MAKALAH REAKSI REDOKS

BAB IPENDAHULUAN

1.1  LATAR BELAKANG                        Reaksi redoks memiliki banyak manfaat

dalam kehidupan sehari-hari, baik yang merugikan maupunmenguntungkan. Reaksi redoks yang menguntungkan misalnya sajareaksi yang berlangsung dalam proses respirasi pada tumbuhan.Dalam proses ini, karbohidrat dioksidasi menjadikarbondioksida dan uap air dengan melepas energi, adapuncontoh redoks yang merugikan, yaitu korosi besi(besiberkarat ). Korosi ini sangat merugikan karena merusak banyakbangunan dan benda-benda yang terbuat dari besi.

                        Reaksi redoks memiliki aplikasi yang luasdalam bidang industri. Misalnya prinsip reaksi redoksmendasari pembuatan baterai dan aki, ekstrasi dan pemisahanlogam dengan logam lain, seperti emas, perak, dan kromium.Selain itu, reaksi redoks juga digunakan untuk membuat senyawakimia, seprti natrium hidroksida yang merupakan bahan bakudalam banyak kegiatan industri.

                        Proses oksidasi pada buah dapat kitadapat amati secara langsung, misalnya buah apel yng dikupasdan didiamkan beberapa saat maka buah tersebut akan berubahwarna dari tidak bewarna menjadi kecoklatan. Pencoklatan padaapel setelah dikupas atau pada just apel terjadi karenasenyawa polifenol teroksidasi, bentuk polifenol teroksidasiini nantinya dapat bergabung satu sama lain membentuk senyawamakromolekul berwarna coklat, dimana senyawa makromolekul ini

nantinya bisa membuat jus apel menjadi keruh.Begitu pula padakulit tubuh manusia, proses oksidasi dapat berlangsungperlahan-lahan dalam jangka waktu yang relatif lama namunnampak jelas perubahan dari oksidasi kulit manusia ini. Prosesoksidasi pada kulit manusia atau disebut pula proses penuaanterjadi karena adanya radikal bebas (-OH). Jika di suatutempat terjadi reaksi oksidasi dimana reaksi tersebutmenghasilkan hasil samping berupa radikal bebas (·OH) sepertiasap kendaraan , rokok maupun polusi maka tanpa adanyakehadiran antioksidan radikal bebas ini akan menyerangmolekul-molekul lain disekitarnya, seperti pada kulit tubuhmanusia. Oksidasi sendiri adalah hancurnya jaringan tubuhkarena pengaruh radikal bebas.

Antioksidan sangat dibutuhkan manusia dalam manghambatatau memperlambat proses oksidasi pada tubuh. Buah strawberrymemiliki fungsi yang sangat besar terhadap prases penundapenuaan pada tubuh manusia. Buah  ini memang banyak mengandungasam salisilat (salah satu jenis asam beta -hidroksi yangmembantu mengencangkan kulit ) , silica, serta vitamin B , C,E dan K. Dengan kemampuannya menyehatkan dan meremajakankulit, strwaberry cocok digunakan untuk hampir semua jeniskulit. Oleh karenanya strawberry banyak dimanfaatkan industri-industri kosmetik ( terutama industri sabun mandi).

1.2  RUMUSAN MASALAHa.       Apakah yang dimaksud dengan proses Reduksi Oksidasi...?b.      Bagaimana proses berlangsungnya oksidasi pada kulit tubuh

manusia...?c.       Bagaimana menunda proses penuaan (oksidasi) pada

manusia...?

1.3  TUJUANa.         Untuk mengetahui pengertian dari proses redoks.b.         Untuk mengetahui proses oksidasi pada kulit tubuh manusia.c.         Untuk mengetahui penyebab penuaan dan cara menunda proses

penuaan.

1.4     MANFAATa.       Dapat mengartikan proses reduksi dan oksidasi.b.      Dapat mengetahui proses penuaan pada  kulit tubuh manusia.c.       Dapat mengetahui cara menunda proses penuaan.

BAB IIDASAR TEORI

2.1  PENGERTIAN REDOKSRedoks (singkatan dari reaksi reduksi/oksidasi) adalah istilah

yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atomdalam sebuah reaksi kimia. Hal ini dapat berupa proses redoks yangsederhana seperti oksidasi karbon yang menghasilkan karbon dioksida, ataureduksi karbon oleh hidrogen menghasilkan metana(CH4), ataupun ia dapatberupa proses yang kompleks seperti oksidasi gula pada tubuh manusiamelalui rentetantransfer elektron yang rumit. Istilah redoks berasal daridua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi. Ia dapat dijelaskan dengan mudahsebagai berikut:

1.     Oksidasi menjelaskan ;a.       pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ionb.      reaksi pengikatan oksigen danc.       reaksi yang  mengalami kenaikan bilangan biloks2.     Reduksi menjelaskan ;a.       penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ionb.      reaksi pelepasan oksigen danc.       reaksi yang mengalami penurunan bilangan biloks.

Pada reaksi Redoks terjadi transfer elektron dari fasesatu ke yang lain dan elektron tersebut tidak hilang maupundiciptakan selama proses redoks. Oksidasi dan reduksi selalu terjadi bersama tidak ada suatu zat yang teroksidasi tanpaadanya zat lain yang mengalami reduksi. Zat yang menyebabkanzat lain mengalami oksidasi disebut oksidator, dan zat yangmenyebabkan zat lain mengalami reduksi disebut reduktor.Oksidator akan mengalami reaksi reduksi sedangkan reduktormengalami oksidasi.

Walaupun cukup tepat untuk digunakan dalam berbagaitujuan, penjelasan di atas tidaklah persis benar. Oksidasi danreduksi tepatnya merujuk pada perubahan bilangan oksidasi

karena transfer elektron yang sebenarnya tidak akan selaluterjadi. Sehingga oksidasi lebih baik didefinisikan sebagaipeningkatan bilangan oksidasi, dan reduksi sebagai penurunanbilangan oksidasi. Dalam prakteknya, transfer elektron akanselalu mengubah bilangan oksidasi, namun terdapat banyakreaksi yang diklasifikasikan sebagai "redoks" walaupun tidakada transfer elektron dalam reaksi tersebut (misalnya yangmelibatkan ikatankovalen).

Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untukmengoksidasi senyawa lain dikatakan sebagai oksidatif dandikenal sebagai oksidator atau agen oksidasi. Oksidatormelepaskan elektron dari senyawa lain, sehingga dirinyasendiri tereduksi. Oleh karena ia "menerima" elektron, ia jugadisebut sebagai penerima elektron. Oksidator bisanya adalahsenyawa-senyawa yang memiliki unsur-unsur dengan bilanganoksidasi yang tinggi (sepertiH2O2, MnO4

−, CrO3, Cr2O72−, OsO4)

atau senyawa-senyawa yang sangat elektronegatif, sehinggadapat mendapatkan satu atau dua elektron yang lebih denganmengoksidasi sebuah senyawa(misalnya oksigen, fluorin, klorin, dan bromin).

 Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untukmereduksi senyawa lain dikatakan sebagai reduktif dan dikenalsebagai reduktor atau agen reduksi. Reduktor melepaskanelektronnya ke senyawa lain, sehingga ia sendiri teroksidasi.Oleh karena ia "mendonorkan" elektronnya, ia juga disebutsebagai penderma elektron. Senyawa-senyawa yang berupareduktor sangat bervariasi. Unsur-unsur logam seperti Li, Na,Mg, Fe, Zn, dan Al dapat digunakan sebagai reduktor.

