BIODEGRADASI SURFAKTAN DI LINGKUNGAN.docx

5/19/2018 BIODEGRADASI SURFAKTAN DI LINGKUNGAN.docx

1/22

BIODEGRADASI SURFAKTAN DI LINGKUNGAN

A. PENDAHULUAN

Deterjen dirancang dengan formula yang bersifat membersihkan atau sifat

melarutkan. Formula ini terdiri dari surfaktan dan komponen pendukung lainnya yakni

builder (contohnya : tripoliposfat), filler, dan senyawa tambahan. Dalam kasus

lingkungan, surfaktan dalam deterjen memiliki efek yang signifikan walaupun builder

juga melahirkan masalah seiring pertambahan pemakaian. Periode tahun 1947 hingga

1970 penggunaan tripoliposfat meningkat dari 100103 tons pa hinggga 100106 tons

pa sebelum adanya larangan yang dilegalisasi. Sebagian besar materi mencapai

lingkungan (di tanah maaupun perairan alami) berasal dari produk pemakaian melalui

penggunaan lumpur limbah didarat, efluen industri pengolahan air limbah (WWTP) dan

limbah industri yang dibuang ke air tawar maupun laut. Gambar 1. menunjukkan

penggunaan utama surfaktan di Amerika Serikat, Jepang dan Eropa Barat. Sumber

kontaminasi surfaktan lainnya adalah penggunaan dispersan surfaktan untuk tumpahan

bahan bakar minyak dan surfaktan-disempurnakan remediasi tanah setelah tumpahan

dan kontaminasi dengan cairan berair.


2/22

Gambar 1. Penggunaan surfaktan di USA, Jepang, dan Eropa Barat

Secara historis, potensi kontaminasi surfaktan di lingkungan diikuti pergeseran

dari penggunaan deterjen berbasis sabun kepada surfaktan sintetis. Masa transisi ini

sekitar 30 tahun 1940-1970 ketika penggunaan sintetis meningkat dari 4.5103ton per

tahun di Amerika Serikat menjadi sekitar 4,5 ton per tahun dengan 106

, sedangkan

penggunaan sabun jatuh dari 1.4106ton per tahun untuk 0.6106ton pa. Selama ini ada

juga transisi dari penggunaan deterjen padat domestik (bubuk) ke cairan. Sampai 1960

surfaktan utama yang digunakan dalam deterjen adalah propylene tetramer benzene

sulfonat (PT benzena). Kemudian muncul masalah ketika limbah bertambah dan juga

masalah banyaknya muncul busa di sungai. PT benzena yang dibuang ke sistem air

ditemukan resisten terhadap biodegradasi oleh bakteri dikarenakan rantai alkil

bercabang. Pelarangan surfaktan non-biodegradable memaksa beralih ke yang lebih

surfaktan biodegradable alkil rantai lurus dan sekarang surfaktan anionik utama yang

digunakan adalah alkilbenzena sulfonat linier (LAS). Produksi surfaktan dari berbagai

jenis di Amerika Serikat, Jepang dan Eropa Barat ditunjukkan pada Gambar 2. Pada

tahun 1994 produksi LAS di Amerika Serikat, Eropa Barat dan Jepang adalah 840103


3/22

(meter) ton per tahun meskipun konsumsi saat ini jatuh karena diperkenalkannya

alternatif baru. LAS mewakili lebih dari 40% dari semua surfaktan yang digunakan.

Hal ini tidak mengherankan bahwa sebagian besar literatur difokuskan pada masalah

lingkungan yang timbul dari LAS.

Gambar 2. Produksi beberapa tipe berbeda surfaktan yang digunakan di USA, Jepang

dan Eropa Barat

Kelas lain banyak digunakan adalah surfaktan etoksilat alkil fenol (APE), yang

digunakan dalam deterjen, cat, pestisida, dan bahan kimia tekstil dan penambangan

minyak bumi, logam dan produk personal. Produksi APE di seluruh dunia adalah

500103ton per tahun. Formulasi komersial biasanya mengandung campuran dari APE

(rantai panjang dan isomer berbeda) tetapi dengan proporsi yang tinggi dari gugus alkil

nonil dan oktil. Pembatasan penggunaan APE telah muncul sejak adanya penemuan

tahun 1984 yang menyatakan bahwa produk penguraiannya bersifat lebih toksik

terhadap organisme air daripada APE sendiri. Biodegradasi APE menyebabkan


4/22

pemendekan rantai etoksilat untuk karboksilat alkil fenol yang mengarah produknya ke

fenol nonil dan oktil yang memiliki kelarutan dalam air rendah dan menyerap padatan

tersuspensi dan sedimen. Nonil fenol (NP) adalah sekitar 10 kali lebih beracun dari

prekursor etoksilatnya. Hal ini dikenal meniru efek hormon estrogen. Nonil fenolat

dalam air limbah diambil dari lumpur limbah dapat dilewatkan ke sungai. Telah

hipotesis bahwa gangguan endokrin mungkin bertanggung jawab untuk penurunan

jumlah sperma laki-laki, kanker testis dan kanker payudara. Dampak racun subletal

beracun dari NP pada zooplankton di perairan alami mengganggu penentuan kelamin

dan perkembangannya. Masalah ini mengacu ke larangan dan pembatasan penggunaan

APE untuk rumah tangga dan aplikasi industri pembersih di Eropa tapi tidak di Amerika

