MIPALAPORAN PENBLITIAN

PEMANFAATAN KULIT DURIAN SEBAGAI ADSORBENBIODEGRADABLE LIMBAH DOMESTIK CAIR

Oleh:

ShafaNoer, M.Si (0321038603)

Rosa Dewi pratiwi, M.pd (031106g302)

Efri Grcsinta, M.ptt.Si (030610g701)

Dibiayai Oleh:universitas Indraprasta pGRI Jakarta Merarui LppM Sesuai dengan Kontrak

Peneritian Nomor : 009q/Kp/L..M/ININDRA/IV 12014

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGIFAKULTAS TEKNIK, MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS INDRAPRASTA PGRI

JAKARTA

2014

--

PGRI

HALAMAN PENGESAHAN LAPORAN PENELITIAN

1. Judul

2. Bidang Ilmu3. Ketua Tim Pengusul

a. Nama Lengkapb. Jenis Kelaminc. NIDNd. Disiplin Ilmue. Jabatan Akademikf. Program Studig. Fakultash. Alamat

i. Telepon/[IP/E-mail4. Jumlah AnggotaNama Anggota INamaAnggota II5. Lokasi Penelitian6. J angka Waktu Penelitian

:Pemanfaatan Kulit Durian sebagaiB i o de gr a d ab I e Limbah Domestik C air.

MIPA

Shafa Noer. M.SiPerempuan032r038603BioteknologiTenaga PengajarPendidikan BiologiTeknik, Matematika dan IlmLr Pengetahuan AlaniJl. Raya Condet. Gg. FI.M.Izi no 67, rtlrw015/005. JakTim081314941055/ shafa noer@yahoo.co.id2 OrangRosa Dewi Pratiwi, M.PdEfri Gresinta, M.Pd.SiUniversitas Indraprasta PGRi4 (empat) BulanRp 2.500.000,00

.Iakarta. l4 Agustus 2014

Adsorben

Pendidikan Biologi,

Dra. Yulistiana,M.PdNrK. 041907969090

Kepala Pusat

ShafaNoer, M.SiNIDN.0321038603

Menyetujui.Mateniatika dan ilmu Pengetahuan Alam

PGRI

NrK.972904610t7

iIt

I

I

I

7.

M.Pd.

11

BAB I

PENDAHULUAN

Indonesia adalah salah satu negara tropis yang memiliki keanekaragaman

buah buahan. Durian adalah salah satu komoditas tanaman buah yang sangat

terkenal di Asia tenggara terutama Indonesia. Konsumsi buah durian di Indonesia

relatif cukup tinggi dan mencakup semua golongan baik golongan menengah ke

atas maupun menengah ke bawah.

Menurut riset dari Badan Pusat Statistik pada tahun 2011, Indonesia

mampu mencapai 1.818.949 ton untuk produksi durian. Pada umumnya,

masyarakat Indonesia hanya mengkonsumsi daging durian dan beberapa ada juga

yang mengolah biji durian menjadi makanan tertentu .Jika kita pikirkan lebih

dalam, konsumsi durian sebanyak itu sudah tentu menghasilkan limbah berupa

kulit durian yang tidak sedikit pula. Limbah tersebut jika dibiarkan akan

menimbulkan bau yang tidak sedap dan jika dibakar akan menimbulkan

pencemaran udara.

Gambar 1. Limbah Kulit Durian Belum Dimanfaatkan

Berdasarkan penelitian dari University Chulalongkom Thailand yang

menyebutkan bahwa kulit durian memilki kandungan selulosa terbanyak sekitar

50%-60% carboxymethylcellulose dan lignin 5%. Penggunaan selulosa ini dapat

diaplikasikan karena bahan ini dapat mengikat bahan logam. Selulosa pada kulit

durian memiliki tiga gugus hidroksil yang reaktif dan memiliki unit berulang-

ulang yang membentuk ikatan hidrogen intramolekul dan antar molekul. Ikatan

ini memiliki pengaruh yang besar pada kereaktifan selulosa terhadap gugus-gugus

lain. Polimer selulosa terdiri dari monomer D-glukosa yang dapat dimodifikasi

oleh gugus fosfat (Soekardjo, 1990). Dari karakteristik tersebut, kuliat durian

dapat dgunakan sebagai bahan baku yang potensial dalam pembuatan karbon

aktif.