Logam-logam ini akan memberikan elektronnya denganmudah. Reduktor jenus lainnya adalah reagen transfer hidrida,misalnya NaBH4 dan LiAlH4), reagen-reagen ini digunakan dengan

luas dalam kimia organik, terutama dalam reduksi senyawa-senyawakarbonil menjadi alkohol. Metode reduksi lainnya yangjuga berguna melibatkan gas hidrogen (H2)dengan katalis paladium, platinum, atau nikel, Reduksikatalitik ini utamanya digunakan pada reduksi ikatan rangkapdua ata tiga karbon-karbon.

Cara yang mudah untuk melihat proses redoks adalah,reduktor mentransfer elektronnya ke oksidator. Sehingga dalamreaksi, reduktor melepaskan elektron dan teroksidasi, danoksidator mendapatkan elektron dan tereduksi. Pasanganoksidator dan reduktor yang terlibat dalam sebuah reaksidisebut sebagai pasangan redoks

2.4  PENGERTIAN  PENUAAN PADA  MANUSIAPenuaan adalah proses yang dinamis dan kompleks yang dihasilkan

oleh perubahan-perubahan sel, fisiologis, dan psikologis. Sementara adabeberapa orang dewasa yang mengalami penurunan fungsi organ dan aktivitasmetabolisme, ada juga sejumlah yang lain yang tidak mengalami penurunankeadaan fungsional selama penuaan. Kekhasan ini menyebabkan timbulnyapembedaan antara penuaan yang "berhasil" dan yang "biasa" yang mencerminkanpatologi yang lebih sering dikaitkan dengan kebiasaan hidupyang buruk antara lain pola menu makanan yang tidak sehat, merokok, gemarminum, jarang olahraga, dan faktor-faktor yang berhubungan dengan streslainnya, daripada dengan penuaan itu sendiri.

 Penuaan  dini adalah proses dari penuaan kulit yanglebih cepat dari seharusnya. Banyak orang yang mulai melihattimbulnya kerutan kulit wajah pada usia yang relatif muda,bahkan pada usia awal 20-an. Hal ini biasanya disebabkanberbagai faktor baik internal maupun eksternal.

Faktor internal ini biasanya disebabkan oleh adanya gangguan daridalam tubuh. Misalnya sakit yang berkepanjangan, serta kurangnya asupangizi. Sedangkan faktor eksternal bisa terjadi karena sinar matahari,polusi, asap rokok, makanan yang tidak sehat dan lain sebagainya.

Struktur KulitFakta Ilmiah Tentang Kulit

1. Pada usia muda, kulit baru akan muncul ke lapisanepidermis setiap 28 – 30 hari. Dengan bertambahnya usia,proses regenerasi berkurang secara cepat. Dan setelahusia di atas 50 tahun prosesnya menjadi sekitar 37 hari.2. Lapisan dermis kulit adalah lapisan kulit yangbertanggung jawab terhadap sifat elastisitas, dankehalusan kulit. Berfungsi mensuplai makanan untuklapisan epidermis, dan sebagai fondasi bagi kolagenserta serat elastin.3. Vitamin C merangsang dan meningkatkan produksikolagen kulit dengan cara meningkatkan kemampuanperkembangbiakan sel fibroblasttua dermis.

Kolagen adalah komponen utamalapisan kulit dermis (bagian bawahepidermis) yang dibuat oleh selfibroblast. Pada dasarnya kolagen adalahsenyawa protein rantai panjang yangtersusun lagi atas asam amino alanin,arginin, lisin, glisin, prolin, serta hiroksiproline. Sebelummenjadi kolagen, terlebih dahulu terbentuk pro kolagen.

Bilamana produksi kolagen menurun seiring denganbertambahnya usia, dampaknya adalah meningkatnya proses “kulit

Struktur Kolagen

kering” serta sifat elastisitasnya. Lapisan dermis inilah yangbertanggung jawab akan sifat elastisitas dan kehalusan kulit(skin smoothness) yang merupakan kunci utama untuk disebut“awet muda” serta memiliki kulit indah (beautiful skin).

Proses Penuaan Kulit

Penuaan kulit pada dasarnya terbagi atas 2 proses besar,yaitu penuaan kronologi (chronological aging) dan 'photoaging'. Penuaan kronologi ditunjukkan dari adanya perubahanstruktur, dan fungsi serta metabolik kulit seiringberlanjutnya usia. Proses ini termasuk, kulit menjadi keringdan tipis; munculnya kerutan halus, adanya pigmentasikulit (age spot).

Sedangkan proses 'photo aging' adalah proses yangmenyangkut berkurangnya kolagen serta serat elastin kulitakibat dari paparan sinar UV matahari. Paparan sinar sinar UVyang berlebihan, dapat menyebabkan kerusakan kulit akibatmunculnya enzim proteolisis dari radikal bebas yang terbentuk.

Proses Penuaan pada Kulit

Enzim ini selanjutnya memecahkan kolagen serta jaringanpenghubung di bawah kulit dermis.

Sehingga dari pengetahuan kita mengenai fakta dan proses penuaankulit yang merupakan penyebab penuaan dini, kita perlu melakukan tindakanyang tepat untuk menangani penuaan dini. Salah satu tindakan yang tepatuntuk menangani penuaan dini adalah memakai produk antiaging yang tepat.

2.3  PENGERTIAN RADIKAL BEBASRadikal bebas adalah molekul yang kehilangan satu

buah elektron dari pasangan elektron bebasnya, atau merupakan hasilpemisahan homolitik suatu ikatan kovalen. Elektron memerlukan pasanganuntuk menyeimbangkan nilai spinnya, sehingga molekul radikal menjadi tidakstabil dan mudah sekali bereaksi dengan molekul lain, membentuk radikalbaru. Radikal bebas dapat dihasilkan dari hasil metabolisme tubuh danfaktor eksternal seperti asap rokok, hasil penyinaran ultra violet, zatpemicu radikal dalam makanan dan polutan lain. Penyakit yang disebabkanoleh radikal bebas bersifat kronis, yaitu dibutuhkan waktu bertahun-tahununtuk penyakit tersebut menjadi nyata. Contoh penyakit yang seringdihubungkan dengan radikal bebas adalah seranganjantung,kanker, katarak dan menurunnya fungsi ginjal. Untuk mencegah ataumengurangi penyakit kronis karena radikal bebas diperlukan antioksidan.

Tubuh manusia dapat menetralisir radikal bebas ini, hanya sajabila jumlahnya berlebihan, maka kemampuan untuk menetralisirnya akansemakin berkurang. Merokok, misalnya, adalah kegiatan yang secara sengajamemasukkan berbagai jenis zat berbahaya yang dapat meningkatkan jumlahradikal bebas ke dalam tubuh. Tubuh manusia didesain untuk menerima asupanyang bersifat alamiah, sehingga bila menerima masukan seperi asap rokok,akan berusaha untuk mengeluarkan berbagai racun kimiawi ini dari tubuhmelalui prosesmetabolisme, tetapi proses metabolisme ini pun sebenarnyamenghasilkan radikal bebas. Pada intinya, kegiatan merokok sama sekalitidak berguna bagi tubuh, walau pun dapat ditemui perokok yang berusiapanjang.

Radikal bebas yang mengambil elektron dari sel tubuh manusiadapat menyebabkan perubahan struktur DNA sehingga terjadi mutasi Bilaperubahan DNA ini terjadi bertahun-tahun, maka dapat menjadipenyakit kanker. Tubuh manusia, sesungguhnya dapat

menghasilkan antioksidan, tetapi jumlahnya sering sekali tidak cukup untukmenetralkan radikal bebas yang masuk ke dalam tubuh. Atau sering sekali,zat pemicu yang diperlukan oleh tubuh untuk menghasilkan antioksidan tidakcukup dikonsumsi. Sebagai contoh, tubuh manusia dapatmenghasilkan Glutathione, salah satu antioksidan yang sangat kuat, hanyasaja, tubuh memerlukan asupan vitamin C sebesar 1.000 mg untuk memicu tubuhmenghasilkan glutahione ini. Keseimbangan antara antioksidan dan radikalbebas menjadi kunci utama pencegahan stres oksidatif dan penyakit-penyakitkronis yang dihasilkannya.