Serikat. Peneliti AS kurang yakin akan dampak buruk dari fenol alkil, mungkin karena

perbedaan dalam penanganan air limbah di Amerika Serikat yang menghasilkan tingkat

penguraian yang lebih tinggi dibandingkan dengan Eropa.

B. BIODEGRADASI DAN DAMPAK EKOLOGIS SURFAKTAN

Balson dan Felix menggambarkan biodegradasi sebagai penghancuran bahan

kimia dengan aktivitas metabolik dari mikroorganisme. Ketika meninjau literatur

mengenai degradasi surfaktan kutipan studi membagi biodegradasi primer dan / atau

akhir. Degradasi primer didefinisikan sebagai proses ketika struktur telah berubah

sebagian yang menimbulkan penghilangan sifat surfaktannya. Degradasi sempurna

diartikan apabila telah terjadi perubahan molekul surfaktan menjadi CO2, CH4, air,

garam mineral dan biomassa.

LAS dianggap sebagai surfaktan biodegradasi. Di beberapa pengolahan air

limbah ditemukan tingkat biodegradasi LAS yang sangat tinggi (97-99%) menggunakan


5/22

proses aerob. Sebaliknya, APE kurang terbiodegradasi dan memiliki nilai hanya 0-20%

berdasarkan oksigen yang digunakan dan 0-9% berdasarkan tekhnik spektroskopi.

Gambar 3. Jalur reaksi - dan - oksidasi dari rantai alkil selama degradasi surfaktan


6/22

Mekanisme penguraian LAS meliputi degradasi rantai lurus alkil, gugus

sulfonat, dan terakhir cincin benzena. Pemecahan rantai alkil dimulai dengan oksidasi

pada gugus metil yang paling ujung ( oksidasi) menghasilka alkohol, aldehid, dan

kemudian menjadi asam karboksilat seperti pada Gambar 3. Reaksi ini dikatalisis oleh

enzim alkana monooksigenase dan dua dehidrogenase. Asam karboksilat bisa masuk ke

siklus oksidasi dan fragmen dua atom carbonnya bisa masuk ke siklus asam

trikarboksilat sebagai asetilCo-A.

Tahap kedua penguraian LAS adalah pelepasan gugus sulfonat. Tiga

mekanisme yang telah diajukan untuk desulfonasi berdasarkan reaksi berikut :

Hidroksiatif desulfonasi :

RSO3H + H2O + ROH2+

(1)

Monooksigenase katalis dalam kondisi asam :

RSO3H + O2+ 2NADHROH + H2O + + 2NAD+ (2)

Reduksi desulfonasi :

RSO3H + NADH + H+RH + NAD++ H2SO3(3)

Mekanisme ini berlaku untuk pemecahan LAS dan menghasilkan produk sulfit yang

akan teroksidasi di lingkungan dan membentuk sulfat.

Penghilangan alkil dan gugus sulfonat dari LAS meninggalkan penilasetat atau

asam benzoat. Oksidasi mikroorganisme penilasetat menghasilkan asam fumarat dan

asam asetoasetat, juga benzena yang dikonversi menjadi katekol.

Pada penelitian biodegradasi LAS menggunakan kultur bakteri didapatkan dari

muara sungai (Krka river estuary, Croatian Mid Adriatic region). Pada penelitian

tersebut ditemukan fakta bahwa laju biodegradasi bergantung pada sumber kultur, suhu


7/22

dan struktur gugus alkilbenzenanya. Kultur yang diisolasi dari permukaan air tawar

sungai memiliki kemampuan yang lebih besar dalam mendegradasi LAS dibandingkan

kultur yang diisolasi dari dasar air laut. Laju degradasi juga lebih cepat untuk rantai

alkil LAS yang panjang (C13) dan lambat untuk isomer LAS yang memiliki gugus

sulfopenil dalam kasus ini dikategorikan rantai sedang. Biodegradasi surfaktan

sempurna membutuhkan konsorsium bakteri karena keterbatasan kapasitas metabolisme

dari mikroorganisme individu. Peluang untuk simbiosis komensalisme (hanya salah satu

organisme yang mendapatkan keuntungan) dan sinergisme terjadi pada sebuah

konsorsium bakteri. Efek interaktif ini merujuk kepada biodegradasi yang lebih efektif

dibandingkan kemungkinan yang dilakukan oleh mikroorganisme individual.

