Q LPPM Itenas 1 No.2 I Vo1.XIII April - Juni 2009

emf afia'ii Logam dari Limbah Katalis Bekas dengan Proses Bioleaching

Ronny Kurniawan, Sirin Fairus, Tria Liliandini, M.Febrian Jurusan Tek.r& Kimia, Fakultas Teknik Industri, ITENAS, Bandung

Ernail : ronnyYk@itmas.ac.id

Penelitian ini bertujuan memisahkan kandungan logam tertentu dari suatu limbuh padat menggunakan metode bioleaching khuswnya untuk mengetahui pengaruh waktu bioleaching terhadap perolehan (jield) logam yang terlarut dalam rajinat dan un& mengetahui selektivitas mikroorganisme terhadap logam yang terkandung dalam limbah Katalis b e b pada p m e s - bioleaching. Pelanrt yang digunakan adalah aqua DM dm percobaan ini memvariarikan jenis limbah padat spent catalyst dari bebempa bahan baku @an baku I, bahan baku 11, dim bahan baku III), waktu bioleaching (5, 10, dun 15 hari), dun jenis mikroorganime (Escherichia coli dun Aspergillus niger), dengan jumlah mikroorganisme (10% dari total volume kerja), dun temperaiur bioleaching (37 "C). Analisis yang dilakukan padu penelitian ini adalah analisis konsentrasi logam. Dan' hasil penelitian diketahui bahwa waktu bioleaching berpengaruh terhadap konsentrtwi logam dalam mflnat. Semakin lama waktu bioleaching maka semakin besar konsentrasi logam dalam mflnat. Yield logam terZMik didopat pada bioleaching bahan baku 111 menggunakan fingi Aspergillus niger selama 15 hari dengan yyleld logam Ni sebesor 1.35% bh . Secara keseluruhun yield logam Cu, Zn, dun Ni hasil bioleaching menggunakan Jirngi Aspergillus niger lebih besar daripada menggunakan baktenen Escherichia coli, kecuali untuk logam Cr.

Kota kunci: Bioleaching, Logam, Escherichia coli, Aspergillus niger.

ABSTRACT

The purpose of the research is separating certain metalfiom a solid waste by bioleaching method, especially the influence of bioleaching time to the d irsoc i~dyie ld metal, and to know selectivity of the microorganism to the mkrl containing spent catalyst waste on bioleaching process. Aqua DM is used as the solved and t k 3 expiment varied spGl'lt catalysts as solid waste fiom several raw material (7, I4 and 111 raw muterial), bioleaching time (5, 10, 15 days), and types of microorganisms (Escherichia Coli and Aspergillus niger), with amount of microorganisms (I O%&m the total work volume), and bioleaching temperature (37 "C). Metal concentration is used for the analysis on this research. From the results of this research, it is known that the bioleaching time influences metal concentration in rafinat, the longer time of bioleaching, the bigger of the metal concentration. The best metal yield Ni fix: 1.35% bh) was reached fiom raw material III. Using Aspergilus niger fungi within 15 days. Generally, the yield of Cu, Zn, and Ni on bioleaching process using Aspergillus niger &ngi was better then those were gained by Escherichia coli, except Cr.

Keywords: Bioleaching, Metal, Escherichia coli, Aspergillus niger.

Ronny Kurniawan, Sirin Fairus, Tria Liliandini, M.Febrian

Perkernbangan indwtri diberbagai sektor saat ini scrnakin pesat. Hal ini alum bdampk pada m e n i q k a ~ v d r t m r ; * l i n J u h ~ ~ b & k l ~ c a i i m s u p ~ n l ~ p & t . ~ diperlukan pcngolaha limbah baik uptuk tujuan me- M m d ~ beku nrrrta bmagan timbrh mmpm uutuk tujm rec~wry zat-zat y u meoih bsrharp.

Jenis limbah ymg c d m n g a h r uduldikhhhgi dddrlimbah padat y.ne mengandung logam. ~ a l a h s a t u ~ p i ~ ~ - ~ @ f & ~ d u s g l ~ h ~ t i W ~ dire- kmbali. Msfods alr%rksi p a d a t 4 (Irac#ng).dhh aalah eatu dtematif pengolab limbah yang drprt dilatralrm. Nunun rnasih t d q a t kcndala pada metode ini, yaitu sukarnya untuk mcmukan pelarut yang M u n t u k jeaie logam tcrtextu y a q sltpn dioth atnu dirscovcry.

