## Arang Aktif dari Ampas Kopi sebagai Absorben Logam Cu Terlarut dalam Skala Laboratorium

## Asnita Fraselina Samosir*, Bambang Yulianto, Chrisna Adhi Suryono
Departemen Ilmu Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Diponegoro Jl. Prof. H. Soedarto S.H, Tembalang,Semarang, Jawa Tengah 50275 Indonesia *Corresponding author, e-mail: asnitasamosir@gmail.com
ABSTRAK  : Pencemaran  logam  berat Tembaga  (Cu)  di  lingkungan  perairan  laut  saat  ini  semakin meningkat.  Logam  berat  ini  memberikan  dampak  negatif  bagi  biota  dalam  perairan  laut  dengan menjadi  penghambat  pertumbuhan  hingga  menyebabkan  kematian.  Arang  aktif  dari  ampas  kopi dapat dimanfaatkan sebagai salah satu bioadsorben yang efektif. Penelitian mengenai penggunaan ampas kopi sebagai bioadsorben telah banyak dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan  daya  serap  oleh  arang  aktif  ampas  kopi  dengan  lama  perendaman  dan  konsentrasi yang berbeda terhadap logam berat Tembaga (Cu). Penelitian ini dilakukan pada tanggal 3 Juni – 18  Juli  2018.  Metode  yang  digunakan  ialah  metode  eksperimental  laboratoris.  Aktivasi  adsorben dilakukan  menggunakan  HCl  0,1  M  selama  48  jam.  Kemudian  arang  aktif  dikeringkan  pada  suhu 110 0 C  selama  3  jam  untuk  meningkatkan  daya  serapnya.  Berdasarkan  analisa Atomic  Absorption Spectrophotometric (AAS)  yang  telah  dilakukan  diperoleh  daya  serap  arang  aktif  dengan konsentrasi 0,5 gr, 1 gr, dan 2 gr dengan masing-masing lama perendaman 15 menit, 30 menit, 60 menit, 90 menit, dan 120 menit berturut-turut adalah 99,28 %; 95,70 %; 98,79 %; 99,50%; 97,98 %; 95,39 %; 98,66 %; 99,46 %; 99,92 %; 97,04 %; 96,83 %; 98,57 %; 99,94 %; dan 99,96 % dengan kecepatan  pengadukan  150  rpm.  Konsentrasi  adsorben  dan  lama  perendaman  yang  berbeda terhadap  larutan  logam  Cu  diketahui  berpengaruh  nyata  terhadap  penyerapan  logam  berat  Cu (p<0,05) oleh arang aktif. Terdapat penurunan daya adsorpsi arang aktif pada lama perendaman 30 menit kemudian tetap mengalami kenaikan daya adsorbsi terhadap logam Cu dengan semakin lama lama perendaman serta semakin tinggi konsentrasi adsorben yang digunakan.
Kata Kunci : logam berat Cu, arang aktif, ampas kopi
Activated Charcoal from Coffee Pulp as Absorbent of Dissolved Cu in Laboratory Scale
ABSTRACT  : Pollution  of  heavy  metals  Copper  (Cu)  in  the  marine  environment  is  currently increasing.  This  heavy  metal  has  a  negative  impact  on  biota  in  marine  waters  by  becoming  a growth  inhibitor  that  causes  to  death.  Activated  charcoal  from  coffee  wastes  can  be  used  as  an effective bio-adsorbent. Research on the use of coffee wastes as bio-adsorbent  has been widely studied. This study aims to knowing the ability of activated charcoal from coffee wastes to absorb heavy  metal  of  copper  (Cu)  using  different  immersion  times  and  different  concentrations  of activated charcoal. The study was conducted on June 3 - July 18, 2018. The method used in this study  was  an  experimental  laboratory  method.  Activation  of  the  adsorbent  was  carried  out  using 0.1 M HCl for 48 hours. Then the activated charcoal is dried at 110 0 C for 3 hours to improve the adsorption  capacity  of  the  adsorbent.  Based  on  the  analysis  of  Atomic  Absorption Spectrophotometric  (AAS),  the  absorption  of  activated  charcoal  has  been  obtained  with concentrations of 0.5 gr, 1 gr, and 2 gr with contact time of 15 minutes, 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes  and  120  minutes  are  99.28%;  95.70%;  98.79%;  99.50%;  97.98%;  95.39%;  98.66%; 99.46%; 99.92%; 97.04%; 96.83%; 98.57%; 99.94%; and 99.96% with a stirring speed of 150 rpm. The  concentration  of  the  adsorbent  and  the  different  immertion  times  for  copper  (Cu)  solutions significantly affected the absorption of Cu heavy metals (p <0.05) by activated charcoal. There was a  decrease  in  activated  charcoal  adsorption  power  at  the  immertion  time  of  30  minutes  and continued  to  increase  the  adsorption  power  of  Cu  metal  with  the  longer  immertion  time  and  the higher the concentration of the adsorbent used.
Keywords : heavy metals Cu(II), activated charcoal, coffee wastes