Biodegradasi LAS membutuhkan empat anggota konsorsium, tiga diantaranya

mengoksidasi rantai alkil tetapi sinergisme semuanya digunakan untuk memineralisasi

cincin aromatik.

Surfaktan dalam jumlah besar akan bergabung dengan padatan lumpur limbah.

Bagaimanapun, LAS tidak bisa didegradasi oleh proses anaerob dengan bakteri

mesophilicataupun thermophilic. Penguraian LAS telah diteliti oleh V.M. Leon et al

bahwa suhu optimumnya adalah pada 90C dan bakteri yag digunakan termasuk kepada

golonganPhyschrophile.

Penilaian bahaya ke lingkungan oleh kontaaminasi surfaktan dan katabolit

surfaktan merupakan hal yang paling penting dan bukan isu yang sederhana. Penelitian

di Beanda tentang bahaya terhadap lingkungan perairan dari surfaktan hingga sabun,

menempatkan urutan materi yang prioritas yakni LAS, alkohol etoksilat, alkohol

etoksilat sulfat, dan sabun. Penelitian ini melihat perbandingan parameter prediksi


8/22

konsentrasi lingkungan (PEC) pada 1000 dibawah limbah muara sungai dengan

prediksi konsentrasi tidak berefek. (PNEC). Data diambil dari tujuh lokasi dan disokong

oleh industri Belanda. Surfaktan memiliki perbandingan PEC/PNEC 0,05 sedangkan

sabun hampir mendekati 1. Hasil ini menduga bahwa bahayanya terhadapa lingkungan

perairan sangat kecil.

Penilaian bahaya LAS terhadap tanaman darat dan hewan dilaporkan oleh

Mieure et al. menyimpulkan adanya batas aman yang memadai dalam penggunaan air

limbah untuk irigasi spesies tumbuhan. Spesies tanaman yang paling rentan adalah

anggrek dan sayuran tumbuh hidroponik (lobak, kubis Cina dan beras). Efek buruk pada

spesies tanaman dan hewan (cacing tanah Eisena foetids dan Lumbricus terrestris)

diamati pada konsentrasi LAS dari 10 mg l-1, namun konsentrasi LAS dalam efluen air

limbah berada dalam kisaran 0,09 mg l-1sampai 0,9 mg l-1. Angka ini memberikan batas

keamanan dalam rentang 10 hingga 100. Pengaruh surfaktan terhadap pertumbuhan

tanaman dari penggunaan lumpur limbah sulit untuk diketahui karena pada umumnya

lumpur meningkatkan pertumbuhan tanaman. Efek buruk pada pertumbuhan tanaman

diamati pada 392 g g-1 tetapi pemantauan jangka panjang pada kisaran 46 lokasi

lingkungan memberikan LAS konsentrasi 63 g g-1. Angka ini memberikan batas

keamanan dari 131. Untuk hewan darat batas tidak ada efek samping adalah 235 g g-1

dan batas keselamatan 78.

Namun, dalam melihat ekotoksisitas dari limbah efluen residu surfaktan kurang

beracun dan catabolites surfaktan harus dipertimbangkan dan ini membutuhkan tes

analitis untuk entitas ini. Pemantauan LAS dan produk degradasinya di lingkungan laut,

terutama dari zona litoral, lebih kompleks karena gangguan potensial dari surfaktan


9/22

alami lainnya dan senyawa organik lainnya. Beberapa masalah deteksi surfaktan dan

estimasi dalam lingkungan mungkin diselesaikan di masa depan dengan menggunakan

biosensor yang spesifik. Sebuah biosensor optik untuk penentuan surfaktan ionik

berdasarkan imobilisasi acrylodan berlabel serum albumin sapi ke silikasilanisedserat

optik telah dikembangkan. Ini memiliki jangkauan dinamis linier dari 5 sampai 60 M

dan waktu respon kurang dari 30 s, meskipun stabilitas jangka panjang dari biosensor

perlu meningkatkan.

Biodegradasi LAS dipengaruhi oleh sejumlah faktor diantaranya konsentrasi

oksigen terlarut, kompleks dengan surfaktan kationik, pembentukan kalsium tidak larut

dan garam magnesium, kehadiran kontaminan organik lainnya dan pengaruh LAS

terhadap pH selama degradasi aerobik. Pada air tanah terkontaminasi limbah tingkat

biodegradasi LAS meningkat seiring dengan konsentrasi oksigen terlarut dan homolog

rantai panjang alkil (C12 dan C13) yang dibiodegradasi. Namun, penghilangan LAS

ditemukan menjadi 2-3 kali lebih besar dalam kondisi laboratorium dibandingkan

dengan penelitian lapangan acak. Pembentukan kompleks LAS dengan surfaktan

kationik (alkyltrimetilammonium klorida (TM) dan klorida dialkildimetilammonium

(DM)) menyebabkan adsorpsi kompleks ke sedimen sungai. Adsorpsi kompleks yang

terbentuk dengan rasio molar LAS untuk surfaktan kationik dalam kisaran 1:1hingga 6:

1 (dengan TM) dan 1:1 hingga 2:1 (dengan DM) mematuhi Freundlich adsorpsi isoterm.

