Minggu, 20 November 2011 - 15:31:56 WIB

PENYERAPAN ION Cu(II) OLEH BIOMASSA MIKROALGA (Tetraselmis Chuii) DALAM AIR

Bahrizal

Staf Pengajar Jurusan Kimia FMIPA UNP Padang

ABSTRACT

The case of heavy metal toxicity  as a result of discharge industrial effluents to environment has been ever reported. Many strains of water plant from microalgae, which can adsorb heavy metal-ion from water ,have been known. This investigation intend to determinate capacity of adsorption T. chuii  biomass for copper(II) ion  in water. Biomass of  T .chuii  was obtained from BBAP’s laboratory, Jepara, Center Java.   A dry weight of  100 mg  T. chuii  biomass was put into 50 ppm of the metal-ion slotution. The pH was varied from 4,0 to 6,5. These solutions were stirred for 30 minutes. After filtering, the metal-ion concentration in the filtrate was determined by atomic absorption spectrometry.  The amount of ion adsorbed by the biomass was taken as the difference between the initial and final concentrations of the solution.  The same method was also carried out to the varied concentration. The result showed, the optimum pH for metal-ion adsorption by the biomass is 5,5, having adsorption value 12,48 mg/g. Capacity of metal-ion adsorption was obtained by treatment varied concentration, yielded value of 47,41 mg/g. 

Keywords: biomass, microalgae, capacity,  adsorption.

PENDAHULUAN

Dengan meningkatnya aktivitas manusia di segala bidang, menyebabkan meningkat pula jenis polutan (pencemar) yang masuk ke lingkungan, terutama lingkungan dengan sistem perairan. Salah satu jenis polutan yang dapat masuk ke lingkungan adalah logam berat (toksik). Beberapa industri juga dihadapkan pada masalah teknologi pemisahan logam-logam toksik dari limbahnya. Berbagai kasus keracunan oleh logam toksik telah banyak dilaporkan. Kasus keracunan yang cukup terkenal adalah yang terjadi di Minamata, Jepang. Biasanya, pengolahan limbah industri yang mengandung logam toksik dilakukan dengan cara kimia. Menurut Harris dan Ramelow (1990) penggunaan cara-cara kimia untuk mengatasi limbah logam berat, memerlukan biaya operasional relatif mahal. Di samping itu, dengan cara kimia ternyata tidak semua logam berat dapat diatasi secara sempurna. Oleh sebab itu, perlu diadakan usaha untuk mendapatkan bahan atau cara alternatif mengatasi limbah logam berat yang masuk ke sistem perairan. Salah satu cara alternatif pemisahan logam toksik dari limbah dengan biaya relatif murah adalah menggunakan alga sebagai bahan penyerap. Torres dkk, (1998) menyatakan bahwa, kemampuan fitoplankton untuk mengumpulkan ion-ion logam seperti Cd²⁺, Cu²⁺ dan Pb²⁺ dari air laut sudah dikenal baik. Limbah mengandung logam tembaga berasal dari industri peralatan listrik, pipa air, peralatan kapal, pembuatan ketel, alat penyuling, industri automotif dan industri logam campuran (aliasi).

Penelitian tentang serapan ion logam toksik oleh fitoplankton atau organisme lain, telah pernah dilakukan. Harris dan Ramelow (1990) meneliti kemampuan biomassa alga dari spesies C. vulgaris dan S. quadriqauda untuk menyerap ion-ion logam : Ag⁺, Cu²⁺, Cd²⁺ dan Zn²⁺. Zhao, dkk (1994) meneliti kemampuan biomassa alga dari spesies C. prolitera dan P. pavonica untuk menyerap ion-ion logam toksik di dalam air. Kemudian, Ramelow, dkk (1996) telah meneliti kemampuan biomassa alga laut dari spesies Chlorella vulgaris untuk menyerap ion-ion logam toksik, yaitu ion Cu²⁺ dan ion Pb²⁺ di dalam air. Bahrizal (1997) meneliti serapan ion logam Cr³⁺, Cu²⁺, Mn²⁺ dan Mo³⁺ oleh biomassa C. calcitran.  Bahrizal (2000) meneliti serapan ion Cu²⁺ oleh biomassa alga dalam air. Eromosele dan Abare (1998) meneliti kemampuan serapan biomassa Butyrospermum parkii terhadap ion-ion Fe³⁺ dan Zn²⁺.

