PEMANFAATAN KOMBINASI BAHAN ALAM DALAM FOTOREAKTOR ENERGI SURYA SEBAGAI SOLUSI PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DI INDONESIA

Salah satu bukti sebuah negara dikatakan sebagai negara berkembang adalah majunya sektor indutri di Negara tersebut. Dengan majunya sektor industri dapat dikatakan bahwa Negara tersebut sudah bias terbilang mandiri dalam hal memproduksi barang – barang konsumsi yang dibutuhkan oleh negaranya secara mandiri. Dari proses industri tersebut sebuah Negara dapat dikatakan dapat menjawab tantangan global karena Negara tersebut dapat memanfaatkan hasil industrinya untuk dikonsumsi oleh rakyatnya maupun diekspor ke Negara lain guna mendapatkan devisa Negara termasuk Indonesia. Namun seiring dengan digalakkannya industri di sebuah Negara tentunya menimbulkan pro dan kontra, salah satu bagian kontranya adalah limbah yang dihasilkan oleh industri tersebut. Limbah industri merupakan sebuah residu dari proses industri yang sayangnya lebih banyak membawa masalahnya dibandingkan dengan kelebihannya. Beberapa limbah bias dimanfaatkan kembali menjadi benda yang memiliki nilai guna, tetapi sebagian besar dari limbah justru tidak bisa dimanfaatkan dan akhirnya terpaksa harus dibuang. Banyak pelaku industri yang memiliki tempat pengolahan limbah sendiri sehingga limbah dapat dibuang dengan aman setelah diolah, namun banyak juga yang tidak memiliki wahana pengolahan limbah sendiri bahkan banyak yang langsung membuang limbahnya ke alam bebas tanpa diolah terlebih dahulu, Tentunya hal ini membawa dampak negatif bagi lingkungan yang terpapar limbah tersebut seperti rusaknya lingkungan, timbulnya berbagai macam penyakit serta rusaknya estetika lingkungan sehingga perlu dilakukan pengolahan limbah terlebih dahulu sebelum limbah akhirnya dapat dibuang ke lingkungan.
Pada umumnya limbah industri dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu limbah padat, cair dan gas. Pada jurnal kali ini penulis hanya akan memusatkan perhatian kepada limbah cair saja. Pada umumnya hanya sedikit sekali limbah cair yang bisa dimanfaatkan kembali, namun sebagian besar tidak bisa dimanfaatkan malah justru membawa masalah bagi lingkungan. Beberapa proses pengolahan limbah cair telah dilakukan seperti proses pengolahan secara kimia, fisika dan biologi. Di balik kelebihan dari masing-masing jenis pengolahan tersebut, ternyata masih ditemukan beberapa kekurangan seperti dibutuhkan banyak bahan kimia mahal pada proses pengolahan secara kimia, dibutuhkan banyak peralatan yang mahal dan rumit pada proses pengolahan secara fisika serta dibutuhkan waktu degradasi senyawa organik yang cukup lama dengan menggunakan bakteri pada proses pengolahan secara biologi. Karena kekurangan-kekurangan tersebut membuat para pelaku industri enggan untuk mengolah limbahnya karena metode – metode tersebut masih dirasa kurang efektif.
Pada penelitian – penelitian terdahulu, telah dilakukan penelitian pengolahan limbah cair industri dengan metode adsorpsi menggunakan zeolit alam teraktivasi dan karbon aktif serta fotodegradasi menggunakan titanium dioksida. Namun demikian, kelemahan metode fotodegradasi adalah ketersediaan TiO2 di alam kurang begitu melimpah sehingga agak sulit diterapkan dalam pengolahan limbah dalam skala besar, kemudian kelemahan metode adsorpsi adalah selektifitasnya yang rendah terutama untuk limbah cair yang bersifat sangat kompleks. Kelemahan kedua metode tersebut dapat diperbaiki melalui gabungan metode adsorpsi-fotodegradasi. Metode adsorpsi-fotodegradasi didasarkan pada proses adsorpsi senyawa organik oleh permukaan padatan yang sekaligus mampu mendegradasi senyawa organik. Degradasi sempurna menghasilkan CO2 dan H2O yang aman bagi lingkungan (Is Fatimah et al, 2005).
