) yang meliputi daya serap iodin dan methylene blue, berat jenis, kadar air, kadar abu. Mengetahui hasil perlakuan terbaik yang dilakukan dalam penelitian ini.

1.2 Tujuan

               Adapun tujuan dalam melakukan penelitian ini adalah:

a.       Membuat arang aktif dari ampas tebu sebagai alternatif untuk mengurangi kadar merkuri di sungai Batang hari.

1.3 Rumusan Masalah

a. Kandungan apa yang dimilki oleh ampas tebu sehingga dia dapat diolah menjadi zat arang

    aktif?

b. Mengapa air di sungai batang hari sangat penting untuk diadsorpsi?

c. Bagaimana karakteristik zat arang aktif yang dihasilkan dari bagasse (ampas tebu)?

d. Apa pengaruh dari waktu aktivasi terhadap keakifan karbon?

e. Dan apa pengaruh suhu pembakaran ampas terhadap keaktifan karbon?

1.4 Manfaat

a.       Dengan melakukan penelitian menggunakan ampas tebu sebagai bahan karbon aktif diharapkan dapat menyadarkan para masyarakat sekitar sungai Batang hari terutama para penambang liar dan serta para homeindustri di sekitar sungai Batang Hari agar ikut andil dalam pengurangan kadar merkuri di sungai tersebut.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Ampas Tebu

Ampas tebu atau bagasse adalah hasil samping dari proses ekstraksi tanaman tebu. Berdasarkan analisis kimia, ampas tebu memiliki komposisi kimia yaitu, abu 3,28 %, lignin 22,09 %, selulosa 37,65 %, sari 1,81 %, pentosan 27,97 % dan SiO2 3,01 %. Ampas tebu ini dihasilkan sebanyak 32 % dari berat tebu giling (Mirwan, 2005).

Pada umumnya, pabrik gula di Indonesia memanfaatkan ampas tebu sebagai bahan bakar bagi pabrik yang bersangkutan, setelah ampas tebu tersebut mengalami proses pengeringan.
Dengan kandungan ligno-cellulose serta memiliki panjang seratnya antara 1,7 sampai 2 mm dengan diameter sekitar 20 mikro, sehingga ampas tebu ini secara ekonomis pemanfaatannya tidak hanya sebagai sumber energi bahan bakar semata. Namun ampas tebu ini bisa dimanfaatkan juga sebagai bahan baku untuk industri kertas, industri kanvas rem, industri jamur dan sebagainya.

Bahkan ampas tebu juga bisa dimanfaatkan sebagai bahan pakan ternak. Namun demikian, ampas tebu yang akan digunakan sebagai bahan pakan ternak masih harus melalui proses fermentasi menggunakan probiotik yang dimaksudkan untuk meningkatkan kualitas dan kecernaannya, serta  dilakukan penambahan beberapa bahan untuk melengkapi kebutuhan mineral yang diperlukan dalam bahan pakan tersebut.

Dengan nilai ekonomis yang ada pada ampas tebu, tidaklah tepat istilah “habis manis sepah dibuang” diterapkan pada industri gula. Karena pada kenyataannya sepahnya pun masih memiliki nilai ekonomis.

2.2. Sungai Batang Hari

               Sungai terpanjang di Pulau Sumatera adalah Batang Hari. Kata batang artinya sungai. Namun, orang sudah biasa mengatakan Sungai Batang Hari. Bagian terpanjang Sungai Batang Hari dan muaranya memang terletak di Provinsi Jambi, sebagian kecil bagian hulunya di Provinsi Sumatera Barat.                         

               Batang Hari (atau Sungai Hari) adalah sungai terpanjang di pulau Sumatera sekitar 800 km. Mata airnya berasal dari Gunung Rasan (2585 m), dan yang menjadi hulu dari Batang Hari ini adalah sampai kepada Danau Diatas, yang sekarang masuk kepada wilayah Kabupaten Solok, provinsi Sumatera Barat, dan mengalir ke selatan sampai ke daerah Sungai Pagu, sebelum berbelok ke arah timur. Aliran dari sungai ini melalui beberapa daerah yang ada di provinsi Sumatera Barat dan provinsi Jambi, seperti Kabupaten Solok Selatan, Kabupaten Dharmasraya, Kabupaten Bungo, Kabupaten Tebo, Kabupaten Batang Hari, Kota Jambi, Kabupaten Muaro Jambi dan Kabupaten Tanjung Jabung Timur, sebelum lepas ke perairan timur sumatera dekat Muara Sabak.

               Pada Batang Hari ini ada banyak sungai lain yang bermuara padanya diantaranya Batang Sangir, Batang Merangin, Batang Tebo, Batang Tembesi, dan lain sebagainya. Sistem aliran sungai ini membawa banyak deposit emas, sehingga muncul nama legendaris Swarnadwipa ("pulau emas") yang diberikan dalam bahasa Sanskerta bagi Pulau Sumatera.

