TUGAS MAKALAH KIMIA LINGKUNGAN
PENGOLAHAN LIMBAH KOSMETIK
Disusun oleh :
KELOMPOK 4 1.
Muh Dalis :7634
2.
Nuri Ir Iriyani:7807
3.
Hani Hanint nta a Rak Rakhman hmanin ings gsih ih:7 :786 862 2
4.
Fika Ra Radiastini:7865
5.
Sofy Sofyan an Dwi Dwi winug inugro roho ho:7 :789 894 4
6.
Desy Purnama S:7928
7.
Siska Nur Aeni:7951
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2010
PENGOLAHAN LIMBAH KOSMETIK
I.
PENDAHULUAN
Keberadaan limbah yang bersumber dari industri kosmetik cukup mengkhawatirkan. Bahan beracun dan berbahaya banyak digunakan sebagai bahan baku industri kosmetik maupun sebagai penolong. Beracun dan berbahaya dari limbah ditunjukkan oleh sifat fisik dan kimia bahan itu sendiri, baik dari jumlah maupun kualitasnya. Beberapa kriteria berbahaya dan beracun telah ditetapkan antara lain mudah terbakar, mudah meledak, korosif, oksidator dan reduktor, iritasi bukan radioaktif, mutagenik, patogenik, mudah membusuk dan lain-lain. Dalam jumlah tertentu dengan kadar tertentu, kehadirannya dapat merusakkan kesehatan bahkan mematikan manusia atau kehidupan lainnya sehingga perlu ditetapkan batas-batas yang diperkenankan dalam lingkungan pada waktu tertentu. Industri kosmetik, saat ini lebih terfokus pada upaya untuk melakukan efisiensi seiring makin melambungnya biaya produksi, belanja pegawai hingga ongkos energi. Sehingga mau tak mau akan menomorduakan persoalan pembuangan limbahnya. Apalagi pengolahan limbah memerlukan biaya tinggi. Padahal limbah industri kosmetik sangat potensial sebagai penyebab terjadinya pencemaran. Pada umumnya limbah industri kosmetik mengandung limbah B3, yaitu bahan berbahaya dan beracun. Menurut PP 18/99 pasal 1, limbah B3 adalah sisa suatu usaha atau kegiatan yang mengandung bahan berbahaya dan beracun yang
dapat
mencemarkan
atau
merusak
lingkungan
hidup
sehingga
membahayakan kesehatan serta kelangsungan hidup manusia dan mahluk lainnya.
Hal tersebut tidak bisa dibiarkan karena cepat atau lambat pasti akan membawa dampak yang buruk bagi lingkungan ataupun bagi kesehatan manusia. Limbah industri harus ditangani dengan baik dan serius oleh Pemerintah Daerah dimana wilayahnya terdapat industri. Pemerintah harus mengawasi pembuangan limbah
industri dengan sungguh-sungguh. Pelaku industri harus melakukan cara-cara pencegahan pencemaran lingkungan dengan melaksanakan teknologi bersih, memasang alat pencegahan pencemaran, melakukan proses daur ulang dan yang terpenting harus melakukan pengolahan limbah industri guna menghilangkan bahan pencemaran atau paling tidak meminimalkan bahan pencemaran hingga batas yang diperbolehkan. Di samping itu perlu dilakukan penelitian atau kajiankajian lebih banyak lagi mengenai dampak limbah industri yang spesifik (sesuai jenis industrinya) terhadap lingkungan serta mencari metoda atau teknologi tepat guna untuk pencegahan masalahnya. II. PENGOLAHAN LIMBAH Teknologi pengolahan limbah adalah kunci dalam memelihara kelestarian lingkungan. Apapun macam teknologi pengolahan limbah domestik maupun industri yang dibangun harus dapat dioperasikan dan dipelihara oleh masyarakat setempat. Jadi teknologi pengolahan yang dipilih harus sesuai dengan kemampuan teknologi masyarakat yang bersangkutan. Berbagai teknik pengolahan limbah untuk menyisihkan bahan polutannya telah dicoba dan dikembangkan selama ini. Teknik pengolahan air buangan yang telah dikembangkan tersebut secara umum terbagi menjadi 3 metode pengolahan: 1.