Tingkat biodegradasi yang diukur selama 14 hari untuk 1:1 dan 2:1 kompleks relatif

terhadap laju biodegradasi LAS (diambil sebagai 100%) adalah sebagai berikut: 2LAS:

TM (56%), LAS: TM (36% ), 2LAS: DM (31%) dan LAS: DM (29%). Kinetika

biodegradasi materi LAS dan organik oleh campuran kultur bakteri seperti yang


10/22

digunakan dalam pengolahan lumpur aktif dapat dipengaruhi oleh LAS pada

konsentrasi tinggi (>20 mg l-1). Ini muncul sebagai konsekuensi dari penurunan pH LAS

selama degradasi aerobik. Tingkat tertinggi biodegradasi ditemukan untuk homolog

terpanjang rantai alkil.

Biodegradasi APE oleh bakteri dalam air laut tercemar dengan limbah

perkotaan disebabkan oleh bakteri dari genus Pseudomonas yang berasal dari laut.

Beberapa spesies lain bakteri Gram-negatif dapat mendegradasi APE 9-10 gugus etoksi.

Strain Pseudomonas mendegradasi hanya empat atau lima gugus etoksi, meskipun

spesies lain dari bakteri yang tidak mampu mendegradasi APE rantai panjang tetapi

hanya dapat mendegradasi APE dengan empat atau lima gugus etoksi menjadi dua

senyawa gugus etoksi.

C. SURFAKTAN DALAM LUMPUR LIMBAH

Karena sifat amphiphilic alami surfaktan di limbah mentah dapat menyerap ke

permukaan partikel penghuni. Surfaktan juga dapat mengendapkan dari larutan dengan

adanya ion logam (terutama Ca2+.). Perilaku tersebut dapat mengakibatkan sebagian dari

jumlah surfaktan limbah mentah dikaitkan dengan fraksi partikel. Sebuah langkah awal

yang umum di IPAL adalah penghilangan partikel di tangki pengendapan primer.

Lumpur dikumpulkan dari tangki ini biasanya kaya surfaktan. Penanganan lumpur

tersebut umumnya secara anaerobik pada suhu tinggi. Surfaktan yang umum digunakan

biasanya mudah biodegradasi dalam kondisi aerobik namun karena jalur metabolisme

dibatasi mayoritas tidak terdegradasi dalam kondisi anaerobik. Oleh karena itu, lumpur

diperlakukan anaerob masih mungkin kaya surfaktan pasca perawatan. Matthews

melaporkan bahwa selama tahun 1977 dari 1,3 ton M dari lumpur limbah yang


11/22

dihasilkan di Inggris 45% dijadikan sebagai pupuk untuk lahan pertanian. 55% sisanya

dibuang melalui situs TPA atau insinerator. Lumpur digester anaerobik (berat kering)

dapat berisi LAS 0,3-1,2%. Penambahan anaerobik lumpur limbah digester untuk lahan

pertanian merupakan sumber potensial yang besar dan surfaktan LAS lain ke

lingkungan tanah.

1. Linear alkilbenzena sulfonat (LAS)

LAS adalah garam sulfanik acid. LAS memiliki banyak isomer (sekitar 26)

dengan struktur C6H4SO3- Na+. Senyawa ini memiliki berat molekul 380 dan termasuk

surfaktan anionik.

Gambar 4. Linear alkil benzena sulfonat

Sifat atau karekteristik dari senyawa LAS (Rosen, 1978) adalah:

Letak cincin benzennya acak sepanjang rantai karbon

Biasanya berbentuk garam Na atau Ca

Panjang rantai alkilnya 12

Murah dan banyak digunakan

Terionisasi sempurna sehingga larut dalam air, kehadiran sulfonik acid

Resisten terhadap pengolahan anaerob

Dapat terbiodegradasi pada kondisi aerob


12/22

LAS merupakan bahan deterjen yang paling banyak dikonsumsi, mencapai

2,8x 106 ton/thn pada tahun 1995 (ainsworth, 1996). Pada LAS biasanya terdapat

senyawa sulfonat aromatik yang produksinya mencapai 1,8 x 106 ton/thn pada tahun

1987 . LAS adalah senyawa biodegradbleyang biasanya terkandung pada air buangan

sekitar 120 mg/l (Kertesz,1987).

