TEKNOLOGI DEGRADASI SENYAWA POPs DALAM AIR MENGGUNAKAN MATERIAL BESI (Fe)

ABSTRAK

SenyawaPersistent Organic Pollutants(POPs) menjadi perhatian global, karena senyawa ini dapat ditemukan di lingkungan walaupun di area yang jauh dari sumber pencemaran. Senyawa POPs dapat ditimbulkan dari produk dan produk samping dari proses industri. Beberapa teknologi telah dikembangkan untuk mendegradasi POPs dalam air, salah satunya adalah dengan menggunakan material besi seperti zero valent iron (Fe⁰) dan magnetite (Fe₃O₄). Dalam skala laboratorium, material tersebut dapat mendegradasi senyawa POPs seperti DDT, lindane, dan aldrin. Potensi material besi (Fe) dalam konsep pengolahan air untuk mendegradasi senyawa POPs dengan melewatkan air baku pada media filter yang berisi material besi dijelaskan dalam studi ini. Kelemahan dari material besi adalah bersifat korosi yang dapat menyebabkan penyumbatan (clogging) dalam proses penyaringan, namun hal ini dapat diatasi dengan mencampurnya dengan material inert seperti pasir. Penyaringan air dengan menggunakan media besi (Fe) dan pasir menjadi teknologi yang sederhana untuk mendegradasi senyawa POPs dalam air yang tidak dapat dihilangkan dengan teknologi pengolahan air secara konvensional.

PENDAHULUAN

Senyawa POPs mempunyai sifat yang sulit terdegradasi secara alami di lingkungan, bioakumulasi dalam tubuh dan dapat berpindah ke tempat lain yang jauh dari sumber pencemaran melalui udara maupun air. Senyawa POPs terebut dapat menyebabkan kerusakan sistem endokrin dan bersifat karsinogenik.

Di negara-negara berkembang, sebagian besar penduduknya belum tersentuh dengan sistem perpipaan air bersih. Sumber-sumber mata air seperti sungai, mata air, dan sumur, sangat rentan terkontaminasi oleh zat-zat pencemar, seperti patogen, pestisida dan logam berat. Pengolahan air bersih dan air limbah secara konvensional yang ada sekarang ini tidak dapat menghilangkan mikropolutan, seperti pestisida, PCB, PAH dan senyawa farmasi, sehingga masih terdeteksi di efluennya (Gianico et al., 2013; Badawy and Ali, 2010).

Material besi (Fe) telah terbukti secara efisien untuk mendekontaminasi senyawa organic berhalogen, misal hexachlorobenzene dan beberapa senyawa lainnya seperti bromate, nitrat, pathogen, pestisida, kromium, uranium dan seng. (G. Su et al., 2013). Kombinasi zero valent iron (Fe⁰) dan magnetite (Fe₃O₄) merupakan material yang sangat reaktif, yang dapat digunakan untuk menghilangkan kontaminan senyawa organik (Maura et al., 2006). Oleh karena itu, dapat diasumsikan bahwa material berbahan dasar besi (Fe), yaitu zero valent iron (Fe⁰) dan magnetite (Fe₃O₄), dapat digunakan untuk mendegradasi senyawa POPs dalam air. Untuk aplikasi dalam teknologi pengolahan air bersih atau air limbah, material tersebut dapat dikembangkan dengan konsep penyaringan air seperti saringan pasir lambat, dimana air baku dilewatkan pada media atau material tersebut.

METODOLOGI

1. Degradasi POPs dalam sistem batch skala laboratorium

Senyawa POPs, yaitu aldrin, p,p’-DDT dan g-HCH, dengan variasi konsentrasi 50 ppt, 1 ppb, 1 ppm, dan 10 ppm dalam air dengan volume 30 mL ditambahkan campuran material besi zero valent iron (Fe⁰) dan magnetite (Fe₃O₄) (w:w/1:2) dalam tabung kaca 50 mL tertutup dan kondisi gelap. Campuran tersebut dikocok pada kecepatan 120 rpm dalam suhu ruangan pada interval waktu tertentu. Senyawa POPs residue setelah proses tersebut dianalisis, baik pada fasa cair maupun padatan dengan menggunakan gas chromatography.

2. Aplikasi penyaringan air dengan media material besi

Aplikasi teknologi penyaringan air mengunakan media besi mengacu pada C. Noubactep (2010), C. Noubactep and S. Care (2010) dan C. Noubactep and S. Care (2011).

URAIAN

1. Degradasi POPs dalam sistem batch skala laboratorium

Gambar di bawah menunjukkan bahwa material besi campuran zero valent iron (Fe⁰) dan magnetite (Fe₃O₄) (w:w/1:2) dapat mendegradasi senyawa POPs, yaitu aldrin, p,p’-DDT dan g-HCH. Diantara senyawa POPs tersebut, g-HCH paling mudah terdegradasi, diikuti oleh p,p’-DDT, kemudian aldrin. Hal ini mungkin dipengaruhi oleh sifat fisika-kimia senyawa tersebut.