Pengolahan secara fisika
2.
Pengolahan secara kimia
3.
Pengolahan secara biologi Untuk suatu jenis air buangan tertentu, ketiga metode pengolahan tersebut
dapat diaplikasikan secara sendiri-sendiri atau secara kombinasi. 1.
Pengolahan limbah secara fisika Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air buangan, diinginkan agar bahan-bahan tersuspensi berukuran besar dan yang mudah mengendap atau bahan-bahan yang terapung disisihkan terlebih dahulu. Penyaringan ( screening ) merupakan cara yang efisien dan murah
untuk menyisihkan bahan tersuspensi yang berukuran besar. Bahan tersuspensi yang mudah mengendap dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan. Parameter desain yang utama untuk proses pengendapan ini adalah kecepatan mengendap partikel dan waktu detensi hidrolis di dalam bak pengendap.
Gambar. Skema Pengolahan secara fisik Dalam industri kosmetik, limbah cair secara umum diolah secara fisika dengan cara pengendapan purifikasi sehingga dihasilkan air yang terpurifikasi yang dapat direcycle untuk kegiatan yang lain. Namun dalam industri kosmetik terdapat limbah bahan berbahaya dan beracun (B3) yang
biasanya berupa logam-logam berat dan sisa-sisa pelarut yang bersifat toksik. Untuk bahan-bahan yang mengapung seperti minyak dan lemak agar tidak mengganggu proses pengolahan berikutnya digunakan proses floatasi. Floatasi juga dapat digunakan sebagai cara penyisihan bahan-bahan tersuspensi atau pemekatan lumpur endapan dengan memberikan aliran udara ke atas. Proses filtrasi dalam pengolahan air buangan biasanya dilakukan untuk mendahului proses adsobrsi atau proses revers osmosis, untuk menyisihkan sebanyak mungkin partikel tersuspensi dari dalam air agar tidak mengganggu proses adsorbsi atau menyumbat membran yang dipergunakan dalam proses osmosis. Proses adsorbsi biasanya menggunakan karbon aktif, dilakukan untuk menyisihkan senyawa aromatik (fenol) dan senyawa organik terlarut lainnya, terutama jika diinginkan untuk menggunakan kembali air buangan
tersebut. Teknologi
membran
(reverse
osmosis)
biasanya
diaplikasikan untuk unit-unit pengolahan kecil, terutama jika pengolahan ditujukan untuk menggunakan kembali air yang diolah. Biaya instalasi dan operasinya sangat mahal. 2.
Pengolahan secara kimia Pengolahan limbah industri kosmetik yang berupa logam berat dan sisa pelarut toksik secara kimia dilakukan dengan pengikatan bahan kimia menggunakan partikel koloid. Penyisihan bahan tersebut dilakukan melalui perubahan sifat bahan tersebut, yaitu tak mudah diendapkan (flokulasikoagulasi), baik dengan atau tanpa reaksi oksidasi-reduksi, dan juga berlangsung sebagai hasil reaksi oksidasi.
Gambar. Skema pengolahan secara kimia Pengendapan bahan tersuspensi yang tak mudah larut dilakukan dengan membubuhkan elektrolit yang mempunyai muatan yang berlawanan dengan muatan koloidnya agar terjadi netralisasi muatan koloid tersebut, sehingga akhirnya dapat diendapkan. Penyisihan logam berat dan senyawa fosfor dilakukan dengan membubuhkan larutan alkali (air kapur misalnya) sehingga terbentuk
endapan
hidroksida
logam-logam
tersebut
atau
endapan
hidroksiapatit. Endapan logam tersebut akan lebih stabil jika pH air > 10,5 dan untuk hidroksiapatit pada pH > 9,5. Khusus untuk krom heksavalen, sebelum diendapkan sebagai krom hidroksida [Cr(OH)3], terlebih dahulu direduksi menjadi krom trivalent dengan membubuhkan reduktor (FeSO4, SO2, atau Na2S2O5). Penyisihan bahan-bahan organik beracun seperti fenol dan
sianida
pada
konsentrasi
rendah
dapat
dilakukan
dengan
mengoksidasinya dengan klor (Cl2), kalsium permanganat, aerasi, ozon hidrogen peroksida. Pada dasarnya kita dapat memperoleh efisiensi tinggi dengan pengolahan secara kimia, akan tetapi biaya pengolahan menjadi mahal karena memerlukan bahan kimia.
