## JPLB
Vol. 7 No. 1 (2023) ISSN 2598-0017 | E-ISSN 2598-0025 Tersedia di http://www.bkpsl.org/ojswp/index.php/jplb

## Reduksi bahan organik (amonia) pada air limbah menggunakan limbah bulu ayam sebagai alternatif adsorben
Organic materials reduction (ammonia) in wastewater using chicken feather waste as an alternative adsorbent
Azatil Izmah 1* , Dedy Suprayogi 1 , Sulistiya Nengse 1
1 Program Studi Teknik Lingkungan, Universitas Islam Negeri Sunan Ampel Surabaya, Surabaya, Indonesia
Abstrak .
Produk  limbah  industri  perunggasan  menghasilkan  limbah bulu  ayam  dan  air  limbah  bekas  olahan  daging.  Pembuangan limbah  tersebut  dapat  menyebabkan  pencemaran  lingkungan dan makhluk hidup karena terdapat zat amonia. Penelitian ini bertujuan  untuk  mengetahui  efisiensi  adsorpsi  dan  kapasitas adsorpsi  pada  adsorben.  Adsorben  dibuat  menggunakan limbah  bulu  ayam  yang  telah  diaktivasi  menggunakan  HCl. Percobaan  menggunakan  metode system  batch dengan kecepatan 150 RPM dengan variasi massa adsorben sebanyak 1 gram, 2 gram dan 3 gram dengan waktu selama 90 menit. Kadar amonia  pada  masing-masing  sampel  diukur  dengan Spektofotometer  UV-VIS.  Hasil  penelitian  menunjukkan kapasitas adsorpsi terbaik yaitu menggunakan masa adsorben sebanyak 1 gram dengan tingkat efisiensi sebesar 86,78% dan kapasitas adsorpsi sebesar 31,97 mg/gram.
Kata kunci: efisiensi adsorpsi, kapasitas adsorpsi, limbah bulu ayam

## Abstract.
Poultry industry waste products produce solid waste as a chicken feathers and liquid waste as a water used for processing meat. Disposal of this waste can cause pollution to the environment and living things because it contains ammonia. This research aims to determine the adsorption efficiency and the adsorption capacity of the adsorbent. The adsorbent was made using chicken feather waste which had been activated using HCl. The experiment used the  batch  system  method  with  a  speed  of  150  RPM  with  a variation of the adsorbent mass of 1 gram, 2 grams and 3 grams with a time of 90 minutes. Ammonia levels in each sample were measured with a UV-VIS spectrophotometer. The results showed that the best adsorption capacity was using 1 gram of adsorbent mass  with  an  efficiency  level  of  86.78%  and  an  adsorption capacity of 31.97 mg/gram.
Keywords: adsorption  efficiency,  adsorption  capacity,  chicken feather waste