Karbon aktif dapat berbentuk serbuk dan butiran yang merupakan suatu

senyawa karbon yang mempunyai ciri-ciri khas berupa permukaan pori yang luas

dan dalam jumlah yang banyak. Karbon aktif dengan luas permukaan yang besar

dapat digunakan untuk berbagai aplikasi, diantaranya sebagai penghilang warna,

penghilang rasa, penghilang bau dan agen pemurni dalam industri makanan.

Selain itu juga banyak digunakan dalam proses pemurnian air baik dalam proses

produksi air minum maupun dalam penanganan limbah.

Dari latar belakang tersebut maka perlu dilakukan penelitian tentang

pemanfaatan kulit durian agar tidak menumpuk sia-sia. Penelitian yang dimaksud

adalah pembuatan adsorben berupa arang aktif berbahan baku kulit durian.

Pemanfaatan limbah kulit durian sebagai karbon aktif akan mengatasi dua

masalah sekaligus, yaitu akan mengurangi volume limbah kulit durian itu sendiri,

serta dapat membantu mengurangi limbah domestik cair.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Kulit Durian

Berdasarkan penelitian dari University Chulalongkom Thailand

yang menyebutkan bahwa kulit durian memilki kandungan selulosa

terbanyak sekitar 50%-60% carboxymethylcellulose dan lignin 5%.

Penggunaan selulosa ini dapat diaplikasikan karena bahan ini dapat

mengikat bahan logam. Selulosa pada kulit durian memiliki tiga gugus

hidroksil yang reaktif dan memiliki unit berulang-ulang yang membentuk

ikatan hidrogen intramolekul dan antar molekul. Ikatan ini memiliki

pengaruh yang besar pada kereaktifan selulosa terhadap gugus-gugus lain.

Polimer selulosa terdiri dari monomer D-glukosa yang dapat dimodifikasi

oleh gugus fosfat (Soekardjo, 1990).

B. Adsorben dari Karbon Aktif

Adsorpsi merupakan peristiwa pejerapan yaitu proses pemisahan

bahan dari campuran gas atau cair, bahan yang akan dipisahkan ditarik oleh

permukaan zat padat. Zat yang menadsorpsi disebut adsorben sedangkan

yang diadsorpsi disebut adsorbat. Kebanyakan zat pengadsorpsi adalah

bahan-bahan yang berpori dan adsorpsi berlangsung pada dinding-dinding

pori. Pemisahan terjadi karena perbedaan berat molekul atau karena

perbedaan polaritas menyebabkan sebagian molekul melekat pada

permukaan itu lebih berat daripada molekul-molekul lainnya. Adsorpsi

adalah suatu proses penyerapan suatu gas atau cairan pada permukaan

padatan atau fasa antar muka. Secara umum proses ini dapat dibedakan atas

adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia. Kemampuan adsorben menyerap suatu

senyawa sangat dipengaruhi oleh sifat adsorben itu sendiri serta jenis zat

yang diserap (adsorbat). Disamping hal ini, kemampuan penyerapan juga

dipengaruhi oleh partikel serta sifat permukaan adsorben, suhu, dan waktu

kontak antar adsorben dan adsorbat.

Menurut Sukardjo dalam Apriani, dkk (2013) bahwa molekul-

molekul pada permukaan zat padat atau zat cair mempunyai gaya tarik ke

arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya yang mengimbangi. Adanya gaya-

gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair mempunyai gaya adsorpsi.

Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap masuk

ke dalam absorben sedang pada adsorpsi zat yang diserap hanya pada

permukaan.

Karbon aktif merupakan suatu padatan berpori yang mengandung

85-95% karbon, dihasilkan dari bahanbahan yang mengandung karbon

dengan pemanasan pada suhu tinggi (Chand dkk, 2005). Beberapa limbah

hasil pertanian seperti jerami padi, jerami gandum, kulit kacang, bambu dan

serabut kelapa dapat dimanfaatkam menjadi produk karbon aktif dan telah

dikaji secara mendalam dengan berbagai prosedur yang berbeda (Yalçin,

2000; Lartey, 1999; Baksi dkk, 2003).

Menurut Molina dalam Suhendra dan Gunawan (2010), ada dua metode

utama yang dapat digunakan untuk membuat karbon aktif dari bahan dasar

organik, yaitu cara aktivasi fisik (physical activation) dan cara aktivasi

kimiawi (chemical activation). Aktivasi fisik biasanya terdiri dari dua tahap.

Tahap pertama adalah karbonisasi bahan dasar dengan pemanasan pada

suhu sekitar 700 oC yang dilanjutkan dengan tahap berikutnya, yaitu

mengalirkan uap karbon dioksida, dan/atau pemanasan pada suhu 800–1000

oC. Secara kimiawi, hal ini umumnya dilakukan dengan mengkondisikan

bahan dasar dengan dehydrating agent kuat, misalnya asam fosfat, yang

dilanjutkan dengan pemanasan campuran tersebut pada suhu 400–800 oC

yang bertujuan untuk membentuk karbon sekaligus mengaktifkannya.

Ahmadpour dalam Suhendra dan Gunawan (2010) menyatakan

bahwa berbagai keunggulan cara aktivasi kimiawi dibandingkan dengan

aktivasi fisik diantaranya meliputi (1) pada proses aktivasi kimiawi, di

dalam penyiapannya sudah terdapat zat kimia pengaktif sehingga proses

karbonisasi sekaligus proses aktivasi karbon yang terbentuk sehingga

metode ini sering disebut juga metode aktivasi satu langkah (one-step

activation), (2) aktivasi kimiawi biasanya terjadi pada suhu lebih rendah dari

pada metode aktivasi fisik, (3) efek dehydrating agent dapat memperbaiki

pengembangan pori di dalam struktur karbon, dan (4) produk dengan

menggunakan metode ini lebih banyak jika dibandingkan dengan aktivasi

secara fisik.

Jenis bahan kimia yang dapat digunakan sebagai aktifator adalah

hidroksida logam alkali garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari

logam alkali tanah dan khususnya ZnCl2, asam-asam anorganik seperti

H2SO4 dan H3PO4, dan uap air pada suhu tinggi. Unsur-unsur mineral dari

persenyawaan kimia yang ditambahkan tersebut akan meresap ke dalam

arang dan membuka permukaan yang semula tertutup oleh komponen kimia

sehingga volume dan diameter pori bertambah besar (Michael, 1995).

Pemilihan jenis aktivator akan berpengaruh terhadap kualitas karbon aktif.

Beberapa jenis senyawa kimia yang sering digunakan dalam industri

pembuatan karbon aktif adalah ZnCl2, KOH, dan H2SO4 (Sembiring, 2003;

Yalçin, 2000). Masing-masing jenis aktifator akan memberikan

efek/pengaruh yang berbeda-beda terhadap luas permukaan maupun volume

pori-pori karbon aktif yang dihasilkan.

C. Limbah Domestik

Berdasarkan asalnya, limbah dibedakan menjadi 3, yaitu: limbah

pertanian, limbah pabrik, dan limbah domestik. Limbah pertanian biasanya

berasal dari pemakaian pestisida ataupun insektisidan pertanian. Sedangkan

limbah pabrik atau yang juga disebut dengan limbah industri adalah limbah

yang dihasilkan sebagai akibat dari sebuah proses produksi. Limbah

domestik sendiri sering disebut dengan limbah rumah tangga karena limbah

domestik merupakan limbah yang berasal dari rumah tangga.