Hasil pengolahan limbah B3 dari industri kosmetik ini harus di buang . Salah satunya dengan metode injection well.
Gambar. Deep injection well
Sumur injeksi atau sumur dalam (deep well injection) digunakan di Amerika Serikat sebagai salah satu tempat pembuangan limbah B3 cair (liquid hazardous wastes). Pembuangan limbah ke sumur dalam merupakan suatu usaha membuang limbah B3 ke dalam formasi geologi yang berada jauh di bawah permukaan bumi yang memiliki kemampuan mengikat limbah, sama halnya formasi tersebut memiliki kemampuan menyimpan cadangan minyak dan gas bumi. Hal yang penting untuk diperhatikan dalam pemilihan tempat ialah struktur dan kestabilan geologi serta hidrogeologi wilayah setempat. Limbah B3 diinjeksikan dalam suatu formasi berpori yang berada jauh di bawah lapisan yang mengandung air tanah. Di antara lapisan tersebut harus terdapat lapisan impermeable seperti shale atau tanah liat yang cukup tebal sehingga cairan limbah tidak dapat bermigrasi. Kedalaman sumur ini sekitar 0,5 hingga 2 mil dari permukaan tanah. Tidak semua jenis limbah B3 dapat dibuang dalam sumur injeksi karena beberapa jenis limbah dapat mengakibatkan gangguan dan kerusakan pada sumur dan formasi penerima limbah. Hal tersebut dapat dihindari dengan tidak memasukkan limbah yang dapat mengalami presipitasi, memiliki partikel padatan, dapat membentuk emulsi, bersifat asam kuat atau basa kuat, bersifat aktif secara kimia, dan memiliki densitas dan viskositas yang lebih rendah daripada cairan alami dalam formasi geologi. Hingga saat ini di Indonesia belum ada ketentuan mengenai pembuangan limbah B3 ke sumur dalam (deep injection well). Ketentuan yang ada mengenai hal ini ditetapkan oleh Amerika Serikat dan dalam ketentuan itu disebutkah bahwa: a.
Dalam kurun waktu 10.000 tahun, limbah B3 tidak boleh bermigrasi secara vertikal keluar dari zona injeksi atau secara lateral ke titik temu dengan sumberair tanah.
b. Sebelum limbah yang diinjeksikan bermigrasi dalam arah seperti
disebutkan di atas, limbah telah mengalami perubahan higga tidak lagi bersifat berbahaya dan beracun.
3.
Pengolahan secara biologi
Gambar. Skema pengolahan secara biologi Sebagai contoh adalah pengolahan etil alkohol. Etil alkohol merupakan pelarut dalam industri kosmetik. Limbah cair ini bersifat mudah terbakar sehingga perlu penanganan khusus dalam proses pengolahan limbahnya. Proses pengolahan limbah etil alkohol dapat dilihat dalam diagram di bawah ini :
= recovered/ renewable resource
Residu alkohol yang berasal dari limbah kosmetik dipisahkan lalu difermentasikan. Parameter yang mempengaruhi proses fermentasi ini antara lain
adalah suhu,
pH,
alkalinitas, DO,
BOD, dan
COD.
