I

Penerapan Koagulasi dan Filtrasi dalam Proses Netralisasi StillageWan Adi Surya Perdana

SMA Sugar Group

E-mail:www.oneadi_abaz@yahoo.comAbstractStillage is the sewage of ethanol making process from molasses. Stillage has potential to be a pollutant because it has acidity in high level. Because of that, this research tries to find the way to decrease the level of pollutant factors in the stillage, so it can be saver to the environment. There are some treatments that will be given to the stillage. For the first is coagulation. It is done to increase the amount of oxygen dissolved in the stillage. It also will decrease the acidity of stillage. The second is filtration. This step is to separate the suspends from the stillage. After those things have done, the last thing that will be done to the stillage is the test of acidity, whether have full fill the standard or not. By doing this research, it proves that coagulation and filtration can decrease the pollution factors of stillage which is oxygen dissolved level and acidity.AbstrakStillage merupakan limbah cair dari proses pembuatan ethanol dari molasses. Stillage berpotensi menjadi polutan karena memiliki tingkat keasaman yang tinggi. Oleh karena itu percobaan ini bertujuan menemukan cara untuk mengurangi faktor polusi di dalam stillage, sehingga stillage menjadi lebih aman bagi lingkungan. Terdapat beberapa perlakuan yang akan diterapkan pada stilllage. Perlakuan pertama adalah koagulasi. Koagulasi dilakukan untuk meningkatkan jumlah oksigen terlarut dan menurunkan keasaman di dalam stillage. Perlakuan terakhir adalah filtrasi untuk memisahkan sitllage dengan suspensi di dalamnya. Setelah semua perlakuan diterapkan, hal terakhir adalah pengujian kandungan stillage, apakah telah memenuhi standar atau belum. Dengan percobaan ini, terbukti bahwa koagulasi, pengapuran, dan filtrasi dapat mengurangi keasaman dan menaikkan jumlah oksigen terlarut.Keywords molasses, stillage, koagulasi, parameter biologi

1. Pendahuluan1.1. Latar Belakang

Proses pembuatan alkohol dengan fermentasi molasses oleh PT Indolampung Distellery (ILD) menghasilkan limbah stillage dalam jumlah besar (1400 m3 per hari). Berdasarkan penelitian, stillage dapat digunakan sebagai pupuk karena stillage mengandung unsur kalium (K) dalam jumlah yang cukup besar(1). Namun pemanfaatan stillage sebagai pupuk tidak efisien. Stillage hanya dapat digunakan sebagai pupuk setelah musim tebang, sementara ILD menghasilkan stillage setiap hari sepanjang tahun. Stillage berpotensi menjadi polutan karena stillage mamiliki BOD (Bio-chemical Oxygen Demand) .Dengan tingkat BOD yang tinggi, dapat menaikkan tingkat keasaman. Hal itu terjadi karena hasil dari peguraian bahan organik di dalam stillage. PT Indolampung Distillery tidak mempunyai water treatment/penanganan untuk stillage. Selama ini stillage hanya ditampung di beberapa kolam penampungan terbuka dimana hal tersebut beresiko terjadinya luapan stillage yang akan mengalir ke kolam irigasi (lebung). Luapan itu dapat mencemari dan mematikan biota air yang ada di dalam maupun di sekitar kolam. Luapan stillage juga berdampak negatif jika menggenang di daerah tumbuh tebu. Genangan stillage dapat mematikan tebu tersebut. 1.2. Tujuan Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk menetralkan stillage, sehingga menjadi lebih aman bagi lingkungan. 1.3. Manfaat Percobaan

Manfaat dari percobaan ini adalah memberikan solusi bagaimana mengolah stillage, sehingga stillage aman bagi lingkungan.

1.4. Batasan Masalah

Percobaan ini dilakukan dengan mengurangi tingkat keasaman dan menaikkan jumlah oksigen terlarut yang menyebabkan stillage menjadi berbahaya bagi lingkungan dengan cara melakukan proses bertahap terhadap stillage tersebut.

