Saturday 7 August 2010

enkapsulasi eceng gondok

BAB I
PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang
Penelitian tentang adsorpsi ion logam berat oleh biomassa eceng gondok telah banyak dilakukan. Dari hasil kajian tersebut, eceng gondok terbukti cukup efesien dalam menurunkan kadar ion logam berat yang terdapat dalam air tecemar1. Metode yang digunakan juga bervariasi, baik yang langsung menggunakan tanaman eceng gondok hidup, maupun menggunakan eceng gondok dalam bentuk serbuk. Jika diaplikasikan di dalam pengolahan limbah, khususnya limbah cair, maka keduanya memiliki kelebihan dan kekurangan. Penggunaan eceng gondok hidup memerlukan areal yang cukup luas untuk pembuatan kolam penampungan limbah sebagai media berkembangnya tanaman. Sementara, serbuk eceng gondok digunakan untuk pengolahan limbah sebagai adsorben di dalam kolom adsorpsi. Kendala yang dihadapi adalah serbuk eceng gondok akan sulit untuk dikeluarkan dalam kolom, dan memerlukan bantuan pompa pendorong untuk mengalirkan air limbah karena packing kolom yang sangat rapat. Berdasarkan hal tersebut, maka serbuk eceng gondok memerlukan penanganan lebih lanjut untuk bisa dijadikan sebagai media adsorben agar mudah digunakan.

Enkapsulasi merupakan teknik pembuatan kapsul terhadap suatu bahan aktif untuk keperluan tertentu. Enzim, sel makhluk hidup, hormon, obat-obatan, adsorben dan material bioaktif dapat dienkapsulasi. Enkapsulasi dilakukan dengan berbagai tujuan. Misalnya, dalam bidang farmasi untuk membungkus vitamin yang dapat rusak karena kontak dengan oksigen, untuk menghambat penguapan zat yang bersifat mudah menguap, atau untuk mengurangi rasa dan bau dari suatu zat.

I.2 Perumusan Masalah
Dalam penelitian ini, masalah yang dirumuskan adalah kajian terhadap karakteristik retensi dari serbuk eceng gondok terenkapsulasi terhadap ion logam Cu2+. Meliputi pengaruh terhadap pH, pengaruh waktu kontak, pengaruh konsentrasi awal ion logam Cu2+ dan penentuan kapasitas adsorpsi



I.3 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini, hanya dibatasi pada :
1. Logam berat yang disisihkan adalah Tembaga(II)
2. Pengujian terhadap serbuk eceng gondok terenkapsulasi dilakukan terhadap ion logam Cu2+ melalui sistem batch.
3. Variasi yang diberikan adalah pH, konsentrasi awal Cu2+ dan waktu kontak

I.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh dari pH, waktu kontak, konsentrasi awal ion logam Cu2+ terhadap bioadsorpsi melalui enkapsulasi enceng gondok


I.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian ini adalah dapat menambah khasanah pengetahuan mengenai pengolahan air, khususnya air limbah dengan menggunakan biomassa dari serbuk eceng gondok terenkapsulasi














BAB II
KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
II. 1 Logam tembaga dan keberadaannya
Tembaga adalah salah satu unsur kimia dengan simbol Cu dan memiliki nomor atom 29. Tembaga merupakan logam yang berwarna merah muda, bersifat lunak, dapat ditempa, liat dan melebur pada suhu 10380C. 2
Pemanfaatan tembaga dapat menghasilkan limbah. Limbah tembaga dihasilkan dari aktivitas manusia terutama dari hasil pertambangan, industri pelapisan logam dan industri tekstil. Jika air limbah yang tidak memenuhi standar baku mutu dibuang ke sistem perairan, maka akan membahayakan kesehatan manusia serta biota disekitarnya. Salah satu upaya untuk menurunkan kadar air limbah tembaga adalah dengan metoda bioadsorpsi. Bioadsorpsi logam oleh material biologi telah berhasil dilakukan menggunakan mikroalga, rumput laut, bakteri, jamur dan residu hasil pertanian.3 Dalam penelitian ini, biomassa yang dimanfaatkan untuk proses bioadsorpsi adalah serbuk eceng gondok yang dienkapsulasi menggunakan suatu polimer dari alam yaitu alginat.

