## AMOBILISASI BIOMASSA CHLORELLA Sp PADA SILIKA GEL SEBAGAI ADSORBEN TEMBAGA

## Rum Hastuti , Gunawan

## Laboratorium Kimia Analitik Jurusan Kimia FMIPA Universitas Diponegoro

## ABSTRAK
Amobilisasi  Biomassa  Chlorella  sp  pada  Silika  gel  sebagai  adsorben,  merupakan  salah  satu upaya untuk meningkatan kapasitas adsorpsi adsorben . Silika gel dan Biomassa Chlorella sp keduanya merupakan  adsorben  yang  mempunyai  keterbatasan  kemampuan  adsorpsin.  Dengan  melakukan amobilsasi  Biomassa  Chlorella  sp  pada  silica  gel  diharapkan  kesinergian  sebagai  adsorben  dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi  adsorben  tersebut. Uji kapasitas  adsorpsi  diterapkan  pada  larutan tembaga (II) melalui beberapa parameter perlakuan, yaitu pH larutan, waktu kontak dan konsentrasi larutan tembaga (II).
Dari hasil pengamatan diperoleh peningkatan kapasitas adsorpsi 5 kali lebih besar. Kapasitas adsorpsi maksimal adsorben biomassa chlorella sp teramobilisasi terjadi pada pH=5 dengan kapasitas adsorpsi 24,91 mg/g, sedangkan kapasitas adsorpsi maksimal biomassa chlorella sp tanpa amobilisasi pada silica gel hanya 23,58 mg/g. pada pH=4
Kata kunci: Amobilisasi, Biomassa Chlorella sp, Adsorpsi. Tembaga.

## BIOMASS IMMOBILIZATION OF CHLORELLA Sp TO SILICA GEL AS COPPER ABSORBENT

## ABSTRACK
The  immobilized  Chlorella  sp  biomass  on silica  gel  as  an  absorbent, is  a  way  to  increase  the absorbent  absorption  capacity.  Silica  gel  and  Chlorella  sp  biomass,  both  have  limited  absorbing capacity. By immobilizing chlorella sp biomass on silica gel, the absorbing capacity will be synergized and increased. The experiment was applied to copper (II) solute through various treatment parameters. Solution pH, contact time and copper (II) solute concentration. The result shows some increasing level of the absorbing capacity five times larger.
Maximum absorbing capacity of  the immobilized chlorella sp biomass reached on pH=5 with 24.91 mg/g absorbing capacity. Without immobilization, the maximum capacity is only 23.58 mg/g on pH=4.
Keywords: Immobilization, Chlorella sp Biomass, Copper Absorption

