LIMBAH B3

Definisi limbah B3 berdasarkan BAPEDAL (1995) ialah setiap bahan sisa (limbah) suatu kegiatan proses produksi yang mengandung bahan berbahaya dan beracun (B3) karena sifat (toxicity, flammability, reactivity, dan corrosivity) serta konsentrasi atau jumlahnya yang baik secara langsung maupun tidak langsung dapat merusak, mencemarkan lingkungan, atau membahayakan kesehatan manusia. Yang termasuk limbah B3 antara lain adalah bahan baku yang berbahaya dan beracun yang tidak digunakan lagi karena rusak, sisa kemasan, tumpahan, sisa proses, dan oli bekas kapal yang memerlukan penanganan dan pengolahan khusus.

Macam atau karakteristik dari limbah B3 adalah :

• Limbah mudah meledak adalah limbah yang melalui reaksi kimia dapat menghasilkan gas dengan suhu dan tekanan tinggi yang dengan cepat dapat merusak lingkungan.
• Limbah mudah terbakar adalah limbah yang bila berdekatan dengan api, percikan api, gesekan atau sumber nyala lain akan mudah menyala atau terbakar dan bila telah menyala akan terus terbakar hebat dalam waktu lama.
• Limbah reaktif adalah limbah yang menyebabkan kebakaran karena melepaskan atau menerima oksigen atau limbah organik peroksida yang tidak stabil dalam suhu tinggi.
• Limbah beracun adalah limbah yang mengandung racun yang berbahaya bagi manusia dan lingkungan. Limbah B3 dapat menimbulkan kematian atau sakit bila masuk ke dalam tubuh melalui pernapasan, kulit atau mulut.
• Limbah yang menyebabkan infeksi adalah limbah laboratorium yang terinfeksi penyakit atau limbah yang mengandung kuman penyakit, seperti bagian tubuh manusia yang diamputasi dan cairan tubuh manusia yang terkena infeksi.
• Limbah yang bersifat korosif adalah limbah yang menyebabkan iritasi pada kulit atau mengkorosikan baja, yaitu memiliki pH sama atau kurang dari 2,0 untuk limbah yang bersifat asam dan lebih besar dari 12,5 untuk yang bersifat basa.

Berdasarkan sumbernya, limbah B3 dapat diklasifikasikan menjadi:

• Primary sludge, yaitu limbah yang berasal dari tangki sedimentasi pada pemisahan awal dan banyak mengandung biomassa senyawa organik yang stabil dan mudah menguap
• Chemical sludge, yaitu limbah yang dihasilkan dari proses koagulasi dan flokulasi
• Excess activated sludge, yaitu limbah yang berasal dari proses pengolahan dengn lumpur aktif sehingga banyak mengandung padatan organik berupa lumpur dari hasil proses tersebut
• Digested sludge, yaitu limbah yang berasal dari pengolahan biologi dengan digested aerobic maupun anaerobic di mana padatan/lumpur yang dihasilkan cukup stabil dan banyak mengandung padatan organik.

Limbah B3 dikarakterisasikan berdasarkan beberapa parameter yaitu total solids residue (TSR), kandungan fixed residue (FR), kandungan volatile solids (VR), kadar air (sludge moisture content), volume padatan, serta karakter atau sifat B3 (toksisitas, sifat korosif, sifat mudah terbakar, sifat mudah meledak, beracun, serta sifat kimia dan kandungan senyawa kimia).

Contoh limbah B3 ialah logam berat seperti Al, Cr, Cd, Cu, Fe, Pb, Mn, Hg, dan Zn serta zat kimia seperti pestisida, sianida, sulfida, fenol dan sebagainya. Cd dihasilkan dari lumpur dan limbah industri kimia tertentu sedangkan Hg dihasilkan dari industri klor-alkali, industri cat, kegiatan pertambangan, industri kertas, serta pembakaran bahan bakar fosil. Pb dihasilkan dari peleburan timah hitam dan accu. Logam-logam berat pada umumnya bersifat racun sekalipun dalam konsentrasi rendah.

Dalam pengeolaan limbah B3, identifikasi dan karakteristik limbah B3 adalah hal yang penting dan mendasar. Didalam pengelolaan limbah B3, prinsip pengelolaan tidak sama dengan pengendalian pencemaran air dan udara yang upaya pencegahanna di poin source sedangkan pengelolaan limbah B3 yaitu from cradle to grave. Yang dimaksud dengan from cradle to grave adalah pencegahan pencemaran yang dilakukan dari sejak dihasilkannya limbah B3 sampai dengan di timbun / dikubur (dihasilkan, dikemas, digudangkan / penyimpanan, ditransportasikan, di daur ulang, diolah, dan ditimbun / dikubur). Pada setiap fase pengelolaan limbah tersebut ditetapkan upaya pencegahan pencemaran terhadap lingkungan dan yang menjadi penting adalah karakteristik limbah B3 nya, hal ini karena setiap usaha pengelolaannya harus dilakukan sesuai dengan karakteristiknya.

ADSORPSI

Salah satu metode yang digunakan untuk menghilangkan zat pencemar dari air limbah adalah adsorpsi  (Rios, dkk., 1999 dan Saiful, dkk., 2005 dalam Sukarta, 2008). Adsorpsi adalah kemampuan menempel suatu zat pada permukaan, sedangkan kemampuan suatu zat untuk melepaskan diri dari permukaan disebut dengan desorpsi. Bagian yang menempel disebut sorbat, sedangkan bagian tempat menempel atau terikat disebut dengan adsorben (Soemirat, 2003). Dengan selektivitasnya yang tinggi, maka proses adsorpsi sangat berpotensi digunakan untuk memisahkan bahan dengan konsentrasi yang kecil dari campuran yang mengandung bahan lain yang berkonsentrasi tinggi (Bernasconi, dkk., 1995).

1.         Faktor- faktor yang mempengaruhi adsorpsi

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kemampuan adsorpsi suatu adsorben antaranya adalah sebagai berikut (Junaidi, 2009) :

a)Luas Permukaan Adsorben

Semakin luas permukaan adsorben, semakin banyak asorbat yang diserap, sehingga proses adsorpsi dapat semakin efektif. Semakin kecil ukuran diameter partikel maka semakin luas permukaaan adsorben, dan sebaliknya.

b)      Ukuran Partikel

Semakin kecil ukuran partikel yang digunakan maka semakin besar kecepatan adsorpsinya. Ukuran partikel dalam bentuk butir adalah lebih dari 0,1 mm, sedangkan ukuran diameter dalam bentuk serbuk adalah 200 mesh.

c)Waktu Kontak

Semakin lama waktu kontak dapat memungkinkan proses difusi dan penempelan molekul adsorbat berlangsung lebih baik. Konsentrasi zat-zat organik akan turun apabila kontaknya cukup dan waktu kontak biasanya sekitar 10-15 menit.

d)     Distribusi Ukuran Pori

Distribusi pori akan mempengaruhi distribusi ukuran molekul adsorbat yang masuk dalam partikel adsorben. Kebanyakan zat pengadsorpsi atau adsorben merupakan bahan yang sangat berpori dan adsorpsi berlangsung terutama pada dinding-dinding pori atau letak-letak tertentu di dalam partikel tersebut.

Samping itu, terdapat beberapa faktor lain yang mempengaruhi adsorpsi, yaitu :

e)Temperatur

Temperatur tidak secara nyata mempengaruhi kapasitas biosorpsi pada rentang suhu 20-35°C (Cossich, dkk., 2002 dalam Musrawati, 2009) dan bergantung pada jenis adsorbennya.

f)       pH

pH merupakan faktor utama dalam biosorpsi. pH mempengaruhi kemampuan sisi aktif biomassa serta berpengaruh pada mekanisme adsorpsi ion logam (Pino, dkk., 2006; Pavasant, dkk., 2005; Davis, dkk., 2003; Yang dan Volesky, 1999 dalam Musrawati, 2009). Ketergantungan adsorpsi ion logam pada pH berhubungan erat dengan gugus fungsi yang ada pada permukaan biomassa maupun ion-ion logam yang ada dalam larutan.

Adsorpsi pada pH rendah biasanya membutuhkan proses pengambilan ion yang kurang efisien. Hal ini disebabkan oleh konsentrasi proton yang tinggi dalam larutan dan proton ion logam bersaing untuk berikatan pada sisi aktif sorben. Sebaliknya, meningkatnya pH larutan akan menyebabkan berkurangnya kompetisi antara ion logam dan proton. Dalam hal ini peningkatan kapasitas adsorpsi (efisiensi penghilangan ion logam) dapat diamati. Untuk memastikan tidak adanya interferensi akibat pengendapan logam, umumnya percobaan biosorpsi dilakukan pada pH kurang lebih 5 (Pavasant, dkk., 2005 dalam Musrawati, 2009).

g)      Konsentrasi Adsorben

Konsentrasi adsorben dalam larutan juga berpengaruh pada pengambilan spesifik ion logam. Tapi dalam beberapa kasus, meningkatnya konsentrasi biomassa secara proporsional tidak berpengaruh nyata pada pengambilan ion logam (Musrawati, 2009).

h)      Konsentrasi Larutan

Konsentrasi larutan juga berpengaruh terhadap mekanisme adsorpsi ion logam. Semakin tinggi konsentrasi spesies dalam larutan maka jumlah spesies yang diadsorpsi makin besar. Hubungan antara jumlah spesies yang diadsorpsi dengan konsentrasi kesetimbangan pada suhu tetap disebut isotermal adsorpsi.

Spektrofotometer Serapan Atom (AAS)

Spektrofotometer Serapan Atom (AAS) adalah suatu alat yang digunakan pada metode analisis untuk penentuan unsur-unsur logam dan metaloid yang berdasarkan pada penyerapan absorbsi radiasi oleh atom bebas.

Spektrofotometer Serapan Atom merupakan teknik analisis kuantitafif dari unsur-unsur yang pemakainnya sangat luas di berbagai bidang karena prosedurnya selektif, spesifik, biaya analisisnya relatif murah, sensitivitasnya tinggi (ppm-ppb), dapat dengan mudah membuat matriks yang sesuai dengan standar, waktu analisis sangat cepat dan mudah dilakukan. AAS pada umumnya digunakan untuk analisa unsur, dan juga dikenal sistem single beam dan double beam layaknya Spektrofotometer UV-VIS. Sebelumnya dikenal fotometer nyala yang hanya dapat menganalisis unsur yang dapat memancarkan sinar terutama unsur golongan IA dan IIA. Umumnya lampu yang digunakan adalah lampu katoda cekung yang penggunaanya hanya untuk analisis satu unsur saja.

            Metode AAS berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Setiap alat AAS terdiri atas tiga komponen yaitu unit teratomisasi, sumber radiasi, dan sistem pengukur fotometerik. Teknik AAS menjadi alat yang canggih dalam analisis. Ini disebabkan karena sebelum pengukuran tidak selalu memerlukan pemisahan unsur yang ditentukan karena kemungkinan penentuan satu unsur dengan kehadiran unsur lain dapat dilakukan, asalkan katoda berongga yang diperlukan tersedia. AAS dapat digunakan untuk mengukur logam sebanyak 61 logam.

Sumber cahaya pada AAS adalah sumber cahaya dari lampu katoda yang berasal dari elemen yang sedang diukur kemudian dilewatkan ke dalam nyala api yang berisi sampel yang telah teratomisasi, kemudian radiasi tersebut diteruskan ke detektor melalui monokromator. Chopper digunakan untuk membedakan radiasi yang berasal dari sumber radiasi, dan radiasi yang berasal dari nyala api. Detektor akan menolak arah arus yang searah dari emisi nyala dan hanya mengukur arus bolak-balik dari sumber radiasi atau sampel.

Atom dari suatu unsur pada keadaan dasar akan dikenai radiasi, maka atom tersebut akan menyerap energi dan mengakibatkan elektron pada kulit terluar naik ke tingkat energi yang lebih tinggi atau tereksitasi. Jika suatu atom diberi energi, maka energi tersebut akan mempercepat gerakan elektron sehingga,  elektron tersebut akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi dan dapat kembali ke keadaan semula. Atom-atom dari sampel akan menyerap sebagian sinar yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Penyerapan energi oleh atom terjadi pada panjang gelombang tertentu sesuai dengan energi yang dibutuhkan oleh atom tersebut.