Senyawa LAS yang umum digunakan dalam deterjen yaitu Natrium cilbenzene

Sulfonate (C18H29O5S-Na+) dengan spesifikasi sebagai berikut (sumber: PT.Kao

Indonesia chemicalc, 2002):

Penampakan berupa cairan kental berwarna coklat tua

Warna (20 % gardner aktif) max`1 %

Warna (10 % kleff aktif) max 60 %

Kelembaban maksimum 1 %

H2SO4bebas max 2,0 %

Umur aktif min 96 %

Nilai keasaman (mg KOH/gr) dengan nilai 178 s/d 188

Proses adsorpsi LAS untuk partikulat terutama yang digerakkan oleh efek

hidrofobik dan interaksi spesifik atau elektrostatik. Besarnya adsorpsi telah terbukti

tergantung pada sejumlah faktor. Prats et al. menyatakan bahwa kehadiran tipe dari

homolog LAS mungkin berpengaruh signifficant. Alkil rantai panjang diberikan

hidrofobisitas yang lebih besar sehingga meningkatkan kecenderungan adsorptif.

Painter menyatakan bahwa untuk setiap atom karbon ditambahkan ke rantai alkil terjadi

peningkatan Ka (konstanta asosiasi) dua sampai tiga kali lipat.


13/22

Karakteristik air yang membawa effuent dapat memiliki dampak yang

signifikan pada adsorpsi LAS. Berna et al. menunjukkan bahwa kesadahan air secara

signifikan bisa mengubah koefisien partisi dari LAS di limbah mentah. Air dengan

kandungan Ca2+menghasilkan lumpur dari tangki pengendapan primer yang berisi 30-

35% konsentrasi LAS dari limbah mentah, namun air yang relatif lunak hanya

menghasilkan 10-20%.

Kehadiran konsentrasi tinggi LAS di lumpur limbah keluar dari IPAL

tergantung pada jenis pengolahan lumpur tersebut. Hal ini juga melaporkan bahwa LAS

adalah mudah terdegradasi dalam kondisi aerobik. Oksidasi rantai alkil di gugus metil

ujung (-oksidasi) membutuhkan adanya molekul oksigen. Degradasi selanjutnya dari

rantai (-oksidasi) yang diikuti dengan fisi oksidatif dari cincin aromatik untuk

memberikan asam dikarboksilat penganti sulfonat. Akhirnya terjadi desulfonation cincin

yang merupakan produk degradasi. -oksidasi rantai alkil dan pemutusan cincin

benzena membutuhkan molekul oksigen, karena itu di bawah degradasi kondisi anaerob

melalui jalur tersebut tidak mungkin. Saat ini tidak ada bukti membandingkan degradasi

LAS dalam kondisi anaerobik. Holt et al. menyatakan bahwa lumpur limbah umumnya

dicerna dalam kondisi anaerobik. Jensen mengkompilasi sebuah hasil dari sepuluh studi

LAS lumpur limbah dari berbagai lokasi di seluruh dunia. Ia menemukan bahwa lumpur

limbah yang telah diolah aerobik memiliki konsentrasi LAS dari 100-500 mg kg -1berat

kering. Hal ini jauh lebih rendah daripada tingkat yang ditemukan di lumpur yang

diolah anaerob (5000-15000 mg kg-1berat kering). Oleh karena itu, tingkat kontaminasi

LAS lumpur limbah yang sangat tergantung pada WWTP individu dan metode

pengolahan lumpur.


14/22

Selama 15 tahun terakhir nasib LAS dalam lumpur diubah menjadi tanah telah

menerima banyak perhatian. Tabel 1. menunjukkan ringkasan hasil yang dilaporkan dari

beberapa studi yang memeriksa kenyataan dari surfaktan. Studi yang paling

komprehensif yang dilakukan oleh Holt et al., Holt dan Bernstein dan Waters et al.

Studi ini meneliti LAS dan LAB (prekursor LAS tidak bereaksi sekitar 1-3%

konsentrasi LAS) di lumpur pertanian diubah menjadi tanah. Perbandingan dibuat

antara perkiraan beban tanah kumulatif LAS / B (dihitung dari jumlah aplikasi lumpur

sebelumnya dan LAS / B isi tersebut lumpur) dan konsentrasi LAS / B tanah. Studi ini

mencakup 51 bidang pada 24 pertanian terletak di kawasan Thames Water Authority di

Inggris selatan. Lokasi sampel memiliki beberapa tipe tanah (tanah liat, tanah liat lanau,

lempung liat berpasir dan loam) dan penggunaan pertanian (garapan atau padang

rumput), komposisi lumpur yang berbeda dan asal-usul (homolog distribusi, 2,7- 34 %

padatan kering, 15-341 mg LAS l-1lumpur), frekuensi aplikasi (0-6 tahun), konsentrasi

tanah pasca aplikasi (0-293 mg LAS kg-1 tanah) dan metode aplikasi sludge (injeksi

bawah permukaan atau surface dressing). Hasil penelitian menunjukkan bahwa 42

bidang yang belum dirawat dalam 1987 (tahun studi) diperlihatkan konsentrasi tanah

