Marwah Yunianto Setiawan

## EFEKTIFITAS KITOSAN LIMBAH KULIT UDANG DAN ALUM SEBAGAI KOAGULAN DALAM PENURUNAN TSS LIMBAH CAIR TEKSTIL
EFFECTIVENESS CHITOSAN OF SHRIMP WASTE AND ALUM AS COAGULANT IN TEXTILE WASTEWATER FOR TSS DEGRADATION
Ika Meicahayanti 1 *, Marwah 1 , Yunianto Setiawan 1
1 Department of Environmental Engineering, Engineering Faculty, Mulawarman University Jl. Sambaliung No. 9, Gunung Kelua, Samarinda, Indonesia
*email : ikameicahayanti@gmail.com

## Abstrak
Alum  merupakan  koagulan  yang  umum  digunakan  untuk  menurunkan  TSS  dalam  air.  Fungsi  koagulan adalah untuk mendestabilisasikan partikel koloid sehingga dapat menurunkan kandungan partikel terlarut dan tersuspensi. Koagulan dapat berasal dari bahan alami, seperti kitosan, yang dibuat dari limbah. Limbah kulit udang  yang  dihasilkan  oleh  salah  satu  perusahaan  di  Kabupaten  Kutai  Kartanegara  mencapai  4,5  ton  per bulan. Jumlah yang cukup besar tersebut mendorong pemanfaatan limbah menjadi kitosan sebagai koagulan limbah  cair  tekstil  yang  memiliki  kandungan  TSS  melebihi  baku  mutu,  yaitu  518-620  mg/L.  Penelitian  ini bertujuan untuk mengetahui efektifitas kitosan sebagai koagulan, serta membandingkannya dengan koagulan alum  dalam  menurunkan  TSS.  Kitosan  dibuat  melalui  proses  preparasi,  deproteinasi,  demineralisasi,  dan deasetilasi. Pengontakkan koagulan dengan limbah cair tekstil menggunakan jartest dengan 100 rpm selama 3 menit dan 40 rpm selama 12 menit. Konsentrasi koagulan kitosan yang digunakan adalah 100, 120, dan 150 mg/L, sedangkan untuk koagulan alum  menggunakan dosis optimum. Hasil penelitian  menunjukkan bahwa kitosan  mampu  menurunkan  TSS  mencapai  89,5%  atau  555  mg/L,  dengan  dosis  optimum  150  mg/L.  Pada dosis  optimum,  koagulan  tawas  mampu  menurunkan  hingga  91,9%  atau  570  mg/L.  Efisiensi  tawas  yang sedikit lebih tinggi dari kitosan  menunjukkan bahwa kitosan mampu  berperan sebagai koagulan limbah cair tekstil seperti halnya alum.
Kata Kunci : kitosan, limbah cair, alum, tekstil, TSS

## Abstract
Alum  is  a  common  coagulant  used  to  decrease  TSS.  The  coagulant  function  is  to  destabilize  the  colloid particles  in  order  to  decrease  dissolved  and  suspended  particles  content.  Coagulants  can  be  derived  from natural  ingredients,  such  as  chitosan,  made  from  waste.  Shrimp  waste  produced  by  one  company  in  Kutai Kartanegara reaches 4,5 tons per month. This large amount encourages the utilization of waste into chitosan as a coagulant of textile wastewater with TSS exceeding the quality standard, which is 518-620 mg/L. This study aims to determine the effectiveness of chitosan as a coagulant and compare it with alum in decreasing TSS.  Chitosan  was  made  through  the  process  of  preparation,  deproteination,  demineralization,  and deacetylation. Contacting coagulant with textile wastewater using jartest with 100 rpm for 3 minutes and 40 rpm for 12 minutes. Coagulant concentrations were used 100, 120, and 150 mg/L, meanwhile for alum using optimum  dose.  The  results  showed  that  chitosan  able  to  decrease  TSS  up  to  89,5%  or  555  mg/L,  with optimum  dose  150  mg/L.  At  the  optimum  dose,  alum  can  decrease  up  to  91,9%  or  570  mg/L.  The  slightly higher alum efficiency of chitosan indicates that chitosan is also capable of acting as a coagulant of textile wastewater well as alum.
