Tahu merupakan salah satu bahan pangan alternatif yang kaya akan kandungan protein Tahu diproduksi melalui koagulasi susu kedelai dan kemudian diberi tekanan pada dadih untuk menghasilkan balok padat. Jenis makanan ini saat ini banyak diminati sebagai sumber protein, terutama bagi para vegan dan vegetarian. Dengan meningkatnya permintaan akan makanan ini, banyak sekali industri rumahan yang memproduksi tahu. Dalam skala industri rumahan, tidak kurang dari 1.000 L limbah cair dihasilkan per bulan dari proses produksi tahu. Sebagian besar limbah berasal dari proses pencucian, perendaman, perebusan, dan pengepresan, sedangkan proses lainnya menghasilkan limbah cair dalam jumlah yang lebih sedikit. Limbah cair produksi tahu dikategorikan sebagai polutan karena mengandung kadar organik yang tinggi, kandungan nutrien yang tinggi, dan pH yang rendah. Limbah cair tahu perlu diolah sebelum dapat dibuang dengan aman ke badan air terbuka.
Penelitian sebelumnya melaporkan penggunaan adsorpsi karbon aktif granular untuk mengolah limbah cair tahu menghasilkan limbah cair dengan konsentrasi kebutuhan oksigen kimiawi (COD) 1.148 mg/L, kekeruhan 129 NTU, padatan tersuspensi total (TSS) 210 mg/L, dan pH 3,64. Penggunaan reaktor bersekat anaerobik berhasil menghilangkan 95% COD dari limbah tahu dengan konsentrasi awal 12.400 mg/L, menghasilkan 620 mg/L COD dalam limbah akhir. Melihat konsentrasi limbah setelah pengolahan yang disebutkan sebelumnya, sebagian besar pengolahan menghasilkan kandungan COD yang masih lebih tinggi dari 300 mg/L (Standar Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan Industri No. 5 Tahun 2014). Ada kebutuhan untuk mengolah limbah lebih lanjut sebelum dibuang ke badan air.
Phytotreatment menggunakan tanaman terapung menawarkan pengolahan yang memungkinkan dengan pengoperasian yang jauh lebih mudah, residu bahan kimia yang terbatas, dan biaya operasi dan pemeliharaan yang relatif lebih rendah. Penelitian sebelumnya telah membuktikan bahwa tanaman terapung Eichhornia crassipes mampu mengolah limbah kopi, menghasilkan penyisihan 93,8% COD, 90,2% TSS, 95% NH3-N, dan 45,4% warna. Tanaman ini juga mampu mengolah limbah pabrik kertas dengan penyisihan keseluruhan >70% dari TDS, BOD, COD, TKN, dan P. Azolla pinnata dan Lemna minor menunjukkan kemampuan dalam mengolah limbah pabrik kelapa sawit dengan nilai penyisihan COD 66% dan 78%, amoniak 95,5% dan 98%, serta fosfat 93,3% dan 86,7%. Spesies tanaman terapung lainnya, Pistia stratiotes, terbukti mampu mengolah air limbah domestik dengan kinerja penyisihan 99,8% untuk COD, 97,2% untuk BOD, 46,4% untuk amonia, 100% untuk nitrat dan nitrit, dan 80,4% untuk fosfat serta mampu mengakumulasi logam dari limbah pabrik kertas.
