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

MAKALAH

MATA KULIAH ENZIMOLOGI

AKTIVITAS ENZIM DALAM BIODEGRADASI LIMBAH CAIR

PULP DAN KERTAS DENGAN METODE LUMPUR AKTIF

Disusun oleh :

                                                                                                                                 Nama   : Meika Novarya Larasati

                                                                                                                                 NIM     : 11/316199/BI/08754

FAKULTAS BIOLOGI

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2014

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum warahmatullah wabarakatuh.

Puji syukur ke hadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala yang telah memberi kesempatan kepada penulis sehingga makalah berjudul Aktivitas Enzim dalam Biodegradasi Limbah Cair Pulp dan Kertas dengan Metode Lumpur Aktifdapat diselesaikan dengan baik. Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Enzimologi, Fakultas Biologi Universitas Gadjah Mada.

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Rarastoeti Pratiwi, M.Sc , Dr. Yekti Asih Purwestri, M.Si, Dr. Woro Anindito, M.Sc dan Dr. Tri Rini Nuringtyas sebagai dosen pengajar mata kuliah Enzimologi. Makalah ini berisi mengenai aplikasi enzim yang dihasilkan oleh mikrobia dalam aktivitas biodegradasi limbah cair pulp dan kertas dengan metode lumpur aktif. Semoga makalah ini bermanfaat bagi pembaca. Kritik dan saran yang membangun diharapkan untuk perbaikan penulisan selanjutnya.

Wassalamu’alaikum warahmatullah wabarakatuh.

Yogyakarta, 28 Desember 2014

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL                                                  .........................................................   i

KATA PENGANTAR                                                .........................................................   ii

DAFTAR ISI                                                              .........................................................   iii

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang                                              .........................................................   1

B. Permasalahan                                                 .........................................................   1

C. Tujuan                                                           .........................................................   1

II. PEMBAHASAN

A. Kanker Serviks                                              .........................................................   5

B. Metode Pemeriksaan Kanker Serviks           .........................................................   6

C. Teknik Molekuler Uji DNA HPV                .........................................................   7

IV. SIMPULAN                                                         .........................................................   14

VI. DAFTAR PUSTAKA                                          .........................................................   15

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

• Industri pulp dan kertas merupakan industri dengan luaran limbah cair yang tinggi. Air limbah berupa lindi hitam yg didominasi lignin dengan gugus kromofor berwarna coklat-kehitaman dan merupakan bahan pencemar tinggi. Dewasa ini, umumnya pengolahan air limbah pulp dan kertas menggunakan sistem lumpur aktif karena efektif dalam pengolahan air limbah organik terlarut. Di dalam lumpur aktif terdapat berbagai jenis mikrobia yang mampu melakukan biodegradasi limbah organik. Namun, kandungan lignin dalam air limbah pulp sulit dibiodegradasi oleh mikroorganisme. Karenanya, dibutuhkan suatu perlakuan enzimatik untuk meningkatkan efektivitas biodegradasi tersebut.

B. Permasalahan

Permasalahan dalam makalah ini adalah:

a. Enzim apa saja yang dapat berperan meningkatkan efektivitas biodegradasi limbah cair pulp dan kertas?

b. Bagaimana cara aplikasi enzim di dalam sistem lumpur aktif?

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

C. Tujuan

Tujuan dalam penulisan makalah ini adalah:

a. Mengetahui contoh enzim yang dapat digunakan dalam meningkatkan efektivitas biodegradasi limbah cair pulp dan kertas.

b. Mengetahui teknik yang digunakan dalam aplikasi enzim pada sistem 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
  

  Proses aklimatisasi ditinjau menggunakan MLSS (berat biomassa lumpur aktif) dan reduksi COD. Gambar 4 yang meningkat menunjukkan bahwa mikroorganisme dapat bertahan hidup dengan mengalami pertambahan massa. Pada Gambar 5. menunjukkan proses biodegradasi berjalan stabil, hal ini berarti sudah teraklimatisasi.

  Berdasarkan Tabel 2, diketahui bahwa DO lebih dari 2mg/L, sehingga memenuhi persyaratan hidup mikrobia. Semakin tinggi MLSS, maka semakin tinggi kebutuhan DO. Penambahan dosis enzim juga meningkatkan kebutuhan DO, karenanya diperlukan aerator untuk menambah DO di dalam lumpur aktif.

  Gambar 5. Persentase reduksi COD dalam lumpur aktif dengan a) xilanase dan b) selulase

  Berdasarkan Gambar 5, diketahui bahwa penambahan xilanase tanpa LA tidak banyak menurunkan COD. Karena reduksi COD masih kecil, senyawa hasil hidrolisis dari senyawa organik kompleks masih dideteksi sebagai COD. Selain itu, adanya lumpur aktif dan waktu tinggal lebih lama memungkinkan peningkatan reduksi COD. Konsentrasi MLSS 2000-4000 mg/L tidak menunjukkan peningkatan reduksi COD yang signifikan. Reduksi COD pada penambahan selulase tanpa lumpur aktif lebih tinggi  dibanding xilanase tanpa lumpur aktif. Penambahan dosis selulase meningkatkan reduksi COD. Selain itu, semakin lama waktu tinggal lumpur aktif, reduksi COD semakin meningkat.

  BAB III

  PENUTUP

  A. Kesimpulan

  Berdasarkan studi kasus yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:

  1. Enzim xilanase dan selulase dapat digunakan dalam meningkatkan efektivitas biodegradasi limbah cair pulp dan kertas.

  2. Enzim xilanase dan selulase dapat ditambahkan ke dalam reaktor batchlumpur aktif.

  3. Penggunaan enzim selulase lebih efektif dalam meningkatkan reduksi COD dalam air limbah dengan sistem lumpur aktif.

  B. Saran

  Saran yang dapat disampaikan oleh penulis adalah:

  1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui konsentrasi dan perlakuan penambahan enzim yang optimal pada sistem lumpur aktif, khususnya untuk degradasi limbah cair pulp dan kertas.

  DAFTAR PUSTAKA

  Brigitte, H., S. Christian and A.W. Peter. 2002. Fate of Lignin in the Process of Aerobic Biological Treatment of Paper Mill Waswater. Acta hydrochimica et hydrobiologica.29(5): 296-300.

  Richana, N. 2002. Produksi dan Prospek Enzim Xilanase dalam Pengembangan Bioindustri di Indonesia. Buletin AgroBio.5(1): 29-36.

  Smook, G.A. and M.J Kocurek. 2001. Handbook for Pulp and Paper Technologist.Tappi & Canadian Pulp and Paper Association, Canada.

  Syamsudin, S. Purwanti dan A. Taufik. 2008. Efektivitas Aplikasi Enzim dalam Sistem Lumpur Aktif pada Pengolahan Air Limbah Pulp dan Kertas. Berita Selulosa.43(2): 83-92.

  Yarema, K.J. 2005. Handbook of Crbihydrate Engineering. Taylor & Francis.