II.2 Tahapan enkapsulasi
Enkapsulasi didefinisikan sebagai suatu proses untuk membungkus material tertentu dengan suatu lapisan atau dinding luar. Metode enkapsulasi menghasilkan kapsul dengan berbagai jenis ukuran. Jika kapsul yang dihasilkan berukuran mikron, maka teknik tersebut disebut mikroenkapsulasi dan kapsul yang dihasilkan disebut mikrokapsul. Secara umum, bagian kapsul terdiri dari inti (core) dan kulit (shell).4 Bagian inti mengandung bagian “aktif”, sementara kulit melindungi inti secara permanen atau sementara, tergantung pada komposisi dan jenis bahan yang digunakan.
Menurut Poncelet, pada dasarnya proses enkapsulasi terbagi menjadi tiga tahap, yaitu :
1. Tahap penggabungan bagian “aktif” yang akan menjadi inti dalam kapsul. Jika inti kapsul berbentuk cairan, bagian “aktif” dapat terlarut, terdispersi atau teremulsi dalam cairan tersebut. Jika inti berbentuk padat, bagian “aktif” dapat bergabung melalui absorpsi pada saat terbentuk inti atau setelah terbentuk inti.
2. Tahap penyebaran inti.
3. Tahap stabilisasi kapsul; bagian inti distabilkan oleh suatu permukaan luar (membran) melalui proses solidifikasi, polimerisasi, pengendapan, pengeringan atau proses enkapsulasi yang lainnya. 5

II.3 Natrium alginat dan Kalsium alginat
Natrium alginat (Na-alg) diperoleh dari asam alginat. Asam alginat merupakan komponen utama ganggang laut. Contoh ganggang laut dengan komposisi alginat yang cukup melimpah adalah jenis ganggang coklat (brown algae). Melalui proses ekstraksi dengan asam, alginat dapat dengan mudah diperoleh. Kalsium alginat (Ca-alg) memiliki rumus kimia (C6H7Ca1/2O6)n, diperoleh dari reaksi substitusi ion Na+ oleh ion Ca2+. Berdasarkan literatur, struktur Ca-alg disebut sebagai egg-box model. 6,7

II. 5 Tanaman eceng Gondok
Eceng gondok merupakan tanaman yang hidup mengapung di air dan terkadang berakar dalam tanah. Memiliki tinggi sekitar 0,4 - 0,8 meter. Daunnya tunggal dan berbentuk oval. Ujung dan pangkalnya meruncing, pangkal tangkai daun menggelembung. Permukaan daunnya licin dan berwarna hijau. Adapun klasifikasi tanaman eceng gondok sebagai berikut: 8
Divisi : Spermatophyta
Sub divisi : Angiospermae
Kelas : Monocotyledoneae
Suku : Pontederiaceae
Marga : Eichhornia
Jenis : Eichhornia crassipes Solms
Serat eceng gondok sebagian besar tersusun dari selulosa. Selulosa merupakan senyawa organik yang terdapat pada dinding sel bersama dengan lignin berperan untuk mengokohkan struktur tumbuhan. Struktur selulosa terdiri atas rantai panjang dari unit-unit glukosa yang terikat dengan ikatan 1,4-β-glukosida
Ditinjau dari strukturnya, selulosa memiliki potensi yang cukup besar untuk dijadikan sebagai media menjerap karena kaya akan gugus –OH yang dapat berinteraksi dengan komponen adsorbat.

BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
III.1 Alat
Peralatan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah Spectrofometer Serapan Atom (AAS) tipe Avaya, neraca analitik, magnetic stirrer, shaker, pompa peristaltik tipe ismatex, FTIR tipe simadzu, pH meter, dan alat-alat gelas yang umum digunakan di laboratorium.

III.2 Bahan
Bahan-bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adelah serbuk natrium alginat berukuran 200 mesh sebanyak 50 g, 50 g Kalsium klorida p.a dihidrat (CaCl2. 2H2O) dari Merck, tanaman eceng gondok yang diambil dari kolam di daerah Rawa Pening, 1 mL larutan asam klorida pekat p.a dari Merck, 1 g natrium hidroksida p.a dari Merck, kertas saring biasa dan aquadest.

III. 3 Metodologi
III.4 Variabel Penelitian
Variable bebas : pH, waktu kontak, konsentrasi awal Cu2+,
Variable terikat : ukuran saringan, air limbah industry logam, logam Cu2+

III.5 Cara Analisis Data
III.5.1 Penyiapan serbuk eceng gondok (SEG)
Batang eceng gondok dikeringkan, kemudian dihaluskan menggunakan blender. Selanjutnya, disaring menggunakan saringan berukuran 200 mesh untuk ukuran homogen.

III.5.2 Penentuan komposisi Na-alg dan Kalsium klorida pembentuk kapsul
Dari beberapa metode enkapsulasi yang paling umum dan paling mudah dilakukan adalah metode enkapsulasi dengan menggunakan larutan natrium alginat dan larutan kalsium klorida. Proses enkapsulasi tersebut dilakukan dengan cara mengalirkan laruntan natrium klorida dengan bantuan pompa ke dalam larutan kalsium klorida. Untuk memperoleh bentuk kapsul yang sperik, maka dilakukan proses enkapsulasi dari beberapa komposisi natrium alginat dan kalsium klorida

III.5.3 Penentuan komposisi Na-alg dan SEG
Komposisi yang menghasilkan bentuk sperik diperoleh pada perbandingan Na-alg : CaCl2 = 3% : 3 %. Selanjutnya dibuat perbandingan komposisi antara SEG dan Na-alg. Perbandingan yang digunakan untuk pembuatan serbuk eceng gondok terenkapsulasi yaitu 2:1 dan 3:2.

III.5.4 Pengujian bioadsorpsi kapsul SEG terhadap ion Cu2+
Kapsul yang berhasil dibuat adalah kapsul dengan perbandingan 2:1 dan 3:2. Selanjutnya tiap jenis kapsul ditimbang sebanyak 5 g lalu dikontakkan dengan sistem batch pada 20 mL larutan tembaga(II) konsentrasi 5 ppm selama 24 jam. Campuran dipisahkan dengan penyaringan kemudian kadar Cu2+ yang tersisa diukur menggunakan SSA.

III.3.5 Pengaruh pH terhadap bioadsorpsi kapsul SEG terhadap ion Cu2+
Kapsul SEG 2:1 menghasilkan daya serap yang lebih baik. Untuk mengetahui pengaruh pH terhadap kemampuan adsorpsinya, dibuat larutan yang mengandung ion Cu2+ konsentrasi 5 ppm pada pH bervariasi, yaitu pH 4, 5, 6, 7, 8, lalu dikontakkan dengan 20 mL larutan dengan sistem batch selama 24 jam. Campuran dipisahkan dengan penyaringan kemudian kadar Cu2+ yang tersisa diukur menggunakan SSA.

III.5.6 Penentuan waktu kontak
Ke dalam masing-masing 8 buah labu Erlenmeyer yang telah diberi label waktu, dimasukkan 5 gram kapsul serbuk eceng gondok. Kemudian, kapsul dikontakkan dengan sistem batch pada larutan Cu2+ 5 ppm pH 6 sebanyak 20 mL. Setiap waktu (t) 15, 30, 45, 60, 240, 360, 480, dan 600 menit kapsul dipisahkan dengan cara penyaringan, dan kadar Cu2+ yang tersisa diukur menggunakan SSA.

