teknik ekstraksi pewarna batik pengolahan limbah pewarna · pdf fileviolet, dan biasanya...

PEWARNA DAN PENGOLAHAN

LIMBAH PEWARNA

Oleh:SAKUNDA ANGGARINI, STP, MP, MScNUR LAILATUL RAHMAH, S.Si., M.Si.

WARNA

Persepsi yang dihasilkan dari deteksi

cahaya setelah cahaya tersebut

berinteraksi dengan objek.

(Lawless and Heymann, 1998).

Warna sering menjadi indikator kualitas

dari suatu produk atau bahan

(Downham and Collins, 2000).

BAHAN PEWARNA

Suatu bahan berwarna yang memiliki

afinitas kimia terhadap benda/bahan yang

diwarnainya

AFINITAS :

kecenderungan suatu unsur atau

senyawa untuk membentuk ikatan kimia

dengan unsur atau senyawa lain.

TUJUAN PENGGUNAAN

PEWARNA

Mempertegas warna yang telah ada pada

produk, tetapi kurang nampak seperti yang

diharapkan konsumen.

Memperoleh warna seragam pada komoditi

yang warna ilmiahnya tidak seragam.

Memperbaiki kenampakan dari makanan yang

warnanya memudar akibat proses panas atau

yang warnanya diperkirakan menjadi pudar

akibat penyimpanan.

TUJUAN PENGGUNAAN

PEWARNA Memperoleh kenampakan yang lebih

menarik dari bahan aslinya, misalnya

pewarna agar-agar.

Untuk identifikasi produk, misalnya

margarin berwarna kuning.

BEBERAPA HAL YG HARUS

DIPERHATIKAN DALAM

PENGGUNAAN PEWARNA

Kelarutan

pH

Bentuk fisik

Bahan tambahan lain

JENIS –JENIS PEWARNA

• BERDASARKAN SUMBER PEROLEHANNYA :

1. Zat Pewarna Alam (Pewarna Alami)a. Berasal dari ekstrak tumbuhan, hewan dan mineral

b. Bersifat aman, khususnya bagi tubuh

c. Termasuk zat yang tidak perlu mendapatkan sertifikasi

d. Dapat memberikan flavor, menjadi zat antimikrobia & antioksidan

e. Cenderung mahal

2. Zat Warna Buatan (Pewarna sintetik)a. Berasal dari zat kimia buatan

b. Tidak boleh digunakan pada makanan

c. Umumnya mengandum logam berat

d. Murah

JENIS –JENIS PEWARNA

BERDASARKAN FUNGSINYA

1. Pewarna Makanan

- Pewarna alam

- Pewarna jenis direct, mordant dan vat

2. Pewarna Non Pangan

- Oksidasi Basa (pewarna rambut & bulu)

- Pewarna bahan kulit

- Pencerah floresens (utk serat tekstil dan kertas)

- Pewarna solven (untuk kayu dan tinta)

- Pewarna karbin (sedang dikembangkan untuk mewarnai berbagai substrat)

PERWARNA ALAM

Berasal dari Tanaman

Antosianin, karotenoid, betalains, klorofil dankurkumin

Berasal dari aktivitas mikroorganisme

Monascus sp (angkak)

Berasal dari hewan dan Serangga

Cochineal (zat warna merah dr seranggaDactylopius coccus), zat pewarna heme

PEWARNA ALAMI

Klorofil adalah zat warna alami hijau yang

umumnya terdapat pada daun sehingga

sering disebut zat warna hijau daun.

Miglobin dan haemoglobin ialah zat wara

merah pada daging yang tersususn oleh

protein globin dan heme yang mempunyai

inti zat besi.

PEWARNA ALAMI Karotenoid merupakan kelmpok pigmen yang

berwarna kuning, orange, merah orange yangterlarut dalam lipida ( minyak ), berasal daritanaman atau hewan.

Anthosianin dan anthoxanthin tergolong pigmenyang disebut flavonoid yang pada umumnya larutdalam air. warna pigmen anthosianin merah, biru,violet, dan biasanya terdapat pada bunga, buah –buahan, dan sayur – sayuran.

PEWARNA ALAMI

Antoxantin termasuk kelompok pigmen

flavonoid yang bewarna kuning dan larut

dalam air. Antoxantin banyak terdapat

dalam lendir sel daun yang kebanyakan

tidak digunakan sebagai makanan.

