© 2001. Faizah Hamzah                                                 Posted 15 June2001  [rudyct]

Makalah Falsafah Sains (PPs 702)   

Program Pasca Sarjana / S3

Institut Pertanian Bogor

April 2001

Dosen:    

Prof Dr Ir Rudy C Tarumingkeng (Penanggung Jawab)

Prof Dr Ir Zahrial Coto

RANCANGAN PENELITIAN:

TEKNIK BIOFLOKULASI Alcaligenus latus PADA INDUSTRI TEPUNG UBI KAYU UNTUK MENGURANGI PENCEMARAN LINGKUNGAN

Oleh:

FAIZAH HAMZAH
      IPK/P.14600011

E-mail: fh1960@yahoo.com 

KATA PENGANTAR

Tulisan ini dengan judul TEKNIK BIOFLOKULASI Alcaligenus latus PADA INDUSTRI TEPUNG UBI KAYU UNTUK MENGURANGI PENCEMARAN LINGKUNGAN  disusun sebagai tugas individu dalam mata kuliah Pengantar Ke Falsafah Sains (PPS 702). 

Pengambilan judul tersebut didasarkan pada pertimbangan bahwa :

1. Indonesia sekarang ini berada pada tahap awal pelaksanaan otonomi daerah yang diperkirakan akan menghadapi beberapa persoalan salah satunya yang berkaitan dengan pencemaran lingkungan hasil industri.

2. Aspek pengelolaan dan pengolahan bahan-baku ubi kayu yang dipermasalahkan limbahnya dalam penerapan produksi bersih dengan teknologi bioflokulasi mikroorganisme oleh karena itu  selain untuk memenuhi tugas mata kuliah, proposal ini diharapkan dapat menjadi sumbangan pemikiran yang dapat dijadikan masukan oleh pihak yang berkepentingan.

 Terima kasih kepada yang terhormat Prof.Dr.Ir. Rudy C. Tarumingkeng  dan Prof.Dr.Ir. Zahrial Coto sebagai dosen pengasuh mata kuliah Falsafah Sains yang telah memberikan pengetahuan tentang mata kuliah ini. Dengan demikian penulis menyusun berupa proposal penelitian dan juga salah satu tugas dari Tri Darma Perguruan Tinggi (bidang penelitian) sebagai tugas dosen yang akan dilaksanakan. Akhirnya saya sebagai penulis membuat semaksimal mungkin yang ada tersirat tinjauan isi falsafah sains yang dimaksud. Semoga tulisan proposal ini ada manfaatnya.

I.  PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Industri tepung ubi kayu di Sumatera merupakan penghasil bahan makanan relatif cukup banyak juga merupakan salah satu jenis industri pertanian (agro Industri) yang cukup banyak tersebar di Indonesia. Untuk lokasi di Sumatera produksi ubi kayu saat ini tercatat 5.039.009 ton dari keseluruhan produksi ubi kayu Indonesia yang mencapai 11.337.750 ton (Biro Pusat Statistik, 1998).

Industri ubi kayu saat ini kondisinya banyak menimbulkan masalah lingkungan, akibat kegiatan industri tersebut, sehingga sudah selayaknya diperhatikan dan dikendalikan, seandainya tidak ditangani dengan seksama akan menimbulkan potensi besar mencemari lingkungan, dimana sebahagian bekas industri ini masih banyak berlokasi dekat pemukiman yang penduduknya padat dan ditepi sungai, sehingga terjadi keluhan-keluhan, kritikan-kritikan dari masyarakat luas sekitar areal pabrik. Kalau tidak ditanggapi serius bisa menimbulkan kerusakan fatal yang tidak diinginkan.

Produksi bersih yaitu suatu strategi pengelolaan lingkungan yang bersifat perventif dan berintegrasi untuk mencegah atau mengurangi terbentuknya limbah pada sumbernya atau lebih tepatnya keseluruhan siklus pembuatan suatu produk.

Kemudian sehubungan menerapkan produksi bersih ini akibat kegiatan industri ubi kayu yang tumbuh makin cepat perlu dikendalikan. Pengendalian tersebut makin cepat perlu dikendalikan. Pengendalian tersebut dimulai tahap pemilihan bahan baku hingga akhir produksi. Dibutuhkan pula informasi pemilihan bahan baku yang bersih dari bahan pencemar, teknologi proses yang bersih dan mampu menghasilkan limbah yang sedikit efisien proses yang tinggi serta didukung teknologi daur ulang bahan buangan dan penanganan limbah.