Tetraselmis chuii (T. chuii) merupakan salah satu dari jenis mikroalga (fitoplankton) yang hidup di laut. Fitoplankton ini  memiliki sel tunggal dengan ukuran sel antara 7-12 mikron, dan berwarna hijau. Alga ini mengandung senyawa protein sekitar 48,42 %, karbohidrat 20,71 % dan lemak 9,70 %. Karena ukuran sel sangat kecil, fitoplankton memiliki luas permukaan yang jauh lebih besar dibandingkan organisme lain yang mempunyai ukuran massa sama. Oleh sebab itu, fitoplankton diharapkan dapat menyerap ion logam jauh lebih besar dibanding organisme lain. Sel alga dan mikroorganisme lain dapat menyerap berbagai macam logam dari larutan di lingkungan. Serapan logam dapat terjadi pada organisme hidup maupun mati, dan proses tersebut tidak bergantung pada aktivitas biologi. Menurut Greene, dkk (1986) dan Vicente (2004) permukaan sel alga dan mikroorganisme lain mengandung gugus-gugus fungsional seperti amina, amida, imidazol, hidroksil, karboksilat, pospat, thiol, thioeter dan gugus-gugus lain yang berpotensi untuk mengikat ion logam.  

Berdasarkan uraian di atas, penulis memandang perlu untuk melakukan penelitian tentang serapan ion Cu(II) oleh biomassa alga dari spesies T. chuii. Pemilihan alga dalam penelitian ini, adalah selain dapat menyerap ion logam, alga ini dapat berkembang biak dengan mudah dan cepat serta mempunyai daya adaptasi yang kuat. Dari penelitian ini diharapkan akan diperoleh data tentang kemampuan biomassa T. chuii untuk menyerap ion logam Cu(II) dalam air. Dengan diperolehnya data-data tersebut, diharapkan biomassa alga dari spesies T. chuii ini dapat digunakan sebagai bahan alternatif untuk mengatasi  ion-ion logam berbahaya yang terdapat dalam limbah. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kapasitas serapan ion Cu(II) oleh biomassa T. chuii dalam air. Variabel-variabel yang digunakan adalah pH (tingkat keasaman) larutan Cu(II) dan konsentrasi ion Cu(II). Manfaat penelitian ini pada pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi adalah memberikan informasi data pada bidang kimia lingkungan, terutama lingkungan dengan sistem perairan. Dengan diketahuinya data-data tersebut, diharapkan spesies alga T. chuii dapat berguna sebagai bahan alternatif untuk menyerap ion logam berbahaya dalam air.

METODE PENELITIAN

Metoda yang digunakan dalam penelitian ini adalah metoda eksperimen (laboratorium) yang dilaksanakan pada Laboratorium Kimia UNP Padang pada bulan April sampai bulan September 2005. Biomassa T. chuii diperoleh dari Laboratorium Balai Budidaya Air Payau (BBAP) Jepara, Propinsi Jawa-Tengah. Variabel-variabel yang digunakan untuk penelitian ini adalah tingkat keasaman (pH) larutan Cu(II) dan konsentrasi ion Cu(II) dalam larutan. Waktu kontak antara larutan logam dengan biomassa  T. chuii adalah 30 menit.

Alat dan bahan. Alat yang digunakan untuk penelitian ini: berupa peralatan gelas, Magnetic Stirrer, pompa vakum, pH-Meter “Corning”, neraca analitik, spektrofotometer serapan atom (AAS)  merek “Perkin Elmer”; sedangkan bahan-bahan/zat kimia yang digunakan adalah: tembaga, asam nitrat, amoniak, biomassa mikroalga T. chuii, aquades dan kertas saring Whatman No 42.