               Daerah Aliran Sungai (DAS) Batang Hari merupakan DAS terbesar kedua di Indonesia, mencakup luas areal tangkapan (catchment area) ± 4.9 juta Ha. Sekitar 76 % DAS Batang Hari berada pada provinsi Jambi, sisanya berada pada provinsi Sumatera Barat.

               Adanya aktivitas pertambangan dan kegiatan pengusahaan (eksploitasi) hutan yang dilakukan secara mekanis sepanjang aliran sungai, telah berdampak terhadap berubahnya alur sungai, erosi di tepian sungai, pendangkalan atau sedimentasi yang tinggi di sepanjang aliran DAS Batang Hari terutama sebelah hilir. Perubahan alur dan arah arus Batang Hari ini mengakibatkan air sungai dengan cepat naik pada saat musim hujan datang, sebaliknya cepat surut saat musim kemarau. Hal ini juga diperburuk dengan meningkatnya populasi penduduk terutama pada daerah transmigrasi sedikit banyaknya akan membebani wilah DAS Batang Hari itu sendiri.

               Aktivitas diatas mengakibatkan teremarnya sungai Batang hari tersebut oleh logam-lagam berat seperti Ferrum (Fe), Cadmium (Cd), Publum (Pb), Merkuri (Hg), Posfat (PO₄) dan lain-lain. Banyaknya kandungan logam berat di air tersebut tentu akan mengakibatkan terganggunya ekosistem di sungai dan juga di sekitar sungai.

2.3 Merkuri

Merkuri (air raksa, Hg) adalah salah satu jenis logam yang banyak ditemukan di alam dan tersebar dalam batu - batuan, biji tambang, tanah, air dan udara sebagai senyawa anorganik dan organik. Merkuri merupakan logam yang dalam keadaan normal berbentuk cairan berwarna abu-abu, tidak berbau dengan berat molekul 200,59 g/mol, titik lebur -38,9^oC, dan titik didih 356,6^oC. Merkuri tidak larut dalam air, alkohol, eter, asam hidroklorida, hydrogen bromida dan hidrogen iodide, tetapi Merkuri dapat larut dalam asam sulfat atau asam nitrit, tetapi tahan terhadap basa.

Kelimpahan merkuri  di bumi menempati urutan ke-67 di antara elemen lainnya pada kerak bumi. Merkuri jarang didapatkan dalam bentuk bebas di alam, tetapi berupa bijih cinnabar (HgS). Untuk mendapatkan merkuri dari cinnabar, dilakukan pemanasan bijih cinnabar di udara sehingga menghasilkan logam merkuri (Widowati,dkk,2008).

Kebanyakan logam dan metaloid terdapat di alam, tersebar dalam batu-batuan, bijih tambang, tanah, air, dan udara. Tetapi, didistribusinya nyata sekali tidak rata. Umumnya, kadar dalam tanah, air, dan udara relatif rendah. Kadar ini dapat meningkat bila ada aktivitas geologi, misalnya pendegasan yang melepaskan 25.000-125.000 ton merkuri  setahun. Aktivitas manusia, misalnya penambangan merkuri   penyumbang sekitar 10.000 ton setahun. (Frank,2006)

Merkuri merupakan elemen alami, oleh karena itu sering mencemari lingkungan. Sifat-sifat merkuri membuat logam tersebut banyak digunakan untuk keperluan ilmiah dan industri. Beberapa sifat tersebut adalah sebagai berikut :

1.      Merkuri merupakan satu-satunya logam yang bebentuk cair pada suhu kamar yaitu 25^oC dan mempunyai titik beku terendah dari semua logam,yaitu -38,9^oC.

2.      Kisaran suhu dimana merkuri terdapat dalam bentuk cair sangat lebar, yaitu 396^oC, dan pada kisaran suhu ini merkuri mengembang secara merata.

3.      Merkuri mempunyai volatilitas yang tertinggi dari semua logam.

4.      Ketahanan listrik merkuri sangat rendah sehingga merupakan konduktor yang baik dari semua logam.

5.      Merkuri dan komponen-komponennya bersifat racun terhadap semua makhluk hidup.

6.      Sifat penting merkuri lainnya adalah kemampuannya untuk melarutkan logam dan membentuk logam paduan yang dikenal sebagai amalgam. Emas dan perak adalah logam yang dapat terlarut dengan merkuri.

2.4 Bahaya merkuri

2.4.1. Bahaya Merkuri terhadap Tubuh Manusia       

Semua bentuk merkuri baik dalam bentuk metil maupun dalam bentuk alkil yang masuk ke dalam tubuh manusia secara terus-menerus akan menyebabkan kerusakan permanen pada otak, hati dan ginjal (Roger, et al dalam Alfian, 2006).