I.2. Identifikasi Masalah

 Identifikasi masalahnya, sebagai negara yang sedang berkembang, Indonesia terus melaksanakan berbagai pembangunan disegala bidang baik  dibidang industri jasa maupun industri pengolahan bahan baku menjadi barang  jadi. Pembangunan berbagai industri sebagai sarana dalam pembangunan ekonomi suatu negara, juga menimbulkan akibat samping yang tidak diinginkan terhadap lingkungan karena dapat merusak keseimbangan sumber daya alam, kelestarian dan daya dukung lingkungan.

Awalnya strategi pengolahan lingkungan mengacu pada pendekatan kapasitas daya dukung (carrying capacity approach). Konsep daya dukung ini kenyataannya sukar untuk diterapkan karena kendala yang timbul dan seringkali harus dilakukan upaya perbaikan kondisi lingkungan yang kemudian tercemar dan rusak, sehingga memerlukan biaya tinggi.

Konsep strategi pengolahan lingkungan akhirnya berubah menjadi upaya pemecahan masalah pencemaran dengan cara mengolah limbah yang terbentuk (end of pipe treatment) dengan harapan kualitas lingkungan hidup bisa lebih ditingkatkan.

Cara ini kurang efektif karena membutuhkan lahan yang lebih luas, waktu dan biaya yang lebih mahal dibandingkan dengan pengendalian limbah secara preventif mulai dari awal proses produksi.

Walaupun demikian masalah pencemaran dan kerusakan lingkungan masih terus berlangsung, sehingga saat ini strategi pengolahan lingkungan berubah menjadi upaya preventif atau pencegahan dan dikembangkan menjadi prinsip produksi bersih (cleaner production) sebagai suatu stategi preventif yang operasional dan terpadu.

1.3. Kerangka Pemikiran

Kerangka pemikiran. Upaya minimisasi limbah dari proses pembuatan tepung ubi kayu salah satunya memanfaatkan kembali limbah padat industri ubi kayu yaitu ampas, setelah mengalami hidrolisis, sebagai sumber carbon untuk pertumbuhan mikroba Alcaligenes latus yang akan nantinya menghasilkan bioflokulan pada kegiatan metabolismenya.

Bioflukulan yang diproduksi digunakan untuk memflokulasi bahan padatan teruspensi dalam limbah cair industri tapioka. Dengan demikian penggunaan bahan flokulasi sintetik dapat merusak lingkungan dan merupakan sumber pencemar yang sangat berbahaya bagi generasi yang akan datang. Penggunaan bioflokulan yang dapat didegradasi secara biologis akan meminisasi kerusakan lingkungan dan resiko bagi kesehatan manusia.

            Biopolimer dari Alcaligenus latus merupakan salah satu micro organisme penghasil bioflokulan, menunjukkan aktifitas flokulasi yang baik pada bahan padatan organik dan anorganik terlarut dalam larutan, seperti liat kaolin, limbah cair kosmetik serta dapat secara efisien menflokulasi emulsi minyak, upaya penanganan limbah cair industri ubi kayu merupakan upaya untuk memperoleh nir limbah atau zerro emission.

1.4. Tujuan

Adapun tujuan penerapan produksi bersih dengan teknik bioflokulasi Alcagenus latus pada industri tepung ubi kayu untuk mengurangi pencemaran lingkungan.

• Umumnya minimisasi limbah industri tepung ubi kayu dengan berupaya untuk mencegah mengurangi dan menghilangkan terbentuknya limbah, sehingga dapat meningkatkan kualitas lingkungan dan efisiensi penggunaan sumberdaya alam dan energi.

• Khususnya, limbah padat industri ubi kayu manfaatnya sebagai sumber karbon untuk memproduksi bioflokulan, dan bioflokulan dapat menangani limbah cair industri ubi kayu .

1.5. Manfaat yang diharapkan

1.    Mengurangi pencemaran lingkungan yang dihasilkan dari industri ubi kayu (limbah padat dan limbah cair).

2.    Limbah padat dijadikan sumber carbon sebagai substrat untuk memproduksi bioflokulan Alcaligenes latus

3.    Teknik bioflokulasi dapat memflokulasi bahan padatan organik tersuspensi dalam limbah cair yang dihasilkan oleh industri ubi kayu.

4.    Teknik bioflokulasi menyebabkan limbah cair aman dibuang keperairan.

II.  METODE PENELITIAN

Penelitian ini ada tiga tahap :

1.        Penelitian dilapangan (lokasinya daerah Riau) guna memperoleh :

a.     Data kualitas dan kuantitas limbah cair dan limbah padat ubi kayu diseluruh daur proses produksi

b.    Untuk mengetahui sejauhmana penerapan produksi bersih industri ubi kayu di lapangan.