2.4  PENGERTIAN ANTIOKSIDANAntioksidan adalah suatu senyawa kimia yang dalam

kadar tertentu mampu menghambat atau memperlambat kerusakanlemak dan minyak akibat proses oksidasi.  Produk pangantersusun dari berbagai komponen seperti protein, karbohidrat,lemak dan zat-zat lain yang jumlahnya kecil. Produk panganyang kaya lemak mempunyai resiko yang besar terhadap oksidasilemak. Oksidasi lemak akan menyebabkan penurunan nilai gizi,rasa, flavor dari produk yang bersangkutan. Selain oksidasilemak, dapat pula terjadi oksidasi pada karbohidrat dan pigmenyang terikat dengan protein. Oksidasi pada karbohidrat dapatmenyebabkan terjadinya pemucatan warna dan hilangnya flavor.

Antioksidan adalah bahan tambahan pangan yangdigunakan untuk mencegah terjadinya ketengikan pada makananakibat proses oksidasi lemak atau minyak yang terdapat didalam makanan. Adanya antioksidan dalam produk pangan akanmengurangi kecepatan proses oksidasi. Antioksidan dapat dibagimenjadi dua golongan yaitu antioksidan alami dan antioksidanbuatan.Antioksidan alami di dalam produk pangan dapat berasal dari :a) senyawa antioksidan yang sudah ada dari satu atau duakomponen pangan,

b) senyawa antioksidan yang terbentuk dari reaksi-reaksiselama proses pengolahan,c) senyawa antioksidan yang diisolasi dari sumber alami danditambahkan ke makanan sebagai   bahan tambahan pangan.Antioksidan alami yang banyak digunakan dalam bahan panganadalah tokoferol.

Tokoferol merupakan antioksidan yang banyak terdapatpada kecambah dan kacang-kacangan yang telah mengalami prosesgerminasi. Tokoferol memiliki karakteristik berwarna kuningterang, cukup larut dalam lipida karena rantai C panjang.Terdapat empat bentuk tokoferol, yaitu α, ß, γ, dan δtokoferol. Didalam jaringan hidup, aktivitas antioksidantokoferol cenderung α > ß > γ > δ tokoferol, tetapi dalammakanan aktivitas antioksidan tokoferol terbalik δ > γ > ß > αtokoferol, urutan tersebut kadang bervariasi tergantung padasubstrat dan kondisi-kondisi lain seperti suhu. Tokoferolsebagai antioksidan berfungsi sebagai pemberi atom hidrogensecara cepat ke radikal lipida (R*, ROO*) dan mengubahnya kebentuk lebih stabil, sementara turunan radikal tokoferol (A*)tersebut memiliki keadaan lebih stabil dibanding radikallipida

Dalam industri pangan, tokoferol sering ditambahkankedalam produk pangan sebagai antioksidan untuk mencegahreaksi oksidasi, tokoferol termasuk antioksidan yang stabilterhadap asam, panas, dan alkali, tetapi dapat dirusak olehoksigen dan proses oksidasi dapat dipercepat jika ada cahaya.Jenis produk yang sering ditambahkan tokoferol adalah lemakdan minyak, mentega, margarin, daging olahan atau awetan, ikanbeku, ikan asin, dan lain-lain. Batas penambahan tokoferoltergantung jenis pangannya, misalnya untuk kaldu, batas

penambahan tokoferol adalah 50 mg/kg dan pada produk makananbayi sebesar 300 mg/kg. Komite ahli gabungan pangan FAO/WHOtentang bahan tambahan pangan telah menetapkan ADI (acceptabledaily intake) tokoferol sebesar 0,15 - 2,00 mg/kg, kelebihantokoferol dapat menyebakan keracunan, yang ditandai dengansakit kepala, lemah dan selalu lelah, serta pusing yangdisertai gangguan penglihatan.

Tubuh kita terdiri dari triliunan sel. Disetiap selterjadi reaksi metabolisme yang sangat kompleks. Diantarareaksi metabolisme tersebut melibatkan oksigen, seperti yangkita ketahui oksigen adalah unsur yang sangat reaktif.Keterlibatan oksigen dalam reaksi metabolisme di dalam seldapat menghasilkan apa yang disebut sebagai “reaktif spesiesoksigen” seperti H2O2, radikal bebas hydroksil (·OH), dananion superoksida ( O2-).

 Zat ini secara nyata mampu memperlambat ataumenghambat oksidasi zat yang mudah teroksidasi meskipun dalam konsentrasirendah. Antioksidan juga sesuai didefinisikan sebagai senyawa-senyawa yangmelindungi sel dari efek berbahaya radikal bebas oksigen reaktif jikaberkaitan dengan penyakit, radikal bebas ini dapat berasaldari metabolisme tubuh maupun faktor eksternal lainnya. Radikalbebas adalah spesies yang tidak stabil karena memiliki elektron yang tidakberpasangan dan mencari pasangan elektron dalam makromolekul biologi.Protein lipida dan DNA dari sel manusia yang sehat merupakan sumberpasangan elektron yang baik. Kondisi oksidasi dapat menyebabkankerusakan protein dan DNA, kanker, penuaan, dan penyakit lainnya.

Komponen kimia yang berperan sebagai antioksidan adalah senyawagolongan fenolik dan polifenolik Senyawa-senyawa golongan tersebut banyakterdapat dialam, terutama pada tumbuh-tumbuhan, dan memiliki kemampuanuntuk menangkap radikal bebas. Antioksidan yang banyak ditemukan pada bahanpangan, antara lain vitamin E, vitamin C, dan karotenoid.

Antioksidan diharapkan aman dalam penggunaan atau tidak toksik,efektif pada konsentrasi rendah (0,01-0,02%), tersedia dengan harga cukupterjangkau, dan tahan terhadap proses pengolahan produk. Antioksidanpenting dalam melawan radikal bebas, tetapi dalamkapasitas berlebihmenyebabkan kerusakan sel.

Berdasarkan asalnya, antioksidan terdiri atas antioksigen yangberasal dari dalam tubuh (endogen) dan dari luar tubuh(eksogen). Adakalanya sistem antioksidan endogen tidak cukup mampumengatasi stres oksidatif yang berlebihan. Stres oksidatif merupakankeadaan saat mekanisme antioksidan tidak cukup untuk memecah spesi oksigenreaktif.Oleh karena itu, diperlukan antioksidan dari luar (eksogen) untukmengatasinya.

Ada dua macam antioksidan berdasarkan sumbernya, yaitu antioksidanalami dan antioksidan sintetik .

Antioksidan alami biasanya lebih diminati, karena tingkat keamananyang lebih baik dan manfaatnya yang lebih luas dibidangmakanan, kesehatan dan kosmetik. Antioksidan alami dapat ditemukan padasayuran, buah-buahan, dan tumbuhan berkayu. Metabolit sekunder dalamtumbuhan yang berasal darigolongan alkaloid, flavonoid, saponin, kuinon, tanin, steroid/triterpenoid. Quezada et al. (2004) menyatakan bahwa fraksialkaloid pada daun “Peumus boldus” dapat berperan sebagai antioksidan. Zin“et al”. (2002) menyatakan bahwa golongan senyawa yang aktif sebagaiantioksidan pada batang, buah, dan daun mengkudu berasal dari golonganflavonoid. Gingseng yang berperan sebagaiantioksidan, antidiabetes, antihepatitis,antistres, dan antineoplastik,mengandung saponin glikosida (steroid glikosida) Uji aktivitas antioksidanyang dilakukan pada daun “Ipomea pescaprae” menunjukkan keberadaan senyawakuinon, kumarin, dan furanokumarin. Tanin yang banyak terdapatpada teh dipercaya memiliki aktivitas antioksidan yang tinggi. Sementaraitu, Iwalokum “et al”.(2007) menyatakan bahwa “Pleurotus ostreatus” yangmengandung triterpenoid, tanin, dan sterois glikosida dapat berperansebagai antioksidan dan antimikrob.