## PENDAHULUAN
Pencemaran  lingkungan  oleh  logam  berat merupakan masalah yang perlu ditangani secara serius.  Salah  satu  alternative  pemisahan  logam dari  air  buangan  industri  dengan  biaya  lebih murah adalah dengan menggunakan alga sebagai penyerap (Greene, 1992)
Alga  mempunyai  kemampuan  mengikat  ion logam  yang  cukup  tinggi,  dan  kemungkinan pengambilan kembali ion logam tersebut relative lebih mudah (Hancook, 1996). Secara biokimia
alga  mudah  terdegradasi  oleh  aktivitas  bakteri sehingga  penggunaan  biomassa  alga  sebagai biosorben  realtif  lebih  aman  bagi  lingkungan (David,  1996).  Biomassa  sebagai  biosorben memiliki  beberapa  kelemahan  antara  lain ukurannya  kecil,  berat  jenisnya  rendah  dan menimbulkan kesulitan teknis dalam penggunaannya  serta  mudah  rusak  karena dekomposisi  oleh  mikro  organisme  lain (Winfried, 1988).
Kelemahan  ini  dapat  diatasi  dengan  cara amobilisasi ,  sehingga  sel  biomassa  alga  yang teramobilisasi tidak mudah rusak oleh dekomposisi mikroorganisme lain, dan biomassa akan menjadi suatu mineral yang keras.
Biomassa Chorella  sp merupakan  biomassa yang  mempunyai  kelimpahan  cukup  besar diperairan  laut,  mudah  di  budidaya,  cepat berkembang  biak,  mempunyai  daya  adaptasi kuat  (Winfried,1988). Chlorella  sp merupakan salah satu jenis alga uniseluler, termasuk dalam division Chlorophyta kelas Chlorophyceae, ordo Chlorococales, sub  ordo Autosporinae, famili Chlorellaceae, genus Chlorella dan  spesies
Chlorella sp.
Biomassa Alga dalam penelilitian digunakan sel alga  mati  yang  diperoleh  dengan  cara pengeringan  beku  dari  sel  hidupnya.  Adsorpsi pasif  ion  logam  dapat  terjadi  pada  biomassa hidup  atau  mati,  karena  terdapatnya  gugus fungsional  dalam  sel  microbial  yaitu  gugus karboksil,  hidroksil,  sulfihidril,  amino,  imino, imidazol,  sulfat  dan  sulfonat  dalam  dinding  sel sitoplasma.
Silika  gel  merupakan  silika  amorf  yang beragregasi  membentuk  kerangka  tiga  dimensi, memiliki  densitas  rendah  biasa  digunakan sebagai adsorben dan pendukung katalis karena permukaan  yang  besar  dan  porositasnya  tinggi, tidak larut dalam pH rendah, akan melarut pada pH  di  atas  9.  Pada  rentang  pH  2-9  kelarutan silika konstan 140 mg/L. Sifat adsorpsi silika gel tergantung pada orientasi permukaan tetrahedral SiO 4 dalam  mengikat  gugus  hidroksil.  Karena penataan  dalam  kerangka  silika  tidak  beraturan terhadap  permukaan  SiO 4 ,  maka  permukaan gugus  -OH  yang  terikat  atom  silika  (=Si–OH)
mempunyai  daya  adsorptivitas  tidak  sama (Oscik, 1982).
Amobilisasi Alga, merupakan proses pembatasan atau terlokalisirnya suatu enzim dan mikroorganisme  dalam  suatu  media  sehingga dapat  digunakan  secara  kontinu  (Winfried, 1988).  Amobilsasi  biomassa Chlorella  sp pada silika gel akan menghasilkan adsorben plus yang diharapkan  akan  meningkatkan  daya  adsorpsi. Uji  kemampuan  adsorpsi  hasil  amobilisasi diterapkan  pada  limbah  logam  Cu  yang merupakan logam berat beracun.