LAS dari 0 -2,5 mg kg-1(83% mengandung 98% dari LAS bila dibandingkan dengan beban estimasi

kumulatif. Sembilan bidang yang telah dirawat dalam 1987 menunjukkan konsentrasi

tanah 0,2-19,8 mg kg-1dibandingkan dengan beban estimasi kumulatif dari 15-206 mg

kg-1, pengantian LAS 70-90% dari beban estimasi kumulatif. Lima bidang yang

dipantau dalam kursus waktu untuk menentukan tingkat hilangnya LAS menunjukkan

degradasi waktu paruh sekitar 7 -22 hari. Holt et al. menyimpulkan bahwa degradasi


15/22

mikroba terutama didorong dan jenis tanah, penggunaan lahan pertanian, metode

aplikasi dan apakah tanah yang telah dibajak atau tidak, tidak berpengaruh terhadap

tingkat degradasi. LAS distribusi homolog tidak menunjukkan aplikasi perubahan

signifikan pasca menunjukkan ada penurunan diferensial. LAB ditemukan memiliki

waktu paruh sekitar 15 hari. Bidang dengan aplikasi selama 1989 (tahun sampling)

menunjukkan konsentrasi 5-390 g kg-1 tanah dan ladang tidak menerima perlakuan

selama tahun 1989 umumnya memiliki konsentrasi 65 g kg-1(penggantian 99%).

Tabel 1. Kenyataan surfaktan dalam lumpur yang berubah menjadi tanah

Marcomini et al. mengamati bahwa setelah periode awal konsentrasi tanah

penghilangan LAS muncul tidak meningkat dan tidak menurun jauh. Level tanah pasca

pengolahan lumpur turun cepat dari 45 mg kg-1hingga 5 mg kg-1, diamati dari titik tidak


16/22

ada perubahan signifikan lebih lanjut. Para penulis menyarankan bahwa pengamatan ini

mungkin disebabkan oleh LAS yang dimasukkan ke dalam partikel tanah dan / atau

dikaitkan dengan bahan organik tanah. Hal ini secara efektif membuat mereka tersedia

untuk mikroorganisme yang bertanggung jawab untuk biodegradasi mereka.

Pada penelitian yang dilakukan oleh Budiawan et al. Acinetobacter spterbukti

lebih efisien dalam mendegradasi LAS dibandingkan Psudomonas putida,

Pseudomonas fluorescencedanBacillaria spp.Tetapi pada penelitian ini hanya tercapai

reaksi pada rantai alifatik, belum sampai pada tahap pembukaan cincin aromatik.

Degradasi juga bisa terjadi karena penggunaan reaksi fotokimia melalui sinar UV.

Penelitian ini dilakukan pada panjang gelombang 254 nm dan diberi kombinasi dengan

menggunakan H2O2.

2. Alkil fenol etoksilat

APE mengalami degradasi primer hampir sempurna dengan adanya oksigen.

Jones dan Westmoorland mengamati degradasi nonil fenol etoksilat (NPE) dalam

lumpur kompos dikumpulkan dari wol. Mereka mengamati 98% berat bersih

terdegradasi primer dari NPE dalam 100 hari. / -oksidasi ini disebabkan oleh

degradasi rantai alkil, tapi sedikit bukti diamati dari setiap degradasi ikatan eter

aromatik. Observasi ini didukung oleh penambahan dari NP menjelang akhir periode

pemantauan. Kravetz et al. mengamati di perbedaan yang mirip laju degradasi produk

pecahan APE. Pelabelan APE (3H label konstituen aromatik, 14C label rantai alkil)

ditempatkan dalam bioreaktor dan produk degradasi terminal dipantau. Dua puluh

sembilan persen dari label 3H diubah menjadi air tetapi 58% dari 14C itu dikonversi

menjadi CO2. Hal ini menunjukkan bahwa degradasi primer berlangsung cepat, produk


17/22

degradasi yang tidak untuk mikroorganisme. Rantai polioksietilena tampaknya mudah

biodegradasi tetapi turunan NP lebih tangguh. Karena sifat amphiphilic alami APE dan

produk pemecahan menunjukkan ketertarikan dengan permukaan partikulat, dan

proporsi yang signifikan tidak bisa diamati dalam fraksi lumpur. Konsentrasi APE

dilaporkan dalam literatur tampaknya jauh lebih tinggi dalam lumpur digester anaerobik

(900-1.100 mg kg-1) daripada di lumpur aerobik (0,3 mg kg-1). Degradasi APE dan

produk penguraiannya muncul dibatasi dalam lingkungan anaerobik. Tanpa kehadiran

molekul oksigen awal -oksidasi rantai alkil tidak dapat terjadi, membatasi pemecahan.

Oleh karena itu, peningkatan konsentrasi APE dan turunan pemecahannya yang hadir

dalam konsentrasi yang relatif tinggi dalam lumpur dan dapat memasuki lingkungan

melalui aplikasi untuk lahan pertanian. Namun, Marcomini et al. [53] mengamati bahwa

lumpur limbah diubah tanah memperlihatkan penurunan yang cepat konsentrasi NP

dalam pasca aplikasi sekitar 80% dalam waktu 3 minggu, menunjukkan bahwa dalam

lingkungan tanah aerobik NP tidak akan menumpuk.