2. Tinjauan Pustaka

2.1. Teknik Pengolahan Limbah Cair

Teknik pengolahan limbah yang telah dikembangkan secara umum dibagi menjadi 3 pengolahan:

a. Pengolahan secara fisik, untuk mengurangi bahan tersuspensi dalam ukuran besar dan mudah mengendap atau mengapung.

b. Pengolahan secara kimia, untuk mengurangi partikel koloid, logam berat, atau zat organik beracun dengan membubuhkan zat kimia tertentu.

c. Pengolahan secara biologi, Semua air buangan yang biodegradable dapat diolah secara biologi(2).2.2. Stillage

Stillage/vinasse merupakan limbah dari destilasi etanol. Sifat fisik dan kimianya ditentukan oleh bahan baku awal produksi etanol. Untuk bahan baku dari sirup gula tebu (sugar cane juice), stillage/vinasse yang dihasilkan akan berwarna coklat muda dengan kandungan solid 20.000-40.000 mg/L. Apabila bahan baku alkohol berasal dari molasses maka stillage/vinasse akan berwarna hitam kemerahan dengan kandungan solid 50.000-100.000 mg/l. Limbah stillage/vinasse rata-rata memiliki specific gravity antara 1.02-1.04. Tabel di bawah adalah contoh karakteristik stillage/vinasse dari pabrik etanol yang berbahan baku molasses. Berikut ini adalah tabel komposisi stillage/vinasse dari pabrik industri alkohol berbahan baku molasses(1).

Tabel 1. Komposisi stillage dari pabrik industri alkohol berbahan baku molassesKomponenKomposisi

pH4.8

BOD25800 mg/l

COD48000 mg/l

Organic Solids52339 mg/l

Kalium (K)4893 mg/l

Phosphor(P)102 mg/l

Nitrogen(N)408 mg/l

Calcium(Ca)714 mg/l

Magnesium(Mg)204 mg/l

Ash19879 mg/l

Sedangkan tabel dibawah ini menunjukkan standard baku mutu limbah cair industri etanol .

Tabel 2. Standard baku mutu limbah cair etanol

Volume Limbah max / satuan volume70 m3/ton

BOD< 75 ppm

COD< 100 ppm

pH6 - 9

DO> 3 ppm

2.2. Oksigen terlarut

Oksigen terlarut (Dissolved Oxygen = DO) dibutuhkan oleh semua jasad hidup untuk pernapasan, proses metabolisme atau pertukaran zat yang kemudian menghasilkan energi untuk pertumbuhan dan pembiakan(10).

2.3. Koagulasi

Cara pengolahan limbah cair yang saat ini telah dilakukan oleh pabrik tekstil yang paling banyak adalah cara kimia yaitu dengan koagulasi menggunakan bahan kimia. Bahan kimia yang banyak digunakan adalah ferosulfat, kapur, alum, PAC dan polielektrolit. Pada cara ini, koagulan digunakan untuk menggumpalkan bahan-bahan yang ada dalam air limbah menjadi flok yang mudah untuk dipisahkan yaitu dengan cara diendapkan, diapungkan dan disaring. Pada beberapa pabrik cara ini dilanjutkan dengan melewatkan air limbah melalui Zeolit (suatu batuan alam) dan arang aktif (karbon aktif). Cara koagulasi umumnya berhasil menurunkan kadar bahan organik (COD,BOD) sebanyak, 40-70 % Koagulan yang umum dan sudah dikenal yang digunakan pada pengolahan air adalah seperti yang terlihat pada tabel di bawah ini(6) :

Tabel 3. Macam-macam koagulasi beserta formula dan betuknyaNAMAFORMULABENTUK

Aluminium sulfat,Al2(SO4)3.xH2OBongkah, bubuk

Sodium aluminatNaAlO2 Na2Al2O4Bubuk

Ferri sulfatFe2(SO4)3.9H2OKristal halus

Ferri kloridaFeCl3.6H2OBongkah, cairan

Ferro sulfatFeSO4.7H2OKristal halus

2.4. Pengapuran

Pengapuran dilakukan untuk menaikkan pH, sehingga nilai pH menjadi 6,5 s/d 8.5 (netral). Kapur yang digunakan adalah kapur yang mengandung kalsium atau magnesium. Kapur yang digunakan untuk keperluan pengapuran ini biasanya kapur mentah, misalnya kapur karbonat (CaCO3) atau dolomite(5).

2.5. Filtrasi

Filtrasi dapat dilakukan dengan bantuan media filter seperti pasir, senyawa kimia (misalnya : kapur, zeolit, karbon aktif, resin, ion exchange), atau teknik filtrasi lainnya(3).

2.6. Parameter Biologi

Di alam terdapat hewan-hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme yang peka dan ada pula yang tahan terhadap kondisi lingkungan tertentu. Organisme yang peka akan mati karena pencemaran dan organisme yang tahan akan tetap hidup. Siput air dan Planaria merupakan contoh hewan yang peka pencemaran (2).