2.        Penelitian kajian pemanfaatan limbah padat sebagai substrat Alcaligenus latus untuk menangani limbah cair, dilakukan dilaboratorium.

3.        Uji bioassay (Lc50) limbah cair terhadap ikan dilakukan di laboratorium.

Tahapan penelitian

1.    Survey dilapangan

Metode penelitian lapangan merupakan penelitian pendahuluan yang meliputi pengukuran dan pengamatan lapangan serta wawancara, untuk mengumpulkan data primer dan data sekunnder industri didaerah Riau. Data diperoleh dengan observasi lapangan untuk mengetahui kondisi dan lokasi industri.

1.1.   Pengkajian proses produksi dan teknologi yang diterapkan oleh industri

1.2.   Identifikasi bahan kimia yang digunakan dan klasifikasi menurut potensi pencemaran

1.3.   Identifikasi metode atau cara penyimpanan,  pemindahan dan penggunaan bahan-bahan kimia yang berpotensi dan berbahaya terhadap lingkungan maupun bagi kesehatan.

1.4.   Identifikasi sumber dan karakteristik limbah

1.5.   Identifikasi cara-cara minimisasi limbah yang telah dijalankan oleh industri dalam hal ini ubi kayu, evaluasi efektivitas, masalah, hambatan, keuntungan, kerugian dari cara-cara minimisasi limbah yang dijalankan oleh industri ubi kayu.

2.    Kajian pemanfaatan limbah

2.1.   Pembuatan gula sederhana dari ampas tapioka sebagai substrat Alcaligenus latus (metode juanbaro dan pigjaner, 1996)

2.2.   Produksi bioflokulan (juanbaro dan Puigjaner, 1996) mulai perbanyakan sel, penyegaran sel dan propagasi).

2.3.   Uji bioflokulan pada liat kaolin (Kurane, 1996).

Aktifitas Flokulasi = 1/A – 1/B

Keterangan : A = OD pada 550 nm dari contoh

                      B = OD pada 550 nm dari blanko

2.4.   Uji bioflokulan pada limbah cair ubi kayu (metode kurane, 1996) parameter yang akan diamati yaitu aktivitas floulasi, dosis bioflokulan, CaCl₂ dan alum yang optimum), kualitas limbah cair ubi kayu yang telah diberi perlakuan dengan bioflokulan, dianalisis pH, kekeruhan, BOD₅, COD, muatan padatan tersuspensi (MPT), CN.

 3.    Uji bioassay (LC50) limbah cair terhadap ikan

Bahan : ikan, limbah cair industri yang sudah diberi bioflokulasi larutan KMnO₄ 20 ppm yang digunakan desinfektan pada wadah pengujian, bahan – bahan yang digunakan dalam pengukuran parameter air yaitu BOD₅, COD dan Sianida.

Alat-alat : wadah pengujian, blower, water beater otomatis

Prosedurnya mulai persiapan percobaan, ikan diuji dan media uji berupa limbah cair pada konsentrasi tertentu didalam air (Komisi Pestisida, 1993).

Rancangan Percobaan

Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap (RAL) dengan 11 taraf konsentrasi dan dua ulangan. Jumlah ikan yang mati dicatat pada 8 waktu yang berbeda (2-96 jam).  Selanjutnya untuk mendapatkan nilai LC-50 pada waktu pemaparan 2,4,8,16, 24,48,72, dan 96 jam dilakukan analisis data dengan program komputer EFFL 2,0.

1.      Analisis hasil survey menggunakan analisis gerombol dan uji – t (metode pautan tunggal dan jarak euclidian)

D =    

Keterangan :

D = Jarak euclidian antara titik X dan Y

X_i = Nilai amatan titik X pada peubah ke I

Yi = Nilai amatan titik Y pada peubah ke I

Tujuannya : dasar untuk melakukan pemilihan industri ubi kayu untuk keperluan pengambilan sampel limbah.

2.      Analisis Konsentrasi Gula Sederhana dan Lama Waktu Fermentasi. Parameter yang diukur aktivitas flokulasi (OD). Perlakuan konsentrasi gula 3 taraf (5,10 dan 15 gr/l) dan lama waktu 6 taraf (0,60;72;84;96 dan 108 jam) dalam RAL faktorial.

