Pendahuluan
Industri plywood menghasilkan limbah cair yang mengandung padatan tersuspensi dalam jumlah besar. Tinggi Total Suspended Solid (TSS) dapat menurunkan kualitas air, menghambat proses biologis, dan melanggar peraturan lingkungan. Penggunaan bahan adsorben alami menjadi alternatif yang ramah lingkungan dan ekonomis. Salah satu bahan yang menjanjikan adalah kitosan yang diekstraksi dari kulit udang.
Kitosan: Sumber & Sifat
Kitosan merupakan polisakarida yang diperoleh dari deasetilasi kitin, komponen utama pada eksoskeleton krustasea (udang, kepiting). Sifat utama kitosan yang relevan untuk pengolahan limbah antara lain:
- Kelincahan ionik muatan positif pada gugus amino memungkinkan interaksi elektrostatik dengan partikel bersifat negatif.
- Keberlanjutan bahan baku merupakan limbah perikanan, sehingga mengurangi beban lingkungan.
- Biodegradabilitas tidak meninggalkan residu berbahaya setelah penggunaan.
- Kecepatan proses dapat diaplikasikan dalam batch maupun aliran kontinu.
Gambar 1. Struktur kimia kitosan dengan gugus amino bebas.
Mekanisme Penurunan TSS
Pengurangan TSS oleh kitosan terjadi melalui beberapa mekanisme:
- Koagulasi kitosan menetralkan muatan partikel tersuspensi, sehingga partikel saling menempel membentuk flok yang lebih besar.
- Flokulasi partikel-flok yang terbentuk kemudian mengendap secara gravitasi atau dapat dipisahkan dengan filtrasi.
- Adsorpsi gugus amina pada kitosan dapat mengikat senyawa organik (misalnya lignin) yang berkontribusi pada TSS.
| Parameter | Pengaruh pada TSS | Keterangan |
|---|---|---|
| pH | Menurunkan efektivitas pada pH < 4 atau > 9 | pH optimal 57 meningkatkan muatan positif kitosan. |
| Dosis kitosan | Semakin tinggi dosis, TSS berkurang hingga titik optimum | Overdosing dapat meningkatkan viskositas larutan. |
| Waktu kontak | 315 menit biasanya cukup | Waktu lebih lama tidak selalu meningkatkan penurunan TSS. |
Studi Kasus: Industri Plywood
Penelitian yang dilakukan di pabrik plywood di Jawa Barat menunjukkan bahwa penambahan kitosan 0,2%w/v pada limbah cair mengurangi TSS dari 350mg/L menjadi 45mg/L (87% penurunan) dalam 10menit kontak pada pH6,5.
Prosedur Eksperimen
- Pengambilan sampel limbah cair (TSS awal 350mg/L).
- Penyesuaian pH menggunakan asam asetat atau NaOH.
- Penambahan larutan kitosan (berkonsentrasi 1%w/v) secara perlahan sambil diaduk.
- Pengocokan selama 10menit, kemudian pengendapan selama 30menit.
- Pengambilan supernatan untuk analisis TSS (metode gravimetri).
Hasil Utama
- Penurunan TSS tertinggi pada dosis 0,2%w/v.
- pH 67 memberikan efisiensi koagulasi terbaik.
- Kondisi suhu (2030C) tidak berpengaruh signifikan.
Optimasi Proses
Berikut beberapa rekomendasi untuk mengaplikasikan kitosan secara skala industri:
- Pretreatment: Saring limbah untuk menghilangkan partikel kasar (>200m) yang dapat mengganggu koagulasi.
- Kontrol pH: Gunakan sistem penambahan asam/basa otomatis untuk menjaga rentang 5,57,0.
- Dosis variabel: Terapkan kontrol berbasis sensor TSS realtime; dosis ditingkatkan bila TSS melebihi batas (mis. 80mg/L).
- Penggunaan reactor tipe rapid mixslow mix: Memungkinkan distribusi kitosan yang merata dan pembentukan flok yang optimal.
- Pengelolaan lumpur flok: Lumpur yang mengandung kitosan dapat dikomposkan atau diproses menjadi bahan bioadsorben kembali.
Estimasi Biaya
Dengan harga kulit udang bekas sekitar Rp5.000/kg dan proses ekstraksi kitosan (yield70%), biaya produksi kitosan adalah sekitar Rp7.0008.000/kg. Untuk dosis 0,2%w/v pada aliran 1m/jam, kebutuhan kitosan adalah 2kg/jam, sehingga biaya operasional tambahan hanya sekitar Rp16.00016.500 per jam, jauh lebih rendah dibandingkan bahan kimia sintetis seperti alum.
Kesimpulan
Kitosan dari kulit udang terbukti efektif menurunkan kadar Total Suspended Solid pada limbah cair industri plywood. Keunggulannya meliputi:
- Efisiensi tinggi (85% penurunan TSS) pada dosis rendah.
- Penggunaan bahan limbah yang berkelanjutan.
- Proses mudah diintegrasikan ke instalasi pengolahan air eksisting.
- Biaya operasional kompetitif dibandingkan koagulan kimia tradisional.
Penerapan skala industri memerlukan kontrol pH, dosis yang tepat, dan sistem pencampuran yang baik. Dengan strategi optimasi tersebut, kitosan dapat menjadi solusi hijau yang handal untuk memenuhi standar lingkungan dan meningkatkan citra perusahaan.
Referensi
- Purwaningsih, D., & Suryadi, A. (2022). Utilization of Shrimp Shell Chitosan for TSS Removal in Plywood Wastewater. *Journal of Environmental Management*, 315, 115012.
- Wibowo, H. et al. (2021). Effect of pH and Dosage on ChitosanBased Coagulation. *Water Research*, 197, 116902.
- FAO (2020). *Statistical Yearbook of Fisheries and Aquaculture*. Rome: FAO.
- EPA (2023). Effluent Limitations Guidelines for the Plywood Industry. United States Environmental Protection Agency.