## PENDAHULUAN
Tembaga  (Cu)  merupakan  salah  satu  logam  berat  dengan  kadar  yang  meningkat  di lingkungan  perairan  laut  saat  ini.  Logam  berat  ini  menjadi  penghambat  pertumbuhan  hingga menyebabkan  kematian  biota  perairan  laut.  Toksisitas  Cu  akan  bekerja  dalam  tubuh  organisme jika terdapat dalam jumlah yang besar atau melebihi nilai toleransi (Palar, 1994).
Kadar normal Cu dalam air laut berkisar antara 0.002-0.005 ppm (KLH, 2004). Kepentingan perikanan kurang dari 0.001 ppm, wisata bahari sebesar 0,05 ppm dan sebesar 0,008 untuk biota laut.  Konsentrasi  Cu  terlarut  dalam  air  laut  sebesar  0,01  ppm  dapat  mengakibatkan  kematian fitoplankton (Tarigan et al., 2003).
Penanganan  kadar  logam  Tembaga  dalam  lingkungan  perairan  laut  salah  satunya  ialah dengan metode adsorpsi yaitu penyerapan senyawa logam berat kedalam suatu bahan yang solid dengan reaksi kimia. Metode ini merupakan metode pengolahan limbah yang lebih baik dan efektif karena  murah.  Arang  aktif  dari  ampas  kopi  adalah  salah  satu  adsorben  yang  mudah  ditemukan. Arang aktif ialah suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon yang diperoleh dengan proses  aktivasi  untuk  menghilangkan  zat-zat  pengotor  pada  permukaan  arang  sehingga  dapat meningkatkan porositasnya (Allport, 1997).
Menurut  Kyzas  (2012),  kadar  optimum  ampas  kopi  dalam  mengadsorpsi  Cr  (VI)  sebanyak 1,0  gram  dalam  1  liter  larutan  Cr  mampu  mengadsorpsi  krom  (Cr)  sebesar  90%.  Peneliti meningkatkan daya adsorpsi ampas kopi dengan cara aktivasi ampas kopi dan menjadikan dosis 1,0 gram sebagai acuan.
Tujuan  penelitian  untuk mengetahui  kemampuan  daya  serap  oleh  arang  aktif  ampas  kopi dengan  lama  perendaman  dan  konsentrasi  yang  berbeda  terhadap  logam  berat  Tembaga  (Cu ). Diharapkan  hasil  dari  penelitian  ini  dapat  dapat  memberikan  tambahan  informasi  kepada masyarakat  mengenai  manfaat  ampas  kopi  dalam  mengurangi  pencemaran  logam  berat  di perairan khususnya dan pada limbah domestik masyarakat umumnya.

## MATERI DAN METODE
Ampas  kopi  sebanyak  1000  gram  yang  diperoleh  dari  kedai  kopi  dikeringkan  dalam  oven selama  5  jam  pada  suhu  105 0 C.  Selanjutnya  dikarbonisasi  menggunakan furnace pada  suhu 600 0 C selama 4 jam dilanjutkan menghitung rendemen untuk mengetahui jumlah arang aktif yang dihasilkan. Selanjutnya dilakukan aktivasi secara kimia dengan perendaman larutan aktivator yaitu HCl  0,1  M  (Atmoko,  2012).  Selanjutnya  dicuci  dengan  air  demineral  hingga  pH  6  untuk menghilangkan  sisa  HCl  didalam  arang  aktif  ampas  kopi.  Selanjutnya  dikeringkan  dalam  oven pada temperatur 110 0 C selama 3 jam.
Larutan  logam  berat  Tembaga  (Cu)  berasal  dari  senyawa  CuSO 4 ·5H 2 O  atau  sering  juga disebut  cupric  sulfat  dengan  BA  Cu  =  63,55  g/mol  dan  BM  CuSO 4 ·5H 2 O  =  249,70  g/mol. Pembuatan  larutan  logam  Cu  diawali  dengan  pembuatan  larutan  stok  dengan  melarutkan  3,85 gram  CuSO 4 ·5H 2 O  dengan  akuades  untuk  memperoleh  konsentrasi  1000  mg/L.  Selanjutnya larutan diencerkan menjadi konsentrasi 30 mg/L (ppm).
Cara  kerja  perlakuan  ini  adalah  merendam  arang  aktif  ampas  kopi  pada  sampel  air  laut sebanyak  50  ml  dengan  kontaminasi  logam  Cu  konsentrasi  30  ppm.  Terdapat  4  perlakuan percobaan yaitu: 1) Perlakuan 1 sampel air tanpa perlakuan  (kontrol), 2) Perlakuan 2, sampel air yang diberi arang aktif ampas kopi sebanyak 0,5 gr/50 ml, 3) Perlakuan 3, sampel air diberi arang aktif ampas kopi sebanyak 1 gr/50 ml, dan 4) Perlakuan 4, sampel air diberi perlakuan arang aktif ampas  kopi  sebanyak  2  gr/50  ml.  Masing-masing  perlakuan  dipaparkan  pada  media  air  laut konsentrasi 30 ppm selama a) 15 menit, b) 30 menit, c) 60 menit, d) 90 menit, dan e) 120 menit dilakukan  secara  triplo.  Selanjutnya  sampel  didiamkan  selama  15  menit  kemudian  disaring menggunakan  kertas  saring.  Setelah  itu  diberikan  pengawet  HNO 3 kemudian  diukur  kandungan logam Cu  dengan metode Atomic Absorption Spectrophotometric (AAS).   Data  hasil  pengukuran kadar logam berat Cu diolah menggunakan software SPSS dengan metode T wo Way ANOVA