Keywords : alum, chitosan, textile, wastewater, TSS
Marwah Yunianto Setiawan

## 1. PENDAHULUAN
Koagulan  digunakan  dalam  proses  koagulasi- flokulasi.  Koagulan  digunakan  sebagai  bahan yang  dapat  mengganggu  kestabilan  partikel koloid,  dengan  begitu  partikel  koloid  akan dapat  diendapkan  dengan  terlebih  dahulu mengubahnya  menjadi  partikel  flokulen. Aluminium  sulfat  (Al)  atau  alum  merupakan koagulan yang sering digunakan.
Pada  perkembangan  teknologi,  koagulan dapat dibuat dari bahan alami, seperti kitosan. Kitosan  merupakan  turunan  dari  kitin  yang dapat  diperoleh  melaui  proses  deproteinasi, demineralisasi,  dan  deasetilasi.  Kandungan kitin  dalam  kulit  udang  sebesar  20-30%, protein  30-40%,  dan  kalsium  karbonat  30- 50%  (Purwatiningsih et  al .,  2009).  Hal  ini menunjukkan  bahwa  kulit  udang  dapat digunakan  sebagai  bahan  baku  pembuatan kitosan.
Salah  satu  perusahaan  udang  beku  yang terletak  di  Kecamatan  Anggana,  Kabupaten Kutai Kartanegara memiliki rata-rata kapasitas produksi sebesari 25 ton/bulan. Dari produksi  tersebut  akan  menghasilkan  limbah sebesar  100-150  kg/hari  atau  mencapai  4,5 ton/bulan.  Limbah  ini  selanjutnya  diserahkan kepada pihak pemanfaat untuk pakan ikan dan sisanya akan dibuang ke TPA.
Industri  tekstil  sarung  tenun  di  Kota Samarinda  cukup  banyak.  Pembuatan  sarung tenun,  khususnya pada  tahap  persiapan  bahan baku,  menghasilkan  limbah  cair  yang  pada industri  tertentu  langsung  dibuang  ke  badan air, tanpa  adanya  pengelolaan.  Industri  tekstil menggunakan  berbagai  bahan  kimia  dalam proses  produksinya,  yang  merupakan  sumber pencemar  utama  karena  hanya  sebagian  kecil yang diserap oleh produk. Limbah cair tekstil memiliki  karakteristik  yang  asam,  serta kandungan yang tinggi atas bahan organik dan bahan  sintesis  yang  sulit  diuraikan  oleh mikroorganisme.  Pada  umumnya  limbah  ini memiliki  kandungan  BOD,  COD,  fenol,  serta logam berat yang tinggi (Prayudi dan Susanto, 2000).
Pengolahan  limbah  cair  dapat  dibagi  menjadi tiga, yaitu pengolahan fisik, pengolahan fisik- kimia,  dan  pengolahan  biologis.  Koagulasi dan  flokulasi  merupakan  salah  satu  yang termasuk  dalam  pengolahan  fisik  kimia. Koagulasi  merupakan  proses  destabilisasi
partikel  koloid.  Pada  proses  ini  bertujuan untuk  menetralkan  atau  mengurangi  muatan negatif pada partikel sehingga memungkinkan terjadi  gaya  van  der  waals  untuk  mendorong terjadinya  agregasi  koloid dan  zat  tersuspensi halus membentuk mikroflok. Koagulasi membutuhkan  bahan  kimia  yang  disebut koagulan  dan  dengan  pengadukan  yang  cepat untuk  membentuk  inti  flok.  Inti  flok  yang telah  terbentuk  akan  saling  menggabung menjadi partikel flokulen dengan pengadukan yang  lambat.  Proses  ini  disebut  flokulasi. Koagulasi dan flokulasi merupakan rangkaian proses  untuk  membentuk  partikel  flokulen yang  nantinya  dapat  diendapkan  secara gravitasi pada bak sedimentasi (Budiyono dan Sumardiono,  2013).  Pengadukan  cepat  atau koagulasi  dan  pengadukan  lambat  atau flokulasi  memiliki  perbedaan  dalam  hal gradien  kecepatan  dan  waktu  detensi.    Pada pengadukan  cepat  gradien  kecepatan  dan waktu  detensi    sebesar  250-15000  detik -1 dan 15-240  detik,  sedangkan  pada  pengadukan lambat  gradien  kecepatan  dan  waktu  detensi sebesar  20-80  detik -1 dan  10-45  menit (Anggarani et al ., 2015).