Model : Y_ijk = m + K_i + F_j + (KF)_ij + S_ijk

Keterangan : I = 1,2,3 ; J = 1,2 ….6 ; K = 1,2 ;

Tujuannya : untuk mengetahui konc gula sederhana dan waktu fermentasi optimum yang akan digunakan pada tahap percobaan selanjutnya.

3.      Analisis Konsentrasi Bioflokulan (RAL) dengan perlakuan bioflokulan dengan 6 tarap volume (2; 3,5; 5; 6,5; 8 dan 9,5 ml)

Parameter : diukur kekeruhan (FTU)

Model        : Yij =   m + Vi + Sij

Keterangan : I (perlakuan bioflokulan 6 tarap vol (ml)

                                J (ujud limbah) i = 1,2,3,…. 6; j = 1,2.

Tujuannya : untuk menentukan konc bioflokulan optimum yang akan digunakan pada tahap percobaan selanjutnya.

4.      Analisis Konsentrasi CaCl₂, digunakan RAL dengan perlakuan konsentrasi CaCl₂ 40 %  6 taraf (1,2 …..6 ml). Parameter yang diukur kekeruhan (FTU)

Model        : Yij = m + Vi + Sij

Keterangan : i = 1, 2 ……. 6    j = 1, 2;

Tujuannya : untuk menentukan vol CaCl₂ 40 % optimum yang akan digunakan pada tahap percobaan selanjutnya.

5.      Analisis Konsentrasi Bioflokulan dan CaCl₂

RAL faktorial dengan perlakuan bioflokulan 2 taraf (2,5 dan 9,5 ml)  (CaCl₂ 40 % 3 taraf (1; 3; 6 ml) dengan kelompok hari yang berbeda. Parameter yang diukur yaitu kekeruhan (FTU).

Model = Yijk = m + Ki + Bj + Ck + (BC) jk + Sijkl

Keterangan : i = 1,2; j = 1,2,3 ; k = 1,2,3; l = 1,2;

Tujuannya : untuk menentukan volume bioflokulan dan CaCl₂ 40 % optimum yang  akan digunakan tahap percobaan selanjutnya.

6.      Analisis Konsentrasi Alum

RAL dengan perlakuan konc Alum 5 %, 6 taraf vol parameter yang diukur adalah kekeruhan (FTU)

Model = Yij = m + Vi + Sij

Keterangan : i = 1,2,3 …6  j = 1,2;

Tujuannya : untuk menentukan vol ulum 5 % opt yang akan digunakan pada    tahap percobaan selanjutnya.

7.      Analisis Konsentrasi Bioflokulan CaCl₂ dan Alum

RAL contoh dengan perlakuan :

1. kontrol (blainko), limbah cair tidak diberikan perlakuan CaCl₂ bioflokulan dan alum

2. limbah cair dengan perlakuan bioflokulan dan CaCl₂

3. limbah cair dengan perlakuan alum

4. limbah cair dengan perlakuan CaCl₂ bioflokulan dan alum

5. limbah cair dengan perlakuan bioflokulan dan alum

Parameter yang diukur : FTU, MPT, BOD₅, COD dan sianida (mg/l). Limbah cair dari beberapa industri yang berbeda. Setiap perlakuan dicobakan pada 2 unit limbah Masing-masing limbah diberi 5 perlakuan yang berbeda dan 2 ulangan setiap perlakuan.

Model = Yijk = m +Pi +Bj + Cij + Sijk

Keterangan : i = 1,2,3, ….n ;  j = 1,2, …5 ; k = 1,2;

Tujuannya : untuk menentukan perlakuan memberikan pengaruh yang nyata terhadap parameter yang diukur.

Dua sumber keragaman yang menyumbang pada ragam untuk pembanding nilai tengah perlakuan antara lain :

a.    Keragaman antar limbah cair industri yang diberi perlakuan sama dengan kata lain merupakan keragaman antar limbar cair dalam perusahaan tepung ubi kayu yang sama. karena perlakuan yang berbeda dikenakan pada perusahaan yang berbeda pula maka keragaman antar limbah cair akan muncul dalam perbandingan nilai tengah perlakuan.

b.    Keragaman antar limbah cair ubi kayu  dalam perusahaan  yang berbeda tetapi mendapatkan perlakuan yang sama, dengan kata lain keragaman antar perusahaan dalam perlakuan yang sama.

Kedua keragaman merupakan galat penarikan contoh (sampling error) dan galat percobaan (experimental error), bila keragaman yang keduanya tidak ada, maka penarikan kuadrat tengahnya kira-kira akan sama. Galat penarikan contoh yang besar, menunjukkan bahwa limbah yang digunakan belum terlalu seragam (Gasperz. V, 1987).