## 1. PENDAHULUAN
Limbah bulu ayam merupakan limbah yang berasal dari rumah jagal ayam atau rumah pemotongan hewan. Limbah bulu ayam terus mengalami kenaikan dikarenakan permintaan dan konsumsi masyarakat yang tinggi. Pesatnya perkembangan industri penyembelihan menyebabkan lebih banyak limbah yang dihasilkan dan menyebabkan masalah  yang  kompleks  bagi  lingkungan  sekitar,  sehingga  teknologi  dan  cara pembuangan  maupun  pemanfaatan  limbah  sangat  diperlukan  agar  mengurangi ancaman terhadap lingkungan (Ansarullah et al . 2020).
Air limbah rumah potong ayam merupakan air limbah yang tercemar oleh bahan organik  termasuk  residu  darah.  Adanya  darah  dan  campuran  kompleks  lemak menyebabkan bahan organik meningkat sehingga dapat menimbulkan alga blooming . Pembuangan air limbah yang tidak dikelola terlebih dahulu ke saluran pembuangan dapat menurunkan kualitas dan kuantitas air bersih (Yaakob et al . 2018).
* Korespondensi Penulis Email : azatilizmah13@gmail.com
Amonia  merupakan  salah  satu parameter  air limbah yang  berbau tajam,  tidak berwarna  dan  dapat  meningkatkan  pH  pada  air.  Konsentrasi  amonia  yang  tinggi menyebabkan eutrofikasi pada air (Faizal et al . 2014). Amonia memiliki dampak pada sistem kekebalan tubuh, karena banyak laporan kasus yang disebabkan oleh efek akut dan kronis yang berasal dari paparan amonia (Tualeka et al . 2018).
Adsorpsi merupakan sebuah metode yang menunjukkan suatu interaksi antara dua fase berbeda yang membentuk lapisan. Lapisan tersebut memiliki dua jenis yaitu interaksi secara kimia atau interaksi secara fisik. Adsorpsi fisik ( fisisorpsi ) yaitu ikatan antara adsorben dan substrat, ikatan tersebut merupakan gaya Van der Waals yang lemah  karena  tidak  terdapat  perubahan  struktur  kimia  pada  substrat  maupun adsorben.  Adsorpsi  kimia  ( chemisorption )  yaitu  pembentukan  suatu  ikatan  kimia antara adsorben dan substrat, jenis ikatan tersebut adalah ikatan kovalen atau ikatan ionik (Alaqarbeh 2021).
Adsorben  merupakan  bahan  yang  permukaannya  dapat  mengikat  substrat tertentu  atau  disebut  proses  adsorpsi.  Adsorben  digunakan  dalam  bentuk  cetakan, pelet,  bulat,  atau  monolit  dengan  diameter  antara  0,5  mm  dan  10  mm.  Adsorben memiliki  ketahanan  abrasi  yang  tinggi  dan  menghasilkan  luas  permukaan  terbuka yang  lebih  tinggi.  Luas  permukaan  terbuka  yang  tinggi  menyebabkan  kapasitas adsorpsi  yang  tinggi  pula,  sehingga  proses  adsorpsi  dapat  berlangsung  sempurna. Adsorben  memiliki  dua  jenis,  yaitu  yang  pertama  berbentuk  senyawa  yang mengandung oksigen dan bersifat polar maupun hidrofilik (zeolit dan silika gel), kedua berbentuk  senyawa  yang  mengandung  karbon  dan  bersifat  non  polar  maupun hidrofibik (karbon aktif) (Gawande et al . 2017).
Limbah bulu ayam merupakan limbah yang jumlahnya terus meningkat, limbah bulu  ayam  termasuk  alternatif  bahan  yang  ekonomis  dan  mudah  diperoleh.  Oleh karena itu pada penelitian ini digunakan limbah bulu ayam sebagai adsorben untuk mengurangi jumlah limbah bulu ayam dan mengurangi kandungan amonia pada air limbah. Bulu ayam digunakan sebagai adsorben tembaga dengan biaya rendah secara efisien (Moreno et al. 2021). Bulu ayam yang diaktivasi sebagai absorben alami (Moon and Palaniandy 2019; Zulaeha et al. 2021).

## 2. METODOLOGI

## 2.1. Lokasi penelitian
Pengambilan sampel limbah padat berupa bulu ayam dan limbah cair berupa air bekas  cucian  daging  diperoleh  dari  rumah  potong  ayam  yang  berada  di  Kabupaten Jombang. Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Lingkungan Universitas Islam Negeri Sunan Ampel Surabaya.

## 2.2. Bahan dan alat
Bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain limbah cair, limbah bulu ayam, kalium natrium tartrat, HCl, akuades, kertas saring, dan reagen Nessler . Alat yang digunakan  pada  penelitian  ini  yaitu  spektrofotometer  UV-VIS,  cawan  petri,  neraca analitik, magnetic stirrer , pH meter, Labu Erlenmeyer , pipet tetes, oven, spatula dan ayakan.

## 2.3. Prosedur analisis data

## 2.3.1. Pengambilan sampel air limbah
Limbah cair yang digunakan sebagai sampel berasal dari air bekas cucian daging ayam  sebanyak  ±10  kg.  Karakteristik  limbah  cair  yang  diperoleh  yaitu  berwarna, berbau, dan encer. Limbah cair disaring menggunakan saringan agar terpisah dari zat padat lainnya ( Gambar 1 ).
Gambar 1. Penyaringan limbah cair.

## 2.3.2. Pengambilan sampel limbah padat (bulu ayam)
Limbah padat yang digunakan pada percobaan berupa bulu ayam yang berasal dari rumah potong ayam. Karakteristik limbah bulu ayam yang diperoleh yaitu berbau dan kotor. Limbah bulu ayam dicuci hingga bersih kemudian dijemur ( Gambar 2 ).
Gambar 2. Limbah bulu ayam (kiri) dan hasil pencucian limbah bulu ayam (kanan).