Pada  penelitian  ini  dilakukan  penggunaan kitosan  sebagai  koagulan  untuk  limbah  cair tekstil  yang  kemudian  akan  dibandingkan dengan koagulan yang sering digunakan, yaitu alum.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui  efektifitas  kitosan  limbah  kulit udang  dalam  menurunkan  TSS,  mengetahui pengaruh  dosis  koagulan  kitosan  dalam penurunan TSS, serta mengetahui perbandingan efektifitas koagulan kitosan dan koagulan alum.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Alat  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah glassware ,  ayakan  50  mesh, jartest , kondensor,  labu  leher  tiga, magnetic  stirrer , mantel  pemanas, hot  plate ,  neraca  analitik, oven,  dan  pH  meter.  Bahan  yang  digunakan adalah limbah kulit udang yang diperoleh dari industri  udang  beku  di  Kecamatan  Anggana, Kabupaten  Kutai  Kartanegara.  Limbah  cair tekstil  yang  diperoleh  dari  industri  sarung tenun samarinda, HCl, NaOH 3,5% dan 70%, serta kertas saring.
Pengujian karakteristik awal dilakukan dengan  mengambil  sampel  terlebih  dahulu
Marwah Yunianto Setiawan
dengan  metode  grab  sampling  lalu  diuji kandungan TSS awal. Persiapan dan
pembuatan kitosan diawali dengan mempersiapkan  limbah  kulit  udang  terlebih dahulu  sebanyak  4  kg,  dilakukan  pencucian, kemudian  dilakukan  penghilangan  kadar  air pada  bahan  tersebut  dengan  menggunakan oven pada suhu 105 ° C hingga massa konstan. Limbah  udang  yang  telah kering  dihancurkan dan dihaluskan serta diayak dengan ukuran 50 mesh.  Tahap  selanjutnya  adalah  isolasi  kitin dan  kitosan  dengan  proses  deproteinasi, demineralisasi, dan deasetilasi.
Deproteinasi  bertujuan  untuk  menghilangkan protein  dalam  bahan.  Proses  ini  dilakukan dengan  penambahan  NaOH  3,5%  (b/v)  pada 100  g  kulit  udang  yang  telah  diayak  dengan perbandingan 1:20  (b/v),  kemudian  dilakukan pengadukan  selama  90  menit  dengan  suhu 70 ° C. Selanjutnya dilakukan pencucian hingga  pH  filtrat  netral  dan  dikeringkan kembali dengan menggunakan oven.
Demineralisasi
bertujuan untuk menghilangkan  mineral.  Proses  ini  dilakukan dengan  penambahan  HCl  1  N  ke  dalam  hasil deproteinasi  dengan  perbandingan  rasio  1:10 (b/v), kemudian dilakukan pengadukan selama  90  menit  dengan  suhu  70 ° C. Selanjutnya  dilakukan  pencucian  hingga  pH filtrat  netral  dan  dikeringkan  kembali  dengan menggunakan oven. Deproteinasi dan demineralisasi merupakan proses isolasi kitin. Kedua  tahap  ini  akan  menghasilkan  lebih banyak kitin dibandingkan hanya menggunakan  salah  satu  dari  kedua  tahapan tersebut.
Deasetilasi  bertujuan  untuk  menghilangkan gugus  asetil.  Proses  ini  dilakukan  dengan menambahkan  NaOH  70%  pada  kitin  hasil demineralisasi  dengan  konsentrasi  50%  (b/v), kemudian  dilakukan  pengadukan  selama  90 menit  dengan  suhu  70 ° C.  Selanjutnya dilakukan  pencucian  hingga  pH  filtrat  netral dan dikeringkan kembali dengan menggunakan  oven.  Pada  tahap  ini  diperoleh kitosan yang kemudian akan diuji karakteristiknya dengan uji FTIR.