Setelah
difermentasikan, selanjutnya didestilasi untuk dipisahkan etil alkohonya. Parameter proses destilasi antara lain: suhu dan tekanan uap, Etil alcohol
murni yang didapatkan selanjutnya dapat digunakan lagi dalam industri kosmetik. Selain etil alkohol dihasilkan pula etanol. Etanol yang dihasilkan dari destilasi ini selanjutnya digunakan sebagai ‘green fuel’. Sedangkan residu sisanya dievaporasi. Kondensat hasil evporasi disaring dengan menggunakan trickling filter menghasilkan air yang dapat digunakan dalam proses industri serta untuk menyiram tanaman. Sisa dari proses evaporasi dapat dijadikan pakan konsentrat. Produk
limbah
cair
etil
alkohol
banyak
digunakan
untuk
menggantikan sumber energi yang tidak dapat diperbarui seperti bahan bakar fosil. Sebagai sumber yang dapat diperbarui, etanol memiliki keuntungan yang berarti bagi lingkungan. Sebagai contoh, ketika digunakan sebagai bahan bakar tambahan dalam automobile, etanol sendiri dapat: a. Mengurangi gas knalpot dan gas greenhouse hingga 10% b. Mengurangi pelepasan karbondioksida dan gas beracun tinggi-hingga 30%
c. Menghasilkan reduksi bersih pada lapisan bawah ozon, komponen besar dari asap dan bahaya kesehatan bagi anak-anak dan dewasa untuk masalah pernapasan d. Membantu mengurangi ketergantungan negeri kita dalam impor minyak asing. Selain itu pengolahan limbah secara biologi dapat dilakukan dengan metode lumpur aktif. Pengolahan sistem lumpur aktif adalah metode pemprosesan limbah dengan mempelajari proses dekomposisi secara mikrobiologis yang dikenal dengan biodegradasi oleh mikroorganisme pengurai. Lumpur akan mengandung berbagai jenis mikroorganisme heterotrofik termasuk bakteri yang memiliki peran penting dalam proses pembersihan secara biologis. Bakteri dapat memanfaatkan bahan terlarut maupun yang tersuspensi dalam air sebagai energi. Bakteri tersuspensi dalam
lumpur digunakan untuk mengolah limbah secara mikrobiologis dapat dikembangkan dengan pembibitan (seeding) lumpur yang berasal dari ekosistem alam yang terkontaminasi, tercemar, maupun dari ekosistem alami yang memiliki sifat-sifat khas ataupun ekstrim. Salah satu limbah yang dapat diolah dengan metode tersebut adalah limbah deterjen. Deterjen adalah senyawa sintetik yang termasuk surface active agent. Deterjen merupakan salah satu bahan pencuci yang banyak digunakan sebagai zat pencuci untuk keperluan kosmetik karena memiliki sifat sebagai pendispersi, pencuci dan pengemulsi. Penyusun utama deterjen adalah Dodecyl Benzene Sulfonat (DBS). DBS berfungsi untuk menghasilkan busa. Keberadaan busa-busa tersebut dapat membatasi kontak udara-air sehingga organisme air akan kekurangan oksigen. Adapun metode penelitian yang digunakan untuk menguji kemampuan bakteri dalam mengolah limbah deterjen (DBS) adalah sebagai berikut: a.
Sampling Sedimen Sungai Tebe
Sedimen diambil dari dasar sungai kemudian disimpan dalam box sampel suhu 40 C. Sedimen lalu diisolasi bakteri dengan media benzene sulfonat (2 g DBS, 1 g NPK, 0,4 g Mg.SO4.7 H20) b.
Penentuan waktu eksponensial melalui kurva pertumbuhan
bakteri. Media cair berisi 500 ml masing-masing dimasukkan dalam 2 erlenmeyer 1 L. Kemudian media ditambahkan isolat bakteri secara aseptik dan media lain sebagai kontrol. Media lalu diaerasi, pertumbuhan isolat bakteri diukur dengan turbidimeter setiap 1 jam selama 12 jam. Dari hasil tersebut akan diperoleh waktu pertumbuhan bakteri saat mencapai eksponensial. c.
Pembibitan
(Seeding)
dan
pertumbuhan
isolat
bakteri
yang
diinokulasikan dalam lumpur aktif. Waktu pembibitan disesuaikan
dengan kurva pertumbuhan bakteri, dimana larutan bibit telah siap dipanen saat mencapai fase eksponensial. Penentuan
d.