Mctode bwluzching amqmkan salah satu teknologi altematif untuk menangplqi - ini. .~io&&ng addakwdl p m p a l a r u t a u / p c l ~ logam am p q p m b i h (*-dari

rypiadis bent-& yang Tanit dengan' meqgmakan bahtuan &oorgaGs&. Sehingga pada drsarnyrr prinsip .bioleaching dan leaching sama, hsnya saja pada bioleaching yang berperan untuk .-t +ya difusi solut (logam) k baik&'n pclamt dalah mikroorgyisme 141. Dengan

tid&+@mdianya pelarut yang stkktif bukan lagi masafah, knrena pclarut yang digwtkan pada QQdeuciWg-ti&& h ~ ~ ~ p e l a r u t yang ddktif- logom diiqinkm

Ssbagaimans pa& penjelasafi yang telah diurgikan scbelumnya, mar ' Ih utama dalam b l a h a n l ~ a h pzdnt dengirn metode leaching adalah sukarnya rmtuk m e n d . pelatut p g selektif. Untuk memgmi mrupdah t d u t salah satu altematifkya arSatafi dcngark menggunakan bbk bial&ktg. P a k b r - ~ ~ y a a g dapat sdpenghakt Witas dan W ~ a s Moteaching l o p dari I i padot (wdimeu] ddab j W M prdat ylrng ah^ diolah, pemilihan jenia n&mrpmm .La dipakm, ~&4~&smfmi, ldts pH msdi(un dbo m p m a t ~ @drochiag141.

Jcnis padatan logarn yang dapat dig& untuk aplikasi bioleschhg dapat berupa bijih dengan kandungan l o p yang rendnh a- limbob padrrt yaw wW% m: 9 tw, sen& nikcl, tembaga, krom, dan schgihya [3]. Pada pcaditian ini digunakm limbah katalis logam yang diperoleh dari suatu idwtri , dimana katalis ini me* ti& dapat dirtgenerasi kembali.

Milnoorganisme nmupalcan salah satu f&br jrlldg sangat berperan d a l h bioleaching logam. Pemilihan milaworganisme yang akan difiakan tepat b n a r p d g v ~ w tcePebut nramilj)ri eelektifitas tcdsdq bgam-lo~am tertegaL Mikm-rne yang umwmya digmdim &lam proas &dcacR&& lalphn b;fw M golongan bakteri dan golongan @. Gdo- bPlrjeri. seperti: F W & m % t s j i ~ , TRiobacillus thi-danr, kherechia cali, dan scbagainya. Golongan fuoei aqmtk h p g g t h u niga &I ~enicilli tq si~~ikjsdum [4].

Ltmmyt~ waktn bioleaching alcai~ sangat bcrpengd pada pertumbuhau dan aktivitas metafidiwne rdkmo-. Tmtu uja hal ini ahin berdarn.,ak pada perolehan hdl akhk biohc&g, taitu niY k m m t r d *lbgrm ysnlt terM$ung dalam m&q+ &lain itu, sGtiap j u ~ ~ y a i hrmdairtit'mjtndlri ishd.p bndisi lingkun@a s e m i wddc ketangiwagm OLPb lonns. itu pmentmm bldpntur bioleaching s c b h y s diwsus3rPn dongan b d i s i patmhdm aptirrrtlm 'dad fxdtrtmrganim yang digunaLan agas diQPatkw He& kmwntrasi LsgPan yim$ malsimal.

;z-

Seam umum penelitian ini bertujuan untuk memisahkan kandungan logam tertentu dari swtu limbah" padat dengan menggunakan meto& bioleaching. Adapun tujuan khusus dari penelitian ini adalah mtuk mcngetahui pengaruh waktu bioleaching terhadap perolehan (yield) logam yang terlarut dalam rafinat clan untuk mengetnhui selektivitas mikroorganisme terhadap lugam yang tcrlcandung dalam limbah Wis bckas pada proses bioleaching.

.. . .

Pemisahsn Logam dai Liwbah Katatis Bekas dengan Pmes Bioleaching

2.1 Pendelcstur Pewbam Pada penclitian hi &an difahriatn pcrcobaan pemisahan logam dari campban %mbb padat d c q ~ menggmakmmetodc bio-.--padat iaiberaealtsari l ~ ~ y r a e mengdung l o p yrne sukar ditaqphgi &ngan meto4c: laa&@ biabd ~ tsd '@&ih h n p disebabkan oleh dartiya mencmukaa p e h t yang sclektif €c&dap kqpm yaag ia* dilpiM63cein.

h c s biolcoching pada pcmbaan ini berlmgsung weata b* t r i & a g g m h n palm ~M#M DM dm baorPa -, dimma bcapmn mbagai bihtalis. Adapun variabcl- v a g i & c d ~ ~ * ~ i a i - ~ - v*itatrq,: a. Temposatrre : 37OC b. Jumlah mkoorgauisme : 10% dari total @um cair c. ukumpadatan : 30-40meoh

Variabel berubah : $ - a. Jenis bahain baku : 2" - - BahapbakuI,ygituspe~stc~)radgdi~yaterdiri~lo~CudaoZn. C?* -" - . r Baharrbohrn~sperd~tyatg~yateddiriptaologanrlogamGudpaCr P . d - - ISahan bakr XITyiiOn spc#t w m m dbhtamya t&rdiri atas logamNi

: - dk@&##u coli dm Aspegilhu N i :'5~16,danIShari .

I- I I . . . . - . _

Ketcrangat~ peralatan u ~ l . yang &@&ad, yeik : A. Shaka D. RWil-'- B. Water bath E- F F ~ C. Tewometer

Bahan-bahan yang & 1. Balm baku (apnf catalpst) 2. Bcirerichia coli clan d u m nutrisinya

- -

Ronny Kumiawan, Sirin Fairus, Tria Liliandini, M.Pakiw

3. Aspergillus niger dan medium nutrisinya 4. AquaDM

2A PenelltiPll Tahap Pedahuluan Tahap pendahuluan @engcdmgbiakan milrroorganhpe) tcrdiri hi: 1. PcrtumbuhPn bakteri E s M c h i a coli 2. Parh.rmbuhpnfungi*gillw*

Mempersiapkan bahan baku spent catatyst

Menimbang bahan baku q m r catalyst dengan massa 100 gram.

Mempersiapkan mikmorganisme (E. coli I d.aA.n&w)ymsgUbdiinehhi I I M ~ n ~ m i k m o r g a n i s n r I (lWriatt Bmth untuk E. CON dan PotaM

h t f i ~ t a k A. niger)

Mencampur semua bahan dalam labu Erlenmeyer dan m c n m aqua DM sebanyak 170 ml

I + Malakulcaa proam biolaaching acoara aerob pada b q m t w 37 O C untuk bakteri

coh' b & g i A s p e $ l b nigc; pada waktu bioleaching yang teleh ditentukan

I

f.". Melelnrkan k m h H prdmim & m d &&an variasi jcnis limbah, waktu

biolfpching, dan jonis mihrganisme -

Gambar 2. Bagan d r penh8h.n logam dengan Bioleaching

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada penclitim ini lrandungan Data konsentmi logam dalam

logam dianalisa mcnggudm AAS (Atomic Absorption bahan baku ttrtera pda Tabel 1 bedcut hi.

1 .

Tabel. 1 Konrentr~si logam dalam retiap bahan baku (spent catalyst)

oleaching terhsdq, kcmen- logam & ~ t b i s m r t i . m a l a l ~ k t r v a y a n g

Gambar 6. K u m paaymh w.lrlP -- Icvuriqnis?i* --'-,$ ., -1- .+*:,&FA:

I

Gambar 8. Kurva peng~rnb iolu~cRing tcrhahp Iroa~lltrul logam diltm nfimt dengan bahm bak

. . AsprgilI~s Niger

Berdasarkan kurva yang terlihat pada Gambar 3, Gambar 4, Gambar 5, Gambar 6, CL 7, dm Gambar 8, &pat dikddiui bahwa semakin lama waktu bioleaching, konseatmi logam yang terkandung di dalm rafinat juga semakin besar. Hal ini sesuai dengan teori, Ya;tu walrtu bioleuching akm berpengaruh p d a proses pelamtan log- dimana a d n lama waktn biaieacMng, mak; jumlab logam ymg teiiarut ke &lam r a w jup s d n be= : - I:- -+ , .-- - .*<." ..A*& u;. -" g m - -

