Inovasi Pengolahan Limbah Cair Tekstil Melalui Proses Oksidasi Dengan Gelembung Mikro Ozon (O3)

Sebagai pemeran utama dalam program pemenuhan kebutuhan sandang domestik maupun luar negeri, kemajuan industri tekstil menjadi satu hal yang sangat penting. Perkembangan sektor industri tekstil dan manufaktur garmen tercatat pernah mencapai puncaknya pada kuartal ke 1/2019. Sepanjang tiga bulan tersebut, pertumbuhan industri tekstil dan pakaian jadi berhasil menduduki persentasi tertinggi yaitu di angka 18,98%.

Angka tersebut menunjukkan kenaikan signifikan dibanding periode yang sama di tahun sebelumnya yaitu 7,46% dan meningkat dari perolehan selama 2018 sebesar 8,73%. Kementerian Perindustrian bahkan telah memproyeksikan bahwa industri tekstil dan produk tekstil (TPT) akan mengalami peningkatan sebesar 5 % di tahun ini. Hal tersebut tentu akan memberikan dampak yang sangat besar terhadap pertumbuhan ekonomi dan kesejahteraan masyarakat Indonesia.

Di tengah kabar gembira akan kenaikan nilai ekonomi dan kesejahteraan masyarakat Indonesia dari pertumbuhan industri tekstil, kelestarian alam dan lingkungan Indonesia mulai terancam dengan meningkatnya kapasitas limbah buangan tekstil yang akan dilepas ke alam bebas.

Jika ditinjau kembali, dalam setiap proses produksi kain, setiap pabrik tekstil menyumbangkan sejumlah limbah cair yang nantinya akan dibuang. Menurut Peraturan Menteri Lingkungan Hidup RI No. 5 Tahun 2014, suatu limbah harus memenuhi nilai baku mutu yang ditetapkan untuk bisa dilepas ke lingkungan. Oleh sebab itu, diperlukan sebuah teknik pengolahan limbah cair tekstil agar dapat memenuhi syarat dan kriteria tersebut.

Diantara teknik pengolahan limbah cair tekstil yang paling umum digunakan yaitu metode kimia, metode fisika, metode biologi, atau kombinasi antara metode kimia, fisika dan biologi. Pengelolaan limbah ini bertujuan untuk meningkatkan proses oksidasi limbah sehingga lebih aman ketika dibuang di lingkungan dan bisa terurai secara alami.

Sejalan dengan beragam inovasi dan kemajuan di berbagai bidang, muncullah suatu cara yang lebih efektif untuk mempercepat siklus oksidasi limbah yang dikenal sebagai proses oksidasi lanjutan atau Advanced Oxidation Process (AOP).

Advanced Oxidation Process atau AOP merupakan suatu proses oksidasi yang melibatkan zat pengoksidasi kuat dengan tingkat reaksi yang tinggi. Salah satu contoh AOP ini yaitu metode ozonasi yang memanfaatkan ozon (O3) sebagai bahan oksidator. Ozon atau O3 memiliki sifat yang reaktif, selektif, dan termasuk material pengoksidasi kuat.

Proses pembangkitan ozon dapat dilakukan dengan metode gas masukan oksigen ataupun udara sekitar (ambient gas). Reaksi ozonasi ini tidak menimbulkan pencemaran air. Selain itu, penguraian ozon juga bersifat ramah lingkungan karena tidak mengeluarkan zat polutan di lingkungan.

Pada tahun 2019, beberapa peneliti telah mengaplikasikan proses AOP dengan metode ozonasi secara langsung pada limbah tekstil methylene blue. Percobaan tersebut menunjukkan bahwa penggunaan ozon ini mampu mereduksi kadar polutan zat methylene blue yang terdapat di dalam limbah dengan berbagai konsentrasi larutan, konsentrasi ozon yang dimasukkan, nilai pH, dan waktu ozonasi.

Sayangnya, nilai transfer massa dari pengaplikasian proses AOP dengan teknik ozonasi langsung masih relatif rendah. Para peneliti pun mencoba teknik gelembung mikro untuk meningkatkan nilai transfer massa agar proses pengolahan limbah menjadi lebih optimal.

Gelembung mikro merupakan gelembung yang berukuran sangat kecil dengan diameter antara 10-100 µm. Karakteristik gelembung mikro ini sangat berbeda dengan gelembung makro. Gelembung mikro ini memiliki kecepatan naik yang lambat, area antarmuka yang tinggi, serta tekanan dalam yang kuat. Sifat-sifat gelembung mikro ini menjadikannya lebih tahan dalam air serta tidak mudah pecah meski digunakan dalam rentang waktu yang cukup lama. Dapat disimpulkan bahwa gelembung ozon berukuran mikro mampu meningkatkan efisiensi proses AOP metode ozonasi dalam pengolahan limbah tekstil.

