Aktivitas Enzim dalam Biodegradasi Limbah Cair Pulp dan Kertas dengan Metode Lumpur Aktif

c. Mengetahui efek yang ditimbulkan setelah aplikasi enzim dalam sistem lumpur aktif.

BAB II

AKTIVITAS ENZIM DALAM LUMPUR AKTIF

A. Limbah Cair Pulp dan Kertas

Air limbah industri pulp berupa lindi hitam yg didominasi lignin dengan gugus kromofor berwarna coklat-kehitaman. Sedangkan limbah cair industri kertas didominasi oleh hemiselulosa dan selulosa (Smook andKocurek, 2001). Keduanya merupakan bahan pencemar tinggi, karena tidak mudah didegradasi oleh mikrobia secara alami. Karenanya, diperlukan penambahan enzim penghidrolisis polisakarida dalam sistem lumpur aktif untuk meningkatkan efektivitas aktivitas biodegradasi (Brigitte et al.,2002).

B. Enzim Biodegradasi Limbah Pulp dan Kertas

• Xilanase merupakan enzim ekstraseluler yg menghidrolisis 1,4-β-xilan (komponen utama xilooligosakarida & xilosa). Xilanase diklasifikasikan berdasarkan substrat yg dihidrolisis yaitu β-1,4-D-xilosidase (EC 3.2.1.37) serta eksoxilanase  dan endo- β-1,4-xilanase (EC 3.2.1.8) (Yarema, 2005). Enzim β-1,4-D-xilosidase mampu menghidrolisis xilooligosakarida rantai pendek menjadi xilosa, aktivitasnya menurun dengan peningkatan xilooligosakarida dan aktivitasnya juga dihambat oleh xilosa. Eksoxilanase mampu memutus rantai polimer xilan pada ujung reduksi sehingga menghasilkan xilosa dan sejumlah oligosakarida rantai pendek. Endoxilanase mampu memutus ikatan β-1,4 pada bagian rantai xilan secara teratur, berdasarkan panjang rantai substrat, derajat percabangan, ada/ tidaknya gugus substitusi dan pola pemutusan hidrolase. Xilanase dari strain Bacillussp., Geobacillus stearothermophilus, Clostridium stercorarium, Penicilliumsp., Staphylococcussp. dan Sulfolobus solfataricusmempunyai kestabilan pada pH 7-8 & suhu 25-30oC (Richana, 2002).
• Selulosa merupakan polisakarida kompleks yg tersusun dari polimer linear glukosa melalui ikatan α-1,4- dalam struktur mikrokristalin yg sulit dilarutkan / dihidrolisis secara alami. Selulase adalah enzim kompleks yg dapat menghidrolisis selulosa menjadi β-glukosa. Selulase terbagi 3 kelas aktivitas utama enzim yaitu 1,4-β-D-glukan glukanohidrolase (endoglukanase); 1,4-β-D-glukan sellobiohidrolase dan 1,4-β-D-glukan glukohidrolase (eksoglukanase) serta β-D-glukosida glukohidrolase (β-glukosidase). Selulase dari Lysobactersp., Humicola grisea, Bacillussp. HSH-810, Aspegillus niger & Trichoderma viridemempunyai kestabilan pada pH 6-10 & suhu 23-35oC.

C. Aplikasi Enzim dalam Lumpur Aktif

• Dalam proses lumpur aktif, terjadi peruraian senyawa organik oleh bakteri, fungi, protozoa dan mikroorganisme lain menghasilkan gas CO2 dan H2O. Aktivitas mikroorganisme optimal apabila nutrien, pH dan DO mencukupi. Biodegradasi mikroorganisme lumpur aktif terhadap senyawa organik hasil enzimasi lebih efisien dibandingkan hasil biodegradasi oleh mikroorganisme anaerobik saja.
• Dalam penelitian yang dilakukan oleh Syamsudin dkk. (2008), dilakukan pembuatan sistem lumpur aktif dengan 3 jenis reaktor.
• 1
  

  Dilakukan penyiapan air limbah stok yang terdiri dari lindi hitam dan air limbah kertas, selanjutnya dikarakterisasi meliputi pH, TSS, COD, BOD, lignin, Na dan P. Selain itu, air limbah juga diaklimatisasi untuk melihat efisiensi reduksi COD dan pertambahan biomassa mikrobia (MLSS). Percobaan dalam reaktor enzim batch dilakukan dengan variasi dosis enzim, jumlah lumpur aktif dan waktu. Kemudian dilakukan pengamatan terhadap pH, DO dan tingkat reduksi COD.

  Gambar 2. Metode percobaan enzim batch dalam sistem lumpur aktif

  Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, diperoleh hasil sebagai berikut:

  Berdasarkan Tabel 1, diketahui bahwa pH air limbah sebesar 8,7 dan kadar Na tinggi, sehingga kemungkinan akan membentuk busa. Karenanya, limbah dinetralkan dengan menambahkan asam fosfat (juga berguna sebagai nutrisi) serta ditambahkan dengan anti busa Si-oil 0,1 % dengan dosis optimum 20 ppm. Selain itu, kadar COD, BOD, dan lignin yang tinggi menunjukkan  air limbah mengandung senyawa organik kompleks. Rasio COD/ BOD (11,6) yang tinggi dan TSS rendah, menunjukkan air limbah didominasi oleh materi organik bersifat larut. Kadar N dan P di dalam air limbah rendah, sehingga perlu tambahan nutrisi.4.
  3