## METODA PENELITIAN.
Amobilisasi  biomassa Chlorella  sp pada  silika gel dilakukan dengan beberapa tahap:
1. Pengeringan  beku    alga Chlorella  sp kemudian dihaluskan.
2. Silika  Gel  G60  dengan  berat  tertentu dicampur  dengan Chlorella  sp kering    yang telah  dihaluskan    dengan  perbandingan  4:1, didiamkan  selama  40  menit,  kemudian dikeringkan  pada  suhu  105 o C  selama  30 menit.  Setelah  kering  ditambahkan  6  mL akuades  aduk  rata,  keringkan  kembali  pada suhu  105 o C  selama  30  menit.  Hasil  yang diperoleh sebagai adsorben plus siap uji.
Penerapan  uji  adsorben  plus  (hasil  amobilisasi Chlorella sp pada silika gel) terhadap ion logam Cu, dilakukan melalui beberapa tahap perlakuan sebagai parameter uji kemampuan adsorpsi.
Sebelum  uji  analisis,  adsorben  biomassa Chlorella  sp dan  adsorben  plus  ( Chlorella  sp yang  teramobilisasi  pada  silica  gel)  diamati spektrumnya dengan spektroskopi inframerah.
Beberapa parameter yang diperlakukan pada uji kapasitas  adsorpsi  adalah  pH  larutan  Cu  (II) mulai dari pH 1–10, dan waktu kontak terhadap proses adsorpsi Cu (II) mulai 5–90 menit. Berat adsorben plus yang digunakan, serta pengadukan pada setiap perlakuan parameter dibuat tetap (20 mg, 250 rpm)
Setelah  pengadukan  larutan  disentrifus  selama 10  menit.  Filtrat  yang  diperoleh  dianalisis dengan AAS pada panjang gelombang 304 nm, untuk  mengetahui  sisa  ion  logam  Cu(II)  yang tidak teradsorpsi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakter kimia suatu adsorben merupakan faktor yang ikut menentukan kemampuan adsorpsi dari adsorben  tersebut.  Untuk  mengetahui  karakter adsorben  biomassa chlorella  sp baik  yang teramobilisasi silika gel maupun tidak,
dilakukan dengan pengamatan FTIR.
Gambar 1. Spektra FTIR Biomassa Chlorella sp
Dari spektra gambar 1, terlihat serapan melebar pada bilangan gelombang 3000–3600 cm -1 yang menunjukkan  serapan  akibat  vibrasi  ulur  O  H berikatan dengan hidrogen pusat pada 3300cm -1
Gugus  OH  tersebut  merupakan  bagian  dari gugus  karboksilat  yang  diperkuat  oleh  serapan
1431  cm -1 yang  merupakan  vibrasi  ulur  C  O. Vibrasi  tekuk  N  H  dari  gugus  amina  terekam pada  panjang  gelombang  1596  cm -1 ,  gugus  ini merupakan  bagian  dari  gugus  protein  yang diperkuat  adanya  serapan  1637  cm -1 sebagai serapan C  O (ikatan peptida)
Komponen  siloksan  (Si  O  Si)  terindikasi adanya  serapan  tajam  pada  432,0  cm -1 ,  yang menunjukkan  vibrasi  tekuk  Si  O  Si,  diperkuat adanya serapan 363,0 cm -1 sebagai vibrasi tekuk Si  O.
Gambar 2. Spektra FTIR Adsorben (Biomassa Chlorella sp teramobilisasi )
Hasil  spektra  menunjukkan  adanya  pergeseran bilangan  gelombang  dari  3364  cm -1 menjadi 3352 cm -1 ini menunjukkan adanya vibrasi ulur O  H.  Serapan  759  cm -1 sebagai  rentangan simetrik  O  Si  O.  Serapan  tajam  453  cm -1 merupakan pergeseran bilangan gelombang 432 cm -1 yang menunjukkan gugus Si  O  Si.
Serapan melebar pada 800  1400 cm -1 menunjukkan  adanya  vibrasi  ulur  C  O  dari gugus karboksilat, sedang gugus amina mengalami pergeseran pada serapan 1629 cm -1 , hal  ini  diperkuat  oleh  serapan  1089  cm -1 yang merupakan  serapan  gugus  amina.  Pada  spektra gambar  2  terlihat  adanya  pembentukan  serapan
serapan  baru,  sehingga  gugus  karboksilat  dan amina  pada  adsorben  plus  diharapkan  dapat berperan  lebih  baik  dalam  adsorpsi  ion  logam Cu(II)  dibanding  gugus  amina  dan  karboksilat pada  biomassa Chlorella  sp yang  tidak mengalami amobilisasi.
Tabel 1. Pengaruh pH terhadap adsorpsi Cu(II)
p H Adsorben (A) biomassa Chlorella sp Adsorben plus (B) (Amobilsasi Chlorella sp pada silika gel) ppm sisa ppm adsor p Kps t mg/ g ppm sisa ppm adsor p Kps t mg/ g 1 22,9 3 27,07 15,5 4 13,73 0 13,73 18,1 4 2 12,4 2 37,58 18,7 9 8,970 41,03 20,5 2 3 5,17 44,83 22,4 2 0,830 49,17 24,5 9 4 2,85 47,15 23,5 8 0,188 49,46 24,7 3 5 9,25 40,75 20,3 8 0,860 49,81 24,9 1 6 10,1 3 39,87 19,9 4 2,140 49,14 24,5 7 7 4,67 45,83 22,6 7 1,050 47,86 23,9 3 8 3,15 46,85 23,4 3 0,420 48,95 24,4 8 9 3,06 46,94 24,4 0 0,036 49,58 24,7 9 10 1,20 46,80 24,4 0 0,036 49,64 24,3 2
Tabel  1.  menunjukkan  kapasitas  adsorpsi  oleh adsorben  plus  (B)  lebih  besar  dibanding biomassa Chlorella  sp tanpa  amobilisasi  (A).
Kenaikan kapasitas adsorben (B) dimungkinkan juga  adanya  kesinergian  silika  gel  selaku adsorben  selain  biomassa chlorella  sp yang teramobilisasi didalamnya.
Adsorpsi maksimum adsorben (A) dicapai  pada pH 4, sedang adsorpsi maksimum adsorben (B) terjadi pada pH 5. Pada range pH 1-5 kapasitas adsorben  (B)  mengalami  peningkatan.  Hal  ini kemungkinan  disebabkan  adanya  ikatan  antara ion logam Cu(II) dengan gugus aktif amina dan karboksilat  dari  biomassa  yang  teramobilisasi
silika  gel,  selain  itu  permukaan  adsorben  (B) menjadi  bermuatan  negatif  dengan  melepas proton,  sehingga  melalui  gaya  elektrostatik terjadi  tarik  menarik  antara  ion  logam  Cu(II) dengan adsorben yang mengakibatkan kenaikan kapasitas.
Pada pH>5 untuk adsorben (B) dan pH>4 untuk adsorben  (A),  terjadi  penurunan  kapasitas.  Hal ini  kemungkinan  disebabkan  pada  pH  tersebut ikatan  ion  Cu(II)  dengan  gugus  aktif  mulai melemah, adsorben mengalami protonasi sehingga bermuatan positif, hal ini menyebabkan  terjadinya  tolakan  dengan  ion logam  Cu(II)  yang  juga  bermuatan  positif. Dengan  tolakan  antara  adsorben  dengan  ion logam menyebabkan adsorpsi berkurang sehingga mengakibatkan kapasitas menurun.
Tabel 2. Pengaruh waktu kontak terhadap Adsorpsi Cu (II) oleh adsorben (B) T menit ppm sisa ppm adsorp mg/g kpst adsp 5 0,178 4,983 2,4915 10 0,104 5,057 2,5285 15 0,087 5,074 2,5370 30 0,010 5,151 2,5755 60 0,005 5,156 2,5680 90 0,018 5,143 2,5715
Dari tabel 2 terlihat dengan meningkatnya waktu kontak,  kapasitas  adsorpsi  meningkat  mulai menit  ke  30  sampai  menit  ke  60,  kenaikan adsorpsi dapat dikatakan konstan, waktu kontak 90  menit  kapasitas  mulai  menurun.  Waktu adsorpsi  ion  logam  dengan  biomassa  yang teramobilisasi berlangsung relatif cepat yaitu 30 menit,  hal  ini  disebabkan  karena  hanya melibatkan  pengikatan  permukaan  ( surface binding )  dan  merupakan  interaksi  pasif  yang tidak  memerlukan  proses  metabolisme  sel (Winfried, 1988).