=%=z Pa& pe l i t i an ini dilakdcan percobaan dahulupn yary v a k a n tahp pmgembangbi - .. . P" I inokulum mikroorganisme hingga mcncapai tahap pem~nbuhan stnslonernya. fnohlum scl b yang selanjutnya digunakan pa& proses bideaching, sehrngga selama bioleaching ber1ang p e r h m b b rnikroorpanism~ untuk mernperbaayak diri tidak terlalu besar, karena mik roorp

.rZsi

Aktivitas meta4olIsme yang elakukan oleh mlkroorganisme yam g ~ i m r ~ s s . ti11~o : aaaran pemecahan glukosa menjadi asam piruvat yang tejadi &lam sitosol semua sel dengan t ~ ~ ~ d n untuk menghasilkan energi (ATP). Dalam ha1 ini glukosa sebagai sumber karbon berasal dari medium nutrisi mikroorganisme yang ikut diumpankan bersama mikroorganisme [2]. Bakteri Escherichia coli diumpankan bersama dengan nutrisi Nufrient h t h ( r~~~gmdmg yemt e x h # cten pepton ecb 14 sumber karbon), sedangkan fungi Aspergillus niger diumpankan bersama dengan nutrisi Potato Dextrose Broth (mengandung potato extract dan dextrose sebagai surnber karbon). Aktivitas glikolisis yang terjadi berlangsung pada suasana aerobik .- -+-= .%-- -

A ..,. ....]1._1.'1I - +*-.- ... . Asam piruvat yang dihasilkan dari proses glikolisis selanjutnya akan dikonversi oleh mikroorganisme menjadi senyawa asam organik, seperti asam asetat dan asam sitrat. Proses produksi asam organik oleh mikroorganisme adalah sebagai berikut:

a. Pada bakteri Escherichia coli Rak

Reaksinya: W"$: - 1

1. Gula (CQH~+O~) ;likolisi-, , tci _ I , , k.:L:r, - ~ t . * *,

. 2. D e k a h l r s s i a s a m p h l --.~*%m*..~~. 7 - . . . . + . i , *

ael, id h k ~ J -4 a*idsd%ri ~r i J R , ~ d fi'i~m YoYitl) .;) bl(gr~Q Asam piruvat Asetaldebid + CUZ

Piruvot dehrhosrlave

.<- ".. i 3. Awtaldehid diubah maqjadi allcoho1 (etanol).

2 CH3CR0 + 2 NA: Alkpkd-r 2 GHPH + 2 NAD.

4. Dalam ksadaan asrob atanol diubah menjadi asam asetat w 2wa - 2 ~ ~ ~ 0 0 ~ + & 0 + 1 1 6 k a l ' ~

b. PsdrflulgfAjgnrglllrn& Asam pirwat broil ~~ maauju mifokondria, lulu bdkatan dengan koenzim A tncmbmtuk asctil koA, 1 mo1Gkuf NADH, dan CQ, k e m u b cnzim piruvat huboksilasc menjadi akif untuk ~ a r a m o ~ y a u g d i ~ r d g n b a g i b i o o i n t e s i o a s e m s i ~ .

0 0 W- COOH H ll -1

C3-b-C-S-Cd + C-COOH + EW --+ HO-C- COOH + CoA-SH I I CH?- COOH CH2 -COOH

Acetyl-S-CoA Oxaloaceeste Citric Acid

Asam organik inilah yang melarutkan solut logam menuju fasa cair. Pelarutan logam umumnya dittntukan olch falrtor kcmen€rasi dan kercaktih asam organik. Scmakin lam wsktu bialeuching, . maka s& lama pula alRivitaa mtabolime yasg dil* 01th m h m n p m m . . . Hal ini a h bcrdempak plada pamghtan komtdmsi asam organik p g dbakan,

Sifat-eiht asam organik yang pent@ datam pclarotm logrun ditatukan oleb gups kahlrsil ( C W ) dim gugus hibksil (OR ) hohtnya wrfP cbudasipyir 121. augaP hrbokd COOH dapat mlspas proton dalam larntan dm ion, dimmil ion ini &ipat brrePksi dengan ion logum mcdmtuk garam, sqmti ganm R-COO&, RICOBCII, R-COQCr, dm R-oOONi. Semrkin mcniqht kommtrasi asam organ& nvlra stmakin meningkat j d a h proton yang dapat dilcpas,

nsitas penyerangan proton terhadap ikatan logam eemeSkin mcning)rat pula, HaL iai hrEhkgamprmg d[i?ea&ing &an s u n a l h besar.