A.    Penggolongan Antioksidan berdasarkan mekanisme

kerjanya

Berdasarkan mekanisme kerjanya, antioksidan dibedakanmenjadi antioksidan primer yang dapat bereaksi dengan radikal bebas ataumengubahnya menjadi produk yang stabil , dan antioksidan sekunder atauantioksidan preventif yang dapat mengurangi laju awal reaksi rantaiserta antioksidan tersier. Mekanisme kerja antioksidan selular menurut Onget al. (1995) antara lain, antioksidan yang berinteraksi langsungdengan oksidan, radikal bebas, atau oksigen tunggal; mencegah pembentukanjenis oksigen reaktif; mengubah jenis oksigen rekatif menjadikurang toksik; mencegah kemampuan oksigen reaktif; dan memperbaikikerusakan yang timbul.

1)      Antioksidan primerAntioksidan primer berperan untuk mencegah pembentukan radikal

bebas baru dengan memutus reaksi berantai dan mengubahnya menjadi produkyang lebih stabil. Contoh antioksidan primer, ialah enzim superoksidadimustase (SOD), katalase, dan glutation dimustase.

Antioksidan primer juga senyawa yang dapat menghentikan reaksiberantai pembentukan radikal yang melepaskan hidrogen.Zat-zat yang termasukgolangan ini dapat berasal dari alam dan dapat pula buatan(sintetis).  Antioksidan alam antara lain : toko fenol, lesitin,sesamol,fosfasida, dan asam askrobat. Antioksidan buatan adalah senyawa-senyawafenol, misalnya : butylated hidroxytoluene (BHT).

2)      Antioksidan SekunderAntioksidan sekunder berfungsi menangkap senyawa radikal serta

mencegah terjadinya reaksi berantai.Contoh antioksidan sekunder diantaranyayaitu vitamin E, Vitamin C, dan β-karoten. Antioksidan sekunder juga suatusenyawa yang dapat mencegah kerja prooksidan yaitu faktor-faktor yangmempercepat terjadinya reaksi oksidasi terutama logam-logam seperti:Fe, Cu,Pb, Mn.  

      Beberapa macam senyawa yang dapat digunakan sebagaiantioksidan.

NoAntioksidan    No Antioksidan

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.

Asam askorbatAsam sitratAsam galakturonal-Tocopherol-Tocopherol-Conidendrol-ConidendrolNorconidendrolGum-guaialHydroquinoneSesamol

12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.

Propyl gallateLauryl gallateAsam gallateButylated Hidroxytoluena(BHT)Butylated Hidroxyanisole(BHA)Hexyl gallateDi-ter-butyl-p-cresolNordhydroquaiaretic acidLechithinCatechol

3)      Antioksidan TersierAntioksidan tersier berfungsi memperbaiki kerusakan sel dan

jaringan yang disebabkan oleh radikal bebas.Contohnya yaitu enzim yangmemperbaiki DNA pada inti sel adalah metionin sulfoksida reduktase.

B.     Metode pengujian antioksidan

Beberapa metode uji yang digunakan untuk melihat aktivitas antioksidan

1)      Metode DPPHSalah satu metode yang digunakan untuk pengujian aktivitas

antioksidan adalah metode DPPH. Metode DPPH didasarkan pada kemampuanantioksidan untuk menghambat radikal bebas dengan mendonorkan atomhidrogen. Perubahan warna ungu DPPH menjadi ungu kemerahan dimanfaatkanuntuk mengetahui aktivitas senyawa antioksidan. Metode inimenggunakan kontrol positif sebagai pembanding untuk mengetahui aktivitasantioksidan sampel. Kontrol positif ini dapat berupa tokoferol, BHT,dan vitamin C. Uji aktivitas antioksidan dengan metode DPPH menggunakan1,1-difenil-2-pikrilhidra-zil (DPPH) sebagai radikal bebas. Prinsipnyaadalah reaksi penangkapan hidrogen oleh DPPH dari senyawa antioksidan ,misalnya troloks, yang mengubahnya menjadi 1,1-difenil-2-pikrilhidrazin.

2)      Metode CRLarutan Ce(IV) sulfat yang diberikan pada sampel akan menyerang

senyawa antioksidan. Senyawa antioksidan dapat berperan sebagaipemindah elektron, maka perusakan struktur oleh elektron reaktif yangberasal dari oksidator kuat seperti Ce(IV) tidak terjadi. Metode iniberdasarkan spektrofotometri yang pengukurannya dilakukan pada panjanggelombang 320 nm. Panjang gelombang ini digunakan untuk mengukur Ce(IV)yang tidak bereaksi dengankuersetin dan senyawa flavonoid lain. Kapasitasreduksi Ce(IV) pada sampel dapat diukurkonsentrasi dan pH larutan yangsesuai membuat Ce (IV) hanya mengoksidasi antioksidan , dan bukan senyawaorganik lain yang mungkin teroksidasi. Hal ini membuat penentuan panjanggelombang maksimum dan nilai pH larutan penting untuk diketahui dan dijagaselama pengukuran agar tidak terjadi pergeseran panjang gelombangselama pengukuran.

C.      Mekanisme Kerja Antioksidan           Mekanisme antioksidan dalam menghambat

oksidasi atau menghentikan reaksi berantai pada radikal bebasdari lemak yang teroksidasi, dapat disebabkan oleh 4(empat)macam mekanisme reaksi yaitu :

1.      pelepasan hidrogen dari antioksidan.2.      pelepasan elektron dari antioksidan.3.      addisi asam lemak ke cicin aromatik pada  antioksidan.   4.      pembentukan senyawa kompleks antara     lemak     dan    

cicin    aromatik     dari antioksidan.       Prinsip kerja dari pada antioksidan dalam

menghambat otooksidan pada lemak dapat dilihat sebagai berikut: “ oksigen bebas di udara akan mengoksidaksi ikatan rangkappada asam lemak yang tidak jenuh. Kemudian radikal bebas yangterbentuk akan bereaksi dengan oksigen sehingga akanmenghasilkan peroksida aktif."     

                         RH                    +                         O2      -->                                    R*       +      OOH 

        Asam lemak tidak jenuh                          Oksigen                               Radikal bebas

                         R*                     +                         O2         -->                                 ROO

               Radikal bebas                                    oksigen                            Peroksida aktif

        Apabila dalam suatu asam lemak yang terdapatdalam minyak tidak mengandung antioksidan, maka peroksidaaktif akan bereaksi dengan ikatan rangkap lemak.

                                                                                                              O                                  H

                                                         Energi

    R1     C    C    C    C    R2  + *OH               R1      C   H  +  CH2   +   CH     C     R2   +  *OH

                                                

O*                                      panas + sinar                                        

   Alkoksi peroksida                                        Aldehid

  

Apabila ditambah suatu antioksidan, maka peroksidaaktif akan bereaksi dengan antioksidan tersebut. Sehinggapembentukan radikal abebas dapat dihentikan dengan penambahansuatu antioksidan.  

D.    Jenis AntioksidanAntioksidan dibagi dalam dua golongan besar yaitu yang larut dalam

air dan larut dalam lemak. Setiap golongan dibagi lagi dalam grup yanglebih kecil. Sebagai contoh adalah antioksidan dari golongan vitamin, yangpaling terkenal adalah Vitamin C dan Vitamin E. Vitamin C banyak kitaperoleh pada buah-buahan sedangkan vitamin E banyak diperoleh dari minyaknabati.