Pada limbah domestik, dibedakan menjadi 2 berdasarkan

bentuknya, yaitu limbah domestik cair dan limbah domestiik padat. Limbah

domestik cair biasanya berupa air bekas cucian yang mengandung detergen,

air bekas mandi yng mengandung sabun, minyak goreng bekas, dll.

Sedangkan limbah domestik padat bisa berupa sisa sayur, sisa makanan, dll

(www.wikipedia.org). Dalam penelitian ini, adsorben dari kulit durian

digunakan untuk menjerap limbah domestik cair.

7

BAB III

TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

A. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui:

1. Cara mengolah kulit durian menjadi karbon aktif yang memiliki daya

guna.

2. Pengaruh variasi konsentrasi aktivator basa terhadap sifat karakteristik

adsorben karbon aktif dari kulit durian.

3. Pengaruh variasi temperatur aktivasi fisika terhadap sifat karakteristik

adsorben karbon aktif kulit durian.

4. Pengaruh variasi waktu kontak limbah domestik cair dengan adsorben

karbon aktif kulit durian.

B. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini antara lain:

a. Kulit durian dapat dimanfaatkan sebagai adsorben biodegradable limbah

cair.

b. Hasil penelitian ini dapat diaplikasikan bagi masyarakat pada umumnya

dan industri pada khususnya.

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini akan dilaksanakan di laboratorium kimia dan biologi Universitas

Indraprasta PGRI. Penelitian ini akan dilaksanakan pada bulan Maret-Agustus

2014.

B. Bahan dan Alat

Alat yang digunakan adalah peralatan penggiling atau penumbuk, oven pemanas,

timbangan digital, pengaduk, gelas porselin, dan pH meter. Bahan yang digunakan

adalah kulit durian, NaOH, dan limbah domestik cair.

C. Perlakuan penelitian

Penelitian ini adalah tentang pembuatan arang aktif dari prekursor limbah kulit

durian dan penggunaannya sebagai penjerap (adsorben) limbah cair domestik.

Metode pembuatan arang aktif yang digunakan adalah metode aktivasi kimiawi

dengan aktivator NaOH dan aktifasi fisika dengan menggunakan panas. Karbon

aktif kulit durian dalam bentuk serbuk disintesis dengan mencampurkan arang

kulit durian dan NaOH dengan konsentrasi 25%. Untuk menghasilkan karbon aktif

digunakan metode karbonisasi yaitu dengan melakukan pemanasan pada suhu 400

oC, selama 2 jam dan variasi waktu untuk proses aktivasi pada suhu 500 oC, 600

oC, 700 oC dan 800oC selama 2 jam. Karbon aktif yang diperoleh diaplikasikan

pada limbah domestik cair. Proses ini dilakukan dengan mencampurkan 100 ml

limbah domestik cair dengan karbon aktif sebanyak 5 gram. Lama waktu kontak

dengan limbah divariasi mulai dari 1 jam, 2 jam, dan 3 jam. Setelah itu pengamatan

yang mencakup parameter kimia dan fisika dilakukan terhadap limbah tersebut.

D. Variabel Penelitian

1. Variabel terikat yaitu variable yang akan diukur. Variable terikat yang dimaksud

dalam penelitian ini adalah parameter fisika

2. Variabel bebas yaitu variabel yang mempengaruhi atau yang menjadi sebab

perubahannya atau timbulnya variabel Dependen (terikat). Variable bebas yang

dimaksud dalam penelitian ini adalah suhu aktivasi, konsentrasi NaOH dan waktu

kontak adsorben dengan limbah (zat warna dan minyak)

E. Skema Penelitian

1. Pembuatan adsorben

2. Aplikasi adsorben ke limbah cair

Kulit durian dibersihkan

menggunakan air

Kulit durian dikarbonisasi selama 2

jam pada suhu 400°C

Dihaluskan menggunakan alu dan

mortar

Diaktivasi menggunakan larutan NaOH 10, 15,

25%, dengan variasi temperature dari 700 dan

800°C selama 2 jam

Adsorben dari kulit durian siap pakai

Adsorben sebanyak 2 gram dikontakkan dengan limbah

cair menggunakan variasi waktu 1, 2, dan 3 jam.