Mengetahui potensi tanaman terapung dalam mengolah air limbah sebelum dibuang ke badan air, ada peluang untuk mengolah limbah tahu dengan metode ini. Meskipun phytotreatment telah banyak dipelajari untuk perannya dalam menghilangkan polutan, penggunaan P. stratiotes dalam mengolah limbah cair tahu, bersama dengan evaluasi pertumbuhan dan potensi produksi biogas dari biomassa yang dihasilkan selama pengolahan, masih belum dieksplorasi. Penelitian ini menjembatani kesenjangan ini dengan menganalisis kinerja P. stratiotes dalam mengolah limbah tahu, dengan fokus pada penyisihan kandungan organik (COD dan BOD), nutrien (amonia dan fosfat), dan stabilisasi pH. Penelitian ini juga mencari peluang untuk menghasilkan energi alternatif dalam bentuk biogas dengan menggunakan biomassa tanaman yang dihasilkan setelah pengolahan. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan pengetahuan mengenai teknologi pengolahan alternatif untuk limbah cair tahu dan/atau limbah cair yang memiliki karakteristik yang sama dengan limbah cair tahu serta memberikan kontribusi dalam upaya pencapaian tujuan pembangunan berkelanjutan (SDGs) nomor 6 (air bersih dan sanitasi), 12 (konsumsi dan produksi yang bertanggung jawab), dan 14 (kehidupan di bawah air).
Metode phytotreatment
Phytotreatment limbah cair tahu dilakukan dengan konsentrasi yang telah dipilih pada tahap RFT. Sebanyak 5 L konsentrasi limbah cair tahu yang dipilih dimasukkan ke dalam wadah plastik (kedalaman maksimum 15 cm). Sebanyak 10 tanaman sehat, dengan berat total 10 g berat basah, ditempatkan ke dalam wadah setelahnya. Sistem diprogram untuk berjalan dalam perlakuan mengambang batch, dan jumlah air yang menguap diganti dengan air keran setiap hari. Kontrol tanaman (PC): hanya tanaman dalam air keran; kontrol limbah (EC): hanya limbah tahu tanpa tanaman; dan reaktor perlakuan (T): tanaman dalam limbah tahu digunakan dalam tahap ini. Pertumbuhan tanaman dan parameter air dipantau selama periode pengujian 14 hari. Untuk setiap reaktor, analisis pH, total padatan tersuspensi (TSS), amonia, fosfat, kebutuhan oksigen kimiawi (COD), kebutuhan oksigen biologis (BOD), dan oksigen terlarut (DO) dilakukan pada hari ke-0, 3, 6, 10, dan 14.
Metode biogas
Untuk menguji produksi biogas dari biomassa P. stratiotes, analisis produksi biogas dilakukan dengan membandingkan produksi biogas harian dan akumulasi biogas antara kontrol (hanya kotoran sapi) dan perlakuan (50:50 v/v kotoran sapi dan biomassa P. stratiotes). Sebuah botol berukuran 2 L digunakan sebagai reaktor pada tahap ini. Reaktor diisi dengan 1 L limbah cair tahu + 500 mL kotoran sapi sebagai substrat (untuk kontrol) dan 1 L limbah cair tahu + 250 mL kotoran sapi + 250 mL biomassa P. stratiotes (yang sebelumnya telah dicampur) sebagai substrat. Pipa pengumpul gas dihubungkan ke botol tertutup dan tangki pengumpul gas (gelas kimia terbalik yang sebelumnya telah diisi penuh dengan air). Produksi biogas diamati setiap hari dengan mengukur penambahan volume gas hingga 45 hari masa pengamatan.
Performa keseluruhan
Kinerja keseluruhan P. stratiotes dalam mengolah limbah cair tahu dirangkum dalam Tabel 1. Berdasarkan hasil tersebut, dapat dilihat bahwa setelah pengolahan, limbah cair memiliki pH dalam kisaran standar yang dapat diterima, begitu pula dengan TSS, DO, COD, dan BOD. Namun, kandungan amonia dan fosfat dalam limbah setelah pengolahan masih lebih tinggi dari standar yang diizinkan. Meskipun tanaman menyerap N dan P dalam jumlah yang tinggi, mungkin tidak ada waktu yang cukup untuk menghasilkan limbah yang lebih rendah dari standar yang diizinkan. Dengan hasil ini, disarankan untuk memperpanjang (atau mengoptimalkan) periode pengolahan sehingga konsentrasi amonia dan fosfat yang lebih rendah dapat dicapai karena tren penyisihan amonia dan fosfat masih terus menurun bahkan pada akhir periode pengolahan (hari ke-14).
