Akuakultur merupakan salah satu sektor yang berkontribusi terhadap pencemaran air permukaan. Limbah akuakultur memiliki kekeruhan yang tinggi, kandungan organik yang tinggi, padatan tersuspensi yang tinggi, dan warna tertentu. Limbah akuakultur juga mengandung nutrisi yang tinggi, terutama dalam hal nitrogen dan fosfor. Kandungan nitrogen dan fosfor yang tinggi dapat menyebabkan eutrofikasi jika dibuang ke air permukaan tanpa pengolahan yang tepat. Praktik terbaik saat ini dalam pengolahan limbah akuakultur adalah koagulasi dan flokulasi. Teknologi ini terbukti efektif dalam mengolah sebagian besar parameter polutan dalam limbah akuakultur. Selain jenis koagulan, beberapa faktor yang sangat berpengaruh terhadap kinerja koagulasi-flokulasi seperti pengadukan cepat, pengadukan lambat, dan sedimentasi.
Studi optimasi kondisi koagulasi-flokulasi telah dilakukan berkali-kali untuk berbagai jenis koagulan/flokulan kimia. Selain itu, optimalisasi untuk koagulan/flokulan berbasis bio saat ini sedang meningkat. Namun penelitian untuk biokoagulan dan bioflokulan masih sangat terbatas pada jenis senyawa nabati dan hewani. Kajian optimasi untuk bioflokulasi berbasis bakteri khususnya dari spesies Serratia marcescens saat ini belum banyak dilakukan. Selain itu, studi yang membandingkan kinerja bioflocculant dalam mengolah air limbah buatan vs nyata sangat terbatas. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis karakteristik bioflokulan yang dihasilkan oleh S. marcescens serta mengoptimalkan proses koagulasi-flokulasi untuk mengolah air limbah buatan (substrat kaolin) dan juga limbah cair akuakultur secara nyata. Perbandingan perlakuan antara kedua jenis air limbah tersebut dilakukan melalui uji 2 level yaitu one variable at a time (OVAT) dan response surface methodology (RSM). Hasil penelitian ini akan bermanfaat bagi ilmu pengetahuan tentang pengolahan air limbah, terutama dalam memberikan alternatif senyawa berbasis bio untuk menggantikan koagulan/flokulan berbasis kimia yang saat ini digunakan.
Bioflokulan yang diproduksi oleh S. marcescens digunakan untuk mengolah air keruh buatan (substrat kaolin) dan limbah akuakultur nyata menggunakan kombinasi analisis OVAT dan RSM. Beberapa faktor yang digunakan dalam penelitian ini adalah dosis bioflokulan (1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, dan 10% (v/v)), konsentrasi bioflokulan (1, 10, 100, 1000 dan 10.000 mg/L), kecepatan pengadukan cepat (100, 150, 200, dan 250 rpm), waktu pengadukan cepat (1, 2, 3, dan 4 menit), kecepatan pengadukan lambat (10 , 15, 20, dan 25 rpm), waktu pengadukan lambat (5, 10, 15, dan 20 menit), dan waktu pengendapan (15, 30, 45, 60, 120, dan 180 menit). Setelah itu dilakukan optimasi menggunakan RSM jenis Box Behnken Design (BBD). Beberapa parameter diukur seperti kekeruhan, total padatan tersuspensi (TSS), dan juga aktivitas flokulasi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa bioflokulan yang dihasilkan oleh S. marcescens dicirikan sebagai flokulan anionik dengan titik isoelektrik pada pH 1,7 dan 13,3. Pada pH 7, kandungan protein bioflokulan adalah 1,3 碌g/mL, sedangkan total karbohidrat adalah 0,53 mg/L. Bioflokulan terdiri dari berbagai asam karboksilat dan intermediet enzim, yang menunjukkan adanya polisakarida dan protein. Perbandingan kondisi perlakuan optimal dari OVAT dan RSM menunjukkan bahwa kecepatan pengadukan yang cepat, waktu pengadukan yang lambat, dan waktu sedimentasi merupakan faktor yang paling berpengaruh untuk koagulasi-flokulasi. Optimasi menggunakan BBD mengungkapkan bahwa air limbah buatan membutuhkan kecepatan pengadukan cepat 160 rpm sedangkan limbah akuakultur hanya 125 rpm. Selain itu, waktu sedimentasi yang dibutuhkan untuk air limbah buatan adalah 67 menit sedangkan untuk limbah akuakultur hanya 39 menit. Kinerja yang lebih rendah selama pengolahan limbah akuakultur dibandingkan dengan air limbah buatan mengalami karakteristik yang lebih kompleks dari air limbah nyata yang mempengaruhi mekanisme yang terjadi selama pengolahan.
Arah penelitian di masa depan: dalam hal ini, RSM menunjukkan hasil yang luar biasa untuk mengoptimalkan kondisi pengolahan air limbah akuakultur buatan dan nyata. Namun, ada beberapa metode/model pengoptimalan lain yang mungkin menunjukkan hasil yang berbeda, seperti artificial neural network (ANN). Studi untuk membandingkan kondisi optimal yang diperoleh dari RSM dan ANN akan menjadi topik yang menarik untuk dilakukan di masa depan untuk memperkaya pengetahuan tentang optimalisasi kondisi pengolahan air limbah.
Selain pemanfaatan ANN, analisis laju adsorpsi dan afinitas bioflokulan terhadap partikel juga memberikan pengaruh yang signifikan terhadap proses aglomerasi, terutama pada waktu pengadukan cepat, pengadukan lambat, dan sedimentasi. Analisis afinitas adsorpsi dapat menguraikan lebih lanjut tentang proses flokulasi menggunakan bioflokulan, sekaligus menggambarkan mekanisme flokulasi dalam pemahaman yang lebih jelas.
Untuk menilai kelayakan penggunaan bioflokulan ini untuk pengolahan air limbah sebagai pengganti senyawa yang tersedia di pasaran, seperti poliakrilamida (PAM), analisis biaya-manfaat dapat dilakukan dengan menyandingkan kedua senyawa tersebut. Analisis kelayakan ekonomi juga dapat dilakukan dengan berfokus pada efektivitas biaya secara keseluruhan sambil juga mempertimbangkan social return of investment (SROI) dengan manfaat dampak lingkungan.
Penulis: Muhammad Fauzul Imron, S.T., M.T.Artikel dapat dilihat pada:
