OPTIMALISASI PENGGUNAAN SINAR UV, MINERAL ZEOLIT, DAN MINERALOID ARANG UNTUK MEMPEROLEH AIR LAYAK KONSUMSI

 OPTIMALISASI PENGGUNAAN SINAR UV, MINERAL ZEOLIT, DAN MINERALOID ARANG UNTUK MEMPEROLEH AIR LAYAK KONSUMSI

oleh:

T D Pamuji 1, E Addharu 1, A K Kurniawan 2, E Mattanzi 3, I N Maslahah 4

1 Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, 2 Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, 3 Departemen Fisika, 4 Depertemen Biologi

RINGKASAN

Air merupakan  sumber kehidupan bagi manusia dan mahluk hidup lainnya. Air tersusun atas ion  hidrogen dan oksigen. Jumlah air layak konsumsi semakin menyusut seiring dengan bertambahnya jumlah manusia. Pencemaran oleh logam berat semakin memperparah kondisi ini. Logam timbal (Pb) dan cadmium (Cd) adalah logam berat berbahaya yang dapat membahayakan kehidupan mahluk hidup. Keberadaan bakteri yang terdapat pada air semakin memperburuk keadaan ini. Air layak konsumsi telah ditetapkan oleh pihak – pihak terkait dalam ini adalah Kementrian Kesehatan. Suatu tindakan diperlukan agar mengatasi permasalahn ini.

Zeolit merupakan mineral kristalin grup aluminosilikat terhidrasi yang mengandung kation alkali dan alkali tanah dengan struktur tiga dimensi yang tidak terbatas dalam bentuk rongga yang saling berhubungan. Arang merupakan bentuk mineraloid yang mudah diproduksi. Arang memiliki rongga yang berukuran lebih besar daripada zeolit. Sifatnya yang nonpolar ditambah zeolith yang polar dapat menjadi filter yang tepat untuk menyaring logam timbal dan cadmium. Pengujian terhadap kedua mineral dan mineraloid ini dilakukan dengan kolaborasi sinar UV sebagai media mematikan bakteri-bakteri yang terdapat pada air. Sinar UV selama ini digunakan sebagai media mematikan bakteri. Uji efektifitas terhadap media tersebut akan membuat produksi air layak konsumsi semakin meningkat.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan anlisis kuantitatif kandungan logam Cd dan Pb pada air yang telah dilakukan perlakuan. Perlakuan yang dilakukan adalah sampel sebagai kontrol. Perlakuan pertama adalah penyaringan dengan zeolit, arang, dan penyinaran sinar UV. Perlakuan dua yaitu penyaringan dengan zeolit dan arang. Perlakuan yang ketiga dengan penyaringan zeolit dan penyinaran sinar UV. Perlakuan keempat adalah penyaringan dengan arang dan penyinaran sinar UV. Lalu perlakuan terakhir adalah dengan penyinaran sinar UV.

Kata Kunci: Optimalisasi, Zeolit, Arang, Sinar UV.

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan utama bagi kehidupan manusia. Setiap individu membutuhkan air sebagai suplai utama dalam proses metabolisme tubuh manusia. Saat ini telah terjadi krisis air bersih di beberapa daerah di Indonesia, lebih khususnya pada daerah yang memang beriklim kering. Sedangkan di daerah yang beriklim tropis persediaan air  bersih dari sumber mata air pegunungan semakin menipis karena eksplorasi yang dilakukan. Adapun dalam proses konservasi yang dilakukan juga belum berlangsung secara maksimal. Adanya pencemaran dan polusi air juga semakin memperburuk keadaan ini. Banyak daerah yang mengkonsumsi air yang tidak higienis. Telah diketahui bersama bahwa dalam air yang berasal dari tanah mengandung beberapa ion yang sering dijumpai seperti Cd, Pb, dan logam berat lainnya. Bakteri yang dijumpai pada air minum juga tergolong berbahaya, seperti Cryptosporodium, Anabaena, Rotifera, Copepoda, Escherichia coli, dan Naegleria fowler.

Proses mendapatkan air bersih yang berkembang saat ini masih belum menghasilkan air yang benar-benar higienis. Air yang dihasilkan masih mengandung beberapa bakteri dan logam berat yang berbahaya. Sinar UV mampu membunuh bakteri-bakteri patogen yang ada dalam air. Sinar UV selama ini telah dimanfaatkan dalam proses penjernihan air, akan tetapi penggunaannya masih belum optimal. Sehingga perlu adanya pengoptimalan penggunaan sinar uv dalam proses penjernihan air. Untuk itu perlu diadakan suatu penelitian yang tepat guna mengetahui seberapa optimalkah penggunaan sinar UV dalam usaha pengadaan air layak konsumsi.

Zeolit merupakan mineral yang memiliki rongga atau pori yang selektif dalam melakukan filtrasi. Arang memiliki pori-pori yang lebih luas daripada zeolit. Hal ini menyebabkan arang dapat melakukan filtrasi terhadap molekul yang bersifat nonpolar. Pori yang dimiliki zeolit cenderung lebih kecil sehingga dapat melakukan filtrasi terhadap molekul polar. Kedua sifat mineral dan mineraloid yang cenderung berbeda ini merupakan kombinasi yang bagus untuk melakukan filtrasi terhadap air.

1.2 Perumusan Masalah

Masalah ketersediaan air yang higienis adalah masalah vital dalam kehidupan. Penggunaan untuk mematikan bakteri dalam air serta mineral zeolit dan mineraloid arang untuk menjernihkan air dari logam Kadmium dan Timbal secara optimal.

1.3  Tujuan

Tujuan dari program ini adalah mengetahui bagaimana optimalisasi penggunaan sinar UV dalam mematikan bakteri dalam air serta mineral zeolit dan mineraloid arang untuk menjernihkan air dari logam cadmium dan timbal secara optimal.

1.4  Luaran yang Diharapkan

Luaran yang diharapkan dari penelitian ini adalah metode penyaringan air dengan menggunakan mineral zeolit, mineraloid arang, dan sinar UV. Metode ini diharapkan mampu menjadi solusi dari masalah ketersediaan air untuk konsumsi. Luaran lain yang diharapkan adalah artikel ilmiah mengenai optimalisai penggunaan sinar UV, mineral zeolit, dan mineraloid arang untuk memperoleh air layak konsumsi.

1.5  Manfaat

1.     Mengatasi masalah ketersediaan air higienis.

2.     Mendapatkan data ilmiah mengenai penggunaan sinar UV, mineral zeolit , dan mineraloid arang untuk memperoleh air layak konsumsi

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Mineral Zeolit

Zeolit merupakan mineral kristalin grup aluminosilikat terhidrasi yang mengandung kation alkali dan alkali tanah dengan struktur tiga dimensi yang tidak terbatas dalam bentuk rongga yang saling berhubungan. Berdasakan strukturnya, zeolit terdiri dari kerangka tiga dimensi tetrahedra yang berdekatan sehingga zeolit tergolong mineraltektosilikat. Struktur tetrahedra tersebut merupakan unit pembangun primer yang selanjutnya bergabung membentuk cincin tunggal, ganda, ataupun kompleks yang disebut unit pembangun sekunder. Cincin tersebut bergabung untuk membentuk suatu bangun kristal polihedra yang merupakan struktur mineral zeolit.

Rangkaian bangun polihedra menghasilkan rongga-rongga ataupun saluran yang teratur dalam ukuran tertentu yang saling berkesinambungan. Saluran tersebut dapat berupa saluran 1, 2, atau 3 jurusan. Dengan demikian zeolit memiliki struktur yang porous yang merupakan karakter spesifik mineral tersebut.

Jika pada setiap tetrahedra, atom Si merupakan atom pusat maka zeolit akan bermuatan netral. Tetapi apabila atom Si yang bervalensi 4+ digantikan oleh atom Al yang bervalensi 3+ maka akan terjadi kelebihan muatan negatif. Selanjutnya kelebihan muatan negatif ini akan dinetralkan oleh kation monovalen dan divalen seperti Na+, K+, Ca2+, dan Mg2+.

2.2 Persyaratan Kualitas Air Minum Menurut Peraturan Menteri Kesehatan nomor 492/Menkes/per/IV/2010 tanggal 19 April 2010

No	Jenis Parameter	Satuan	Kadar Maksimum yang diperbolehkan
1	Parameter yang berhubungan langsung dengan kesehatan
	a.Parameter Mikrobiologi
	1. E.coli	Jumlah per 100ml sampel	0
	2. Total Bakteri Koliform	Jumlah per 100ml sampel	0
	b. Kimia an-organik
	1.Arsen	mg/l	0.01
	2. fluorida	mg/l	1.5
	3. Total Kromium	mg/l	0.05
	4. Kadmium	mg/l	0.003
	5. Nitrit	mg/l	3
	6. Nitrat	mg/l	50
	7. Sianida	mg/l	0.07
	8. Selenium	mg/l	0.01

2.3 Mineraloid Arang

Karbon aktif adalah karbon yang diproses sedemikian rupa sehingga pori – porinya terbuka, dan dengan demikian akan mempunyai daya serap yang tinggi. Karbon aktif merupakkan karbon yang bebas serta memiliki permukaan dalam (internal surface), sehingga mempunyai daya serap yang baik.

Karbon aktif memiliki fungsi untuk menyerap kandungan logam berat Pb (Plumbum = Timbal) dan Cd (cadmium). Logam berat menimbulkan efek kesehatan bagi manusia sebagai penghalang kerja enzim, sehingga proses metabolisme tubuh terputus. Lebih jauh lagi logam berat akan bertindak sebagai penyebab alergi, mutagen, teratogen atau karsinogen bagi manusia. Jalur masuknya adalah melalui kulit, pernapasan dan pencernaan. Logam berat jika sudah terserap ke dalam tubuh maka tidak dapat dihancurkan tetapi akan tetap tinggal di dalamnya hingga nantinya dibuang melalui proses ekskresi. Hal serupa juga terjadi apabila suatu lingkungan terutama di perairan telah terkontaminasi (tercemar) logam berat maka proses pembersihannya akan sulit sekali dilakukan. Sedikitnya terdapat 80 jenis dari 109 unsur kimia di muka bumi ini yang telah teridentifikasi sebagai jenis logam berat. Berdasarkan sudut pandang toksikologi, logam berat ini dapat dibagi dalam dua jenis. Jenis pertama adalah logam berat esensial dan logam berat tidak esensial.

2.4 Bakteri dalam Air Minum

Air minum tidak dapat dipisahkan dalam kehidupan kita.Bayangkan jika kamu tidak minum air selama hidup kamu? Tentu hal itu adalah sesuatu yang mustahil.Namun didalam air minum yang kita konsumsi, ternyata mengandung bakteri mikroorganisme yang apabila memiliki tingkat yang tinggi akan membahayakan pencernaan dan hidup kita. Inilah 7 bakteri yang biasa ada dalam air minum yang kita konsumsi

2.4.1. Cryptosporidium

Cryptosporidium adalah genus protozoa yang dapat menyebabkan penyakit pencernaan seperti diare pada manusia. Kondisi tersebut dikenal sebagai cryptosporidiosis atau serangan diare yang melumpuhkan. Cryptosporidium adalah organisme yang paling sering terisolasi pada pasien HIV positif yang mengalami diare. Cryptosporidium ookista memiliki diameter sekitar 4-6 mm.