Antioksidan dari golongan Enzim seperti golongan enzim SuperoksidaDismutse (SODs), Katalase, dan Peroksidase. Antioksidan golongan Karotenoidseperti likopen dan Karoten yang banyak terdapat pada buah dan sayuran.

Golongan antioksidan lain yang terkenal adalah antioksidan darisenyawa polifenol dan yang paling banyak diteliti adalah dari golonganflavonoid yang terdiri dari flavonols, flavones, catechins, flavanones,anthocyanidins, dan isoflavonoids. Sumber senyawa polifenol adalah dariteh, kopi, buah-buahan, minyak zaitun, cinnamon, strawberry dansebagainya.Contohnya yang terkenal adalah Resveratrol yang ditemukan pada

buah anggur, Epigalokatekingalat adalah contoh senyawa polifenol yangterdapat pada teh hijau, theaflavin pada teh hitam dan sebagainya.

 Antioksidan digunakan luas sebagai bahan kandungan suplemenmakanan dengan harapan dapat membantu menjaga kesehatan dan mencegahpenyakit-penyakit seperti kankerdan sakit jantung koroner. Walaupun kajianawal mensugestikan bahwa suplemen antioksidan mungkin dapat meningkatkankesehatan, uji klinis lebih lanjut dalam skala besar tidak berhasilmendeteksi adanya keuntungan-keuntungan tersebut. Sebaliknya, asupansuplemen yang berlebihan malah dapat membahayakan tubuh. Selain itu,senyawa-senyawa antioksidan juga digunakan secara luas untukkeperluan industri, misalnya sebagai zat pengawet makanan dankosmetik.

BAB IIIPEMBAHASAN

            Reaksi reduksi oksidasi adalah reaksi yangditandai dengan adanya serah terima elektron dari satupartikel kepada partikel yang lain. Reaksi redoks dapatdiketahui dengan melihat perubahan bilangan oksidasi (BO) atom– atom sebelum dan sesudah reaksi. Atom yang BO-nya naikmengalami oksidasi atau melepas elektron, sedangkan yang BO-nya turun adlah reduksi atau menerima elektron.

Partikel (unsur , ion, atau senyawa yang dapatmengoksidasi partikel lain disebut pengoksidasi, tetapi iasendiri terreduksi. Sebaliknya partikel yang mereduksipartikel lain disebut pereduksi, tetapi ia sendiriteroksidasi.

Pengoksidasi , partikel akan bersifat pengoksidasibila  ia mempunyai kecenderungan menarik elektron daripartikel lain. Pereduksi, partikel bersifat pereduksi bilamempunyai elektron yang terikat lemah, sehingga mudah lepasdan ditarik oleh partikel lain.

reaksi oksidasi kulit tubuh pada manusia atau proses penuaanmemiliki berbagai faktor utama dalam reaksi oksidasi reduksi ini terutamaadanya radikal bebas di alam yang cenderung  berada bebas di alam, yangelektronnya sangat lemah dan mudah berikatan dengan elektron lain disekitarnya  sehingga elektron dari radikal bebas berusaha untuk mencaripasangan elektron di lingkungan tersebut. Sehingga dari reaksi ini adaperistiwa penerimaan elektron dari partikel lain dan ada pelepasan elektrondari partikel lainnya. Radikal bebas dapat dihasilkan darihasil metabolisme tubuh dan faktor eksternal seperti asap rokok, hasilpenyinaran ultra violet, zat pemicu radikal dalam makanan dan polutan lain.Penyakit yang disebabkan oleh radikal bebas bersifat kronis, untuk mencegah

atau mengurangi penyakit kronis karena radikal bebasdiperlukan antioksidan.

Proses penuaan, pada  umumnya semua sel jaringan organ tubuh dapatmenangkal serangan radikal bebas karena di dalam sel terdapat sejenis enzimkhusus yang mampu melawannya, tetapi karena manusia secara alami mengalamidegradasi atau kemunduran seiring dengan peningkatan usia, akibatnyapemusnahan radikal bebas tidak dapat terpenuhi dengan baik, maka Kerusakanjaringan terjadi secara perlahan-lahan. Contohnya: di kulit menjadi keriputkarena kehilangan elastisitas jaringan kolagen serta otot, terjadinyabintik pigmen kecoklatan /flek pikun, parkinson, Alzheimer karena dindingsel saraf yang terdiri dari asam lemak tak jenuh ganda merupakan seranganempuk dari radikal bebas.

Istilah radikal bebas mengarah pada setiap molekul yangmemiliki satu elektron bebas, dan elektron bebas inilah yangbereaksi dengan merusak molekul sehat di dalam tubuh. Karenamolekul radikal bebas memiliki elektron ekstra, molekul inimembentuk beban negatif ekstra. Ketidakseimbangan energi ini menyebabkan radikal bebas mengikatkan diri ke molekul seimbanglain sebagai upaya untuk “mencuri” elektron. Hal inimenyebabkan molekul seimbang menjadi tidak seimbang danakhirnya molekul ini pun menjadi radikal bebas. Sebagaianalogi, hal ini dapat diibaratkan seperti tabrakan mobilberuntun yang merusak satu persatu bumper mobil secaraberuntun.

Radikal bebas di dalam tubuh dapat berasal dari diet,obat-obatan, gaya hidup yang tidak sehat (seperti merokok danalkohol), radiasi, dan lain-lain. Namun radikal bebas jugadapat diproduksi secara alami di dalam tubuh, yang merupakanhasil produksi energi, terutama di dalam mitokondria. Prosessederhana dari makan, minum, dan bernapas membentuk radikalbebas dari siklus produksi energi, saat tubuh memproduksi

molekul energi universal Adenosine Triphosphate (ATP). Dalamhal ini, oksigen merupakan produser radikal bebas yang poten.

Radikal bebas juga diketahui merusak struktur membransel, yang kemudian membentuk produk sampah metabolik.Akumulasi racun-racun ini mempengaruhi komunikasi antar sel,merusak DNA, RNA, dan sintesis protein, menurunkan levelenergi dan secara umum merusak proses kimia penting dalamtubuh.

Namun, radikal bebas dapat diubah oleh molekul yangmelawan aksi radikal bebas yang disebut antioksidan.Antioksidan tertentu akan mengikat radikal bebas tertentu danmembantu menstabilkannya.

Radikal bebas terdapat dalam berbagai derajatberdasarkan kekuatan merusaknya, dari hydroxyl-radikal hinggasuperoxide-radikal di level tertinggi. Hal ini lah yangmenyebabkan diperlukannya mengambil sampel antioksidan yangmewakili keseluruhan untuk proses eliminasi munculnya radikalbebas, atau dengan kata lain radikal bebas dengan daya merusaktinggi dapat dipecah menjadi beberapa radikal bebas berdayarusak lebih rendah.

Beberapa sampel antioksidan luas termasuk zat-zatseperti beta-karoten, vitamin C, ekstrak biji buah anggur,vitamin E, dan juga beberapa zat yang mungkin lebih kuatseperti Hydergine, Melatonin dan Vinpocetine. Dari teori inidapat diambil kesimpulan pentingnya antioksidan sebagai upayauntuk melawan efek radikal bebas yang menjadi salah satupenyebab proses penuaan.

Antioksidan dapat didefinisikan sebagai suatu zat yang dapatmenghambat / memperlambat proses oksidasi. Oksidasi adalah jenis reaksi

kimia yang melibatkan pengikatan oksigen, pelepasan hydrogen, ataupelepasan elektron. Proses oksidasi adalah peristiwa alami yang terjadi dialam dan dapat terjadi dimana-mana tak terkecuali di dalam tubuh kita.

Oksigen dilibatkan pada reaksi metabolisme. Seperti yang diketahuioksigen adalah unsur yang sangat reaktif. Keterlibatan oksigen dalam reaksimetabolisme di dalam sel dapat menghasilkan apa yang disebut sebagai“reaktif spesies oksigen” seperti H2O2, radikal bebas hydroksil (·OH), dananion superoksida ( O2-).

Molekul-molekul ini memang diperlukan tubuh misalnya untukmenjalankan sistem metabolisme dan memberi signal pada sistem syaraf akantetapi apabila jumlahnya berlebihan seperti pengaruh gaya hidup (merokok,stress, konsumsi obat, polusi lingkungan, pengaruh zat kimia tertentu padatubuh, radiasi, dll) maka dapat merusak sel dengan cara memulai reaksiberantai lipid, mengoksidasi DNA dan protein. Oksidasi DNA berakibat adanyamutasi dan timbulnya kanker sedangkan oksidasi protein mengakibatkannonaktifnya enzim yang dapat menghambat proses metabolisme. Disinilahpentinganya kita mengkonsumsi antioksidan.

Jika di suatu tempat terjadi reaksi oksidasi dimana reaksitersebut menghasilkan hasil samping berupa radikal bebas (·OH) maka tanpaadanya kehadiran antioksidan radikal bebas ini akan menyerang molekul-molekul lain disekitarnya. Hasil reaksi ini akan dapat menghasilkan radikalbebas yang lain yang siap menyerang molekul yang lainnya lagi. Akhirnyaakan terbentuk reaksi berantai yang sangat membahayakan.

Berbeda halnya bila terdapat antioksidan. Radikal bebas akansegera bereaksi dengan antioksidan membentuk molekul yang stabil dan tidakberbahaya. Reaksi pun berhenti sampai disini.1.    Tanpa adanya antioksidan maka,

Reaktan            Produk + (-OH) OH + (DNA,protein, lipid)            Produk + Radikal bebas yang

lainRadikal bebas yang lain akan memulai reaksi yang sama dengan molekul yangadadisekitarnya.2.    Dengan adanya antioksidan

Reaktan             Produk + ·OH OH + antioksidan            Produk yang stabil

Mengapa antioksidan cenderung bereaksi dengan radikal bebasterlebih dahulu dibandingkan dengan molekul yang lain? Antioksidan bersifatsangat mudah teroksidasi atau bersifat reduktor kuat dibanding denganmolekul yang lain. Jadi keefektifan antioksidan bergantung dari seberapakuat daya oksidasinya dibanding dengan molekul yang lain. Semakin mudahteroksidasi maka semakin efektif antioksidan tersebut.

BAB IVPENUTUP

1.     KESIMPULANBerdasarkan pembahasan yang telah disampaikan dapat

diambil kesimpulan bahwa:a.       Dalam reaksi redoks terjadi adanya partikel (unsur, ion,

atau senyawa) yang melepaskan elektron dan partikel (unsur, ion, atau senyawa) lain menangkap elektron.

b.      Proses penuaan terjadi karena adanya faktor dari luar dan dalam. Faktor dari luar disebabkan oleh radikal bebas yang memiliki elektron ekstra, dan  jika berikatan dengan elektron yang ada pada tubuh dapat merusak molekul-molekul di dalam tubuh tubuh yang menyebabkan penuaan dini.

c.       Penuaan dapat diperlambat dengan cara mengkonsumsi antioksidan yang ada pada berbagai macam buah dan sayuran. Antioksidan dapat mengurangi aktivitas oksidasi pada tubuh, sehingga memperlambat proses penuaan.

2.     SARAN      Gunakanlah antioksidan yang alami, yang berasal dari buah-buahan dan sayuran daripada menggunakan antioksidan buatan atau sintetik, ditakutkan adnya indikasi atau efek samping dari antioksidan buatan.

Penerapan Konsep Reaksi Redoks dalam Pengolahan Limbah (Lumpur Aktif)

Salah satu penerapan konsep  reaksi redoks  dalam kehidupan sehari-hari adalah dalam bidang pengolahan limbah. Prinsip dasar yangdipergunakan adalah teroksidasinya bahan-bahan organik maupunanorganik, sehingga lebih mudah diolah lebih lanjut.

Limbah merupakan salah satu pencemar lingkungan yang perludipikirkan cara-cara mengatasinya. Untuk menjaga dan mencegahlingkungan tercemar akibat akumulasi limbah yang semakinbanyak, berbagai upaya telah banyak dilakukan untuk memperolehteknik yang tepat dan efisien sesuai kondisi lokal.Berbagai tipe penanganan limbah cair dengan melibatkanmikroorganisme telah dikerjakan di Indonesia, yaitusedimentasi, kolam oksidasi, trickling filter, lumpur aktif(activated sludge), dan septic tank. Pada uraian ini akan kitapelajari salah satu teknik saja, yaitu  teknik lumpur aktif (activated sludge).

Proses lumpur aktif (activated sludge) merupakan sistem yangbanyak dipakai untuk penanganan limbah cair secara aerobik.Lumpur aktif merupakan metode yang paling efektif untukmenyingkirkan bahan-bahan tersuspensi maupun terlarut dari airlimbah. Lumpur aktif mengandung mikroorganisme aerobik yangdapat mencerna limbah mentah. Setelah limbah cair didiamkan didalam tangki sedimentasi, limbah dialirkan ke tangki aerasi.Di dalam tangki aerasi, bakteri heterotrofik berkembang denganpesatnya. Bakteri tersebut diaktifkan dengan adanya aliran udara(oksigen) untuk melakukan oksidasi bahan-bahan organik.Bakteri yang aktif dalam tangki aerasi adalah Escherichiacoli, Enterobacter, Sphaerotilus natans, Beggatoa,Achromobacter, Flavobacterium,dan Pseudomonas. Bakter-bakteri tersebut membentuk gumpalan-gumpalan atau flocs. Gumpalan tersebut melayang yang kemudianmengapung di permukaaan limbah.

 Metode lumpur aktif memanfaatkan mikroorganisme (terdiri ±95% bakteri dan sisanya protozoa, rotifer, dan jamur) sebagaikatalis untuk menguraikan material yang terkandung di dalamair limbah. Proses lumpur aktif merupakanproses aerasi(membutuhkan oksigen). Pada proses ini mikrobatumbuh dalam flok (lumpur) yang terdispersi sehingga terjadiproses degradasi. Proses ini berlangsung dalam reactor yangdilengkapi recycle/umpan balik lumpur dan cairannya. Lumpursecara aktif mereduksi substrat yang terkandung di dalam airlimbah.