## 2.3.3. Pembuatan adsorben
Limbah  bulu  ayam  broiler  yang  telah  dicuci  dan  dijemur  kemudian  direndam menggunakan  larutan  HCl.  Setelah  direndam  kemudian  dimasukkan  ke  dalam  oven dengan  suhu  200  °C,  kemudian  dihaluskan  dan  diayak  dengan  ayakan  90 mesh ( Gambar 3 ).
Gambar 3. Pengovenan limbah bulu ayam.
Percobaan  menggunakan  metode system  batch dengan  kecepatan  150  RPM ( Revolutions  per  minute )  dengan  jumlah  sampel  air  limbah  sebanyak  150  ml  dan variasi  massa  adsorben  sebanyak 1  gram,  2  gram,  dan  3  gram  dengan  waktu batch selama  90  menit.  Kadar  amonia  pada  masing-masing  sampel  diukur  dengan menggunakan Spektrofotometer UV-VIS ( Gambar 4 ).
Gambar 4. Sistem batch dengan magnetic stirrer (kiri) dan Spektrofotometer UV-VIS (kanan).
Efisiensi dan kapasitas adsorpsi dihitung menggunakan rumus pada Persamaan 1 dan Persamaan 2 .
Efisiensi (%) = 𝐶0−𝐶𝑡 𝐶0 x 100 …………………………………………………………………………………………………..…...…... ...(1)
Keterangan:
C0 = Kadar amonia awal (mg/L) Ct = Kadar amonia akhir (mg/L)
Kapasitas = 𝐶0−𝐶𝑡 𝑚 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑏𝑒𝑛 x V ………………………………………………………………………………………………………… .... ….(2) Keterangan:
C0 = Kadar amonia awal (mg/L) Ct = Kadar amonia akhir (mg/L)
m adsorben  = Berat adsorben (gram) V = Volume sampel air limbah (L)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Kadar awal amonia pada sampel setelah diukur menggunakan Spektrofotometer UV-VIS didapatkan hasil sebesar 245,64 mg/L. Kadar tersebut melebihi baku mutu air limbah  yang  ditetapkan  oleh  PerGub  Jawa  Timur  No.  72  Tahun  2013  tentang  Baku Mutu  Air  Limbah  Bagi  Industri  atau  Usaha  Lainnya  yakni  sebesar  25  mg/L  untuk rumah  potong  hewan.  Berdasarkan  hasil  variasi  massa  adsorben,  diperoleh  kadar amonia setelah perlakuan pada massa adsorben 1 gram sebesar 32,48 mg/L, 2 gram sebesar 154,12 mg/L, dan 3 gram sebesar 116,68 mg/L ( Tabel 1 ).
Tabel 1. Kadar amonia setelah proses adsorpsi. Massa Adsorben Kadar Amonia Awal Kadar Amonia Akhir 1 gram 245,64 mg/L 32,48 mg/L 2 gram 245,64 mg/L 154,12 mg/L 3 gram 245,64 mg/L 116,68 mg/L
Berdasarkan hasil perhitungan efisiensi diperoleh hasil pada massa adsorben 1 gram  sebesar  86,78%,  2  gram  sebesar  37,26%,  dan  3  gram  sebesar  52,50%.  Hasil perhitungan kapasitas adsorpsi diperoleh hasil pada massa adsorben 1 gram sebesar 31,97 mg/gram, 2 gram sebesar 6,86 mg/gram, dan 3 gram sebesar 6,45 mg/gram. Massa optimum adsorben pada proses adsorpsi amonia adalah 1 gram dengan efisiensi 86,78% dan kapasitas 31,97 mg/gram ( Tabel 2 ).
Tabel 2. Nilai efisiensi dan kapasitas adsorpsi.
Massa Adsorben Efisiensi Adsorpsi Kapasitas Adsorpsi 1 gram 86,78% 31,97 mg/gram 2 gram 37,26% 6,86 mg/gram 3 gram 52,50% 6,45 mg/gram
Hasil  tersebut  menunjukkan  bahwa  semakin  berat  massa  adsorben,  maka semakin menurun pula tingkat efisiensi. Hal ini disebabkan karena pori pada adsorben telah  penuh,  sehingga  amonia  yang  teradsorpsi  dalam  keadaan  statis  dan  tingkat efisiensi cenderung berkurang (Aman et al. 2018). Massa adsorben terbanyak tidak mendapatkan  hasil  kapasitas  adsorpsi  yang  besar  dikarenakan  semakin  bertambah massa adsorben menyebabkan permukaan aktif pada adsorben meningkat, sehingga permukaan  aktif  pada  adsorben  yang  belum  berinteraksi  dengan  adsorbat menyebabkan kapasitas adsorpsi adsorben menurun (Ngapa dan Ika 2020). Bahkan terdapat  kemungkinan  permukaan  aktif  pada  adsorben,  terhalang  sehingga  amonia yang sudah terikat akan terlepas kembali. Dosis atau massa adsorben merupakan salah satu  parameter  penting  pada  proses  adsorpsi  yang  menentukan  jumlah  penyisihan dan  nilai  ekonomis  proses  adsorpsi  (Gorzin  dan  Abadi  2018).  Massa  adsorben  juga digunakan  sebagai  parameter  untuk  menentukan  kapasitas  adsorben  pada  proses adsorpsi (Soltani et al. 2021).
Banyaknya jumlah adsorbat yang terserap dipengaruhi oleh sifat adsorben, sifat adsorbat  dan  konsentrasi  awal  (Sudibandriyo  dan  Putri  2020).  Meningkatnya kapasitas adsorpsi dikarenakan luas permukaan adsorben yang berinteraksi dengan adsorbat  semakin  luas  (Mawardi et  al. 2015).  Adsorben  limbah  bulu  ayam  yang diaktivasi dengan HCl dapat menyerap amonia lebih efektif daripada adsorben yang tidak  diaktivasi.  Hal  tersebut  dikarenakan  volume  rongga  atau  pori  pada  adsorben meningkat, sehingga meningkatkan efisiensi adsorpsi (Nurhasni et al. 2021).