Ion merkuri menyebabkan pengaruh toksik, karena terjadinya proses presipitasi protein menghambat aktivitas enzim dan bertindak sebagai bahan yang korosif. Merkuri juga terikat oleh gugus sulfhidril, fosforil, karboksil, amida dan amina, di mana dalam gugus tersebut merkuri dapat menghabat fungsi enzim.

Bentuk organik seperti metil-merkuri, sekitar 90% diabsorpsi oleh dinding us, hal ini jauh lebih besar daripada bentuk anorganik (HgCl₂¬) yang hanya sekitar 10%. Akan tetapi bentuk merkuri anorganik ini kurang bersifat korosif daripada bentuk organik. Bentuk organik tersebut juga dapat menembus barrier darah dan plasenta sehingga dapat menimbulkan pengaruh teratogenik dan gangguan syaraf (Darmono dalam Alfian, 2006).

Diagnosis toksisitas Hg tidak dapat dilakukan dengan tes biokimiawi. Indikator toksisitas Hg hanya dapat didiagnosis dengan analisis kadar Hg dalam darah atau urine dan rambut (Alfian, 2006). Kadar threshold value metil merkuri untuk dapat menimbulkan gejala klinis bagi orang dewasa yang peka adalah:

1.      Konsentrasi merkuri total dalam darah sebesar 20 – 50 mikrogram/100mL.

2.      Konsentrasi pada rambut sebesar 50 – 125 mikrogram/g² (Ramade F dalam Martono, 2005).

Semua bentuk merkuri, baik dalam bentuk unsur, gas maupun dalam bentuk garam organik adalah beracun.Alkil merkuri merupakan komponen yang paling beracun karena mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

1.      Alkil merkuri dengan mudah melakukan penetrasi dan terkumpul di dalam tenunan otak karena komponen ini mudah menembus membran biologi.

2.      Alkil merkuri mempunyai waktu retensi yang lama di dalam tubuh sehingga konsentrasi di dalam tubuh semakin lama semakin tinggi, meskipun dosis yang masuk ke dalam tubuh makin rendah. Komponen ini diperkirakan mempunyai waktu paruh di dalam tubuh selama 70 hari.

3.      Alkil merkuri dapat dibentuk dari merkuri anorganik oleh aktifitas mikroorganisme anaerobik tertentu. Transformasi ini dibuktikan terjadi dengan mudah di dalam lumpur pada dasar sungai dan danau. Proses transformasi ini belum dibuktikan terjadi di dalam tubuh, tetapi beberapa mikroorganisme yang ditemukan di dalam saluran us hewan yang ditemukan dapat melakukan proses transformasi tersebut.

Dalam lingkungan perairan, merkuri anorganik dikonversi oleh mikroorganisme menjadi metil merkuri yang sangat beracun dan sangat mudah terserap ke dalam jaringa. Sekitar 90% kandungan merkuri dalam ikan berupa metil merkuri (Ramade F dalam Martono, 2005).

Selanjutnya dapat dikemukakan bahwa sekitar 95% metil merkuri yang masuk ke dalam tubuh diserap oleh us yang sebagian besar tertahan dalam jaringan tubuh, dan kurang dari 1% yang dikeluarkan lagi dari dalam tubuh (Mason CF dalam Martono, 2005).

Perairan yang telah tercemar logam berat merkuri bukan hanya membahayakan komunitas biota yang hidup dalam perairan tersebut, tetapi juga akan membahayakan kesehatan manusia. Hal ini karena sifat logam berat yang persisten pada lingkungan, bersifat toksik pada konsentrasi tinggi dan cenderung terakumulasi pada biota (Kennish dalam Masriani, 2003).

Senyawa metil merkuri yang merupakan hasil dari limbah penambangan emas masuk ke dalam rantai makanan, terakumulais pada ikan dan biota sungai. Oleh karena itu manusia akan mengalami keracunan jika memakan ikan dan biota perairan yang tercemar logam tersebut.

Penyakit minamata adalah penyakit gangguan sistem syaraf pusat yang disebabkan oleh keracunan metil merkuri. Tidak ditemukan kerusakan pada organ lain kecuali pada sistem syaraf pusat (Martono, 2005).

Sistem syaraf pusat merupakan target organ dari toksisitas metil merkuri tersebut, sehingga gejala yang terlihat erat hubungannya dengan kerusakan sistem syaraf pusat. Gejala yang timbul adalah sebagai berikut:

1.      Gangguan syaraf sensori: paraesthesia, kepekaan menurun dan sulit menggerakkan jari tangan dan kaki, penglihatan menyempit, daya pendengaran menurun, serta rasa nyeri pada lengan dan paha.