8.      Analisis Pengenceran (Dilution)

RAL dengan perlakuan :

1. kontrol (blanko) limbah cair tidak diberikan perlakuan bioflokulasi maupun pengenceran

2. limbah cair dengan bioflokulasi pengenceran 0 %

3. limbah cair dengan bioflokulasi dan pengenceran 25 %

4. limbah cair dengan biflokulasi dan pengenceran 50 %

5. limbah cair dengan bioflokulasi dan pengenceran 75 %

Parameter yang diukur : FTU, MPT, BOD₅, COD dan Sianida (mg/l)

Model = Yij = m + Vi + Sij

Keterangan : I = 1,2, …5, j = 1,2;

Tujuannya : untuk menentukan perlakuan yang memberikan pengaruh yang nyata terhadap parameter yang diukur.

9.      Uji Bioassay terhadap Komoditi (contohnya : ikan)

RAL dengan perlakuan konsentrasi limbah cair yang telah dilakukan biflokulasi 11 taraf (0; 10; 15; 20; 25; 35; 50; 65; 75; 80 dan 100 %).  Parameter yang diukur adalah jumlah ikan yang mati. Respon dicatat 8 waktu pengamatan yang berbeda. (2; 4; 8; 16; 24; 48; 72; dan 96 jam).

Tujuannya : untuk menentukan nilai lethal concentration (LC-50) dengan metode trimmed spearman – Karber untuk setiap waktu pemaparan

Model : Yij = m + Vi + Sij

Keterangan : i = 1,2, ……..11 : j = 1,2;

10.  Analisis pengenceran dan aerasi

RAL dengan perlakuan :

1. Kontrol (blanko). Limbah cair industri tidak diberikan perlakuan bioflokulasi, aerasi maupun pengenceran

2. Limbah cair dengan bioflokulasi

3. Limbah cair dengan bioflokulasi, aerasi dan pengenceran 0 %

4. Limbah cair dengan bioflokulasi aerasi dan pengenceran  50 %

5. Limbah cair dengan bioflokulasi aerasi dan pengenceran 75 %

      Parameter yang diukur adalah kekeruhan (FTU), MPT, BOD₅ , COD dan sianida (mgr/l).

Model : Yij = m + Xi + Sij

Keterangan    :  i = 1,2 …….5; j = 1,2;

Tujuan : Percobaan ini adalah untuk menentukan perlakuan yang memberikanpengaruh yang nyata terhadap parameter yang diukur.

DAFTAR PUSTAKA

Abel, 1989. Himpunan Peraturan Tentang Pengendalian Dampak Lingkungan

Balai Penelitian dan Pengembangan Industri Semarang, 1997. Laporan  Teknologi Pengolahan Air Buangan Industri Tapioka, Balai Penelitian dan Pengembangan Industri, Semarang.

Bapedal, 1996. Teknologi Pengendalian Dampak Lingkungan Industri Tapioka di Indonesia, Buku Panduan Jakarta

Bapedal, 1997. Himpunan Peraturan Tentang Pengendalian Dampak Lingkungan

Biro Statistik, 1998. Produksi Tanaman Bahan Makanan di Indonesia. Jakarta

Gasperz, V, 1987. Metoda Rancangan Percobaan, CV ARMICA, Bandung

Juanbaro, J dan L. Puigjaner, 1996. Saecharification of con centrated brewing baggase Slurries with dilute sulfuric acid for producing aceton butanol by Clostridium acetobutylicum. Biotech and bioeng.

Kantor Menteri Negara Lingkungan Hidup, 1995. Keputusan Menteri Negara LH No. KEP.51/MENLH/10/1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan Industri

Komisi Pestisida, 1993. Pedoman umum pengujian laboratorium toksisitas letal pestisida ikan untuk keperluan pendaftaran. Komisi pestisida Departemen Pertanian, Jakarta.

Kurane, R., 1996. Culture conditions for productions of microbial flocculant by Rhodococcus erythopolis Agri, Biol. Chem 55 (11), 3333 – 3433.

 Lampiran 3. Komposisi Ampas Tapioka

  Sumber : BPPI Semarang (1997)

Lampiran 4. Karakteristik Limbah Cair pada Berbagai Industri Tapioka (rata-rata)

Sumber : BPPI Semarang (1997)

Lampiran 5. Baku Mutu Limbah Industri Tapioka yang sudah Beroperasi

Sumber : Kantor Menteri Negara Lingkungan Hidup Keputusan Menteri Negara    LH No.Kep 51/  MENLH / 10 / 1995