2.7. Cacing Tanah

Cacing tanah (Lumbricus rubellus) sering disebut perut bumi karena semua mikroorganisme menguntungkan ada di perut cacing tanah. Karenanya, cacing tanah berperan penting dalam mempercepat proses pelapukan bahan organik sisa. Cacing tanah dapat hidup baik pada tingkat keasaman (pH) 67,2, kelembaban 12,517,5 persen, dan suhu 15o31oC(11).3. Metode Penelitian

3.1. Study Literature

Mempelajari hal-hal yang berkaitan dengan stillage, mengetahui sifat dan kandungan dari stillage, mempelajari metode pengolahan limbah, dan hal-hal lain yang diperlukan dalam percobaan ini.

3.2. Menentukan tahap pengolahan

Tahap-tahap pengolahan (treatment) yang akan diterapkan kepada stillage adalah sebagai berikut :

a. Koagulasi, untuk menaikkan jumlah oksigen terlarut, tahap ini juga akan menurunkan kadar keasaman.b. Filtrasi, untuk mengurangi endapan tersisa dan kepekatan warna.

3.3. Menyiapkan alat dan bahan

Dalam percobaan ini diperlukan:

a. Stillage, sebagai bahan dasar percobaan,

b. Tawas (Al2(SO4)3), sebagai koagulan,

c. Pasir dan kerikil , sebagai filter,

d. Indikator universal, untuk mengukur kadar keasaman stillage sebelum atau setelah percobaan dilakukan,

e. Beberapa ember kecil, untuk media percobaan,

f. Botol, untuk pembuatan filtrasi,

g. Timbangan, untuk menakar tawas dan kapur.

Gambar 1. Tawas (Al2(SO4)3 dan Kapur (CaCO3)

3.4. Melakukan percobaan

Percobaan dilakukan dengan cara:

a. Koagulasi

Dalam proses koagulasi, terdapat 5 perlakuan terhadap stillage yang masing dilakukan sebanyak 2 kali, yaitu:

500 mL stillage + 0 g tawas, 500 mL stillage + 50 g tawas,

500 mL stillage + 100 g tawas,

500 mL stillage + 150 g tawas2,

500 mL stillage + 200 g tawas.

b. Filtrasi

Stillage hasil pengapuran dilewatkan ke sebuah alat filtrasi yang mengunakan filter berupa pasir dan batu kerikil.c. Menguji kadar kandungan stillagePengujian dilakukan terhadap stillage hasil proses filtrasi. Parameter yang akan diujikan adalah:

Keasaman / pH, Lama cacing tanah untuk bertahan hidup dalam stillage yang diujikan.

Untuk memperjelas metode, lihat gambar berikut (gambar terlampir).3.5. Menulis laporan pengamatan

Pencatatan hasil dari setiap perlakuan (koagulasi dan pengapuran) untuk melakukan pembahasan terhadap hasil tersebut.4. Hasil dan Pembahasan

Dalam percobaan ini setelah 500 mL stillage di campurkan dengan 50, 100, 150, dan 200 gram tawas, digunakan cacing tanah sebagai indikator biologi untuk mengetahui jumlah oksigen terlarut di dalam stillage. Dari percobaan yang dilakukan, didapat hasil sebagai berikut:

Tabel 4. Hasil pengujian stillage dengan cacing tanahEmb

keKomposisiLama Cacing bertahan

(stillage + tawas)cacing 1cacing 2

1500mL+0g35"38"

2500mL+50g561' 04"

3500mL+100g1' 28"1' 21"

4500mL+150g1' 46"1' 34"

5500mL+200g1' 57"153

Dari hasil diatas, diketahui bahwa dengan menambahkan tawas ke dalam stillage dapat menaikkan jumlah oksigen terlarut dalam stillage. Hal itu terbukti dengan semakin lamanya cacing tanah untuk bertahan hidup. Itu berarti bahwa oksigen di dalam stillage semakin banyak. Semakin lamnya cacing dapat bertahan hidup di dalam stillage hasil percobaan karena cacing dapat hidup baik pada pH 6(11).Selain dapat meningkatkan jumlah oksigen terlarut, penambahan koagulan juga dapat menurunkan kadar keasaman dari stillage. Koagulan akan mengikat molekul molekul ion di dalam stillage dan mengendapkannya. Hal itu mengakibatkan berkurangnya materi organik yang harus diurai oleh mikroorganisme di dalam stillage, sehingga berkurang pula hasil penguraian yang menyababkan keasaman tinggi. Berikut adalah data yang didapat setelah meklakukan percobaan:Tabel 5. Hasil pengujian stillageEmbKomposisiKeasamanRata-rata

ke(stillage + tawas)emb. 1emb. 2

1500mL+0g444

2500mL+50g544.5

3500mL+100g454.5

4500mL+150g565.5

5500mL+200g666

Dari data di atas, dapat diketahui bahwa penambahn tawas dapat menurunkan kadar keasaman stillage.