2.      Gangguan syaraf motorik: lemah, sulit berdiri, mudah jatuh, ataksia, tremor, gerakan lambat dan sulit bicara.

3.      Gangguan lain: gangguan mental, sakit kepala dan hipersalivasi (Alfian, 2006).

Merkuri mempunyai efek yang buruk bagi tubuh. Beberapa efek tersebut adalah sebagai berikut :

1.      Efek merkuri pada kesehatan tubuh terutama berkaitan dengan sistem syaraf, yang sangat sensitif  pada semua bentuk merkuri .

2.      Metil merkuri dan uap merkuri logam lebih berbahaya dari bentuk-bentuk merkuri yang lain, sebab merkuri dalam kedua bentuk tersebut dapat lebih banyak mencapai otak.

3.      Pemaparan kadar tinggi merkuri, baik yang berbentuk logam, garam, maupun metil merkuri dapat merusak secara permanen otak, ginjal, maupun janin.

4.      Pengaruh pada fungsi otak dapat mengakibatkan tremor, pengurangan pendengaran atau penglihatan, dan pengurangan daya ingat.

5.      Pemaparan dalam waktu singkat pada kadar merkuri yang tinggi dapat mengakibatkan kerusakan paru-paru, muntah-muntah, peningkatan tekanan darah (hipertensi) atau denyut jantung, kerusakan kulit dan iritasi mata.

Selain mempunyai efek yang buruk bagi tubuh, merkuri juga memiliki manfaat yang biasa digunakan dalam berbagai peralatan ilmiah. Yaitu sebagai berikut:

1.      Merkuri banyak digunakan dalam thermometer karena memiliki koefisien yang konstan, yaitu tidak terjadi perubahan volume pada suhu tinggi maupun rendah.

2.      Merkuri juga digunakan sebagai peralatan pompa vacum, barometer, lampu asap merkuri sebagai sumber sinar ultraviolet (UV), dan

3.      Merkuri juga dapat digunakan sebagai insektisida

Merkuri atau air raksa (Hg) merupakan golongan logam berat dengan nomor atom 80 dan berat atom 200,6. Merkuri merupakan unsur yang sangat jarang dalam kerak bumi, dan relatif terkonsentrasi pada beberapa daerah vulkanik dan endapan-endapan mineral biji dari logam-logam berat. Merkuri digunakan pada berbagai aplikasi seperti amalgam gigi, sebagai fungisida, dan beberapa penggunaan industri termasuk untuk proses penambangan emas. Dari kegiatan penambangan tersebut menyebabkan tingginya konsentrasi merkuri dalam air tanah dan air permukaan pada daerah pertambangan. Elemen air raksa relatif tidak berbahaya kecuali kalau menguap dan terhirup secara langsung pada paru-paru.

Bentuk racun dari air raksa pada proses masuk pada tubuh manusia adalah methyl mercury (CH3Hg+ dan CH3-Hg-CH3) dan garam organik, partikel mercuric khlor (HgCl2). Methyl mercury dapat dibentuk oleh bakteri pada endapan dan air yang bersifat asam. Ion merkuri anorganik adalah bersifat racun akut. Elemen merkuri mempunyai waktu tinggal yang relatif pendek pada tubuh manusia tetapi persenyawaan methyl mercury tinggal pada tubuh manusia 10 kali lebih lama merkuri berbentuk metal (logam) dan menyebabkan tidak berfungsinya otak, gelisah/gugup, ginjal, dan kerusakan liver pada kelahiran (cacat lahir).

Methyl mercury terakumulasi pada rantai makanan, sebagai contoh adalah merkuri bisa masuk ke dalam tubuh manusia dengan mengkonsumsi ikan yang hidup pada perairan yang tercemar merkuri. Senyawa phenyl mercury (C6H5Hg+ dan C6H5-Hg-C6H5) bersifat racun moderat dengan waktu tinggal yang pendek pada tubuh tetapi senyawa ini berubah bentuk secara cepat pada lingkungan menjadi bentuk merkuri anorganik. Dari survei efek bahaya, merkuri ini adalah bersifat racun bagi semua bentuk kehidupan, dan bersifat lambat untuk dikeluarkan dari tubuh manusia. Methyl mercury beracun 50 kali lebih kuat daripada merkuri anorganik.

2.4.2. Bahaya Merkuri terhadap Lingkungan Ekosistem

Kandungan merkuri dalam cat bukan hanya membahayakan kesehatan. Logam ini juga berpengaruh buruk bagi lingkungan. Bahaya merkuri bagi lingkungan bisa berakibat pada ketidakseimbangan ekosistem. Toksiksitas merkuri bukan hanya berpengaruh pada kehidupan manusia. Logam berat ini dapat masuk ke dalam siklus ekosistem dan menyebabkan gangguan pada banyak organisme yang terlibat dalam rantai makan-memakan. Bahaya merkuri bagi lingkungan ditunjukkan dengan penumpukan logam berat ini pada organisme dengan tingkat trofik tertentu. Bila hal ini terus dibiarkan, kerusakan alam akan terjadi dan berimbas negatif pada kehidupan manusia.