Spektrofotometer Serapan Atom terdiri dari bagian-bagian yang memiliki fungsi masing-masing, yaitu sebagai berikut :

a)      Lampu Katoda

Lampu katoda merupakan sumber cahaya pada AAS. Lampu katoda memiliki masa pakai atau umur pemakaian selama 1000 jam. Lampu katoda pada setiap unsur yang akan diuji berbeda-beda tergantung unsur yang akan diuji, seperti lampu katoda Cu, hanya bisa digunakan untuk pengukuran unsur Cu. Lampu katoda terbagi menjadi dua macam, yaitu : lampu katoda monologam yang digunakan untuk mengukur 1 unsur dan lampu katoda multilogam yang digunakan untuk pengukuran beberapa logam sekaligus, hanya saja harganya lebih mahal.

Soket pada bagian lampu katoda yang hitam, yang lebih menonjol digunakan untuk memudahkan pemasangan lampu katoda pada saat lampu dimasukkan ke dalam soket pada AAS. Bagian yang hitam ini merupakan bagian yang paling menonjol dari keempat besi lainnya. Lampu katoda berfungsi sebagai sumber cahaya untuk memberikan energi sehingga unsur logam yang akan diuji, akan mudah tereksitasi. Selotip ditambahkan, agar tidak ada ruang kosong untuk keluar masuknya gas dari luar dan keluarnya gas dari dalam, karena bila ada gas yang keluar dari dalam dapat menyebabkan keracunan pada lingkungan sekitar.

b)      Tabung Gas

Tabung gas pada AAS yang digunakan merupakan tabung gas yang berisi gas asetilen. Gas asetilen pada AAS memiliki kisaran suhu  ± 20000 K, dan ada juga tabung gas yang berisi gas N₂O yang lebih panas dari gas asetilen, dengan kisaran suhu ± 30000 K. Regulator pada tabung gas asetilen berfungsi untuk pengaturan banyaknya gas yang akan dikeluarkan, dan gas yang berada di dalam tabung. Spedometer pada bagian kanan regulator merupakan pengatur tekanan yang berada di dalam tabung.

c)      Ducting

Ducting merupakan bagian cerobong asap untuk menyedot asap atau sisa pembakaran pada AAS yang langsung dihubungkan pada cerobong asap bagian luar pada atap bangunan, agar asap yang dihasilkan oleh AAS tidak berbahaya bagi lingkungan sekitar. Asap yang dihasilkan dari pembakaran pada AAS diolah sedemikian rupa di dalam Ducting, agar polusi yang dihasilkan tidak berbahaya.

d)     Kompresor

Kompresor merupakan alat yang terpisah dengan main unit, karena alat ini berfungsi untuk mensuplai kebutuhan udara yang akan digunakan oleh AAS pada waktu pembakaran atom. Kompresor memiliki 3 tombol pengatur tekanan, yaitu pada bagian yang kotak hitam merupakan tombol ON-OFF, Spedo pada bagian tengah merupakan besar kecilnya udara yang akan dikeluarkan atau berfungsi sebagai pengatur tekanan, sedangkan tombol yang kanan merupakan tombol pengaturan untuk mengatur banyak-sedikitnya udara yang akan disemprotkan ke Burner. Bagian pada belakang kompresor digunakan sebagai tempat penyimpanan udara setelah usai penggunaan AAS. Alat ini berfungsi untuk menyaring udara dari luar, agar tetap bersih.

e)      Burner

Burner merupakan bagian paling terpenting di dalam main unit, karena burner berfungsi sebagai tempat pencampuran gas asetilen dan aquabides, agar tercampur merata dan dapat terbakar pada pemantik api secara baik dan merata. Lubang yang berada pada Burner adalah  lubang pemantik api, yang juga  merupakan awal dari proses pengatomisasian nyala api.