PEWARNA ALAMI (UNCERTIFIED)

Biksin larut dalam lemak, sedangkan non-

biksin larut dalam air, dan warna yang di

hasilkan adalah kuning warna buah persik.

Biksin sering di gunakan untuk mewarnai

mentega, margarin, minyak jagung, dan

salab dressing.

PEWARNA ALAMI

(UNCERTIFIED COLOUR) Karotenoid sebagai pewarna

Golongan karoten menghasilkan warna

jingga sampai merah dan dapat larut dalam

minyak. Zat-zat ini di gunakan untuk

mewarnai produk-produk minyak dan

lemak seperti margarin dan minyak

goreng.

PEWARNA ALAMI

(UNCERTIFIED COLOUR) Karamel

Karamel berbentuk amorf yang bewarna

coklat gelap dan dapat diperoleh dari

pemanasan yang terkontrol terhadap

molase,hidrolisat pati, dekstrosa, gula

invert, laktosa, sirup malt, dan sukrosa

PEWARNA ALAMI

(UNCERTIFIED COLOUR) Titanium Oksida

Titanium Oksida berwarna putih. Dalam

bentuk kasar atau mutu rendah titanium

oksida sebagai warna dasar cat rumah.

Secara tersendiri, titanium oksida

digunakan dalam sirup yang dipakai untuk

melapisi tablet obat. penggunaan titanium

oksida diizinkan sejak tahun 1966 dengan

batas 1% dari berat badan.

PEWARNA ALAMI

(UNCERTIFIED COLOUR) Cochineal, Karmin, dan Asam Karminat

Cochineal adalah zat berwarna merah yang

diperoleh dari hewan coccus cacti betina

yang dikeringkan. Zat pewarna yang

terdapat di dalamnya adalah asam

karminat. Karmin diperoleh dengan cara

mengekstrasi asam karminat. Karmin

digunakan untuk melapisi bahan

berprotein dan memberikan lapisan warna

merah pada jambu.

Pigmen zat pewarna alam

Antosianin : orange, kuning, ungu, biru

Tanin : coklat

Klorofil : hijau

Karoten : jingga hingga merah

Biksin : kuning

Sumber bahan pewarna alami(BPA)

Nama Warna Bagiantanaman

Kunyit Kuning Rimpang Kesumba Merah terang Buah Pinang Merah tua Biji

Mengkudu Coklat Akar Jati Coklat kemerahan Daun

Jambu biji Hijau kemerahan Daun Soga Kuning Akar/batang

Kayu secang Kuning kemerahan KayuKayu lambato Kuning KayuKayu ramelang Kecoklatan Kayu

Sirih Hijau DaunBunga telang Biru Bunga

Manggis Ungu KulitIndigo / nila / tom Biru Daun

Aplikasi BPA

BPA dapat diaplikasikan terhadap: sutera, wol, dan kapas (katun) serat alam

Namun, BPA tidak dapat diaplikasikan pada serat sintetis

Teknik ekstraksi BPA secara umum

MASERASI

yaitu proses pengekstrakan yg dilakukan dengan merendam bahan ke dalam pelarut yang sesuai kepolaran.

Bisa dilakukan dengan alat sederhana pada suhu kamar ataupun di atas suhu kamar tergantung sifat bahan

Prinsip : Pengekstrakan zat aktif dilakukan dengan caramerendam bahan dalam cairan penyari / pelarut yang sesuai pada temperatur kamar, terlindung dari cahaya. Cairan penyari akan masuk ke dalam selmelewati dinding sel. Isi sel akan larut karenaadanya perbedaan konsentrasi antara larutandi dalam sel dengan di luar sel. Larutan yang konsentrasinya tinggi akan terdesak keluar dandiganti oleh cairan penyari dengan konsentrasirendah (proses difusi). Peristiwa tersebutberulang sampai terjadi keseimbangankonsentrasi antara larutan di luar sel dan didalam sel .

Teknik ekstraksi BPA secara umum

SOKLET / SOKLETASI

yaitu ekstraksi menggunakan pelarut yang selalu baru yang umumnya dilakukan dengan alat khusus sehingga terjadi ektraksi kontinyu dengan jumlah pelarut yang relatif konstan dengan adanya pendingin balik

Prinsip

ekstraksi menggunakan pelarut yang selalu baru yang umumnya sehingga terjadi ekstraksi kontiyu dengan jumlah pelarut konstan dengan adanya pendingin balik.