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Rendemen  tahapan  proses  pembuatan  arang  aktif  ini  disajikan  pada  Tabel  1.    Data  hasil pengujian kadar tembaga (Cu) sampel air  dengan menggunakan arang aktif ampas kopi sebagai bioadsorben  pada  larutan  logam  berat  (Cu)  disajikan  pada  Tabel  2.  Hasil  analisa  menunjukkan variabel  kontrol  memiliki  kandungan  logam  berat  Cu  dengan  konsentrasi  sebesar  60,08  mg/L. Hasil pengujian menunjukkan tingkat penyerapan logam berat yang relatif berbeda (p<0,05) pada masing-masing konsentrasi arang aktif terdapat pada Tabel 3.
Perbedaan lama perendaman arang aktif dengan konsentrasi berbeda dengan media larutan logam berat (Cu) menunjukkan tingkat penyerapan logam berat Cu yang berbeda secara signifikan (p<0,05).  Hasil  penyerapan  logam  berat  Cu  berdasarkan  interaksi  faktor  konsentrasi  arang  aktif dan  lama  perendaman  arang  aktif  menunjukkan  tingkat  penyerapan  logam  berat  yang  relatif berbeda secara nyata (p<0,05).

## Tabel 1. Penurunan berat ampas kopi setelah proses karbonasi dan aktivasi
Tahap Massa Produk (gram) Rendemen (%) Awal 1000 100 Pengeringan 480,58 48,058 Karbonisasi 83,28 8,328 Aktivasi 61,61 6,161 Tabel 2. Kadar  Tembaga  (mg/L)  pada  Larutan  Logam  Tembaga  setelah  Perendaman menggunakan Arang Aktif
Lama Perendaman Konsentrasi Larutan Arang Aktif 0,5 gr 1,0 gr 2,0 gr 15 menit 0,43±0,06 1,22±0,70 1,78±0,35 30 menit 2,59±0,28 2,77±0,34 1,91±0,13 60 menit 0,73±0,17 0,80±0,23 0,86±0,09 90 menit 0,30±0,26 0,33±0,17 0,04±0,03 120 menit 0,17±0,05 0,05±0,01 0,03±0,04 Tabel 3. Daya Serap Arang Aktif terhadap Logam Berat Tembaga (Cu)
Parameter Kosentrasi Lama Perendaman % Penyerapan Tembaga (Cu) Konsentrasi Cu 0,5 gr 15 menit 99,28±0,13 30 menit 95,70±0,48 60 menit 98,79±0,26 90 menit 99,50±0,42 120 menit 99,72±0,07 1,0 gr 15 menit 97,98±1,13 30 menit 95,39±0,55 60 menit 98,66±0,43 90 menit 99,46±0,31 120 menit 99,92±0,02 2,0 gr 15 menit 97,04±0,52 30 menit 96,83±0,19 60 menit 98,57±0,18 90 menit 99,94±0,06 120 menit 99,96±0,07
Hasil uji daya serap arang aktif dari ampas kopi yang telah dilakukan diperoleh persentase logam  berat  yang  mampu  diserap  rata-rata  diatas  95  %.  Terdapat  dua  faktor  perlakuan  yang diujikan yakni konsentrasi arang aktif dan lama perendaman arang aktif dengan larutan logam Cu. Masing-masing  faktor  perlakukan  memperoleh  pengaruh  yang  signifikan  terhadap  penyerapan logam  berat  Cu.  Dari  hasil  uji  yang  dilakukan  diperoleh  adsorben  yang  paling  tinggi  menyerap logam  Cu  adalah  konsentrasi  2,0  gram  pada  lama  perendaman  120  menit  sebesar  99,96  %. Sementara  yang  paling  rendah  pada  konsentrasi  1,0  gram  dan  lama  perendaman  30  menit sebesar  95,39  %.  Proses  penyerapan  adsorbat  oleh  adsorben  berlangsung  sangat  cepat  pada menit ke-15 sementara  logam  berat  yang terserap  menurun  pada  menit  yang ke-30  dan kembali meningkat  terus pada menit berikutnya,  setelah dikontakkan selama 120 menit efisiensi adsorpsi cenderung tidak terlalu banyak menyerap lagi. Terutama pada konsentrasi adsorben 2,0 gram. Hal ini disebabkan oleh semakin lama lama perendaman antara adsorbat dan adsorben maka pori-pori adsorben  yang  semula  kosong  akan  terisi  penuh  sehingga  menyebabkan  jumlah  adsorbat  yang teradsorp  oleh  adsorben  pada  waktu  tertentu  akan  mulai  memasuki  keadaan  statis  atau  dengan peningkatan yang relative rendah.