Selang aspirator digunakan untuk menghisap atau menyedot larutan sampel dan standar yang akan diuji. Selang aspirator berada pada bagian selang yang berwarna oranye di bagian kanan Burner. Sedangkan selang yang kiri, merupakan selang untuk mengalirkan gas asetilen. Logam yang akan diuji merupakan logam yang berupa larutan dan harus dilarutkan terlebih dahulu dengan menggunakan larutan asam nitrat pekat.

f)       Buangan pada AAS

Buangan pada AAS disimpan di dalam drigen dan diletakkan terpisah pada AAS. Buangan dihubungkan dengan selang buangan yang dibuat melingkar sedemikian rupa, agar sisa buangan sebelumnya tidak naik lagi ke atas. Karena bila hal ini terjadi dapat mematikan proses pengatomisasian nyala api pada saat pengukuran sampel, sehingga kurva yang dihasilkan akan terlihat buruk.

Tempat wadah buangan ditempatkan pada papan yang juga dilengkapi dengan lampu indikator. Bila lampu indikator menyala, menandakan bahwa alat AAS atau api pada proses pengatomisasian menyala dan sedang berlangsungnya proses pengatomisasian nyala api. Selain itu, papan tersebut juga berfungsi agar tempat atau wadah buangan tidak tersenggol kaki.

Keuntungan metode AAS dibandingkan dengan spektrofotometer biasa yaitu spesifik, kepekaan lebih tinggi, pengukurannya langsung terhadap contoh, output dapat langsung dibaca, cukup ekonomis, dapat diaplikasikan pada banyak jenis unsur, dapat memilih temperatur yang dikehendaki, dan batas kadar penentuan luas (dari ppm sampai %) (Haryanto, 2009).

LOGAM BERAT

A.                A.Logam Berat

Istilah logam secara khas memberikan suatu unsur yang merupakan konduktor listrik yang baik dan mempunyai konduktivitas panas, rapat, mudah ditempa, keras, dan kelektropositifan yang tinggi (Connel, Des W dan Miller, Gregory J, 1995). Hampir 75% dari unsur-unsur yang terdapat dalam tabel periodik merupakan unsur logam. Unsur logam tersebut, ditemukan hampir pada setiap golongan kecuali pada golongan VII-A dan golongan VIII-A dari Tabel Periodik Unsur (Palar, 2008).

Logam berat masih termasuk golongan logam dengan kriteria-kriteria yang sama dengan logam-logam lain. Perbedaannya terletak dari pengaruh yang dihasilkan bila logam berat ini berikatan dan atau masuk ke dalam tubuh organisme hidup. Karakteristik dari kelompok logam berat adalah sebagai berikut (Palar, 2010) :

a)         Memiliki spesifikasi graviti yang sangat besar (lebih dari 4).

b)         Mempunyai nomor atom 22-34 dan 40-50 serta unsur-unsur lantanida dan aktinida.

c)         Mempunyai respon biokimia yang khas (spesifik) pada organisme hidup .

Logam berat biasanya menimbulkan efek-efek khusus pada makhluk hidup, karena semua logam berat bersifat toksik. Namun demikian, sebagian dari logam-logam tersebut tetap dibutuhkan oleh makhluk hidup, yang biasa dinamakan sebagai logam-logam esensial tubuh.

Keberadaan logam-logam dalam perairan dapat berasal dari sumber-sumber alamiah dan dari aktivitas manusia. Sumber-sumber logam alamiah yang masuk ke dalam perairan bisa berupa pengikisan dari batuan mineral. Kegiatan manusia juga merupakan suatu sumber utama pemasukan logam ke dalam lingkungan perairan. Masukan logam berasal dari buangan langsung berbagai jenis limbah yang beracun, gangguan pada cekungan-cekungan perairan, presipitasi dan jatuhan dari atmosfer. Sumber utama masuknya logam ke dalam perairan adalah sebagai berikut (Wittman, 1979 dalam Connel, Des W dan Miller, Gregory J, 1995 ):

1)      Kegiatan Pertambangan. Eksploitasi timbunan bijih membongkar permukaan batuan baru dan sejumlah besar sisa-sisa batu atau tanah untuk mempercepat proses pelapukan. Sehingga mengakibatkan oksidasi mineral dan pembentukan air saluran tambang yang asam.

Kegiatan proses pengambilan bijih, peleburan dan penyulingan minyak dapat menyebabkan hamburan dan penimbunan sejumlah besar logam runutan seperti Pb, Zn, Cu, As, dan Ag ke dalam saluran pembuangan di sekelilingnya atau pengeluaran langsung ke dalam lingkungan perairan.