Diamati kualitas limbah cair menggunakan parameter

fisika (bau dan warna) serta parameter kimia yaitu pH.

BAB V

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

a. Kinerja Adsorben I

Adsorben I yang dimaksud disini adalah adsorben yang dibuat dari kulit

durian dengan suhu aktivasi 700ᵒC dan NaOH 10%. Tekstur adsorben yang

dihasilkan adalah kasar, sedikit padat dan berwarna hitam. Sedangkan

kinerja adsorben ini ketika dikontakan dengan limbah tekstil skala

laboratorium menggunakan methylene blue 1% yang dilarutkan dalam 200

ml air dengan variasi waktu 1 jam, 2 jam dan 3 jam adalah sebagai berikut:

Gambar 2. Efektifitas Adsorben I Terhadap Limbah Tekstil

b. Kinerja Adsorben II dan III

Adsorben II yang dimaksud disini adalah adsorben yang dibuat dari kulit

durian dengan suhu aktivasi 700ᵒC dan NaOH 15%. Tekstur adsorben yang

dihasilkan adalah kasar, padat dan berwarna hitam. Kinerja adsorben ini

terhadap limbah berdasarkan variasi waktu sama dengan kinerja adsorben

I. Semakin lama waktu kontak antara adsorben dengan limbah semakin

banyak limbah yang terjerap, dibuktikan dengan semakin pudarnya warna

1

2

3

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

rendah sedang t inggi

wak

tu k

on

tak

tingkat adsorpsi

EFEKTIFITAS ADSORBEN KULIT DURIAN

limbah. Sedangkan adsorben III yang dimaksud disini adalah adsorben yang

dibuat dari kulit durian dengan suhu aktivasi 700ᵒC dan NaOH 25%.

Adsorben ini memiliki tekstur yang padat, berwarna abu-abu diatasnya.

Efektifitas adsorben III sama dengan adsorben I ataupun II, semakin lama

waktu kontak semakin baik kinerja adsorben. Namun, jika dibandingkan

diantara ketiga adsorben tersebut adsorben III adalah adsorben yang

memiliki kinerja terbaik. Kesimpulannya, semakin tinggi konsentrasi

activator dan semakin lama waktu kontak adsorben dengan limbah maka

kinerja adsorben semakin baik. Selulosa yang terdapat pada kulit durian ini

dapat diaplikasikan menjadi karbon aktif karena bahan ini dapat mengikat

bahan logam. Selulosa pada kulit durian memiliki tiga gugus hidroksil yang

reaktif dan memiliki unit berulang-ulang yang membentuk ikatan hidrogen

intramolekul dan antar molekul. Ikatan ini memiliki pengaruh yang besar

pada kereaktifan selulosa terhadap gugus-gugus lain seperti methylen blue.

Adsorben IV, V, VI adalah adsorben yang dibuat dengan suhu aktivasi

800ᵒC dengan variasi konsentrasi aktivator NaOH 10%, 15% dan 25%yang

dikontakkan terhadap limbah methylene blue masing-masing 1 jam, 2 jam

dan 3 jam. Efektifitas adsorben IV, V dan VI memiliki kecenderungan yang

sama. Semakin banyak konsentrasi aktivator NaOH dan semakin lama

waktu kontak adsorben terhadap limbah maka efektifitas adsorben lebih

tinggi.

Gambar 2. Methylen blue

Adsorb en yang diaktivasi pada suhu 800C lebih