Oksida logam titanium (TiO2) banyak dilaporkan sebagai material semikonduktor yang aktif sebagai fotokatalis. Aktivitas fotokatalis TiO2 dapat ditingkatkan melalui penyesuaian pada material pendukung. Salah satu yang dapat digunakan untuk kepentingan tersebut adalah zeolit alam dan karbon aktif. Beberapa keuntungan diharapkan dari penyesuaian TiO2 pada zeolit alam antara lain potensi zeolit alam yang melimpah di Indonesia serta stabilitas yang tinggi pada kondisi asam. Material TiO2 yang tergabung pada zeolit alam dan karbon aktif menjadi sebuah material komposit yang memiliki fungsi ganda yaitu sebagai adsorben dari sifat zeolit dan karbon aktif yang berpori serta sebagai fotokatalis (Slamet et al, 2007). Berdasar latar belakang tersebut, jurnal ini bertujuan memaparkan kemampuan komposit TiO2/zeolit/karbon aktif yang tergabung sebagai solusi pengolahan limbah cair industri.

1. Desain Reaktor Limbah
Reaktor limbah dapat dibuat dengan sederhana. Dinding dalam reaktor dilapisi dengan komposit gabungan, metode pelapisan dapat dilakukan dengan spray coating atau kalsinasi sehingga komposit akan menempel di dinding reaktor dan dapat digunakan terus tanpa harus diganti setiap kali ingin dilakukan pengolahan. Untuk keperluan energi dapat langsung menggunakan energi surya untuk bisa mengaktivasi katalis TiO2 agar bisa langsung bekerja. Selanjutnya limbah yang sudah diolah bisa langsung dibuang ke lingkungan.
2. Mekanisme Degradasi Limbah Menggunakan Komposit Gabungan TiO2, Zeolit dan Karbon Aktif
Penggunaan proses fotodegradasi senyawa organik, logam berat maupun bakteri pada limbah cair sudah dikenal sejak lama dan terbukti efektif mempercepat laju degradasi polutan limbah hingga 50% lebih cepat dibandingkan reaktor tanpa fotokatalis TiO2 (McGuigan et al: 2005, Ljubas: 2005, Finaty: 2006). Ketika fotokatalis TiO2 terpapar sinar UV dengan panjang gelombang dibawah 400 nm, elektron akan tereksitasi dari pita valensi melintasi celah pita ke pita konduksi, menghasilkan hole di pita valensi dan elektron di pita konduksi. Hole di pita valensi TiO2 akan bereaksi dengan molekul air atau ion OH- dan memproduksi radikal hidroksil (OH•) yang merupakan senyawa pengoksidasi kuat. Radikal hidroksil tersebut akan mengoksidasi bakteri dan senyawa organik pada limbah. Sedangkan elektron akan mereduksi logam berat yang teradsorp di permukaan (Huang et al: 1999).
Penelitian mengenai penggunaan karbon aktif dan zeolit secara terpisah sebagai adsorben dalam proses degradasi senyawa fenol telah dilakukan dan disimpulkan bahwa karbon aktif dan zeolit dapat meningkatkan proses fotokatalisis dalam mendegradasi senyawa organik pada limbah cair sebanyak 30 % (Meta : 2006 ; Ade: 2006). Sebagai adsorben, karbon aktif dan zeolit memiliki sifat yang sangat berbeda. Karbon aktif memiliki luas permukaan dan rongga yang cukup besar dibandingkan dengan zeolit dan cenderung lebih selektif terhadap molekul non polar. Sedangkan zeolit memiliki ukuran pori yang lebih kecil dan cenderung selektif terhadap molekul polar (Dwi et al: 2007). Penggunaan zeolit dan karbon aktif secara bersamaan sebagai adsorben akan memberi keuntungan lebih, sifat zeolit yang selektif terhadap molekul polar akan menyerap lebih banyak senyawa organik polar dan air sehingga produksi radikal OH diharapkan dapat meningkat. Sedangkan adsorben karbon aktif yang bersifat selektif terhadap molekul non polar akan dapat mengkonsentrasikan senyawa organik dan logam berat di permukaan katalis.