Berdasarkan  hasil  olah  data  yang  diperoleh  konsentrasi  paling  efektif  arang  aktif  untuk menyerap  logam  aktif  adalah  konsentrasi  2,0  gram  dengan  lama  perendaman  90  menit.  Hal  ini kurang sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Kyzas (2012), bahwa kadar optimum ampas kopi dalam mengadsorpsi Cr (VI) sebanyak 1 gram dalam 1liter larutan Cr mampu mengadsorpsi krom  (Cr)  sebesar  90%.  Dimana  peneliti  meningkatkan  daya  adsorpsi  ampas  kopi  dengan  cara aktivasi  ampas  kopi  dan  menjadikan  dosis  1  gram  sebagai  acuan.  Aktivasi  dilakukan  dengan pemanasan  pada  temperatur  tinggi  dan  penambahan  larutan  kimia  sehingga  memperluas permukaan arang aktif tersebut. Hal ini bisa jadi disebabkan oleh human error saat pengujian. Hasil  uji  Duncan  yang  telah  dilakukan  diperoleh  nilai  F  hitung  dari  interaksi  antara  kedua faktor  perlakuan  adalah  0,02  (p  <  0,05).  Oleh  karena  itu  penelitian  ini  dapat  disimpulkan  bahwa lama  perendaman  serta  konsentrasi  arang  aktif  berpengaruh  nyata  terhadap  penyerapan  logam berat disamping masing-masing variabel ini berpengaruh nyata terhadap adsorpsi logam (Cu).

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian,  dapat  ditarik  kesimpulan  bahwa  nilai  daya  serap  arang  aktif dengan konsentrasi 0,5 gr, 1 gr, dan 2 gr dengan masing-masing lama perendaman 15 menit, 30 menit,  60  menit,  90  menit,  dan  120  menit  berturut-turut  adalah  99,28  %;  95,70  %;  98,79  %; 99,50%; 97,98 %; 95,39 %; 98,66 %; 99,46 %; 99,92 %; 97,04 %; 96,83 %; 98,57 %; 99,94 %; dan 99,96  %  dengan  kecepatan  150  rpm.  Interaksi  antara  konsentrasi  adsorben  dengan  lama perendaman dengan  larutan  logam  Cu  berpengaruh  nyata  terhadap  penyerapan  logam  berat  Cu oleh arang aktif.

## DAFTAR PUSTAKA
Allport, H.B. 1997. Activated Carbon. Encyclopedia of Science and Technology. Mc Graw Hill Book Company. New York.
Atmoko, R.D. 2012. Skripsi: Pemanfaatan Karbon Aktif Batu Bara Termodifikasi TiO2 pada Proses Reduksi  Gas  Karbon  Monoksida  (CO)  dan  Penjernihan  Asap  Kebakaran.  Fakultas  Teknik, Universitas Indonesia, Depok.
Kyzas,  G.Z.  2012.  Commercial  Coffee Wastes  as  Materials  for  Adsorption  of  Heavy  Metals  from Aqueous Solutions. Article Materials Vol.5.
Nazir. 1988. Metode Penelitian. Ghalia Indonesia, Jakarta. Palar, H. 1994. Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat. PT Rineka, Jakarta. Tarigan, Z., Edward & Rozak, A. 2003. Kandungan Logam Berat Pb, Cd, Cu, Zn dan Ni dalam Air Laut dan Sedimen di Muara Sungai Membramo, Papua dalam Kaitannya dengan Kepentingan Budidaya Perikanan. Makara Sains 7(3):119-127