Satu Lagi Rahasia Sains Terungkap! Ternyata Ampas Kopi Dapat Mengatasi Limbah Logam Berat!

Pembuangan logam berat ke lingkungan memang terus meningkat setiap tahun. Hal tersebut terjadi akibat berkembangnya perindustrian yang melibatkan proses pelapisan logam, pertambangan, industri pupuk, pabrik baterai, dan industri pestisida. Tentu saja hal tersebut tidak dapat dibiarkan, karena logam berat bersifat tidak dapat terurai oleh organisme hidup. Jika dibiarkan terus menerus tanpa adanya penanganan, logam berat memiliki kecenderungan untuk terakumulasi pada makhluk hidup dan menyebabkan berbagai macam penyakit, seperti keracunan organ tubuh. Dalam rangka mengatasi hal itu, banyak para peneliti yang berlomba untuk mencari solusi, terutama dengan menggunakan teknologi yang sederhana. Salah satu contohnya adalah limbah kopi yang berasal dari kafe kopi, dijadikan sebagai bahan untuk menyerap logam berat. Jurnal ini telah dipublikasikan di International Journal of Chemical Engineering of Hindawi.

Penelitian yang dilakukan oleh tim Davila Guzman itu, didasarkan pemikiran bahwa adsorben (bahan yang digunakan untuk menyerap logam berat) yang biasa digunakan sampai saat ini memiliki kelemahan yaitu menimbulkan polusi yang dihasilkan setelah proses adsorpsi logam berat oleh adsorben yang tidak diregenerasi kembali. Maka dari itu, dalam penelitian ini dilakukan proses regenerasi adsorben berupa kopi dengan metode khusus untuk mendapatkan hasil pengembalian kapasitas penyerapan yang maksimal. Sedangkan untuk logam berat yang diujikan dalam penelitian tersebut agar diserap oleh kopi adalah timbal (Pb2+), kadmium (Cd2+), dan tembaga (Cu2+).


Ampas kopi yang selanjutnya akan disebut Spent Coffe Ground (SCG) ini dikumpulkan secara lokal dari para pembuat kopi. Kemudian SCG dicuci dengan menggunakan air deionisasi. Setelah dicuci, SCG tersebut dikeringkan pada suhu ruangan. Untuk memodifikasi sifat kimia dari SCG digunakan NaOH. Kemudian untuk larutan yang mengandung timbal, kadmium, dan tembaga dipersiapkan dengan melarutkan senyawa – senyawa Cd(NO3)2, Cu(NO3)2, dan Pb(NO3)2. Semua bahan yang digunakan pada penelitian tersebut disuplai oleh perusahaan Sigma-Aldrich. Konsentrasi kadmium, tembaga, dan timbal dianalisa dengan panjang gelombang 228,8 , 324,7 , dan 217 nm dengan menggunakan Flame Atomic Absorption Spectrometer. Sebelum dilakukan analisa konsentrasi dari masing – masing larutan logam berat, kalibrasi dilakukan dengan menggunakan larutan masing – masing logam berat yang telah diketahui konsentrasinya. Persamaan yang digunakan untuk mengkalibrasi adalah persamaan Beer-Lambert.

Setelah proses preparasi bahan selesai, SCG dengan jumlah 0,75 gram diletakkan di dalam cage reactor system. Kemudian SCG dihidrasi dengan air asam pada pH 4,5. Proses hidrasi dilakukan untuk membuat adsorben menjadi mengembung selama 12 jam. Selain itu poses hidrasi dengan air asam dengan pH 4,5 adalah untuk meningkatkan afinitas dari adsorbat dan adsorban. Setelah 12 jam, cage reactor dikeluarkan dan larutan air asam diganti dengan larutan logam berat sebanyak 0,1 – 1,0 mM (satuan mili Molar). Kemudian cage reactor yang berisi SCG dimasukkan ke dalam larutan logam berat pada suhu ruangan dan diaduk dengan kecepatan 400 min−1. Selama proses adsorpsi berlangsung, pH larutan dijaga agar tetap 4,5 dengan jalan menambahkan 0,1 nM NaOH. Hal lain yang penting untuk diperhatikan adalah cage reactor perlu untuk disumbat dengan menggunakan lapisan parafin untuk mencegah hilangnya larutan ke lingkungan akibat penguapan. Selanjutnya, beberapa sampel dari larutan diambil untuk dianalisa konsentrasi logam berat yang tidak terserap SCG dengan menggunakan Flame Atomic Absorption Spectrometer.

Kemudian regenerasi SCG ditentukan melaui 4 siklus adsorpsi-desorpsi. Untuk proses desorpsi, logam yang berikatan dengan SCG dikontakkan dengan 750 mL larutan yang mengandung asam sitrat, kalsium klorid, dan asam nitrit yang berkonsentrasi 0,1M. Kemudian beberapa sampel dari larutan tersebut diambil dalam lama waktu pengkontakan yang berbeda. Lama waktu pengkontakan dengan larutan tersebut dibuat menjadi beberapa variasi waktu, adalah untuk memudahkan menganalisa konsentrasi ion logam berat. Setelah proses pengambilan beberapa sampel dengan rentang waktu interval yang berbeda, larutan ion logam berat (0,1 mM) yang baru ditambahkan untuk melangsungkan proses desorpsi yang baru.

 photo A325D5E2-0DED-4E7E-ACA4-53C46650F093.jpg

Berdasarkan hasil penelitian tersebut diketahui bahwa SCG dapat digunakan untuk menyerap limbah berupa logam berat yang terkandung di dalam larutan yang mengandung berbagai macam senyawa sintetis. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa kapasitas maksimum adsorpsi terhadap Cd2+, Cu2+, and Pb2+ secara berturut – turut adalah 0,12, 0,21, dan 0,32 mmol/gram. Penyerapan logam berat dengan menggunakan SCG jika dibandingkan dengan penyerapan logam berat dengan menggunakan karbon aktif granular, hasilnya jauh lebih baik. SCG terbukti memiliki kemampuan menyerap Cd2+ lebih besar 4 kali lipat, Cu2+ lebih besar 2,63 kali lipat, dan Pb2+ lebih besar 4 kali lipat dibandingkan dengan karbon aktif granular. Walaupun demikian perlu diketahui bahwa hasil ini tetap lebih tidak bagus bila dibandingkan dengan regenerasi menggunakan resin penukar ion. Proses adsorpsi ini melibatkan penukaran ion logam berat yang mana proton – proton dan ion kalsium terikat pada sisi aktif permukaan SCG. Selain itu, SCG dapat digunakan sampai dengan empat siklus adsorpsi maupun desorpsi secara berturut – turut tanpa kehilangan kemampuan menyerap logam berat. Untuk meregenerasi SCG yang paling tepat adalah dengan menggunakan asam nitrat dibandingkan dengan menggunakan asam sitrat maupun kalsium klorida.

Credit: Pian Hervian, Hindawi, Upi

Post Author: Novia Fitriana

Science is my passion...

Leave a Reply