Larutan yang diperlukan. Larutan induk Cu(II) 1000 ppm, dibuat dengan melarutkan 2,683 tembaga(II) klorida dihidrat dengan aquades sampai volume mencapai 1000 mL. Larutan Cu(II) dengan konsentrasi yang lebih encer dibuat dari larutan induk dengan menggunakan rumus pengenceran.

Menentukan pH optimum. Disediakan tiga gelas piala ukuran 100 mL berisi masing-masing 25 mL larutan Cu(II) 50 ppm dengan pH 4,0. Ke dalam tiga  gelas piala tersebut ditambahkan masing-masing 100 mg  biomassa T. chuii. Lalu diaduk selama 30 menit, kemudian disaring dan filtrat diukur dengan alat AAS. Pekerjaan yang sama dilakukan untuk  pH 4,5; 5,0; 5,5; 6,0 dan 6,5. Pada langkah ini akan diperoleh pH optimum yang  digunakan untuk langkah selanjutnya.

Menentukan kapasitas serapan. Disediakan tiga gelas piala ukuran 100 mL berisi larutan Cu(II) dengan konsentrasi 50 ppm pada pH = 5,5. Kepada masing-masing larutan tersebut ditambahkan 100 mg biomassa T. chuii. Lalu diaduk selama 30 menit, kemudian disaring, filtrat diukur dengan alat AAS. Pekerjaan yang sama dilakukan untuk konsentrasi 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225 dan 250 ppm.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Serapan Cu(II) pada berbagai pH. Serapan ion Cu(II) oleh biomassa T. chuii dengan variasi pH disajikan dalam bentuk kurva pada Gambar 1. Pada gambar tersebut terlihat bahwa serapan Cu(II) oleh biomassa T. chuii pada pH 4,0 dan 4,5 relatif rendah, yaitu sebesar 10,30 mg/g dan 10,99 mg/g berturut-turut. Tetapi pada pH lebih tinggi yaitu pH 5,0  serapan ion logam ini oleh biomassa T. chuii mulai naik mencapai 11,64 mg/g biomassa. Sampai pada saat pH 5,5 serapan Cu(II) oleh biomassa T. chuii mencapai harga 12,48 mg/g biomassa. Terjadinya kenaikkan serapan ion Cu(II) oleh biomasa T. chuii, diduga pada saat pH relatif rendah (pH 4,0 sampai 5,0), dalam larutan terdapat ion H⁺ lebih banyak sehingga terjadi kompetisi antara ion H⁺ dengan ion Cu(II) yang juga bermuatan positif. Oleh sebab itu serapan ion Cu(II) oleh biomassa T. chuii pada pH 4,0 sampai 5,0 relatif lebih rendah dibandingkan dengan serapan pada pH 5,5.

Gambar 1. Serapan ion Cu(II) oleh biomassa T. chuii dengan variasi pH

Tetapi jika pH dinaikkan terus sampai 6,0 dan 6,5 serapan Cu(II) oleh bimassa T. chuii menurun, hanya sebesar 10,28 mg/g dan 9,85 mg/g biomassa berturut-turut. Jadi serapan Cu(II) paling besar oleh biomassa  T. chuii terjadi pada pH 5,5. Terjadinya penurunan ini, diduga pada pH lebih tinggi, jumlah ion H⁺ mulai berkurang, sebaliknya ion OH^- mulai bertambah. Karena dalam larutan jumlah ion OH^- mulai bertambah, keadaan ini bisa  menyebabkan timbul gaya tarik menarik antara ion Cu(II) dan ion OH^- yang bermuatan berlawanan. Oleh sebab itu jumlah Cu(II) yang dapat terserap oleh biomassa T. chuii pada pH 6,0 dan 6,5 semakin menurun. Jadi pH optimum serapan ion Cu(II) oleh biomassa T. chuii adalah pada pH 5,5.