Gambar 1. Grafik Degradasi senyawa POPs menggunakan campuran material besi zero valent iron (Fe⁰) dan magnetite (Fe₃O₄) (w:w/1:2).

Material besi zero valent iron (Fe⁰) dan magnetite (Fe₃O₄) merupakan material yang sangat reaktif di dalam air. Kontaminan akan direduksi oleh anion yang dihasilkan dari magnetite (Fe₃O₄), maka konsekuensinya material besi tersebut akan mengalami oksidasi sehingga akan membentuk lapisan oksida pada permukaannya. Hal ini akan mempengaruhi proses reduksi kontaminan. Selain itu senyawa besi oksida tersebut akan meningkatkan volume material, hal ini merupakan parameter yang sangat penting dalam mendesain volume media penyaringan.

1. Aplikasi penyaringan air dengan media material besi

Filtrasi dengan media besi (Fe) sangat sederhana, mirip dengan saringan pasir lambat untuk pengolahan air. Kolom penyaringan berisi lapisan kerikil dan pasir. Kelemahan dari material besi adalah bersifat korosi yang akan membentuk senyawa besi oksida, seperti (e.g. FeOOH, Fe₂O₃). Produk korosi material besi tersebut akan membentuk besi oksida krital dan amorf, yang akan mengisi ruangan pori-pori, yang dapat menyebabkan penyumbatan (clogging) dalam proses penyaringan. Untuk mengatasi hal tersebut C. Noubactep and S. Care (2010) telah mengembangkan penyaringan media besi zero valent iron (Fe⁰) dengan mencampurkannya dengan material yang inert, yaitu pasir.

Proses penyaringan merupakan proses yang kompleks, yang tergantung dari empat factor utama, yaitu; (1) tingkat kecepatan penyaringan, (2) ukuran butir media, (3) afinitas kontaminan terhadap media, dan (4) konsentrasi kontaminan.

Gambar 2. Media penyaringan dengan media rasio Fe:pasir = 100:0 (a) dan campuran media Fe dengan pasir dengan rasio 50:50 (b), diambil dari C. Noubactep and S. Care, 2010.

GAMBAR

Gambar 3. Skema penyaringan air dengan campuran material besi dan pasir. Diambil dari C. Noubactep (2010)

Gambar 4. Filter dengan media material besi (Fe) dan pasir

KESIMPULAN

Material besi, zero valent iron (Fe⁰) dan magnetite (Fe₃O₄), dapat digunakan untuk mendegradasi senyawa POPs dalam air. Dalam skala laboratorium, percobaan dengan sistem batch, campuran zero valent iron (Fe⁰) dan magnetite (Fe₃O₄) dapat mendegradasi aldrin, p,p’-DDT dan g-HCH. Dengan konsep teknologi pengolahan air, maka material besi zero valent iron (Fe⁰) dan magnetite (Fe₃O₄), dapat digunakan untuk mendegradasi senyawa POPs dengan metode penyaringan (filtrasi). Penelitian dan pengembangan lebih lanjut untuk mendapatkan desain optimum filtrasi media material besi sangat diperlukan untuk mendukung teknologi tersebut dalam upaya pengendalian pencemaran, khususnya pencemaran air oleh senyawa POPs.

REFERENSI

Badawy M.I., and M.E.M. Ali. 2010. Removal of some of priority organic pollutants (POPs) in conventionally treated wastewater. Afinidad LXVII, 547, May - June.

Gianico A., C. M. Braguglia, G. Mascolo, G. Mininni. 2013. Partitioning of nutrients and micropollutants along the sludge treatment line: a case study. Environ Sci Pollut Res (20) 9, 6256-6265, DOI 10.1007/s11356-013-1686-x.

Guijin Su, Yexuan Liu, Linyan Huang, Yali Shi, Aiqian Zhang, Lixia Zhang, Wenbin Liu, Lirong Gao, Minghui Zheng. 2013. Synergetic effect of alkaline earth metal oxides and iron oxides on the degradation of hexachlorobenzene and its degradation pathway. Chemosphere 90, 103–111.

C. Noubactep, 2010. Metallic iron for safe drinking water worldwide. Chemical Engineering Journal 165, 740-749.

C. Noubactep and S. Care, 2010. Dimensioning metallic iron beds for efficient contaminant removal. Chemical Engineering Journal 163, 454-460.

C. Noubactep and S. Care, 2011. Designing laboratory metallic iron columns for better result comparability. Journal of Hazardous Materials 189, 809–813.

KONTAK PERSON

Ahmad Shoiful, S.T., M.Agr.

Pusat Teknologi Lingkungan

Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi

Gedung Geostech 820, Lt.2, Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang Selatan

Email: ahmad.shoiful@bppt.go.id; ahmad.shoiful@gmail.com