2.4.2. Anabaena

Anabaena hidup di semua waduk air tawar di seluruh dunia, terutama di Australia, Eropa, Asia, Selandia Baru, dan Amerika Utara. Di Australia, bakteri air tawar Anabaena telah ditemukan memproduksi saxitoxins, sejenis neurotoksin yang dapat menyebabkan penyumbatan pernapasan, yang diikuti dengan kematian. Untungnya, cyanobacteria ini adalah salah satu mikroorganisme yang mudah disaring dari air minum.

2.4.3. Rotifera

Rotifera adalah mikroorganisme yang relatif umum yang dapat ditemukan di seluruh dunia. Dan mereka juga salah satu dari yang paling umum dari kontaminan air minum. Meskipun hanya tumbuh sebesar 1mm di, yang hampir mikroskopis, namun rotifera tetap dapat dilihat dengan mata telanjang. Beberapa dari mereka berenang, yang lain merangkak, namun tidak satupun dari mereka yang diketahui berbahaya bagi manusia. Dan kabar itu cukup bagus, karena rotifera cukup sering ditemukan dalam air kran.

2.4.4. Copepoda

Copepoda adalah kelompok crustacea kecil yang ditemukan di laut dan hampir di setiap habitat air tawar. Beberapa spesies planktonik (melayang di perairan laut), beberapa bentik (hidup di dasar laut), dan beberapa spesies kontinental dapat hidup di habitat limno-terestrial dan tempat-tempat basah lainnya seperti rawa, di bawah daun yang basah, rawa, mata air, kolam dan genangan air.

2.4.5. Escherichia coli

Escherichia coli atau biasa disingkat E. coli, adalah bakteri yang umum ditemukan di bawah usus organisme berdarah panas (endotermik). Kebanyakan strain E. coli tidak berbahaya, tetapi beberapa serotipe dari bakteri ini dapat menyebabkan keracunan makanan yang serius pada manusia dan diare akibat kontaminasi makanan. Strain berbahaya ini merupakan bagian dari flora normal usus, dan bisa mendapatkan memberi keuntungan untuk tubuh dengan memproduksi vitamin K2, dan mencegah pembentukan bakteri patogen dalam usus.

2.4.6. Naegleria fowleri

Naegleria fowleri adalah organisme yang biasanya ditemukan di air tawar hangat seperti kolam, danau, sungai, dan sumber air panas. Tidak ada bukti bahwa organisme ini hidup di air asin. Ini adalah salah satu jenis amuba dari kelompok Percolozoa atau Heterolobosea. Ini adalah amuba milik kelompok Percolozoa atau Heterolobosea. N. fowleri dapat menyerang sistem saraf manusia. Meskipun hal ini jarang terjadi, infeksi ini dapat menyebabkan kematian korban. Tingkat fatalitas kasus diperkirakan mencapai 98%.

2.4.7. Legionella pneumophila

Legionella pneumophila adalah bakteri dari genus Legionella. L. pneumophila adalah bakteri patogen manusia utama di grup ini dan merupakan agen penyebab legionellosis atau penyakit legiuner. Legionellosis adalah istilah medis untuk infeksi pernapasan akut yang disebabkan oleh spesies dari bakteri aerobik milik genus Legionella. Lebih dari 90% kasus legionellosis disebabkan oleh Legionella pneumophila.

2.5 Sinar UV

Proses desinfeksi pada pengolahan air minum dapat menggunakan ultra violet (UV). Gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 200nm – 300nm dapat membunuh bakteri, spora , dan virus. Panjang gelombang yang paling efektif adalah 265 nm.

Mekanisme kerja UV adalah melepaskan foton yang akan di serap oleh DNA mikroorganisme yang menyebabkan kerusakan DNA sehingga proses replikasi DNA akan terhambat. Pada keadaan ini, mikroorganisme akan mati secara perlahan karena tidak dapat mengatur metabolisme sel dan tidak dapat berkembang biak.DNA yang tersusun dari rantai dasar purine dan pyrimidine dimana purine terdiri dari adenine dan guanine sedangkan pyrimidine dari thymin dan cytosine. Dalam proses penyerapan foton oleh DNA, energy yang dimiliki oleh foton akan mengakibatkan terputusnya rantai hydrogen yang menghubungkan antara thymine dan cytosine dan mengakibatkan rusaknya DNA.