D. SURFAKTAN DALAM AIR LIMBAH

Surfaktan dapat mencapai lingkungan sebagai akibat dari keluarnya cairan dari

IPAL ke sungai dan muara atau pembuangan langsung limbah mentah. Pembuangan

limbah mentah semakin jarang terjadi di sebagian besar negara-negara industri

meskipun jumlah kecil masih dibuang dengan cara ini. Nasib semua polutan organik di

IPAL ditentukan oleh beberapa proses termasuk pertukaran gas dengan atmosfer,

penyerapan dengan padatan tersuspensi dan biodegradasi aerobik dan anaerobik.

Pengolahan yang efisien di IPAL akan menghasilkan pembuangan surfaktan ke

lingkungan dengan tingkat yang sangat rendah. Untuk LAS, SAS dan surfaktan kationik


18/22

DTDMAC penyerapan ke jalur endapan limbah selama 26, 16 dan 23 sampai 53%

masing-masing dari bahan influen, sementara biodegradasi menghilangkan 73, 43 dan

36 menjadi 43% masing-masing. Efluen dari IPAL hanya meninggalkan 1% LAS, 61%

SAS dan 6-41% DTDMAC. Surfaktan akan mengalami biodegradasi lebih lanjut dalam

lingkungan yang bersama dengan pengenceran akan mengurangi efek toksikologis

mereka lebih lanjut.

Studi dari IPAL khususnya di Jerman telah dilaporkan oleh Schrder et al.

Pembuangan dari IPAL di sungai Rur dan Angerbach, anak sungai kecil di sekitar

Dusseldorf . Dalam studi kedua IPAL yang ditampilan jumlah penduduk sekitar 59000

ditambah industri 10000 dan kapasitas pabrik total 25 000 m3 air. Konsentrasi LAS

dalam influen memuncak pada siang hari sekitar pukul 19.00 pada sekitar 3500 g l -1,

untuk AES puncak adalah 4500 g l-1dan sulfat alkohol (AS) 600 g l-1. Pemantauan

surfaktan konsentrasi influen dan efluen memungkinkan laju eliminasi yang akan

dihitung untuk surfaktan anionik. Hasilnya didapatkan menjadi 99,7% (LAS), 99,9%

(AS) dan 99,99% (AES).

Hal ini jelas dari studi dan data yang dilaporkan oleh Alder et al. untuk IPAL

bahwa eliminasi berbagai surfaktan anionik sangat effcient di IPAL modern, tapi agak

kurang begitu untuk surfaktan kationik. Hal ini seharusnya tidak terjadi . Bagaimanapun

harus ada alasan untuk puas, penghilangan konstituen dalam formulasi deterjen seperti

agen fluoresensi pemutih, naftalena sulfat digunakan dalam kimia, farmasi dan industri

tekstil dan juga senyawa organotin dalam cat antifouling laut seperti tributiltin, jauh

kurang efisien . Dalam kasus naftalena sulfat 95% dari polutan ini masih hadir dalam

limbah IPAL.


19/22

Pembuangan langsung dari limbah mentah menjadi semakin langka, tetapi studi

dari Sungai Llobregat dekat Barcelona (Spanyol) dimana limbah mentah dari Caserres

dibuang, menunjukkan bahwa laju biodegradasi LAS yang cepat memberikan kondisi

yang rendah di sungai yang memadai. Gambar 6. menunjukkan penurunan konsentrasi

LAS (pada skala log) sebagai fungsi jarak dari titik pembuangan kotoran. Ada

penurunan cepat dalam konsentrasi LAS dalam air sungai sebesar 1,5 km dari titik

pembuangan terutama di musim dingin ketika air rendah di sungai yang tinggi (75 m3

min-1). Dalam bulan-bulan musim panas (tingkat rendah 4,5 m3 min-1) penurunan

kurang nyata. Pada 4,8 km dari titik pembuangan konsentrasi yang sama pada kedua

musim dan sesuai sekitar 0,06% dari konsentrasi pembuangan. Perlu dicatat bahwa

penurunan konsentrasi berhubungan dengan baik biodegradasi dan kerugian akibat

adsorpsi pada sedimen sungai dan padatan tersuspensi dalam limbah mentah.


20/22

Gambar 6. Penurunan konsentrasi air dari LAS di Llobregat sungai sebagai akibat dari

biodegradasi / bioadsorption setelah keluarnya limbah mentah dari Caserres (Barcelona,

Spanyol) sebagai fungsi jarak dari titik pembuangan.