Pelaksanaan jartest dilakukan terhadap koagulan  kitosan  terlebih  dahulu,  dengan dosis  100,  150,  dan  200  mg/L  dan  kecepatan yang  digunakan  100  rpm  selama  3  menit  dan selanjutnya  40  rpm  selama  12  menit.  Hasil jartest kemudian dipindahkan ke imhoff cone untuk  diamati  flok  yang  terbentuk  dan  proses
pengendapan yang terjadi. Pengamatan dilakukan selama 30 dan 60 menit.
Setelah  diketahui  dosis  yang  optimum  untuk koagulan  kitosan,  maka  dilakukan jartest untuk  koagulan  alum  dengan  menggunakan dosis  yang  optimum  Konsentrasi  koagulan, baik  untuk  kitosan  maupun  alum,  yang digunakan  adalah  sebesar  1%.  Koagulan tawas  dilarutkan  dengan  aquades,  sedangkan kitosan  dilarutkan  dengan  larutan  asam  asetat 1% karena kitosan hanya bisa larut pada asam organik terutama asam asetat pada konsentrasi 1% (Purwatiningsih et al ., 2009).
Limbah  yang  telah  dilakukan  proses jartest kemudian  dianalisis  kandungan  TSS  dengan metode  gravimetri.  Lalu  dinalisis  data  yang telah diperoleh.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Uji  karakteristik  awal  limbah  cair  tekstil menunjukkan  bahwa  kandungan  TSS  sangat tinggi, yaitu sebesar 518-620 mg/L. Konsentrasi  ini  jauh  di  atas  baku  mutu  yang tertera  pada  Keputusan  Menteri  Negara lingkungan  Hidup  Nomor  51  tahun  1995, yaitu  sebesar  50  mg/L  dan  Peraturan  Daerah Kalimantan Timur Nomor 2 tahun 2011, yaitu sebesar  200  mg/L.  Hal  ini  menunjukkan bahwa  limbah  cair  tekstil  membutuhkan pengolahan agar aman dibuang ke lingkungan.
Pada  proses  persiapan  limbah  kulit  udang, yaitu  pengeringan,  penghalusan,  pengayakan, serta  proses  isolasi  kitin  dan  kitosan,  yaitu deproteinasi,  demineralisasi,  dan  deasetilasi, menunjukkan  adanya  penurunan  massa.  Dari massa  awal  yang  digunakan,  yaitu  4  kg, menjadi  kitosan  sebesar  65,4  g.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  pada  setiap  tahapan, terjadi  penghilangan  unsur  atau  senyawa, seperti air, protein, mineral, dan gugus asetil.
Karakteristik  kitosan  limbah  kulit  udang dilakukan dengan mengetahui derajat deasetilasi  dari  analisis  FTIR  ( Fourier Transform  Infra  Red ).  Tujuan  analisis  ini adalah  untuk  mengetahui  tranformasi  kitin menjadi  kitosan  dengan  melihat  gugus  fungsi utamanya,  serta  membandingkan  dengan spektrum kitosan dan literatur (Purwatiningsih et al ., 2009). Hasil analisis dengan FTIR dapat dilihat pada Gambar 1.
Marwah Yunianto Setiawan

## Gambar 1. Spektra FTIR Kitosan Limbah Kulit Udang
Pada  Gambar  1  menunjukkan  adanya  puncak serapan  pada  pita  3448,72  cm -1 dan  1651,07 cm -1 yang  menunjukkan  puncak  serapan  O-H dan  C=O  (amida).  Serapan  amida  masih  ada menunjukkan bahwa kitin belum terdeasetilasi sempurna.  Kitosan  merupakan  polimer  yang diperoleh  dengan  cara  mengubah  gugus asetamida  (-NHCOCH 3 )  pada  kitin  menjadi gugus amina (-NH 2 ). Dengan begitu, pelepasan  gugus  asetil  pada  asetamida  kitin menghasilkan  gugus  amina  terdeasetilasi. Penentuan  derajat  deasetilasi  menggunkan metode base line terhadap hasil analisis FTIR (Ihsani  dan  Widyastuti,  2014).  Derajat deasetilasi  untuk  kitosan  limbah  kulit  udang adalah  sebesar  64,4%.  Hal  ini  sudah memenuhi  angka  minimum  untuk  derajat deasetilasi kitosan, yaitu sebesar 50%. Namun belum dikatakan ideal karena belum memenuhi >70% (Manurung, 2011).