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  reduksi  bahan  organik (amonia)  pada air  limbah menggunakan adsorben bulu ayam, dapat disimpulkan bahwa efisiensi dan kapasitas adsorpsi terbaik yaitu menggunakan massa adsorben sebanyak 1 gram dengan tingkat efisiensi sebesar 86,78% dan kapasitas adsorpsi sebesar 31,97 mg/gram.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Alaqarbeh M. 2021. Adsorption phenomena: definition, mechanisms, and adsorption types: short review. RHAZES: Green and Applied Chemistry 13(1):43-51.
Aman  F,  Mariana,  Mahidin  dan  Maulana  F.  2018.  Penyerapan  limbah  cair  amonia menggunakan arang aktif ampas kopi. Jurnal Litbang Industri 8(1):47-52.
Ansarullah, Rahim R, Hamzah B, Kusno A and Tayeb M. 2020. Acoustic panel chicken feather  waste  environmentally  friendly.  International  Journal  of  Civil Engineering and Technology (IJCIET) 11(02):12-22.
Faizal  M,  Haryati  S  and  Kurniawati  H.  2014.  The  effect  of  retention  time  and  initial concentration of amonia on biological treatment for reducing amonia content in wastewater from urea fertilizer industry [Proceeding].  Proceedings of The 5th Sriwijaya  International  Seminar  on  Energy  and  Environmental  Science  & Technology Palembang, Indonesia 1(1):186-190.
Gawande SM, Belwalkar NS and Mane AA. 2017. Adsorption and its isotherm – theory. International Journal of Engineering Research 6(6):312-316.
Gorzin  F  and  Abadi  MBR.  2018.  Adsorption  of  Cr(VI)  from  aqueous  solution  by adsorbent  prepared  from  paper  mill  sludge:  kinetics  and  thermodynamics studies. Adsorption Science & Technology 36(1-2):149-169.
Mawardi, Sanjaya H and Zainul R. 2015. Characterization of napa soil and adsorption of Pb (II) from aqueous solutions using on column method. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research 7(12):905-912.
Moon  WC  and  Palaniandy  P.  2019.  A  review  on  interesting  properties  of  chicken feather  as  low-cost  adsorbent.  International  Journal  of  Integrated  Engineering 11(2):136 – 146.
Moreno CAS, González EC and Leos MZS. 2021. Use and treatment of chicken feathers as a natural adsorbent for the removal of copper in aqueous solution. Journal of Environmental Health Science and Engineering 19:707 – 720.
Ngapa  YD  dan  Ika  YE.  2020.  Adsorpsi  pewarna  biru  metilena  dan  jingga  metil menggunakan  adsorben  Zeolit  Alam  Ende – Nusa  Tenggara  Timur  (NTT). Indonesian Journal of Chemical Research 8(2):151-158.
Nurhasni  N,  Harahap  S,  Fathoni  A  and  Hendrawati  H.  2021.  Synthesis  of  adsorbent from bagasse for methylene blue adsorption. Jurnal Kimia Valensi 7(2):188-195. PerGub (Peraturan Gubernur) Jawa Timur Nomor 72 Tahun 2013 tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Industri Dan/Atau Kegiatan Usaha Lainnya
Soltani A, Faramarzi M and Parsa SAM. 2021. A review on adsorbent parameters for removal  of  dye  from  industrial  wastewater.  Water  Quality  Research  Journal 56(4):181-193.
Sudibandriyo M and Putri F A. 2020. The effect of various zeolites as an adsorbent for bioethanol  purification  using  a  fixed  bed  adsorption  column.  International Journal of Technology 11(7):1300-1308.
Tualeka  A  R,  Hasyim  H  N,  Puspita  S  B  and  Nurcahyono  N.  2018.  Safe  limits concentration of amonia at work environments through cds expression in rats. Indian Journal of Public Health Research & Development 9(1):31-36.
Yaakob M A, Mohamed R S, Al-Gheethi A S and Mohd Kassim A H. 2018. Characteristics of  Chicken  Slaughterhouse  Wastewater.  Chemical  Engineering  Transactions 63:637-642.
Zulaiha S, Adawiyah N and Ritonga PS. 2021. Chicken feather activated carbon as an adsorbent  and  it’s  application  in  chemistry  l earning.  International  Journal  of Research Publication and Reviews 2(8):1533-1537.