bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Nitrat merupakan salah satu anion yang sering ditemukan dalam perairan.
Nitrat dapat menyebar di lingkungan, baik secara natural maupun karena aktivitas
manusia (Stadler et al., 2008). Kadar nitrat dalam perairan secara natural hampir
tidak pernah lebih dari 0,1 mg/L (Effendi, 2009). Pembuangan limbah industriindustri, pertanian, tekstil, kulit, makanan, kehutanan, peternakan dan pemukiman
ke perairan laut menyebabkan pengayaan nitrat (Susana, 2004).
Nitrat merupakan nutrien essensial bagi pertumbuhan alga dan fitoplankton.
Namun, konsentrasi nitrat nitrogen (NO3--N) yang melebihi 0,2 mg/L akan
mengakibatkan terjadinya eutrofikasi perairan (Effendi, 2009). Pada batasan
tertentu, biota-biota dalam perairan sebenarnya masih bisa bertahan. Ikan,
khususnya ikan laut masih dapat hidup dalam perairan laut dengan konsentrasi
nitrat dalam rentang 10-40 mg/L, sedangkan terumbu karang kurang dari 5 mg/L.
Kondisi eutrofikasi yang melebihi batas akan memicu pertumbuhan alga dan
tumbuhan air secara pesat bahkan terkadang memperbesar potensi muncul dan
berkembangnya jenis fitoplankton berbahaya yang lebih umum dikenal dengan
istilah Harmful Algal Blooms atau HABs (Gypen et al., 2009). Kondisi tersebut
selanjutnya akan menimbulkan kompetisi biota-biota dalam memperoleh oksigen,
akhirnya dapat menyebabkan kematian organisme, penambahan material organik
dalam perairan dalam jumlah yang besar, oksigen terlarut menjadi berkurang dan
keseimbangan ekosistem terganggu (Jagessar dan Sooknundun, 2011). Hal ini
merupakan masalah yang serius dan sangat merugikan karena dapat berpengaruh
terhadap kesehatan dan biodiversitas ekosistem perairan.
Budidaya laut adalah budidaya biota laut yang hidup dalam air laut. Ini
berarti bahwa air laut merupakan medium dimana biota laut tersebut hidup
tumbuh dan berkembangbiak lebih baik daripada rekan-rekannya yang tidak
dibudidayakan (Romimohtarto, 2007). Konsentrasi nitrat yang berlebihan dalam
1
2
perairan sebagaimana yang telah dipaparkan sebelumnya, sangat tidak diharapkan.
Oleh karena itu perlu dilakukan upaya untuk mengurangi kelebihan nitrat tersebut.
Beberapa penelitian yang bertujuan untuk mengurangi kadar nitrat dalam air
minum dan bermacam-macam limbah seperti limbah pertanian, domestik dan
industri telah dilakukan. Misalnya proses reverse osmosis (Bohdziewicz, 1999),
elektrodialisis (Mohamed, 2002), pertukaran ion (Bae et al., 2002; Clifford dan
Liu, 2003), denitrifikasi menggunakan bakteri (Uygur dan Karg, 2004), dan
adsorpsi (Ozturk dan Bektas, 2004).
Reverse osmosis, elektrodialisis dan pertukaran ion merupakan metode yang
memerlukan biaya relatif besar. Proses biologi berlangsung lama, terutama ketika
diaplikasikan dalam limbah yang mengandung nitrat dengan konsentrasi tinggi
(Chatterjee et al., 2009). Proses biologi yang menggunakan bakteri untuk
menguraikan nitrat juga sedikit rumit karena membutuhkan perlakuan khusus
terhadap kelangsungan hidup bakteri yang digunakan (Yoshinaga et al., 2002).
Adsorpsi dinilai sebagai metode yang relatif efektif, mudah dan murah dalam
mengatasi konsentrasi nitrat yang berlebih dalam perairan.
Penelitian yang berkaitan dengan adsorpsi anion antara lain adsorpsi AsO43dengan lempung terpilarkan dan oksida besi (Lenoble et al., 2002), adsorpsi nitrat
dalam limbah cair industri pupuk dengan zeolit terdealuminasi (Wahyuni, 2003),
adsorpsi NO3- dengan abu sekam padi (Widomulyo, 2007), pertukaran NO3- dan
PO43- menggunakan penukar ion berupa jerami gandum yang diperlakukan
dengan epiklorohidrin (Xu et al., 2010), adsorpsi As(V) dan Sr(II) menggunakan
zeolit terlapis oksida besi (Kasimtseva, 2010) dan adsorpsi NO3- dalam limbah
cair menggunakan karbon teraktivasi yang berasal dari biomasa (Nunell, 2012).