Tahapan-tahapan pengolahan air limbah dengan metode lumpuraktif secara garis besar adalah sebagai berikut:

1. Tahap awalPada tahap ini dilakukan pemisahan benda-benda asing

seperti kayu, bangkai binatang, pasir, dan kerikil. Sisa-sisapartikel digiling agar tidak merusak alat dalam sistem danlimbah dicampur agar laju aliran dan konsentrasi partikelkonsisten.2. Tahap primer

Tahap ini disebut juga tahap pengendapan. Partikel-partikel berukuran suspensi dan partikel-partikel ringandipisahkan, partikel-partikel berukuran koloid digumpalkandengan penambahan elektrolit seperti FeCl3, FeCl2, Al2(SO4)3,dan CaO.3. Tahap sekunder

Tahap sekunder meliputi 2 tahap yaitu tahap aerasi(metode lumpur aktif) dan pengendapan. Pada tahap aerasioksigen ditambahkan ke dalam air limbah yang sudah dicampurlumpur aktif untuk pertumbuhan dan berkembang biakmikroorganisme dalam lumpur. Dengan agitasi yang baik,mikroorganisme dapat melakukan kontak dengan materi organikdan anorganik kemudian diuraikan menjadi senyawa yang mudahmenguap seperti H2S dan NH3 sehingga mengurangi bau air limbah.Tahap selanjutnya dilakukan pengendapan. Lumpur aktif akanmengendap kemudian dimasukkan ke tangki aerasi, sisanyadibuang. Lumpur yang mengendap inilah yang disebut lumpur bulki.4. Tahap tersier

Tahap ini disebut tahap pilihan. Tahap ini biasanya untukmemisahkan kandungan zat-zat yang tidak ramah lingkunganseperti senyawa nitrat, fosfat, materi organik yang sukarterurai, dan padatan anorganik. Contoh-contoh perlakuan padatahap ini sebagai berikut:

a. Nitrifikasi/denitrifikasiNitrifikasi adalah pengubahan amonia (NH3 dalam air atau

NH4+) menjadi nitrat (NO3

-) dengan bantuan bakteri aerobik.Reaksi:2 NH4

+(aq) + 3 O2(g) -> 2 NO2-(aq) + 2 H2O(l) + 4 H+(aq)

2 NO2- (aq) +O2(g)à2 NO3

- (aq)Denitrifikasi adalah reduksi nitrat menjadi gas nitrogen

bebas seperti N2, NO, dan NO2.Senyawa NO3 à gas nitrogen bebas

b. Pemisahan fosforFosfor dapat dipisahkan dengan cara koagulasi/

penggumpalan dengan garam Al dan Ca, kemudian disaring.Al2(SO4)3+14H2O(s) + 2 PO4

3-(aq)à2 AIPO4(s) + 3 SO42-(aq) + 14 H2O(l)

5 Ca(OH)2(s) + 3 HPO42-(aq)à Ca5OH(PO4)3(s) + 6 OH-(aq) + 3 H2O(l)

c. Adsorbsi oleh karbon aktif untuk menyerap zatpencemar, pewarna, dan bau tak sedap.

d. Penyaringan mikro untuk memisahkan partikel kecilseperti bakteri dan virus.

e. Rawa buatan untuk mengurai materi organik dananorganik yang masih tersisa dalam air limbah.5. Disinfektan

Disinfektan ditambahkan pada tahap ini untukmenghilangkan mikroorganisme seperti virus dan materi organicpenyebab bau dan warna. Air yang keluar dari tahap ini dapatdigunakan untuk irigasi atau keperluan industri, contoh: Cl2.Reaksi: Cl2(g) + H2O(l)àHClO(aq) + H+(aq) + Cl-(aq)6. Pengolahan padatan lumpur

Padatan lumpur dari pengolahan ini dapat diuraikanbakteri aerobik atau anaerobik menghasilkan gas CH4 untuk bahanbakar dan biosolid untuk pupuk.Akan tetapi dalam pelaksanaannya metode lumpur aktif  menemuikendala-kendala seperti:

1. Diperlukan areal instalasi pengolahan limbah yangluas, karena prosesnya berlangsung lama.

2. Menimbulkan limbah baru yakni lumpur bulki akibatpertumbuhan mikroba berfilamen yang berlebihan.

3. Proses operasinya rumit karena membutuhkan pengawasanyang cukup ketat.

 

Konsep reaksi reduksi dan oksidasi mengalami perkembanganseiring kemajuan ilmu kimia. Awalnya, sekitar abad 18, konsepreaksi redoks didasarkan atas reaksi oksidasi yang melibatkanpenggabungan oksigen dan reaksi reduksi yang melibatkanpelepasan oksigen, dilanjutkan dengan konsep pelepasan danpenerimaan elektron, lalu konsep kenaikan dan penurunanbilangan oksidasi, serta perkembangan terakhir dengan konseppelepasan dan pengikatan hidrogen.

 

B.             Pengaplikasian Konsep Reaksi Redoks Untuk MengatasiLimbah Cair

Salah satu jenis limbah dalam air kotor adalah limbahorganik, yaitu limbah yang merupakan sisa-sisa makhluk hidup.Limbah seperti itu dapat berasal dari rumah tangga maupunindustri. Limbah organik dapat diolah dengan memanfaatkan aksibakteri pengurai yang disebut bakteri aerob. Air kotor(sewage) mengandung berbagai macam limbah, seperti bahanorganik, lumpur minyak, oli, bakteri pathogen, virus, garam-garaman,  pestisida, detergen, logam berat, dan berbagai macamlimbah plastik. Oleh karena itu, air kotor harus diprosesuntuk mengurangi sebanyak mungkin limbah-limbah tersebut.

Berbagai macam parameter digunakan untuk menggambarkanuntuk menggambarkan keadaan air limbah misalnya kekeruhan, zatpadat tersuspensi, kandungan zat padat terlarut, keasaman(pH), jumlah oksigen terlarut (Dissolved Oxygen = DO), dankebutuhan oksigen biokimia (Biochemical Oxygen Demand = BOD).

DO adalah ukuran jumlah oksigen terlarut. Oksigen terlarutdapat berasal dari udara atau dari hasil fotosintesis tumbuhanair. Oksigen terlarut ini dibutuhkan oleh hewan-hewan airuntuk pernafasannya. Hewan-hewan air dapat bertahan hidup jikakandungan oksigenminimal 6 ppm. Jika konsentrasi oksigenterlarut kurang dari 6 ppm, kehidupan organisme akan terancammati. Semakin kecil nilai DO, semakin rendah kualitas air,atau dapat dikatakan air terpolusi.

Oksigen terlarut juga digunakan oleh bakteri aerob dalammenguraikan sampah organik (oxygen-demanding materials) yangterdapat dalam air. Banyaknya oksigen yang diperlukan olehbakteri aerob untuk  menguraikan sampah organik dalam suatucontoh air disebut BOD. Semakin banyak sampah organik dalamair, semakin besar nilai BOD.

1.    Pengolahan Air Limbah dengan Proses Lumpur AktifLumpur aktif (activated sludge) adalah lumpur yang

kaya akan bakteri aerob, yaitu bakteri yang dapat menguraikanlimbah organik dengan cara mengalami biodegradasi  (oxygen-demanding materials).

Pengolahan air limbah dengan proses lumpur aktifkonvensional (standar) secara umum terdiri dari bak pengendapawal, bak aerasi dan bak pengendap akhir. Secara umum prosespengolahannya adalah air limbah ditampung ke dalam bakpenampung air limbah. Bak penampung ini berfungsi sebagai bakpengatur debit air limbah serta dilengkapi saringan kasaruntuk memisahkan kotoran yang besar. Kemudian air limbah dalambak penampung di pompa ke dalam bak pengendap awal.

Bak pengendap awal berfungsi untuk menurunkan padatantersuspensi (suspended solids) sekitar 30 – 40 %, serta BODsekitar 25 %. Air limpasan dari bak pengendap awal dialirkanke bak aerasi secara gravitasi. Di dalam bak aerasi, bakteriheterotrofik berkembang dengan pesatnya. Bakteri tersebutdiaktifkan dengan adanya aliran udara (oksigen) untukmelakukan oiksidasi bahan-bahan organik. Bakteri yang aktifdalam bak aerasi adalah Escherichia coli, Enterobacter, Sphaerotilus natans,Beggatoa, Achromobacter, Flavobacterium, danPseudomonas. Setelah ituakan mengalami flokulasi membentuk padatan yang lebih mudahmengendap.