Dalam kehidupannya, organisme memerlukan energi untuk terus tumbuh dan berkembang. Untuk mendapatkan energi, organisme menggunakan cara yang variatif. Tumbuhan mendapatkan energi dengan berfotosintesis sedangkan hewan mendapatkan energi dengan mengkonsumsi tumbuhan atau hewan lain. Perbedaan cara mendapatkan energi ini menciptakan suatu rangkaian makan-memakan pada suatu wilayah tertentu. Spesies-spesies dapat diurutkan berdasarkan posisinya pada rantai makan-memakan (tingkat trofik). Materi dan energi mengalir pada sebuah ekosistem dan mendukung sebuah sistem yang seimbang. Sayangnya, keseimbangan ekosistem tersebut dapat terganggu oleh adanya polutan seperti merkuri.

Logam berat merkuri bersifat toksik untuk makhluk hidup. Akumulasi merkuri dapat menyebabkan gangguan sistem pernafasan, gagal ginjal, hingga kematian. Logam ini dapat berakumulasi pada organisme tertentu, seperti ikan. Akumulasi lebih lanjut akan terjadi pada tubuh pemakan ikan. Bila hal ini diteruskan, organisme yang berada di puncak rantai makanan akan terancam hidupnya sehingga akan mengganggu jalannya aliran energi suatu ekosistem.

Ketidakseimbangan ekosistem ini juga dapat berimbas negatif bagi kehidupan manusia. Konsumsi hewan-hewan seperti ikan yang hidup di perairan dengan kadar merkuri yang tidak sehat juga akan mengancam keselamatan manusia. Nutrisi ikan yang tinggi tidak akan begitu berguna bila harus dikompensasi dengan keracunan logam berat merkuri.

Fungisida dan pestisida adalah dua dari beberapa jenis sumber pencemaran logam merkuri. Selain itu, berbagai jenis cat yang biasa digunakan untuk kayu dan tembok juga bisa menjadi sumber pencemaran merkuri. Jenis cat dengan kadar merkuri tinggi biasanya ditemukan pada cat-cat berbasis minyak. Pada jenis cat tersebut, merkuri umumnya dijadikan campuran anti jamur atau pigmen. Cat-cat tersebut bila tumpah ke lingkungan atau residunya dibiarkan begitu saja mencemari alam, jelas akan menganggu keseimbangan ekosistem. Bahaya merkuri bagi lingkungan sebaiknya dihindari dengan menjauhi sumber pencemar merkuri ini.

2.5 Adsorpsi

Adsorpsi merupakan salah satu sifat-sifat sistem koloid. Adsorpsi adalah suatu proses penyerapan partikel  suatu fluida (cairan maupun gas) oleh suatu padatan hingga terbentuk suatu film (lapisan tipis) pada permukaan adsorben. Padatan yang dapat menyerap partikel fluida disebut bahan pengadsorpsi atau adsorben. Sedangkan zat yang terserap disebut adsorbat. Secara umum Adsorpsi didefinisikan sebagai suatu proses penggumpalan substansi terlarut (soluble) yang ada dalam larutan, oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia fisika antara substansi dengan penyerapnya. Penyerapan partikel atau ion oleh permukaan koloid atau yang disebut peristiwa adsorpsi ini dapat menyebabkan koloid menjadi bermuatan listrik. Adsorpsi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu: 

1.      Adsorpsi fisika adalah proses interaksi antara adsorben dengan adsorbat yang disebabkan oleh gaya Van Der Waals.  Adsorpsi fisika terjadi jika daya tarik menarik antara zat terlarut dengan adsorben lebih besar dari daya tarik menarik antara zat terlarut dengan pelarutnya. Kerena gaya tarik menarik yang lemah tersebut maka zat yang terlarut akan diadsorpsi pada permukaan adsorben. Adsorpsi fisika biasanya terjadi pada temperatur rendah sehingga keseimbangan antara permukaan solid dengan molekul fluida biasanya cepat tercapai dan bersifat reversibel.

2.      Adsorpsi kimia adalah reaksi yang terjadi antara zat padat dengan zat terlarut yang teradsorpsi. Adsorpsi ini bersifat spesifik dan melibatkan gaya dan kalor yang sama dengan panas reaksi kimia. Menurut Langmuir, molekul teradsorpsi ditahan pada permukaan oleh ikatan valensi yang tipenya sama dengan yang terjadi antara atom-atom dalam molekul. Ikatan kimia tersebut menyebabkan pada permukaan adsorbent akan terbentuk suatu lapisan film.