Data hasil penelitian ini mendekati hasil penelitian yang dilakukan oleh Darnall, dkk (1986)  melaporkan bahwa serapan kebanyakan ion-ion logam transisi yaitu: Cr, Ag, Co, Ni, Cu, Zn, Au, Hg, Pb, Sn, U, Fe, Be dan Al oleh mikroalga dari spesies C. vulgaris terjadi pada pH antara 5 sampai 7 (Demon, dkk (1988). Demon melaporkan bahwa serapan ion-ion logam Cd, Zn, Cu, La, W, dan As oleh alga (Scenedesmus pannocicus subsp. Berlin) terjadi pada pH 7,0. Hasil penelitian lain yang mirip dengan hasil penelitian ini adalah yang dilaporkan oleh Zhou, dkk (!998) yang menyatakan serapan terbesar logam Cu dan Cd oleh lima spesies mikroalga terjadi pada pH 6,7. Costa (2003) melaporkan hasil penelitiannya bahwa serapan logam Cu oleh biomassa Sargassum sp. (Chromophyta) terjadi pada pH antara 4,0 sampai 5,0. Vicente (2004) menyatakan bahwa serapan logam Cd oleh biomassa F. spiralis terjadi pada pH antara 5,5 sampai 6,0. Jadi serapan suatu ion logam oleh suatu biomassa tidak hanya tergantung pada pH larutan, tetapi juga bergantung pada spesies biomassa yang digunakan sebagai penyerap.

Serapan Cu(II) pada berbagai konsentrasi. Hubungan antara ion Cu(II) yang terserap oleh biomassa T. chuii terhadap konsentrasi Cu(II) dalam keadaan setimbang, [Cu]_eq, dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2.      Kurva serapan ion Cu(II) pada berbagai konsentrasi                                            oleh biomassa T. chuii

Dari gambar tersebut terlihat bahwa saat konsentrasi awal Cu(II) 50 ppm, Cu(II) yang terserap 12,48 mg/g. Bila konsentrasi awal Cu(II) diperbesar yaitu 75 ppm, jumlah Cu(II) terserap semakin besar mencapai 18,44 mg/g. Saat konsentrasi awal Cu(II) diperbesar lagi sampai 225 ppm, Cu(II) yang terserap terus bertambah sesuai dengan bertambahnya konsentrasi awal Cu(II), besar serapan yang dicapai adalah 47,39 mg/g. Pertambahan konsentrasi awal Cu(II) selanjutnya tidak memberikan kenaikkan serapan yang berarti, hanya sebesar 47,41 mg/g. Ini berarti bahwa kapasitas serapan (serapan maksimum) Cu(II) oleh biomassa T. chuii  adalah 47,41 mg/g biomassa. Pada saat ini dikatakan bahwa antara konsentrasi ion Cu(II) dalam larutan dan konsentrasi ion Cu(II) yang terserap pada permukaan biomassa alga telah tercapai suatu keadaan kesetimbangan.

Dengan melihat kecenderungan kurva pada Gambar 2 di atas, diduga bahwa jika konsentrasi Cu(II) diperbesar lagi, jumlah Cu(II) yang terserap tidak memberikan pertambahan yang berarti. Menurut Langmuir (Christ dkk, 1992 dan Ramelow dkk, 1996) permukaan biomassa alga mengalami kejenuhan dan sudah terbentuk suatu lapisan bersifat monolayer, artinya hanya ada satu lapisan pada permukaan biomassa alga.  

KESIMPULAN

Dari hasil penelitin diperoleh beberapa kesimpulan antara lain: Serapan Cu(II) oleh biomassa T. chuii dipengaruhi oleh pH (tingkat keasaman) larutan, dimana pH optimum penyerapan Cu(II) adalah 5,5, dengan jumlah Cu(II) yang terserap  sebesar 12,48 mg/g biomasa. Kapasitas serapan Cu(II) oleh biomassa T. chuii  sebesar 47,41  mg/g biomassa, ini terjadi pada  saat konsentrasi kesetimbangan Cu(II) 55,24 ppm.