Dari bak pengendapan, sebagian lumpur dibuang, sebagianlain disirkulasikan ke dalam bak aerasi. Kombinasi antarabakteri dalam konsentrasi tinggi dan lapar (dalam lumpur yangdisirkulasi) dengan jumlah nutrien yang banyak (dalam airkotor), memungkinkan penguraian dapat berlangsung dengancepat. Peruraian dengan metode lumpur aktif hanya memerlukanbeberapa jam, jauh lebih cepat dibandingkan dengan peruraianserupa yang terjadi secara alami dalam selokan atau airsungai.

Metode lumpur aktif memanfaatkan mikroorganisme (terdiri ±95% bakteri dan sisanya protozoa, rotifer, dan jamur) sebagaikatalis untuk menguraikan material yang terkandung di dalamair limbah. Proses lumpur aktif merupakanproses aerasi (membutuhkan oksigen). Pada proses ini mikrobatumbuh dalam flok (lumpur) yang terdispersi sehingga terjadiproses degradasi. Proses ini berlangsung dalam reaktor yangdilengkapi recycle/umpan balik lumpur dan cairannya. Lumpur

secara aktif mereduksi substrat yang terkandung di dalam airlimbah.

Tahapan-tahapan pengolahan air limbah dengan metode lumpuraktif secara garis besar adalah sebagai berikut:

1.    Tahap awalPada tahap ini dilakukan pemisahan benda-benda asing

seperti kayu, bangkai binatang, pasir, kerikil, dll. Sisa-sisapartikel digiling agar tidak merusak alat dalam sistem danlimbah dicampur agar laju aliran dan konsentrasi partikelkonsisten.

2.    Tahap primerTahap ini disebut tahap pengendapan. Partikel-partikel

berukuran suspensi dan partikel-partikel ringan dipisahkan,partikel-partikel berukuran koloid digumpalkan denganpenambahan elektrolit.

3.    Tahap sekunderTahap sekunder meliputi dua tahap yaitu tahap aerasi

(metode lumpur aktif) dan pengendapan. Pada tahap aerasioksigen ditambahkan ke dalam air limbah yang sudah dicampurlumpur aktif untuk pertumbuhan dan berkembang biakmikroorganisme dalam lumpur. Dengan agitasi yang baik,mikroorganisme dapat melakukan kontak dengan materi organikdan anorganik kemudian diuraikan menjadi senyawa yang mudahmenguap sehingga mengurangi bau air limbah. Tahap selanjutnyadilakukan pengendapan. Lumpur aktif akan mengendap kemudiandimasukkan ke tangki aerasi, sisanya dibuang. Lumpur yangmengendap inilah yang disebut lumpur bulki.

4.    Tahap tersierTahap ini disebut tahap pilihan. Tahap ini biasanya untuk

memisahkan kandungan zat-zat yang tidak ramah lingkunganseperti senyawa nitrat, fosfat, materi organik yang sukarterurai, dan padatan anorganik. Contoh-contoh perlakuan padatahap ini sebagai berikut:

a.    Nitrifikasi/denitrifikasiNitrifikasi adalah pengubahan amonia (NH3 dalam air atau NH4

+)menjadi nitrat (NO3

-) dengan bantuan bakteri aerobik. Reaksi:2 NH4

+(aq) + 3 O2(g) → 2 NO2-(aq) + 2 H2O(l) + 4 H+(aq)

2 NO2- (aq) +O2(g) → 2 NO3

- (aq)

Denitrifikasi adalah reduksi nitrat menjadi gas nitrogen bebasseperti N2, NO, dan NO2.

b.    Pemisahan fosforFosfor dapat dipisahkan dengan cara koagulasi/penggumpalandengan garam Al dan Ca, kemudian disaring. Reaksi:Al2(SO4)3+14H2O(s) + 2 PO4

3-(aq) → 2 AIPO4(s) + 3 SO42-(aq) + 14

H2O(l)5 Ca(OH)2(s) + 3 HPO4

2-(aq) → Ca5OH(PO4)3(s) + 6 OH-(aq) + 3 H2O(l)c.    Adsorbsi oleh karbon aktif untuk menyerap zat pencemar,pewarna, dan bau tak sedap.

d.    Penyaringan mikro untuk memisahkan partikel kecil sepertibakteri dan virus.

e.    Rawa buatan untuk mengurai materi organik dan anorganik yangmasih tersisa dalam air limbah.

5. DisinfektanDisinfektan ditambahkan pada tahap ini untuk menghilangkan

mikroorganisme seperti virus dan materi organik penyebab baudan warna. Air yang keluar dari tahap ini dapat digunakanuntuk irigasi atau keperluan industri.

6. Pengolahan padatan lumpurPadatan lumpur dari pengolahan ini dapat diuraikan bakteri

aerobik atau anaerobik menghasilkan gas CH4 untuk bahan bakardan biosolid untuk pupuk.

Akan tetapi dalam pelaksanaannya metode lumpur aktif menemui kendala-kendala seperti:

1.    Diperlukan areal instalasi pengolahan limbah yang luas,karena prosesnya   berlangsung lama.

2.    Menimbulkan limbah baru yakni lumpur bulki akibatpertumbuhan mikroba berfilamen yang berlebihan.

3.    Proses operasinya rumit karena membutuhkan pengawasan yangcukup ketat.

Berdasarkan berbagai penelitian, kelemahan metode lumpuraktif tersebut dapat diatasi dengancara Menambahkan biosida, yaitu H2O2 atau klorin ke dalam unitaerasi. Penambahan 15 mg/g dapat menghilangkan sifat bulkilumpur hingga dihasilkan air limbah olahan cukup baik. Klorin

dapat menurunkan aktivitas mikroba yang berpotensi dalamproses lumpur aktif.  

BAB 3

PENUTUP

A.            KesimpulanKonsep Redoks dapat digunakan dalam proses pemecahan

masalah lingkungan dan kehidupan sehari-hari. Salah satupenerapankonsep redoks adalah pengolahan air kotor atau limbahdengan metode lumpur aktif. Lumpur adalah materi yang tidaklarut yang selalu nampak kehadirannya di dalam setiap tahappengolahan, tersusun oleh serat-serat organik yang kaya akanselulosa dan di dalamnya terhimpun kehidupan mikroorganisme.Lumpur aktif adalah lumpur yang kaya dengan bakteri aerob,yaitu bakteri yang dapat menguraikan limbah organik dengancara mengalami biodegradasi.

Pengolahan air limbah dapat dibagi dalam tiga tahap, yaitutahap primer, sekunder, dan tersier. Pengolahan tahap primerdimaksudkan untuk memisahkan sampah yang tidak larut air,seperti lumpur, oli, dan limbah kasar lainnya. Hal ini dapatdilakukan dengan penyaringan dan pengendapan (sedimentasi).Tahap sekunder dimaksudkan untuk menghilangkan BOD, yaitudengan cara mengoksidasinya. Selanjutnya, tahap tersierdimaksudkan untuk menghilangkan sampah lain yang masih ada,seperti limbah organikberacun, logam  berat, dan bakteri.Pengolahan tahap tersier dilakukan untuk pengolahan airbersih.

Tahap sekunder dilakukan untuk menururunkan nilai BODsehingga kadar oksigen meningkat. Kecepatan aktivitasmikroorganisme dalam menguraikan limbah organik dapatditingkatkan dengan melibatkan lumpur aktif. Proses inimelibatkan reaksi oksidasi limbah organik sebagai berikut.(CH2O)n + nO2  → nCO2 +nH2O + panas

     Nilai BOD dapat menurun hingga 90% jika mengggunakanlumpur aktif. Semakin kecil nilai BOD, semakin sedikitmikroorganisme yang menguraikan limbah organik di dalam air.Hal ini menunjukan bahwa semakin sedikit limbah organik

didalam air. Dengan demikian, dapat disimpulkan semakin kecilnilai BOD, semakin tinggi kualitas air.