BAB III. METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu

Penelitian ini akan dilaksanakan selama lima bulan di Laboratorium Nitrogen Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan serta Laboratorium Penyinaran Departemen Fisika Institut Pertanian Bogor. Waktu penelitian yang dijadwalkan adalah selama lima bulan mulai dari bulan Januari hingga bulan Mei 2014.

3.2 Alat dan Bahan

Dalam penelitian ini digunakan mineral air PDAM dan air sungai sebagai sampel. Sampel air PDAM diambil di kantor PDAM Bogor  dan air sungai di ambil di lingkungan sungai Cibanteng. Alat – alat yang dipakai dalam penelitian ini merupakan peralatan untuk melakukan analisis kandungan logam Cd dan Pb serta penguji kandungan bakteri dalam air setelah dilakukan sesuai dengan perlakuan yang telah ditentukan.

3.3 Metode Pelaksanaan

Penelitian ini dilakukan dengan metode kualitatif. Dalam penelitian ini dilakukan enam perlakuan dengan tiga kali ulangan sebagai berikut:

1.     Kontrol sampel

2.     Penyaringan dengan zeolit , arang, dan penyinaran sinar UV

3.     Penyaringan dengan zeolit dan arang

4.     Penyaringan dengan zeolit dan penyinaran sinar UV

5.     Penyaringan dengan arang dan penyinaran sinar UV

6.     Penyinaran dengan sinar UV

Sampel Air dari PDAM dan sungai

Setelah dilakukan perlakuan sesuai dengan yang telah di tentukan,dilakukan pengukuran terhadap kandungan logam timbal dan cadmium. Didapatkan data konsentrasi logam tersebut . selanjutya dilakukan pengukuran terhadap kandungan bakteri yang terdapat pada air. Bakteri yang dimaksudkan adalah jumlah bakteri total yang terdapat pada air.

BAB IV. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN

4.1  Rancangan Biaya

Tabel. Rancangan Biaya PKM-P

No	Jenis Pengeluaran	Biaya (Rp)
1	Bahan habis pakai	3.690.000
2	Peralatan penunjang	2.750.000
3	Perjalanan	2.250.000
4	Administrasi, Publikasi, Seminar, dan Laporan	1.800.000
Jumlah		10.490.000

4.2  Jadwal Kegiatan

Tabel. Jadwal Kegiatan PKM-P

Kegiatan	Bulan
	Januari				Februari					Maret					April					Mei
	1	2	3	4		1	2	3	4		1	2	3	4		1	2	3	4		1	2	3	4
Studi Literatur
Persiapan Laboratorium
Penyediaan Bahan Baku
Tahapan Proses Penelitian
Perhitungan dan Analisis Hasil
Pembuatan Laporan Akhir dan Revisi

BAB V. DAFTAR PUSTAKA

Departemen Kesehatan RI. Keputusan Menteri Kesehatan RI nomor

492/Menkes/per/IV/2010. Jakarta : Departemen Kesehatan RI 2010.

Barrer F.R.S. 1982. "Hydrotermal Chemistry of Zeolite". New York:

Academic Press.

Day RA . Underwood AL. 1996. Analisa Kimia Kuantitatif. Edisi keempat.

Jakarta : Erlangga.

Rahardjo, Sentot B . 2008 . Kimia Berbasis Eksperimen. Solo : Platinum.

Astiana S. dan Otjim, W. (1989).  "Peranan Zeolit daJam Peningkatan Produksi

Pertanian", Laporan Penelitian Fakultas Pertanian IPB, Bogor.