Kemampuan
Biodegradasi DBS oleh isolat bakteri
air limbah disiapkan dengan cara melarutkan 1 g DBS; 0,5 g NPK dan 0,2 g MgSO4.7H2O ke dalam 1 liter akuades. Campuran digojog hingga homogen. Larutan tersebut mengalami proses aerasi. Sebelum larutan bibit dipindahkan ke dalam reaktor, kadar DBS daripada larutan bibit yang telah mencapai fase eksponensial diukur sebagai faktor koreksi yaitu untuk mengetahui kadar DBS yang tersisa saat proses pembibitan. Larutan bibit sebanyak 200 ml dimasukkan dalam gelas beker dan juga 800 ml limbah DBS. Selain larutan tersebut juga dibuat larutan kontrol. Dari hasil penelitian, diketahui bahwa proses biodegradasi Dodecyl Benzena Sulfonat (DBS) dengan menggunakan isolat bakteri dari sedimen sungai Tebe Denpasar menunjukkan penurunan kadar DBS selama 7 hari pengolahan.
III. CONTOH PENGOLAHAN LIMBAH KOSMETIK DI INDONESIA Limbah cair dari PT P&G terutama mengandung bahan organik yang tinggi yang berasal dari produksi shampo (80 % dari total limbah). Sistem pengolahan limbah cair PT P&G dilakukan secara kombinasi fisik-kimia biologis. Pengolahan kimia yang digunakan adalah proses koagulasil flokulasi, sedangkan proses biologis yang digunakan adalah proses lumpur aktif (activated sludge). Pengolahan kimia dengan proses koagulasi/flokulasi menggunakan bahan kimia Na2CO3 untuk pengaturan pH, PAC sebagai koagulan, dan polimer anionik sebagai koagulan pembantu. Berdasarkan percobaan yang dilakukan, didapatkan dosis optimum koagulan yang digunakan, yaitu Na2CO3 sebesar 600 ppm, PAC sebesar 4000 ppm, dan polimer anionik sebesar 1.5 ppm. Efisiensi yang diperoleh adalah zat padat tersuspensi (SS) tebesar 80,3% dan COD sebesar 80,8%.
Pengolahan biologis baik dengan proses lumpur aktif maupun gabungan proses anaerob-aerob dalam reaktor tipe fixed film dilakukan dengan menggunakan tiga variasi waktu tinggal (detention time), yaitu 24 jam, 48 jam, dan 72 jam. Pengolahan limbah cair dengan proses anaerob dan aerob dalam reaktor tipe fixed film (AAFBR) dengan waktu tinggal 24 jam dapat menurunkan COD maksimum sebesar 34,94%, dengan waktu tinggal 48 jam sebesar 75,34%, sedangkan dengan waktu tinggal 72 jam sebesar 81,53%. Sedangkan proses lumpur aktif dengan waktu tinggal 24 jam dapat menurunkan COD maksimum sebesar 52,01%, dengan waktu tinggal 48 jam sebesar 68,29%, dan dengan waktu tinggal 72 jam sebesar 76,22%. Berdasarkan pengamatan, terlihat bahwa persentase penyisihan COD pada proses aerob cenderung menurun dengan bertambahnya waktu tinggal. Sebaliknya dengan proses anaerob, persentase penyisihan COD pada proses aerob semakin meningkat dengan bertambahnya waktu tinggal. Yang perlu diperhatikan bahwa tenyata efisiensi pengolahan Iimbah cair dengan proses koagulasi/flokulasi (proses fisik kimia), proses lumpur aktif dan proses anaerobaerob (proses fisik-biologi) yang dilakukan secara terpisah belum dapat menurunkan beban COD sampai memenuhi baku mutu limbah yang berlaku. Untuk memperoleh efisiensi pengolahan yang dapat menurunkan beban COD sampai memenuhi baku mutu maka dilakukan penggabungan terhadap ketiga proses.