Pada reaksi fotodegradasi ini akan terjadi dua macam reaksi yaitu reaksi oksidasi senyawa organik dan bakteri serta reaksi reduksi logam berat. Terdapatnya dua reaksi dalam satu sistem dalam waktu yang bersamaan diharapkan dapat meningkatkan kinerja proses fotodegradasi. Secara keseluruhan metode ini mampu mendegradasi limbah hingga 80% – 85% dalam waktu 1 jam serta memiliki komposisi optimum yaitu 81% Zeolit, 17% TiO2 dan 2% Karbon aktif yang efektivitasnya setara dengan 100% TiO2 sehingga kebutuhan material TiO2 bisa ditekan dan Zeolit bisa dimanfaatkan dengan baik (Didit et al, 2009).
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan manfaat penggunaan adsorben sebagai penyangga TiO2 adalah (Matsuoka dan Anpo, 2003; Takeda et al, 1995; Torimoto et.al, 1996; Yoneyama dan Torimoto, 2000):
a. Meningkatkan konsentrasi senyawa yang akan didegradasi pada sekitar ruang TiO2, sehingga dapat meningkatkan laju reaksi.
b. Meningkatkan kemampuan adsorbsi katalis. Bila kemampuan adsorbsi meningkat maka kinetika fotokatalitik meningkat karena fotokatalis dapat langsung mengoksidasi polutan tersebut.
c. Penggunaan penyangga dapat mendispersikan fotokatalis TiO2 sehingga luas permukaan katalis menjadi lebih besar dan fotokatalis menjadi lebih aktif.
d. Polutan teradsorbsi oleh penyangga kemudian dioksidasi oleh fotokatalis, sehingga intermediate yang terbentuk pun akan teradsorbsi oleh penyangga yang selanjutnya akan dioksidasi lagi oleh fotokatalis.
e. Polutan yang teradsorbsi oleh penyangga dapat langsung dioksidasi oleh fotokatalis menjadi CO2 dan H2O sehingga adsorben akan membutuhkan waktu yang cukup lama untuk menjadi jenuh. Jadi adsorben diregenerasi secara insitu oleh fotokatalis, sehingga proses degradasi polutan dapat berlangsung dalam waktu yang cukup lama dan lebih efisien.
3. Keunggulan Metode
Penggunaan kombinasi komposit dalam mengolah limbah industri cair yang penulis tawarkan ini memiliki keunggulan sebagai berikut:
a. Aspek Efisiensi
Dari paparan di atas telah disebutkan bahwa gabungan komposit ini dapat mendegradasi limbah cair hingga 80 % – 85 %. Tentunya metode ini lebih efisien dibandingkan dengan metode pengolahan secara fisika dengan screening di mana banyak material yang terbuang sia – sia. Selain itu energi yang digunakan juga merupakan energi surya sehingga kebutuhan akan energi untuk mengolah limbah dapat ditekan pula. Selain itu cahaya matahari dapat juga diganti dengan sinar UV dari lampu UV jika reaktor tidak ditempatkan di tempat yang terpapar sinar matahari langsung.
b. Aspek Ekonomi
Jika dipandang dari segi keekonomisan, teknologi yang penulis tawarkan sudah cukup ekonomis. Masyarakat dan pelaku industri tidak perlu mengeluarkan biaya yang mahal untuk mengolah limbah industri cair karena energi yang digunakan untuk proses ini adalah energi surya yang dibutuhkan untuk proses fotodegradasi tidak memakan biaya. Jika dibandingkan dengan metode pengolahan secara kimia di mana pelaku industri harus membeli bahan kimia yang mahal kemudian harus membeli kembali bahan kimia yang sama jika ingin melakukan pengolahan kembali sehingga kelebihan biaya yang diakibatkan oleh penghematan pengolahan limbah dapat dialokasikan ke bidang lain.
c. Aspek Kontinuitas
Komposit gabungan yang digunakan dapat terus digunakan dan tidak perlu diganti setiap kali ingin dilakukan pengolahan limbah karena kompositnya telah menempel di dinding reaktor sehingga bisa dipakai berulang – ulang hanya dengan sekali pemasangan.