Kemampuan  membentuk  flok  oleh  koagulan kitosan  tergantung  pada  derajat  deasetilasi. Semakin  tinggi  derajat  deasetilasi,  maka gugus  asetil  pada  kitosan  semakin  rendah, sehingga  interaksi  antar  ion  dan  ikatan hidrogen semakin kuat (Sinardi et al ., 2013).
Pengujian  dengan jartest dilakukan  sebanyak dua  kali  untuk  mengetahui  perbandingan kemampuan kitosan sebagai koagulan. Jartest dilakukan  dengan  pengadukan  cepat  dan pengadukan  lambat.  Hal  ini  bertujuan  agar flok  dapat  terbentuk  dengan  optimal.  Pada pengadukan cepat bertujuan untuk mendispersikan  koagulan  hingga  homogen dengan  waktu  yang  singkat,  sedangkan  pada pengadukan lambat bertujuan untuk mencegah agar  inti  flok  tidak  pecah  dan  mengontakkan antar  inti  flok  sehingga  lebih  mudah  untuk diendapkan  (Anggarani et  al .,  2015).  Hasil penurunan TSS dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel  1.  Hasil  Analisis  TSS  dengan
Koagulan Kitosan Dosis Koagulan Konsentrasi TSS (mg/L) Efisiensi (%) Sampel 1 (Konsentrasi awal: 518 mg/L) 100 145 72,0 150 75 85,5 200 110 78,8 Sampel 2 (Konsentrasi awal: 620 mg/L) 100 110 82,3 150 65 89,5 200 85 86,3
Pada  pengujian  menggunakan  dua  sampel yang berbeda menunjukkan bahwa kandungan TSS awal memiliki konsentrasi yang berbeda. Hal  ini  menunjukkan  adanya  fluktuasi konsentrasi  limbah  cair  tekstil  dari  sumber yang diambil. Hal ini sangat dipengaruhi oleh bahan baku yang digunakan.
Dari  Tabel  1  menunjukkan  bahwa  koagulan kitosan mampu menurunkan TSS pada limbah cair  tekstil.  Penurunan  mencapai  89,5%  dari konsentrasi  awal  620  mg/L  atau  sebesar  555 mg/L  TSS  dapat  diturunkan.  Hal  ini  dapat terjadi  karena  diduga,  muatan  positif  pada koagulan  kitosan  berikatan  dengan  muatan negatif pada koloid, sehingga akan membentuk  partikel  flokulen  (Weiner  dan Matthews,  2003).  Selain  itu,  diduga  kitosan bersentuhan  dengan  partikel  koloid,  sehingga beberapa  gugus  menempel  pada  permukaan partikel dan sisanya tetap berada pada larutan. Kemudian  partikel  tersebut  akan  terikat  dan membentuk  flok  yang  lebih  besar  sehingga dapat  membawa  polimer  ke  bawah  untuk diendapkan (Prayudi dan Susanto, 2001).
Dari  ketiga  dosis  yang  digunakan,  yaitu  100, 150,  200  mg/L,  dosis  optimum  terjadi  pada 150  mg/L.  Dosis  optimum  ini  dilihat  dari besar  penurunan  yang  terjadi.  Dosis  yang tinggi memungkinkan reaksi yang terjadi juga semakin banyak, namun pembentukan menjadi  partikel  flokulen  tidak  berjalan sempurna.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa semakin  tinggi  dosis  maka  semakin  besar penurunan yang terjadi.
Dengan  menggunakan  dosis  optimum,  yaitu 150  mg/L,  dilakukan  pula  pengontakkan limbah  cair  limbah  tekstil  menggunakan
Marwah Yunianto Setiawan
koagulan aluminum sulfat. Hasil
perbandingan  (Tabel  2)  menunjukkan  bahwa penurunan  oleh  alum  sedikit  lebih  tinggi  dari kitosan.  Namun  hal  ini  juga  membuktikan bahwa  kitosan  limbah  kulit  udang  memiliki kemampuan  yang  hampir  sama  dengan koagulan  alum.  Dalam  penggunaan  kitosan sebagai  koagulan,  selain  bermanfaat  untuk pengolahan  limbah  cair,  juga  berperan  untuk mengurangi limbah kulit udang yang  dibuang ke TPA.