DAFTAR PUSTAKA

Bahrizal, (1997), “Pengikatan Krom(VI), Tembaga(II), Mangan(II) dan Molibdenum(VI) Oleh Chaetoceros Calcitran”, Tesis S2, UGM, Yogyakarta.

Bahrizal, (2000), “Proses Serapan Ion Tembaga Oleh Alga Dalam Air”, Laporan Penelitian Dosen Muda, Universitas Negeri Padang.

Christ, R.H., Oberhorse, K. dan McGarrity, J., (1992), “Interaction of Metals and Protons With Algae, 3. Marine Algae, With Emphasis on Lead and Aluminum”, Environ. Sci. Technol., Vol. 26, No. 3, 496-502.

Costa, A.C., (2003), “An evaluation of copper biosorption by a brown seaweed under optimized conditions”, Electronic Journal of Biotechnology, Vol. 6, No. 3, 174-184.

Darnall, D.W., Greene, B., Henzy, M.T., Hosea, J.h., McPherson, R.A., Sneddon, J. dan Alexander, M.D., (1986), “Selective Recovery of  Gold and Other Metal Ions From Algal Biomass”, Environ. Sci. Technol., Vol. 20, No. 2, 206-208.

Eromosele, I.C. dan Abare, L.D., (1998), “Sorption of Iron and Zinc Ions From Non-Aqueous Solution by The Sea Butter (Butyrospermum parkii) Seed Husks”, Bioresource Technology, 66, 129-132.

Greene, B., Hosea, M., McPherson, R., Henzi, M., Alexander, M.D. dan Darnall, D.W., (1986), “Interaction of Gold(I) and Gold(III) Complexes with Algal Biomass”, Environ. Sci. Technol., Vol. 20, No. 6, 627-632.

Harris, P.O. dan Ramelow, G.J., (1990), “Binding of Metal Ions by Particulate Biomass Derived from Chkorella Vulgaris and Scenedesmus Quadricauda”, Environ. Sci. Technol., 24, 220-228.

Ramelow, U.S., Guidry, C.N. dan Fisk, S.D., (1996), “A kinetic study of metal ion binding by biomass immobilized in polymers”. J. of Hazard. Mat., 46, 37-55.

Torres, E., Cid, A., Herrero, C. dan Abalde, J., (1998), “Removal of Cadmium Ions by The Marine diatom Phaeodactylum Tricornutum Bohlin Accumulation and Long-Term Kinetic of Uptake”, Bioresource Technology, 63, 213-220.

Vicente, M.E.S., (2004), “Biosorption of Cadmium by Fucus spiralis”, Environ. Chem., 1, 180-187.

Zhao, Y., Hao, Y. dan Ramelow, G.J., (1994), “Evaluation of Treatment Techniques for Increasing The Uptake Metal Ions From Solution by Nonliving Seaweed Algal Biomass”, Environ. Mon. Ass., 33, 61-70.

Zhou, J.L., Huang, P.L. dan Lin, R.G., (1998), “Sorption and desorption of Cu and Cd by macroalgae and microalgae”, Environ. Pollut., 101, 67-75.

• IMPLEMENTASI PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER BERBASIS MIKROKONTROLER MCS-51 DAN APLIKASI PADA SISTEM P
• ISOLASI STREOID DARI DAUN TUMBUHAN ASAM JAWA (Tamarindus indica L.)
• ESTIMASI RELIABILITAS MODEL UJI HIDUP DIPERCEPAT PADA DISTRIBUSI GAMMA
• VARIASI PARAMETER PADA SUATU MODEL GERAK BROWN GEOMETRI UNTUK MENGANALISA PERGERAKAN ASSET
• DEKONVOLUSI DATA ANOMALI GAYABERAT-MIKRO 4D UNTUK MODEL IDEAL STEAMFLOOD

Nama	:
Website	:
Komentar
	(Masukkan 6 kode diatas)