Adsorpsi memiliki kecepatan. Kecepatan adsorpsi adalah banyaknya zat yang teradsorpsi per satuan waktu. Kecepatan adsorpsi mempengaruhi kinetika adsorpsi. Kinetika adsorpsi adalah laju penyerapan suatu fluida oleh adsorben dalam jangka waktu tertentu. Banyak sedikitnya zat yang teradsorpsi di pengaruhi oleh beberapa factor yaitu :

1.      Macam adsorben

2.      Macam zat yang diadsorpsi (adsorbate)

3.      Luas permukaan adsorben

4.      Konsentrasi zat yang diadsorpsi (adsorbate)

5.      Temperatur

Adsorpsi memegang peranan penting dalam berbagai industri. Manfaat dan kegunaan adsorpsi telah di kenal manusia sejak zaman dahulu kala dan telah di manfaatkan untuk meningkatkan kesejahteraan hidupnya. Berikut ini adalah beberapa contoh manfaat dan kegunaan adsorpsi dalam industri dan kehidupan manusia yaitu:

1.       Untuk menjernihkan air yang keruh

2. Pemutihan Gula pasir pada industri gula
3. Pemurnian minyak kelapa sawit
4. Pewarnaan serat wol, kapas atau sutera
5. Penggunaan Norit untuk mengobati sakit perut
6. Pembersihan dengan sabun
7. Penyerapan Humus oleh Tanah liat

BAB III
METODE PENELITIAN

3.1. Alat dan Bahan

Adapun bahan yang digunakan adalah: Ampas tebu, KOH, AgNO3, Amilum, Natrium tiosulfat, HCl, Air, SEM, XRD, Spectrofotometer.

3.2. Skema Kerja

3.2.1.      Pembuatan karbon

 

3.2.2.                     Analisis sampel

a.      Uji kadar air

 

 

b.      Uji daya serap terhadap iodine

 

c.       Kadar abu

 

3.3.Prosedur Pembuatan Karbon (Karbonisasi)

1)      Pada tahap pertama dilakukan preparasi bahan baku. Bahan baku jika basah maka kita keringkan, kita oven.

2)      Bahan baku dalam keadaan kering dikarbonisasi di dalam furnace selama 15 menit dengan suhu pembakaran 300^oC, 400^oC, 500^oC.

3)      Arang yang dihasilkan digiling di krus porselin, sampai dihasilkan ukuran yang homogen.

4)      Kemudian arang diaktifasi di dalam larutan aktifator, KOH dan AgNO₃ 0,3 M dengan waktu aktifasi 24 jam dan 48 jam.

5)      Sampel kemudian disaring dengan kertas saring, dan dicuci dengan aquadest/HCl hingga pH 7.

6)      Sampel dikeringkan dalam oven dari suhu kamar sampai suhu 120^oC selama 2 jam.

7)      Sampel hasil kemudian di uji mutunya dengan metode pengujian yang tertera pada prosedur analisa.

3.3. Prosedur Analisa Pengujian Mutu Karbon Aktif

Ada tiga macam pengujian yang dilakukan pada pembuatan karbon aktif ini yaituuji kadar air, uji kadar abu dan uji daya serap terhadap iodium.

a.      Uji Kadar Air (SII)

Karbon aktif ditimbang seberat 100 mg dan dimasukkan ke dalam krus porselin yang telah dikeringkan, kemudian dimasukkan ke dalam oven pada suhu 115^oC selama 3 jam, selanjutnya sampel karbon aktif didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Kadar air dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Kadar air =  x100%

            dengan:

            a = berat karbon aktif mula-mula (gram)

            b = berat karbon aktif setelah dikeringkan (gram)

b.      Uji Daya Serap terhadap Iodium (SII)

Pengujian terhadap daya serap iodium dilakukan melalui tahapan sebagai berikut:

a.       Karbon aktif ditimbang sebanyak 100 milligram dan dicampurkan dengan 10 ml larutan Iodium 0,1 N, kemudian dikocok dengan alat pengocok selama 15 menit.

b.      Setelah itu sampel disentrifuge sampai karbonnya turun.

c.       Kemudian dititrasi dengan larutan Natrium Tiosulfat 0,1 N.

d.      Jika warna kuning pada larutan mulai samar, ke dalam larutan tersebut ditambahkan larutan amilum 1% sebagai indikator sehingga berwarna biru tua.

e.       Larutan dititrasi kembali sampai warna biru tua berubah menjadi warna bening.

Iod yang diadsorbsi mg/g =   

Dimana :

V = Larutan natrium tio-sulfat yang diperlukan, ml.

N = Normalitas Larutan natrium tio-sulfat.