## Tabel  2.  Perbandingan  Hasil  Analisis  TSS dengan Koagulan Kitosan dan Alum
Jenis Koagulan Konsentrasi TSS (mg/L) Efisiensi (%) Sampel 1 (Konsentrasi awal: 518 mg/L) Kitosan 75 85,5 Alum 65 87,5 Sampel 2 (Konsentrasi awal: 620 mg/L) Kitosan 65 89,5 Alum 50 91,9

## 4. KESIMPULAN
Hasil penelitian menunjukkan bahwa koagulan  kitosan  dari  limbah  kulit  udang memiliki  derajat  deasetilasi  sebesar.  Kitosan ini  mampu  menurunkan  TSS  mencapai 89,55%  atau  555  mg/L,  dimana  pada  dosis 150  mg/L  merupakan  dosis  optimum  untuk penurunan  TSS.  Dari  hasil  pengontakkan limbah cair tekstil dengan alum menggunakan dosis optimum koagulan kitosan, menunjukkan  bahwa  terjadi  penurunan  TSS mencapai  91,9  %  atau  570  mg/L.  Persentase penurunan  yang  dihasilkan  alum  sedikit  lebih tinggi  dibandingkan  kitosan,  namun  hal  ini menunjukkan  bahwa  kitosan  yang  dibuat  dari limbah  kulit  udang  dapat  berperan  sebagai koagulan pengganti alum.

## REFERENSI
Anggarani,  B.  O.,  Karnaningroem,  N., Moesriati, A., 2015, Peningkatan Efektifitas  Proses  Koagulasi-Flokulasi dengan Menggunakan Aluminium Sulfat dan Superflok, Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi  XXII  ITS  Surabaya  pp.  A- 43-1-A-43-9 Budiyono  dan  Sumardiono,  S.,  2013,  Teknik Pengolahan Air, Graha Ilmu, Yogyakarta.
Ihsani,  S.  L.  Dan  Widyastuti,  C.  R.,  2014, Sintesis  Biokoagulan  Berbasis  Kitosan dari Kulit Udang untuk Pengolahan Air Sungai yang Tercemar Limbah  Industri Jamu  dengan  Padatan  Tersuspensi Tinggi, Jurnal Bahan Alam Terbarukan 3 (2) pp 33-39.
Manurung, M., 2011, Potensi Khitin/Khitosan dari  kulit  Udang  sebagai  Biokoagulan Penjernih  Air,  Thesis  Jurusan  Kimia FMIPA  Universitas  Udayana  pp.  182- 188.
Prayudi,  T.,  Susanto,  P.,  2000,  Chitosan sebagai  Bahan  Koagulan  Limbah  Cair Industri  Tekstil,  Jurnal  Teknologi Lingkungan 1 (2) pp. 121-125.
Prayudi,  T.,  Susanto,  P.,  2001,  Pengaruh Ukuran  Partikel  Chitosan  pada  Proses Degradasi  Limbah  Cair  Tekstil,  Jurnal Teknologi  Lingkungan  2  (3)  pp.  296- 299.
Purwatiningsih,  T.,  Achmad,  Dwi,  2009, Kitosan:  Sumber  Biomaterial  Masa Depan, IPB Press, Bogor.
Sinardi, Soewondo, P., Notodarmojo, S., 2013,
Pembuatan  Karakterisasi  dan  Aplikasi Kitosan  dari  Cangkang  Kerang  Hijau ( Mytulus virdis linneaus ) sebagai Koagulan  Penjernih  Air,  Prosiding Keairan, Manajemen Konstruksi, Lingkungan,  Transportasi,  Konferensi Nasional  Teknik  Sipil  Universitas Sebelas Maret Surakarta  pp L33-L38 .
Weiner, R.F., Matthews, R.A., 2003, Environmental Engineering, Fourth Edition, Elsevier Science, USA.