MONOGRAF Optimalisasi Biomassa Tumbuhan Galam (Melaleuca leucadendra) dalam Penanganan Logam Berat

Abstract

Pencemaran lingkungan perairan oleh logam berat merupakan salah satu tantangan ekologis paling krusial di era industri modern karena sifat polutannya yang toksik, persisten, dan akumulatif dalam jaringan biologis. Buku monograf ini menyajikan kajian mendalam mengenai inovasi teknologi "hijau" melalui pemanfaatan biomassa serasah galam (Melaleuca leucadendra) sebagai agen biosorpsi yang efektif, ekonomis, dan berkelanjutan untuk mereduksi kontaminasi logam berat di dalam air limbah. Fokus utama kajian ini diarahkan pada optimalisasi potensi lokal lahan basah Kalimantan, di mana serasah galam yang melimpah ditransformasikan dari limbah organik yang berisiko memicu kebakaran lahan menjadi material penyerap (biosorben) bernilai tinggi melalui teknik rekayasa imobilisasi pada matriks silika gel. Proses pengembangan biosorben diawali dengan tahap demineralisasi biomassa menggunakan asam encer untuk mengaktifkan situs-situs pengikatan pada dinding sel tumbuhan, diikuti dengan pemerangkapan (entrapment) biomassa ke dalam struktur silika gel dengan rasio optimal 12,5% (b/b). Teknik imobilisasi ini terbukti secara signifikan meningkatkan stabilitas fisik, porositas, serta ketahanan kimiawi adsorben, sehingga sangat aplikatif untuk digunakan dalam sistem aliran kontinyu atau sistem kolom (fixed-bed column). Kajian ini mengevaluasi kinerja penjerapan terhadap empat logam

iv target dengan karakteristik kimiawi yang berbeda, yaitu kadmium (Cd), kromium (Cr), timbal (Pb), dan tembaga (Cu). Hasil eksperimental menunjukkan bahwa efisiensi biosorpsi sangat bergantung pada parameter fisikokimia, terutama derajat keasaman (pH) dan laju alir larutan. Penjerapan logam kationik seperti Cd(II), Pb(II), dan Cu(II) mencapai titik optimal pada rentang pH 4 hingga 6, di mana terjadi interaksi elektrostatik yang kuat antara ion logam bermuatan positif dengan gugus fungsional aktif— seperti hidroksil, karboksilat, dan amino—pada permukaan biomassa galam yang telah mengalami deprotonasi. Sebaliknya, logam Cr(VI) menunjukkan karakteristik penjerapan yang unik dengan efisiensi tertinggi pada kondisi sangat asam (pH 2). Dinamika penjerapan dalam sistem kolom dikonfirmasi melalui kurva terobosan (breakthrough curve), di mana laju alir 3–5 mL/menit memberikan waktu retensi yang ideal untuk proses difusi ion logam ke dalam pori-pori adsorben. Analisis molekuler melalui spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR) memberikan bukti otentik mengenai terjadinya interaksi kimiawi, yang ditandai dengan pergeseran bilangan gelombang pada gugus fungsional utama setelah kontak dengan logam. Pemodelan isoterm Langmuir dan Freundlich digunakan untuk menjustifikasi bahwa mekanisme pengikatan logam melibatkan pembentukan lapisan tunggal (monolayer) pada situs aktif yang relatif homogen serta interaksi pada

v permukaan heterogen dengan kapasitas penjerapan yang kompetitif dibandingkan adsorben komersial. Aspek keberlanjutan dari teknologi ini ditegaskan melalui studi regenerasi, di mana logam yang terjerap dapat dipulihkan kembali menggunakan agen pengelusi asam mineral, sehingga biomassa imobil galam dapat digunakan dalam beberapa siklus operasional. Buku ini menyimpulkan bahwa integrasi antara kekayaan hayati lokal lahan basah dengan rekayasa material anorganik menawarkan paradigma baru dalam pengelolaan limbah cair yang selaras dengan prinsip ekonomi sirkular dan perlindungan ekosistem perairan global.