Soklet

Proses pencelupan tekstil padabahan pewarna1. Mordant perendaman kain ke dalam garam

logam seperti tawas (Al2(SO4)3) yang berfungsiuntuk membentuk jembatan kimia antara zatwarna alam dgn serat sehingga afinitas (dayatarik) zat warna meningkat terhadap serat, dan berguna utk menghasilkan kerataan danketajaman warna yg baik.

Sebelum dilakukan proses mordant, kain terlebihdahulu dicuci dan direndam dalam air sabunselama 12 jam, kemudian dibilas dandikeringkan.

Proses pencelupan tekstil padabahan pewarna2. Fiksasi proses penguncian warna

setelah bahan dicelup dengan zat warnaalam agar memiliki ketahanan lunturyang baik

Jenis larutan fixer:1. Tunjung (FeSO4)2. Tawas (Al2(SO4)3)3. Kapur tohor (CaCO3)4. Air cuka (CH3COOH) dan jeruk nipis

Contoh pewarnaan kain batik dengan BPA Indigo

1. PROSES MORDANTING Resep mordanting untuk 500 gram kain

katun.- Kain direndam dalam larutan 2 gram/liter air dan TRO selama semalam.- Cuci bersih.- Rebus dalam air yang mengandung 100 gram tawas dalam soda abu (30 gram) selama 1 jam.- Keringkan dan siap di warna alam.

Contoh pewarnaan kain batik dengan BPA Indigo2. PROSES PEWARNAAN DENGAN BPA

INDIGO- Kain yang sudah dibasahi dicelupkan pada zatpewarna bersuhu dingin,- Kemudian dijemur di tempat yang teduh dandalam keadaaan setengah kering, celupberulang-ulang hingga sesuai ketuaan warnayang dikehendaki (minimal 5 x).- Setelah kering , kain tersebut di fiksasi dengan(larutan air cuka + jeruk nipis).- Cuci bersih dan jemur di tempat sejuk dantidak terpapar sinar matahari.

Contoh pewarnaan kain batik dengan BPA Indigo

3. PEMBUATAN LARUTAN FIKSASI Pada akhir proses pewarnaan alam, ikatan antara zat

warna alam yang sudah terikat oleh serat masih perludiperkuat lagi dengan garam logam seperti tawas (Al2(SO4)3), kapur (Ca (OH)2) dan tunjung (FeSO4). Selainmemperkuat ikatan, garam logam juga berfungsiuntuk mengubah arah warna ZWA, sesuai jenis garamlogam yang mengikatnya.

Pada kebanyakan warna alam, tawas akanmemberikan arah warna yang sesuai dengan warnaaslinya, sedangkan tunjung akan memberikan arahwarna lebih gelap/tua.

Pada pewarnaan dengan indigo, fiksasi yang digunakan ialah dengan larutan air cuka 0,5 ml/l dengan ditambahkan 1 buah jeruk nipis/ 20 l.

Jenis pewarna berdasarkanstruktur kimia (Al-Kdasi, 2004)

Nitroso

Nitro

Azo

Stilben

Difenil metana

Tifenil metana

Akridin

Aminokinon

Anin

Indofenol

Kinolin

Indigoida

Contoh struktur kimia pewarnagolongan azo (ikatan N=N)

Ikatan N=N

Jenis pewarna sintetis untuktekstil/batik Acid dye sutera, wool, alpaca, mohair

dan nilon: anthraquinone (biru), azo(merah) dan triphenylmethane (kuningdan hijau):acid yellow G (yellow 1)acid red 184Remazol black b (diazo)

Basic dye acrylic:basic rhodaminebasic bismark brown

Lanjutan… Direct dye digunakan bersama NaCl

dan Na2SO4, untuk kain katun:- Direct sky blue (blue 1)- Direct orange Se (orange 26)

Mordant dye / chrome dye katun, wol, sutera, butuh penambahan bahan kimiaseperti sodium sulphate, acetic, formic acid, lactic acid, sodium thiosulphate, Na atau K dichromate:- Mordant yellow 12- Mordant red 7

Lanjutan…

Vat dye jeans Reactive dye vinyl dan katun Sulfur dye katun Solvent dye Pigment dye Naphtolmemulihkan warna jeans Rhodamine Efek warna rodamine bersifat

fluorine / fluorescents yaitu cerah menyala. Rhodamine dibagi menjadi Rhodamine B ( Rhodamine 610, C.I. Pigment Violet 1, Basic Violet 10, or C.I. 45170 ), Rhodamine 6 G, Rhodamine 123.

Hasil survey jenis pewarna danpengolahan limbah pewarna batik diSampang, Tuban dan Trenggalek

Mayoritas pewarna sintetis untuk batik yang digunakan adalah Remazol danNaftol

Penanganan limbah pewarna yang telah dilakukan :- dibuang langsung / tidak diolah- dibuatkan sumur resapan

Beberapa teknik pengolahanlimbah pewarna batik

Adsorpsi

Kombinasi koagulasi - sedimentasi –adsorpsi

Fotodegradasi

Fotooksidasi dan ozonasi

Elektrolisis

Adsorpsi Merupakan metode yang paling sederhana Adsorpsi merupakan proses penyerapan

pewarna oleh adsorben. Contoh adsorben: karbon aktif tempurung

kelapa, karbon aktif sekam padi, karbon aktifbatubara lokal maupun impor.

Teknik: membuat bak/kolam penampung yang berisi adsorben untuk menampung pewarnayang dilengkapi dengan filter untuk menyaringair yang telah diadsorpsi pewarnanya lalu dialirkan ke bak kedua yang berisi adsorben laluterakhir dapat dialirkan ke lingkungan

Adsorpsi Keuntungan:

- mudah diaplikasikan- murah

Kelemahan:- belum 100% pewarna teradsorpsi, sehingga

masih ada kemungkinan tercemar kelingkungan

- butuh beberapa bak penampung- butuh perlakuan khusus terhadap adsorben

yang dipakai setelah beberapa lama,misalnya dibakar, dll yang kemunginan masihmengandung zat warna

Kombinasi koagulasi – sedimentasi- adsorpsi

Merupakan metode yang memanfaatkanproses penggumpalan zat warna,pengendapan dan penyerapan.

Contoh koagulan: FeSO4, Ca(OH)2,Al2(SO4)3

Contoh adsorben : karbon aktif

Sedimentasi dilakukan untukmengendapkan hasil koagulasi

Kombinasi koagulasi – sedimentasi-adsorpsi

Keuntungan:

- persen pengurangan warna 100%

- air limbah bebas warna

Kelemahan:

- butuh perlakuan khusus hasil sedimentasi

Fotodegradasi Fotodegradasi merupakan metode yang

membutuhkan bahan fotokatalis dan radiasisinar ultraviolet. Fotokatalisis memanfaatkanfoton (cahaya) tampak atau ultraviolet untukmengaktifkan katalis yang kemudian beraksidengan senyawa kimia yang berada pada ataudekat dengan permukaan katalis.

Metode ini akan menguraikan warna menjadikomponen-komponen yang lebih sederhanadan lebih aman untuk lingkungan.

Contoh: degradasi metilen blue dengeanfotokatalisis dan fotoelektrokatalisismenggunakan film TiO2

Skema proses fotodegradasi

Fotodegradasi Keuntungan:

- lebih ramah lingkungan

o Kelemahan :

- membutuhkan reaktor dan seperangkat alat yang agak rumit

Fotoksidasi dan ozonasi Merupakan metode pengolahan limbah dengan

menggunakan bahan-bahan pengoksidadengan teknik advanced oxidation processes (AOPS) dan kombinasi ozon, hidrogen peroksidadan raadiasi sinar UV.

Kelebihan: - Sangat baik mengurangi warna

Kelemahan:- Tidak mampu menurunkan COD- Biaya sangat tinggi, sulit diterapkan dimasyarakat

Elektrolisis

Merupakan metode yang efektif, selektif, ekonomis, bebas polutan dan dapat menghancurkan senyawa-senyawa organik

Metode elektrolisis menggunakan anoda dan katoda platinum (Pt).

Pt merupakan logam inert yang sangat baik sebagai elektrokatalis dan tahan terhadap kondisi larutan.

Skema elektrolisis

Skema elektrolisis

Cara kerja elektrolisis

Limbah batik dimasukkan dalam bak elektrolisis,, kemudian dimasukkan elektroda, katoda dan anoda masing-masing berbahan platinum dan dilengkapi dengan pengaduk.

Kedua elektroda dihubungkan dengan sumber arus DC melalui voltmeter dengan potensial maksimum 5 Volt.

Elektrolisis limbah batik dijalankan dengan memasukkan potensial sebesar 5 V dan elektrolisis dihentikan jika larutan sudah menjadi jernih.

Hasil elektrolisis limbah batik merupakan limbah yang berwarna jernih, kemudian dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis, COD dan logam berat dengan AAS.

SEKIAN

TERIMA KASIH