Selain itu, kinerja P. stratiotes dalam mengolah berbagai jenis air limbah cukup stabil dan menjanjikan. Sebagian besar penelitian menyebutkan bahwa P. stratiotes mencapai penyisihan BOD dan COD sekitar 80% atau lebih, sedangkan untuk amonia dan fosfat, kisarannya antara 30% dan 70%. Berdasarkan data yang terkumpul, beberapa faktor yang mempengaruhi kinerja P. stratiotes adalah karakterisasi air limbah awal dan juga periode pengolahan. Membandingkan kinerja P. stratiotes dengan tanaman lain dalam mengolah limbah cair tahu, penelitian ini mencapai hasil yang serupa dalam hal penyisihan polutan. P. stratiotes menunjukkan penyisihan BOD yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan Eichhornia crassipes dalam mengolah 10% limbah tahu.
Produksi biogas
Potensi produksi biogas oleh biomassa P. stratiotes dibandingkan dengan substrat yang biasa digunakan, yaitu kotoran sapi. Hasil menunjukkan bahwa fase metanogenesis terjadi lebih cepat pada reaktor kontrol, yaitu pada hari ke-12 hingga 16, sedangkan siklus kedua terlihat terjadi pada hari ke-28 hingga 36. Pada reaktor perlakuan, fase metanogenesis terjadi pada hari ke-16 hingga 20, sedangkan pada reaktor kontrol, fase metanogenesis terjadi pada hari ke-28 hingga 36. Pada reaktor perlakuan, fase metanogenesis terjadi pada hari ke 16 hingga 20, dan tampaknya hanya memiliki satu siklus selama periode pengujian. Meskipun produksi biogas cenderung lebih lambat pada reaktor pengolahan, jumlah biogas yang dihasilkan pada reaktor pengolahan tercatat lebih tinggi. Fase produksi biogas yang lebih lambat pada reaktor pengolahan dapat disebabkan oleh kandungan biomassa tanaman, yaitu selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Senyawa-senyawa tersebut lebih sulit didegradasi oleh bakteri anaerob, terutama untuk lignin, tetapi memberikan nilai kalori dan konversi biogas yang lebih tinggi. Biogas tertinggi yang dihasilkan oleh reaktor kontrol adalah 310 mL pada hari ke-13, sedangkan 401 mL dihasilkan oleh reaktor perlakuan pada hari ke-19. Selain itu, akumulasi biogas oleh reaktor perlakuan pada hari ke-19 secara signifikan melampaui reaktor kontrol (2.250 mL vs 2.112 mL). Namun, reaktor kontrol berhasil mengungguli reaktor perlakuan mulai hari ke-21, yang kemudian berlanjut hingga akhir masa perlakuan. Pada akhir masa perlakuan (hari ke-45), akumulasi biogas pada reaktor kontrol mencapai 6.373 mL, sedangkan pada reaktor perlakuan hanya 4.659 mL.
Perspektif penulis dan arah penelitian di masa depan
Jelas bahwa phytotreatment limbah cair tahu dengan P. stratiotes menunjukkan potensi yang sangat menjanjikan dan menawarkan kemungkinan baru untuk digunakan sebagai unit pengolahan sebelum dibuang ke lingkungan. Keterbatasan utama dari metode ini adalah bahwa limbah perlu diencerkan sebelum diolah; dalam kasus nyata, perlu diolah terlebih dahulu sampai mencapai konsentrasi yang diinginkan. Ini adalah salah satu keterbatasan pengolahan biologis menggunakan tanaman. Namun, kinerja P. stratiotes dalam mengolah limbah tahu sangat baik.
Penulis: Muhammad Fauzul Imron
Artikel dapat diakses pada:
Baca juga: Pirolisis Minyak Jelantah pada Suhu Rendah Menggunakan Katalis Limbah Marmer