2)      Cairan Limbah Rumah Tangga dan Aliran Air Badai Perkotaan. Jumlah logam runutan yang cukup besar disumbangkan ke dalam cairan limbah rumah tangga oleh sampah-sampah metabolik, korosi pipa-pipa air (Cu, Pb, Zn dan Cd) dan produk-produk konsumer (misalnya, formula detergen yang mengandung Fe, Mn, Cr, Ni, Co, Zn, Cr, B dan As). Pembuangan sampah lumpur dapat juga menyumbangkan pengkayaan logam (Cu, Pb, Zn, Cd dan Ag) ke dalam air penerima (William dkk, 1974 dalam Connel, Des W dan Miller, Gregory J, 1995)

Komposisi logam pada aliran air perkotaan tergantung pada banyak faktor, seperti rencana perkotaan, keadaan lalu lintas, kontruksi jalan, penggunaan tanah, dan ciri-ciri fisik dan klimatologi batas air (Hahne dan Kroontji, 1973 dalam Connel, Des W dan Miller, Gregory J, 1995).

3)      Limbah dan Buangan Industri. Beberapa logam runutan di buang ke dalam lingkungan perairan melalui cairan limbah industri demikian juga dengan penimbunan dan pencucian lumpur industri. Kepekatan logam dalam air limbah industri seringkali dalam skala miligram per liter (lihat Tabel 2.1). Emisi logam dari pembakaran bahan bakar fosil juga merupakan sumber utama pemaculogam di udara yang ada di dalam air alamiah dan daerah aliran sungai .Pembakaran bahan bakar yang mengandung timah hitam secara nyata membreikan sumbangan pada timbunan timah hitam di perkotaan (Wittman, 1979 dalam Connel, Des W dan Miller, Gregory J, 1995).

4)      Aliran Pertanian. Sangat banyak endapan yang mengandung logam, hilang dari daerah pertanian sebagai akibat dari erosi tanah (McElroy dkk, 1975 dalam Connel, Des W dan Miller, Gregory J, 1995).

Di dalam perairan, biasanya logam berikatan dengan senyawa kimia atau dalam bentuk logam ion, bergantung pada kompartemen tempat logam tersebut berada.Tingkat kandungan logam pada setiap kompartemen sangat bervariasi, bergantung pada lokasi, jenis kompartemen dan tingkat pencemarannya. Biasanya tingkat konsentarsi logam berat dalam air dibedakan menurut tingkat pencemarannya, yaitu polusi berat, polusi sedang, dan nonpolusi (Darmono, 2001).

Logam berat masuk ke dalam jaringan tubuh makhluk hidup melalui beberapa jalan, yaitu saluran pernapasan, pencernaan, dan penetrasi melalui kulit. Di dalam tubuh makhluk hidup logam diabsorpsi oleh darah, berikatan dengna protein darah yang kemudian didistribusikan ke seluruh jaringan tubuh. Akumulasi logam yang tertinggi biasanya dalam organ detoksikasi (hati) dan ekskresi (ginjal). Akibat yang ditimbulkan dari toksisitas logam ini dapar berupa kerusakan fisik (erosi, degenerasi, nekrosis) dan dapat berupa gangguan fisiologik (gangguan fungsi enzim dan gangguan metabolisme) (Darmono, 2001).

Menurut Gossel dan Bricker (1984) dalam Darmono, 2001 ,ada 5 logam yang berbahaya pada manusia yaitu arsen (As), Kadmium (Cd), timbal (Pb), merkuri (Hg), dan besi (Fe). Selain itu, ada 3 logam yang kurang beracun, yaitu tembaga (Cu), selenium (Se), dan seng (Zn). Logam berat dapat menimbulkan efek gangguan terhadap kesehatan manusia, tergantung pada bagian mana dari logam berat tersebut yang terikat dalam tubuh serta besarnya dosis paparan. Efek toksik dari logam berat mampu menghalangi kerja enzim sehingga mengganggu metabolisme tubuh, menyebabkan alergi, bersifat mutagen, teratogen, atau karsinogen bagi manuia maupun hewan .