IV. STUDI KASUS PENGOLAHAN LIMBAH CAIR KOSMETIK DI SEBUAH PERUSAHAAN KOSMETIK AMERIKA KMS (KOCH MEMBRANE SYSTEM )
Industri kosmetik menghasilkan limbah sebagai akibat dari pembersihan alat-alat pencampuran, pengemas dan lantai. Limbah ini sering mengandung minyak, lemak, padatan tersuspensi dan surfaktan. Konsentrasi dari polutan ini beragam tergantung pada jenis dan ukuran operasional industri kosmetik. Aliran
limbah juga berubah-ubah secara signifikan karena siklus operasi dari fasilitas industri. Penting dilakukan sistem pengolahan limbah yang secara efektif dan ekonomis dapat menangani variabilitas limbah tanpa berpengaruh pada kualitas efluen. Metode konvensional untuk menangani kosmetik meliputi penggunaan bahan kimia yang berhubungan dengan penetapan kejernihan air, alat dissolved air flotation, dan rotary drum vacuum filters. Sejak tahun 1980, KMS ( Koch Membrane System ) telah menggunakan ultrafiltrasi (UF). Keuntungan ultrafiltrasi adalah sebagai berikut: 1.
Tidak membutuhkan bahan kimia seperti polimer atau koagulan lain
2.
Mudah dioperasikan dan hanya butuh sedikit tenaga operator
3.
Konsisten dan efluent kualitas tinggi dapat dicapai dengan ultrafiltrasi
walaupun komposisi limbah cair “mentah” sangat b eragam. KMS telah menyediakan lebih dari 20 sistem ultrafiltrasi untuk pengolahan limbah cair industri. Sistem UF menggunakan baik tubular (1" FEG™-Plus, salah satunya membran HFM-251 atau HFP-276 ) dan hollow fiber (membran XM atau CM) produk membran. Sistem UF KMS telah berhasil mencapai pengurangan volume 10 -100 kali tergantung komposisi bahan dan membran yang digunakan. Dikarenakan komposisi limbah cair industri kosmetik beragam maka fluks membran hanya dapat ditentukan dengan ploting sebenarnya. Untuk tubular 1”, produk-produk FEG™, fluks membran pada metode ini berkisar antara 30 - 40 GFD (51 - 68 lmh). Untuk produk hollow fiber KMS , fluks berkisar dari 15 - 25 GFD (26 - 43 lmh).
Beberapa hasil parameter
pengolahan limbah industri kosmetik dengan sistem UF sbb :
Rekomendasi Pretreatment untuk sistem UF meliputi penghilangan minyak free floating dan padatan . Kantung filter 200 mikron direkomendasikan
sebagai prefiltrasi untuk membran fiber sementara membran tubular FEG™ hanya membutuhkan 3000 mikron filter.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2005. Parallel Products, The Waste Management and Resource Recovery Experts. Fitriani Niza. 2010. Optimasi pengolahan limbah cair dengan proses fisika-kimia-biologi : studi kasus industri permen, kosmetik, dan farmasi, pt procter & gamble indonesia.
Jakarta.
Tersedia
online
:
http://www.lontar.ui.ac.id//opac/themes/libri2/detail.jsp?id=75272&lokasi=lokal diakses 4 oktober 2010 Koch Membrane Systems, Inc., 2005, Application Bulletin Cosmetics Wastewater Treatment , www.kochmembrane.com diakses 4 oktober 2010 R itariata.blogspot,
2010,
Pengolahan
Limbah
Cair
Pada
Industri .
http://ritariata.blospot.com diakses pada tanggal 14 Oktober 2010 pada pukul 23.39 WIB Majaromagazine, 2008, Teknologi Pengolahan Limbah B3. http://majarimagazine.com diakses pada tanggal 14 Oktober 2010 pada pukul 23.39 WIB Scribd, 2010, Jenis dan Karateristik Limbah B3, http://www.scribd.com diakses pada tanggal 14 Oktober 2010 pada pukul 23.42 WIB Putra
prabu,
2008,
Identifikasi
dan
Karakterisasi
Limbah
http://putraprabu.wordpress.com diakses pada tanggal 14 Oktober
B3,
2010 pada
pukul 23.39 WIB Opixcute.blogspot, 2009, Penyebab BOD dan COD, http://opixcute.blogspot.c om diakses pada tanggal 15 Oktober 2010 pada pukul 00.13 WIB Chemistry,
2009,
Pretretment
pada
Pengolahan
Limbah ,
http://Chem-Is-
Try.Org/2009/06/08/Pretreatment pada pengolahan limbah.htm diakses pada tanggal 15 Oktober 2010 pada pukul 00.13 WIB