## KESIMPULAN
Dari  hasil  uji  penerapan  adsorben  biomassa Chlorella sp yang teramobilisasi pada silika gel (adsorben  plus)  terhadap  larutan  ion  Cu(II), memberikan  kapasitas  adsorpsi  lebih  besar dibandingkan  dengan Chlorella  sp yang  tidak teramobilisasi.  Kenaikan  kapasitas  adsorpsi menunjukkan 5 kali lebih besar.
Kapasitas adsorpsi maksimal adsorben biomassa chlorella  sp teramobilisasi  terjadi  pada  pH=5 dengan kapasitas adsorpsi 24,91 mg/g. sedangkan kapasitas adsorpsi biomassa chlorella sp tanpa amobilisasi pada silika gel hanya 23,58 mg/g.

## DAFTAR PUSTAKA
David,  A.  1996, Bioremediasi  Logam  Berat  di Lingkungan  Perairan  dengan  bantuan Mikroba, Biota,  Vol  1  Agustus  1966,  pp 23-27
Greene,  B.,  Darnall,  W., Microbial  Mineral Recovery ,  Ehrlich,  L.H.,  Brrierley,  L.C.,
Eds,  McGraw-Hill  Publishing  Company,
New York, Chapater 12
Winfried,  H.,  1988, Immobilized  Biocatalysts, Joy Wieser, Germany, pp 22-48
Oscik, J, 1982, Adsorpstion, John Wiley & Sons,
Chichester
Christ, R. H., Karl, O.,  Shank, N., Nguyen, M.,
1981, Environmental Science and Technology, 1212-1217 Hanscook,  I.  C.,  1996, Symposium  and Workshop on Heavy Metal Bioaccumulation, IUC  Biotechnology, Yogyakarta