Namun lain halnya dengan yang terlihat Gambar 5, pada hari ke-10 darr hsri b15 hump, h m m t m i Ni ddam rsfinaf tsbap. Ada btbaapa -or yang mungkin menycbabkan ha1 hi, diantmmya sebagai bcriht: a. Tercqhya h d i s i kesethbangan

Pada saat lo- mengalami pelamtan, maka reaksi y a q berbgamg adalah dimma r k t P i n g f o ~ ~ ~ k ~ ~ ~ . ~ i n i ~ t s r j c o i ~ ~ q t a r a r n t ~ m - atompada l a p i s r n ~ k r i s t a l l ~ ~ [ s m ~ ~ a m i m or l$ ;s lp i tW: :yqag,Mda,b i luar kristal. Hesilaye, padp p t x d m a l rogm tejedi ~~ 0- d o l p q o . ~ l d a P kemudian masuk kc d a b b t a n aoam Selanjutaya di Mam 4@aa Bkan mencarikeset imb~barudaPpodabagisnlwttrnrlrmteqjadipcningkahn~atom (ion logam). Kondisi k w t i d m g m tmxtpai jika ti& ada btgi dn'vhgforce, yaitu kdka kommtrasi atom l ~ g o m d i ~ p % d r t s P d u r ~ ~ r m ~ ~ w r m a M r r l t a d r r i i t u t i & C F ~ a d i Paplndahan atorp (ion logam) ke aalam laru$a ssrun o q p i k fdbQ. Kondisi

' ini c q m t t a e r p i d q * t Q r h b b . d a h l r m Q m p n m u u l ~ N i ) n n s W d i ~ ~ m.

r. ~ c r u n ~ z m ~ c r i & c ~ & i a coli b h d q p n kmadivi lis$bsgaosy.. HII ini dapat dipengaruhi oleh Irorqds i bahan baku Ill slain logam nikel yang ti& diketahui, kPmslo nikel b y a borjllmfah 0.28% dari lpbmbakum. ~~

P adanya gmduk m m p i dsri pacr b i o l a ~ ~ drpt tnaqja4 M m

s e h i n g g a ~ ~ y a n n ~ j q p a k m ~

Ronny Kurniawan, Sirin Fairus, !#I&- ?' Ser- hasil pcmlitian dapat dhtahui peo%aruh j d s miboorganisms digtmkm pada bioleacking bsrhadap konsentmai logam dalam rafinrt. hqpuh jsnis iai dapat diamati mlalui kurva yang tertenr pada gambar berikut ini.

Asnemillus niger, koonsentrasi Ni vana terkandu

P/I '1 - A I 4 1

L ; L , m I"-- A- v- 3- XT!

Pemisahan Logun dpri Libah Kacnlis dawn Proses Bioleaching

~passi w646cI'ing bemb pd. sustma .pm

B-limpodPpHantara3BPa9

pa"&, proses bioleaching

'it-mHLCm* 9% < . ,) . b.

1JC 3.

D m A R PUSTAKA

[l] Erslllni, (1997). "Bioleaching Mineral Sulfida Chta", Junta1 h i a h Nasionol, Vol 14 No 136, J.

[2] Oxoid, (1976). The m i d Manual 3"" edition, Oxoid Limited.

r3] Pathak A,(2008). Bioleaching of Heavy MetaIsjFarn Anaerobically Digested Sewage Sludg, Center fur Energy Studies, Indian Institute of Technology, Haus Khas New Delhi, India.

r4] Syamsul Bahri, (1998). Bioleaching (Bio1ind)Tirnbal dun Lumpur Limbah Indwtri Baterai Timbal-Asam Menggunakan Bakteri Thiobacillus thiooxidan, Tesis, ITB.

[5] Treybal, R o w E., (1981). Mass-Transfer Operations, Mc-Graw -Hill Book Company, Singapore