III.5.7 Pengaruh konsentrasi awal Cu2+ terhadap bioadsorpsi kapsul SEG dan pengukuran kadar kalsium dalam larutan
Ke dalam 12 buah labu Erlenmeyer masing-masing dimasukkan 5 gram kapsul serbuk eceng gondok. Kemudian, dikontakkan dengan larutan Cu2+ pH 6 sebanyak 20 mL dengan rentang konsentrasi 1-75 ppm, di shaker selama 24 jam dengan kecepatan 100 rpm. Campuran dipisahkan dengan penyaringan, dan kadar Cu2+ dan Ca2+ diukur menggunakan SSA.

III.5.8 Retensi ion logam Cu2+ dalam kolom dengan metoda sirkulasi
1 gram kapsul serbuk eceng gondok ditimbang, kemudian dimasukkan ke dalam gelas kimia yang telah diisi dengan aquadest. Campuran di biarkan selama 10 menit. Kemudian kapsul sedikit demi sedikit dimasukkan ke dalam kolom. Ke dalam kolom dialirkan larutan Cu2+ 10 ppm pH 6 dengan sistem sirkulasi

III.5.9 Regenerasi kapsul SEG
Kapsul dalam kolom dicuci menggunakan aquadest, kemudian kapsul direndam dengan asam klorida 0,1 M sebanyak 10 mL selama 30 menit. Kolom dialirkan dan eluen ditampung dalam botol lalu diukur kadar Cu2+ nya menggunakan instrumen SSA untuk mengetahui kadar Cu2+ yang tersisa dalam efluen.



DAFTAR PUSTAKA
1 Himmatul Barroroh, M. Chalid Al Ayubi, Diana C.D. (2008): Adsorpsi Biomassa Eceng Gondok, Jurusan Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri (UIN) Malang.
2 Svehla, G. (1990): Vogel Buku Teks Analisis Anorganik Makro dan Semimikro, edisi ke lima, PT. Kalman Media Pustaka, Jakarta.
3 Lawrence Wilson, MD. (2008): Copper Toxicity Sindrome, The Center For Development.
4 Maria Mar Areco, Maria dos Santos Afonso, dan Erika Valdman., (2007). Zinc Biosorption by Seaweed Illustrated by the Zincon Colorimetric Method and the Langmuir Isotherm, Journal of Chemical Education, Vol. 84, No. 2February 2007.
5 Ghosh,S.K. (2006): Functional Coatings and Microencapsulation: A General Perspective, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co,.

6 Huguet, M. L et.al. dalam Cao et al, (2005): Biomacromolecules, Vol. 6, No. 4.

7 Liangbin Li, Yapeng Fang, Rob Vreeker, dan Ingrid AppelqvistEduardo Mendes., (2007): Reexamining the Egg-Box Model in Calcium−Alginate Gels, with X-ray Diffraction, ACS Publications, Biomacromolecules, , 8 (2), 464-468.

8 Bangun Satya Wacana.(2000):Eceng Gondok, tumbuhan pengganggu yang bermanfaat, E-Smart School, Gramacom.

2 comments:

  1. salam kenal mbak. saya ingin tahu perbedaan arti dari enkapsulasi dan mikroenkapsulasi. saya tertarik dengan bahasan tersebut. maukah mbak sedikit berbagi ilmu kepada saya?

    dewi gizi undip

    ReplyDelete
  2. setau saya enkapsulasi itu sendiri kan penyalutan zat atau enzim atau hormon dalam lapisan tipis untuk melindungi dari kondisi lingkungan yang mempengaruhi (zat atau enzim atau hormon) tsb...jd dia hanya sebagai pelindung saja..sama dg mikroenkapsulasi..bedanya mungkin hanya pada bahan yang digunakan...salam kenal balik..trims udah komen :)

    ReplyDelete