12,69  = Jumlah Iod sesuai dengan 1 ml larutan natrium tio-sulfat 0,1 N

W      = Contoh, gram.

c.       Uji Kadar Abu

Karbon aktif yang ditimbang seberat 100 mg dimasukkan ke dalam kurs porselin yang telah diketahui beratnya. Lalu diabukan dalam furnace secara perlahan setelah semua karbon hilang. Nyala diperbesar pada suhu 880^oC selama 2 jam. Bila seluruh karbon telah menjadi abu, dinginkan dalam desikator lalu ditimbang hingga diperoleh bobot tetapnya.

            Kadar abu =

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil analisis karbon aktif ampas tebu dengan memvariasikan suhu dan waktu aktivasi dapat kita lihat seperti berikut:

No	Uraian	Sampel	Prasyarat (%)	Kualitas (%)
1	Kadar air	3000 C 24 jam	Maks 15	11.7
		4000 C 24 Jam		8.7
		5000 C 24 jam		89.7
		3000  C 48 jam		7.8
		4000 C 48 Jam		2.5
		5000  C 48 jam		8.3
2	Kadar abu	3000 C 24 jam	Maks 10	1.2
		4000 C 24 Jam		22.1
		5000 C 24 jam		76.5
		3000  C 48 jam		31.4
		4000 C 48 Jam		49.2
		5000  C 48 jam		41
3	Daya serap	3000 C 24 jam	Min. 20	25.38
		4000 C 24 Jam		6.35
		5000 C 24 jam		3.17
		3000  C 48 jam		9.51
		4000 C 48 Jam		9.5
		5000  C 48 jam		9.5

Gambar 1. Pola XRD suhu 300 C dan 24 Jam

Dimana sumbu y= 2 theta

            Sumbu x = Peak/puncak

 

Gambar 2. Pola SEM saat suhu 300 C dan waktu 24 jam

Dari hasil analisis data di atas, maka dapat kita lihat bahwa zat arang akan lebih aktif pada pemanasan 300⁰ C dan waktu 24 jam. Dimana, pada suhu ini dihasilkan struktur karbon yang berbentuk Kristal yang tidak beraturan dan tidak memiliki tegangan sama sekali. Sehingga akan menyebabkan karbon lebih menyerap kadar logam berat yang mengenainya. Struktur kristal amorf pada zat arang akan lebih memudahkan zat arang aktif untuk berikatan dengan senyawa logam yang bereaksi dengannya. Berdasarkan hasil pencitraan diatas dapat kita perhatikan bahwa struktur karbon yang didapatkan adalah struktur kristal amorf yang dimana memiliki ukuran sebesar < 2000 amstrong. Dari hasil karakteristik dihasilkan bahwa ukuran pori-pori terbesar dari karbon adalah 1,57 µm dan pori-pori terkecilnya adalah 0,418 µm. dimana, kecilnya besar pori-pori dari arang aktif ini akan mengakibatkan daya serap karbon terhadap logam akan lebih kuat.

4.2. Pengaruh Waktu Aktivasi Terhadap Mutu Arang Aktif

Berdasarkan tabel diatas tampak bahwa peningkatan waktu aktivasi menyebabkan penurunan kualitas zat arang. Semakin lama waktu aktivasi, maka kadar karbon juga akan menurun dan keaktivannya pun akan berkurang.

Sementara itu, bila kita lihat pengaruh aktivasi terhadap kadar abu, maka dapat kita saksikan bersama bahwa semakin lama waktu aktivasi maka akan terjadi peningkatan kadar abu pada sampel. Dan berdasarkan hasil penelitian, kadar abu yang memenuhi syarat Standar Indonesia (SNI) terdapat pada suhu 300⁰ C dan pada waktu aktivasi 24 jam yaitu sebesar 1.2%. Adapun pengaruh dari kadar abu adalah tingginya kadar abu pada karbon dapat mengurangi daya serap arang aktif terhadap gas dan larutan, karena mineral seperti kalsium, kalium, magnesium, dan natrium menyebar dalam kisi arang aktif, dan mempengaruhi pembentukan lebar lapisan kristalit (Manivannan, et al 1999).

Dan pengaruh waktu aktivasi terhadap penyerapan iodine memenuhi standart pada suhu 300⁰ C dan waktu aktivasi selama 24 jam yaitu dimana mencapai 25,38%. Dan dari data di atas dapat kita lihat bahwa waktu aktivasi paling baik untuk karbon aktif dari bagasse adalah dengan waktu 24 jam.

4.3. Pengaruh Temperatur Terhadap Mutu arang Aktif

Dari hasil data pada tabel 1. Juga menunjukkan bahwa karbon aktif yang paling bagus dihasilkan oleh suhu paling rendah yaitu 300⁰ C. Rata-rata daya serap karbon aktif tidak memenuhi standar Indonesia (SNI) kecuali pada suhu karbonisasi 300⁰ C.  Dan daya serap paling tinggi juga dihasilkan oleh suhu karbonisasi paling rendah. Hal ini disebabkan karena pada suhu yang rendah pori-pori dari karbon aktif tidak akan menyusut, sehingga tingkat penyerapan semakin tinggi.