Penelitian-penelitian sebelumnya memberikan informasi bahwa modifikasi
yang dilakukan terhadap material adsorben seperti lempung, jerami, abu sekam
padi, karbon dan zeolit, dapat menghasilkan adsorben yang mampu mengadsorp
anion. Zeolit alam merupakan salah satu mineral yang keberadaannya melimpah
di alam, memiliki struktur berongga dan luas permukaan yang besar, ketika
dilapisi oksida besi maka zeolit alam tidak hanya dapat digunakan sebagai
adsorben kontaminan kationik melainkan juga sebagai adsorben kontaminan
3
anionik (Kasimtseva, 2010), beberapa faktor tersebut akan memberikan nilai lebih
zeolit alam dibandingkan material adsorben lain, baik dari sisi ekonomis maupun
efektivitas. Selain itu, adsorbat teradsorp dapat dipergunakan kembali, penerapan
prinsip tersebut salah satunya yaitu pada penggunaan zeolit termodifikasi sebagai
slow release feltilizer (Kumar et al., 2006). Metode adsorpsi akan memberikan
dua keuntungan yaitu dapat mengurangi nitrat berlebih dalam perairan dan
adsorben yang telah mengadsorpsi nitrat berpotensi dijadikan slow release
feltilizer.
Penelitian sebelumnya juga memberikan informasi bahwa penelitian yang
terkait adsorpsi anion dalam air laut belum banyak dilakukan, khusus nitrat
bahkan belum ada. Hal ini menarik untuk dilakukan penelitian dan menjadi
tantangan tersendiri, mengingat air laut mengandung banyak kation dan anion
seperti Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42-, PO43- dan CO32-. Berdasarkan uraian di
atas, maka metode pengurangan nitrat dalam medium air laut yang dilakukan
dalam penelitian ini adalah metode adsorpsi menggunakan zeolit terlapis oksida
besi dan medium pembanding yang digunakan adalah air tawar.
1.2Perumusan Masalah
Beberapa penelitian terkait pengurangan nitrat dalam air minum, limbah
pertanian, limbah domestik dan limbah industri telah dilakukan. Adsorben
maupun metode modifikasi yang digunakan bervariasi. Zeolit merupakan salah
satu jenis adsorben yang dapat dimodifikasi sehingga menghasilkan adsorben
yang mampu mengadsorpsi anion. Salah satu metode yang telah digunakan yaitu
pelapisan zeolit dengan oksida besi dan terbukti mampu mengadsorpsi
kontaminan anionik dalam air (Kasimtseva, 2010). Dari uraian di atas dapat
dirumuskan masalah sebagai berikut:
1.Bagaimanakah hasil yang akan diperoleh ketika zeolit alam terlapis oksida
besi diaplikasikan untuk mengadsorpsi nitrat dalam air ?
2.Bagaimanakah perbedaan hasil yang diperoleh ketika zeolit alam terlapis
oksida besi tersebut diaplikasikan untuk mengadsorpsi nitrat dalam
medium air laut ?
4
1.3Tujuan Penelitian
1.Membuat zeolit alam terlapis oksida besi.
2.Membandingkan kapasitas adsorpsi nitrat dalam medium air tawar pada
zeolit alam dengan kapasitas adsorpsinya pada zeolit termodifikasi.
3.Membandingkan kapasitas adsorpsi nitrat pada zeolit termodifikasi dalam
medium air tawar dengan kapasitas adsorpsinya dalam medium air laut
sintetik.
4.Mempelajari kinetika adsorpsi zeolit termodifikasi dalam mengadsorpsi
nitrat dalam medium air dan air laut sintetik.
1.4 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat menambah ilmu pengetahuan dan
teknologi tepat guna di bidang aplikasi zeolit alam termodifikasi sebagai adsorben
nitrat dalam medium air laut. Selain dapat meningkatkan nilai ekonomis zeolit
juga dapat mengatasi masalah eutrofikasi pada lokasi pengembangan usaha
budidaya laut sehingga akan berkontribusi terhadap peningkatan hasil budidaya
laut.