d. Aspek Ketersediaan
Material yang dibutuhkan sangat melimpah di alam. Zeolit dapat ditemukan di hampir semua tempat di Indonesia dan sayang potensinya masih belum disadari oleh masyarakat banyak, kemudian karbon aktif juga sangat melimpah dan gampang diolah dan dimodifikasi agar luas permukaannya semakin besar sehingga membuat kinerja pengolahan limbah lebih efisien. Sementara oksida logam titanium tidak begitu melimpah di Indonesia hanya saja fungsinya bisa ditutupi dengan kombinasi komposit, seperti yang telah dijelaskan di atas kombinasi 81% Zeolit, 17% TiO2 dan 2% karbon aktif setara dengan 100% TiO2 tunggal sehingga kebutuhan material TiO2 bisa ditekan 6 kali lipat lebih sedikit.
e. Aspek Lingkungan
Jika dipandang dari lingkungan, teknologi yang penulis tawarkan merupakan teknologi yang ramah lingkungan dimana teknologi ini tidak menghasilkan limbah baru yang dapat merusak lingkungan karena produk yang dihasilkan mayoritas berupa CO2 dan H2O yang aman dilepas ke lingkungan.
f. Aspek Waktu
Pengolahan limbah industri tempe menggunakan fotoreaktor tenaga surya ini memakan waktu yang cukup singkat dibandingkan dengan metode-metode terdahulu, seperti pengolahan secara biologi dengan menggunakan bakteri yang dapat memakan waktu berhari – hari.
g. Aspek Praktis
Melihat bentuk reaktor yang sederhana serta cara kerja yang mudah dan tidak dibutuhkan keterampilan khusus membuat metode ini sangat praktis dan dapat digunakan oleh siapa saja. Yang perlu dilakukan hanyalah menampung limbah yang akan diolah dalam reaktor kemudian biarkan reaktor bekerja dengan sendirinya dengan bantuan sinar UV, kemudian tunggu beberapa saat dan kemudian limbah bisa langsung dibuang ke lingkungan.
4. Pengembangan Metode dalam Mengatasi Masalah Global
Metode pengolahan limbah cair ini jelas dapat menjadi solusi yang tepat dalam mengatasi bagaimana cara meengolah limbah cair industri agar dapat dibuang dengan aman. Keunggulan metode telah dijelaskan di atas dan selanjutnya adalah harapan agar metode ini dapat dikembangkan terutama pada industri kecil dan menengah yang kesulitan mengolah limbah karena terbentur masalah biaya. Mungkin bisa dibayangkan pula sudah berapa banyak kerugian yang diderita oleh pelaku industri hanya untuk mengolah limbah cairnya yang mahal bahkan setelah diolahpun masih banyak kandungan berbahaya yang belum siap dilepas ke lingkungan. Sudah saatnya pelaku industri di Indonesia mulai membuka mata dan meneliti kembali sumber daya alam di Indonesia, karena banyak sekali sumber daya alam di Indonesia yang memiliki banyak manfaat namun belum terjamah karena para pelaku industri sibuk terkonsentrasi hanya pada teknologi yang sudah ada dan takut untuk mencoba hal – hal baru. Selain itu, metode ini juga bisa digunakan dalam penjernihan air minum (Didit et al, 2009), reduksi logam berat (Slamet, 2007) deodorisasi limbah (Edi et al, 2009), dan lain – lain mengingat teknologi ini masih sangat mungkin untuk dikembangkan. Dan yang paling penting adalah kita harus bangga bisa menggunakan material yang dapat diambil langsung dari alam Indonesia yang melimpah ruah untuk digunakan dalam menangani masalah yang dihadapi oleh bangsa kita sendiri karena bangsa yang hebat adalah bangsa yang dapat memanfaatkan sumber daya alamnya dan digunakan untuk kepentingan masyarakatnya.

Kesimpulan
Metode penggabungan komposit Zeolit/Karbon Aktif/TiO2 terbukti mampu menangani masalah pengolahan limbah cair secara efisien, murah, aman dan praktis jika dibandingkan dengan metode komposit terpisah sehingga metode ini merupakan salah satu solusi konkrit dalam menghadapi tantangan global dalam bidang teknologi dan perindustrian.

Advertisements

About komunitasilmiah

the best
This entry was posted in Uncategorized. Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s