BAB V

KESIMPULAN

1.      Arang aktif yang terbaik diperoleh pada aktivasi 24 jam dan pada suhu 300⁰ C.

2.      Semakin tinggi waktu pengaktivasian, maka mutu dari karbon akan semakin berkurang dan semakn tidak layak digunakan sebagai adsorben.

3.      Semakin tinggi suhu pengkarbonisasian pada bagasse akan mengurangi kualitas dari karbon aktif,karena pada suhu yang tinggi karbon akan relative berubah menjadi abu, dan dengan adanya abu akan menurunkan daya serap dari karbon tersebut.

4.      Berdasarkan hasil peneltian dapat disimpulkan bahwa ampas tebu dapat dipergunakan sebagai alternati untuk pembuatan arang aktif yang berfungsi untuk menyerap logam-logam berat khususnya merkuri. 

DAFTAR PUSTAKA

Alfian, Z. 2006. Merkuri: Antara Manfaat dan Efek Penggunaannya Bagi Kesehatan Manusia dan Lingkungan. [Online]. Avaliable: http://library.usu.ac.id/download/e-book/zul%20alfian.pdf.

Pari, Gustan.2012. Pengaruh Lama Aktivasi Terhadap Struktur Kimia Dan Mutu Arang Aktif serbuk Gergaji Sengon. Forda.Mof

Nurdiansyah, Haniffudin. 2013. Pengaruh Temperatur Karbonisasi dan temperature Aktivasi Fisika dari Elektroda Karbon Aktif Tempurung Kelapa dan Tempurung Kluwak Terhadap Nilai Kapasitansi Eletric Double Capacitor (EDLC). Jurnal Tekhnik Material dan Metalurgi POMITS Vol.2 No.1, Fakultas Tekhnik Industri: ITSN.

S. Salamah.2001.” Pembuatan Karbon Aktif dari Tempurung Kelapa dengan Perlakuan Karbonat”. In prosidingSeminar Nasional “Kejuangan Tekhnik kimia: Yogyakarta.

SNI.1995. Arang Aktif Tekhnis. Standar Nasional Indonesia. SNI 06-3730-1995: Badan Standardisasi Nasional, Jakarta.

Pari, Gustan.2012. Pengaruh Lama Aktivasi Terhadap Struktur Kimia Dan Mutu Arang Aktif serbuk Gergaji Sengon. Forda.Mof

Nurdiansyah, Haniffudin. 2013. Pengaruh Temperatur Karbonisasi dan temperature Aktivasi Fisika dari Elektroda Karbon Aktif Tempurung Kelapa dan Tempurung Kluwak Terhadap Nilai Kapasitansi Eletric Double Capacitor (EDLC). Jurnal Tekhnik Material dan Metalurgi POMITS Vol.2 No.1, Fakultas Tekhnik Industri: ITSN.

S. Salamah.2001.” Pembuatan Karbon Aktif dari Tempurung Kelapa dengan Perlakuan Karbonat”. In prosidingSeminar Nasional “Kejuangan Tekhnik kimia: Yogyakarta.

SNI.1995. Arang Aktif Tekhnis. Standar Nasional Indonesia. SNI 06-3730-1995: Badan Standardisasi Nasional, Jakarta.

Zahira. Bahaya Merkuri.http://zahirastore.blogspot.com/p/bahaya-merkuri.html

http://www.jejaringkimia.web.id/2010/03/dampak-merkuri-terhadap-manusia-dan.html

Achmad, R. 2004. Kimia Lingkungan. Yogyakarta: ANDI

Fardiaz, S. 1992. Polusi Air dan Udara. Yogyakarta: Konisius.

Hutabarat, S dan Steward M E. 1985. Pengantar Oseanografi. Jakarta: UI-Press.

Martono, H. 2005. Penanganan Kasus Keracunan Metil Merkuri di Minamata. Laporan Penelitian. Jakarta: Pusat Penelitian dan Pengembangan Ekologi Kesehatan, Departemen Kesehatan Republik Indonesia.

Masriani dan Eny E. 2003. Usaha Pemanfaatan Kepah (Batissa Sp) Sebagai Bioindikator Tingkat Cemaran Logam Berat Pb dan Cd di Perairan Sungai Kapuas. Laporan Penelitian. Pontianak: FKIP UNTAN.

Anonim. 2010.http://id.wikipedia.org/ wiki/Arang.

Notoatmodjo, S.  2003.  Pendidikan  dan Perilaku Kesehatan.  Jakarta: Rineka     Cipta.