Grafik.1 Perubahan tingkat keasaman

Dari data di atas, dapat diketahui bahwa penambahan tawas dapat menurunkan kadar keasaman stillage.4.3. Filtrasi

Proses filtrasi menghasilkan stillage dengan warna yang lebih cerah dan encer. Hal itu disebabkan oleh molekul-molekul dalam ukuran koloid maupun suspensi tertangkap oleh rongga zeolit yang selektif. Hal itu juga dapat disebabkan oleh terikatnya ion positif maupun negatif di dalam stillage dengan zeolit yang bersifat sebagai penukar ion. 5. Kesimpulan dan Saran

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan data dan hasil analisa pada penelitian dapat diambil kesimpulan:

a. Koagulasi dapat diterapkan untuk meningkatkan jumlah oksigen terlarut dan menurunkan tingkat keasaman stillage.b. Filtrasi dengan media pasir dan batu kerikil dapat mengurangi kepekatan warna stillage. 5.2. Saran

a. Penentuan jumlah koagulan yang diberikan harus dilakukan secara lebih teliti dan dengan skala yang lebih kecil sehingga ditemukan jumlah efektif.

b. Penggunaan metode pengolahan limbah lain, seperti flokulasi, elektrolisis, dan cara pengolahan yang lain.6. Daftar Pustaka[1]Singh Dalel.2003.Treatment of Industry Effluent.http://books.google.co.id/books?id=5lfTnwR1HEgC&pg=PA135&lpg=PA135&dq=Stillage+vinnase&source=bl&ots=XlZIjsgoE&sig=WLBfF48aAVvC.diunduh pada tanggal 5 Oktober 2008.[2]Dwijoseputro.1998.Dasar Mikrobiologi.Pt Djambatan. Jakarta.[3]Hastuti Rini.2005.Filterisasi Zeolite.http://www.chemistry.org/artikel_kimia/kimia_material/zeolit_sebagai_mineral_serba_guna/, diunduh pada tanggal 14 oktober 2008.[4]Sutrasno Kartohardjono.2007.Teknologi Pengolahan Air. http://www.citrabening.com/teknologi-pengolaha\n, diunduh pada tanggal 12 Oktober 2008.[5]Hidayanti Novi.2006.Evaluasi Laju Subsiden Pada Sistem Drainase. http://bdpunib.org/bdp/abstrak/2006/novihida.html, diunduh pada tanggal 12 Oktober 2008.[6]Bawandi.2007.Koagulasi dan Koagulan. http://smk3ae.com/2008/08/05/bahan-kimia-penjernih-air-koagulan/, diunduh pada tanggal 19 Maret 2009.[7]Bawandi.2007.BOD dan COD .http://smk3ae.com/2008/07/15/bod-dan-cod/,. Diunduh pada tanggal 19 Maret 2009.[8]Efendi.2002.Teknologi Penjernihan Air.http://sahabatlingkungan.multiply.com/journal/item/20. diunduh tanggal 19 Maret 2009.[9]Wiley Joney. 2003. Soil Chemistry. Pt Madike. Jakarta .[10] Salmin. 2005. Oksigen Terlarut (DO) Dan Kebutuhan Oksigen Biologi (BOD).http://www.oseanografi.lipi.go.id/index.php?option=com_content&view=article&id=320%3AOksigen+Terlarut+%28DO%29+Dan+Kebutuhan+Oksigen+Biologi+%28BOD%29+Sebagai+Salah+Satu+Indikator+Untuk+Menentukan+Kualitas+Perairan&catid=3%3Aoseana&Itemid=5&lang=en. Diunduh tanggal 1 November 2009.[11]Ni Luh Kartini.2008.Cacing Tanah, Indikator Kesuburan Tanah. http://babylisz-jaa.blog.friendster.com/2008/10/cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah/. Diunduh pada tanggal 25 November 2009.

7. Lampiran

7.1 Gambar percobaan

Gambar 2. Pengukuran volume stillage yang akan digunakan dalam percobaan

Gambar 3. Koagulasi stillage dengan tawas

Gambar 4. Pengapuran stillage dengan CaCO3

Gambar 5. Filterisasi stillage dengan filter kerikil dan pasir

Gambar 5. Cacing tanah untuk pengujian stillage

Gambar 6. Pengujian stillage dengan cacing tanah

Gambar 7. Pengujian keasaman stillage dengan indikator universal

Gambar 8. stillage sebelum dan setelah percobaan (botol kiri sebelum percobaan)Ember ke

pH