Konsentrasi LAS dalam air permukaan Laut Utara, antara 1 dan 70 km dari

pantai, diukur dengan Proctor and Gamble pada Februari 1989. Hasil bersama-sama

dengan orang-orang dari pengukuran lebih lanjut, mulai dari muara sungai Scheldt

hingga 15 km lepas pantai, yang dibuat pada bulan Oktober 1989 dilaporkan pada tahun

1991. Konsentrasi LAS dalam studi ini berkisar antara 60,05 g l -1menjadi 9,4 g l-1.

Kadar garam air merupakan faktor utama mengendalikan konsentrasi LAS dalam

lingkungan laut. LAS adsorbsi pada sedimen sungai di muara dan tingkat pengendapan

sedimen meningkat seiring dengan kadar garam ketika air sungai bercampur dengan air

laut. Penurunan dalam tingkat surfaktan karena kadar garam jauh lebih besar dari yang

diperkirakan karena pengenceran. Stalmans et al. [91] menyimpulkan bahwa yang khas

LAS konsentrasi di Laut Utara akan lebih rendah dari 1 g l-1. Diambil dalam konteks

batas keamanan bagi organisme laut, nilai LC50 untuk berbagai spesies adalah sebagai

berikut: cod (Gadus morrhua) 1 mg L31, pendiri (Platichthys Jesus) 1,5 mg l-1, plaice

(Pleuronectes platessa) 5 mg l-1, tiram 0,025 mg l-1dan udang merah muda 19-154 mg

l-1, bahkan untuk organisme yang paling sensitif (misalnya tiram) batas keamanannya

25. estrogenik senyawa.

Dalam jangka panjang, air minum yang telah terkontaminasi limbah deterjen

berpotensi sebagai salah satu penyebab penyakit kanker (karsinogenik). Proses

penguraian deterjen akan menghasilkan sisa benzena yang apabila bereaksi dengan klor

akan membentuk senyawa klorobenzena yang sangat berbahaya. Kontak benzena dan


21/22

klor sangat mungkin terjadi pada pengolahan air minum, mengingat digunakannya

kaporit (dimana di dalamnya terkandung klor) sebagai pembunuh kuman pada proses

klorinasi.

E. KESIMPULAN

1. Beberapa surfaktan dapat mengalami biodegradasi seperti linear

alkilbenzena sulfonat dan alkil fenol etoksilat

2. Pendegradasian dilakukan dengan cara proses aerob dengan kultur bakteri

konsorsium maupun campuran.

3.

Penguraian LAS dilakukan dengan 3 tahap yakni : pendegradasian rantai

alkil, desulfonasi dan pemutusan cincin aromatik

4. Hasil degradasi surfaktan dapt dimanfaatkan ke tanah pertanian.

5. Jumlah komposisi surfaktan berbeda-beda pada jenis limbah buangan.

6.

Konsentrasi LAS berpengaruh juga pada kadar garam, karena LAS akan

membentuk sedimen.


22/22

F. DAFTAR PUSTAKA

Budiawan, Fathisa. Yuni, Khairani. Neera, Biodegradabilitas dan uji toksisitas hasildegradasi surfaktan linear alkilbenzena sulfonat (LAS) sebagai detejen pembersih,

Makara. Sains. Vol 13. No 2. November 2009 : 125-133

Juju, Deterjen, Surfaktan, dan LAS, http://jujubandung.com/2012/06/04/deterjen-

surfaktan-dan-las-2/.Diakses tanggal 6 Januari 2013

M.J. Scott, M. N. Jones, The biodegradation of surfactants in the environment,

Biochimica et Biophysica Acta 1508 (2000) 235-251

Tabrizi, Gelareh Bankian. Mehrvar, Mehrab. Pilot-plant study for the photochemical

treatment of aqueous linear alkylbenzene sulfonate. Separation and PurificationTechnology 49 (2006) 115121

Unknown. Bahaya Deterjen Bagi Kesehatan & Lingkungan.

http://www.rajagrosir.com/news/1/Bahaya-Deterjen-Bagi-Kesehatan-Lingkungan.

Diakses tanggal 6 Januari 2013.

V.M. Leon et al. Removal of linear alkylbenzene sulfonates and their degradation

intermediates at low temperatures during activated sludge treatment.

Chemosphere 64 (2006) 11571166
http://jujubandung.com/2012/06/04/deterjen-surfaktan-dan-las-2/http://jujubandung.com/2012/06/04/deterjen-surfaktan-dan-las-2/http://jujubandung.com/2012/06/04/deterjen-surfaktan-dan-las-2/http://www.rajagrosir.com/news/1/Bahaya-Deterjen-Bagi-Kesehatan-Lingkunganhttp://www.rajagrosir.com/news/1/Bahaya-Deterjen-Bagi-Kesehatan-Lingkunganhttp://www.rajagrosir.com/news/1/Bahaya-Deterjen-Bagi-Kesehatan-Lingkunganhttp://jujubandung.com/2012/06/04/deterjen-surfaktan-dan-las-2/http://jujubandung.com/2012/06/04/deterjen-surfaktan-dan-las-2/

BIODEGRADASI SURFAKTAN DI LINGKUNGAN.docx

Documents

Transcript of BIODEGRADASI SURFAKTAN DI LINGKUNGAN.docx