Proses degradasi pewarna dalam limbah tekstil menggunakan gelembung ozon mikro dapat dilakukan secara langsung maupun tidak langsung. Degradasi langsung terjadi ketika ozon berinteraksi dengan komponen limbah secara langsung. Sedangkan degradasi tidak langsung membutuhkan mekanisme pemecahan ozon di dalam air limbah. Pemecahan tersebut melibatkan proses dekomposisi ozon ke bentuk oksigen dan spesies radikal hidroksil (OH*) atau radikal peroksida (H2O2*). Siklus inilah yang akan membantu proses oksidasi zat pewarna dan polutan dalam limbah cair.

Skema proses degradasi limbah menggunakan proses Advanced Oxidation Process (AOP) metode Ozonasi

Di tahun 2020, Professor Nur dari Center for Plasma Research di Universitas Diponegoro telah melakukan penelitian mengenai proses degradasi pewarna tekstil indigo dengan AOP Ozonasi pada skala laboratorium. Hasilnya menunjukkan bahwa proses degradasi pewarna ini dipengaruhi oleh lamanya proses pengolahan limbah ozon gelembung mikro. Artinya, makin lama proses pengolahan limbah, maka tingkat degradasi pewarna indigo dalam limbah cair akan semakin tinggi.

Hal tersebut dapat kita lihat pada gambar, dimana dengan nilai kapasitas yang sama, yaitu 86,4 g/jam tingkat degradasi dengan waktu 540 menit lebih menghasilkan tingkat degradasi yang cukup signifikan.

Selain itu, hasil positif juga ditunjukan pada semua variasi konsentasi dan kapasitas ozon (42 ppm – 72 ppm) pada proses pengolahan limbah pewarna Indigo. Perubahan secara visual mengenai hasil perlakuan ozonasi terhadap limbah pewarna Indigo dapat dilihat pada gambar berikut:

1.    

    Hasil proses pengolahan limbah pewarna Indigo dengan metode AOP ozonasi terhadap variasi durasi walktu paparan gelembung ozon mikro berkapasitas 86.4 gram/jam.

2.      

        Gelembung ozon berukuran mikro (21 – 320 mikrometer) yang dilihat melalui mikroskop.

3.   

        Hasil perlakuan limbah terhadap konsentrasi yang beragam dan kapasitas ozon (42 ppm – 72 ppm)

Rangkaian proses AOP Ozonasi dapat dilihat pada Gambar, yaitu gas udara digunakan sebagai gas masukan pada generator O3. Ozon yang hasilkan oleh generator tersebut kemudian dialirkan ke reaktor melalui sebuah perangkat flowmeter dan diffuser. Flowmeter akan mengatur laju masukan gas ozon pada reaktor, sedangkan perangkat difusser yang terendam di dalam reaktor air limbah akan membantu proses pembentukan ozon kedalam gelembung mikro.

Selanjutnya, gas dari tabung reaktor akan dialirkan pada tabung larutan KI untuk mengukur jumlah ozon yang tidak bereaksi (unreacted ozone) sehingga jumlah ozon yang berpartisipasi dalam proses AOP ozonasi pun dapat diukur. Setelah itu, gas dibilas kembali pada sebuah tangki air untuk melarutkan sisa ozon sebelum akhirnya gas dibuang ke lingkungan.

Gas yang dibuang ke lingkungan tidak lagi mengandung zat polutan sehingga tidak berbahaya. Proses tersebut sangat mudah dimodifikasi, cukup dengan memperbesar kapasitas generator ozon dan reaktor sesuai kebutuhan industri. Sehingga proses ini jauh lebih aplikatif dan bisa dikerjakan pada unit pengolahan waste water treatment di Industri.

Skema rangkaian proses AOP Ozonasi pewarna limbah tekstil

Guangzhou Jiahuan Appliance Technology Co.lt merupakan salah satu perusahaan yang telah memproduksi mesin ozon generator yang didesain khusus untuk mengolah limbah cair tekstil dengan proses oksidasi menggunakan gelembung mikro ozon.

Beberapa fitur yang ditawarkan oleh mesin dengan tipe YT-150g/h adalah jumlah output ozon mencapai 150 gram per jam dengan konsumsi listrik sebesar 1,5 kWH. Mesin ini dapat mengoksidasi berbagai zat berbahaya, pewarna, bau/aroma, serta mikroorganisme tanpa menghasilkan by-product atau residu yang bersifat polutan.

Perusahaan tersebut juga mengklaim bahwa ozon pada mesin mereka dapat membantu untuk menyingkirkan senyawa tensides, phenols, cyanides dan pewarna pada air limbah. Mesin tersebut juga telah mengadopsi sistem Dissolved Ozone Flotation (DOF) yang diklaim memiliki efisiensi yang tinggi saat digunakan.

Sumber: Buletin Tekstil edisi 17

(Redaksi B-Teks/Andrian Wijayono)

Alumni Magister Rekayasa Tekstil dan Apparel, Politeknik STTT Bandung