Biokonversi Limbah Cair Industri Pengolahan Susu Sebagai Bahan Dasar Pembuatan pupuk Dengan Mikroorganisme Azotobacter Chroococcuum, Pseudomonas Putida, dan Aspergillus Niger

Oleh : Dodiy Firmansyah

Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Brawijaya

Industri susu di Indonesia semakin menjanjikan seiring bertambahnya produk olahan yang berbahan dasar susu sehingga mendorong produsen susu untuk terus menambah produksi dan membangun pabrik baru di wilayah – wilayah Indonesia. Penanganan serta  pengolahan  susu  yang  tepat  akan  memberikan  nilai tambah  yang optimal bagi para pemilik kepentingan yang terkait dengan konsumen susu. Komponen  penting  dalam  air  susu  adalah  protein,  lemak,  vitamin,  mineral,  laktosa serta enzim - enzim dan beberapa jenis mikroba yang bermanfaat bagi kesehatan sebagai probiotik.

  Produk - produk olahan susu yang sudah dikenal dalam industri pengolahan susu antara lain susu fermentasi, mentega, susu pasteurisasi atau sterilisasi, es krim, karamel atau kembang gula, dan tahu susu. Namun, di sisi lain juga menimbulkan kekhawatiran baru dalam peningkatan volume limbah yang dihasilkan. Volume air limbah pabrik susu di Indonesia, rata – rata menghasilkan limbah dengan volume sebesar 2 liter/kg produk susu.[1]

Dalam industri pengolahan susu, limbah yang dihasilkan berupa limbah padatan dan limbah cair. Limbah padatan merupakan sisa saringan, sisa kemasan, serta padatan saat pencucian. Sedangkan limbah cair umumnya merupakan sisa – sisa susu yang tumpah selama proses produksi berlangsung, limbah cair industri susu mempunyai karakeristik  khas yaitu lebih rentan terhadap bakteri pengurai sehingga harus segera diolah terlebih dahulu agar tidak terjadi pembusukan yang dapat membahayakan lingkungan.

Limbah cair dari industri pengolahan susu dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar pembuatan pupuk, bahan pakan ternak dan digunakan sebagai media tanam untuk tanaman khias. Pemanfaatan limbah cair industri pengolahan susu sebagai bahan dasar pembuatan pupuk perlu dilakukan sebagai salah satu upaya menanggulangi pencemaran limbah pada lingkungan dan menambah refrensi pembuatan pupuk.

Industri pengolahan susu diharuskan melakukan pengolahan limbah sebelum limbah hasil produksinya dibuang ke lingkungan. Bahan organik yang terlarut dalam limbah disaring melalui beberapa tahap penyaringan, selanjutnya disalurkan kedalam kolam penampungan. Pengolahan limbah ini akan menghasilkan lumpur susu yang diendapkan pada kolam penampungan.

            Teknik pengolahan limbah susu pada umumnya dilakukan dengan mengkombinasikan teknik secara fisika , biologi, dan kimia. Secara fisika meliputi equalisasi, sedimentasi, filtrasi, flotasi dan penyaringan. Secara kimia meliputi koagulasi dan flokulasi, sedangkan secara biologi meliputi proses anaerob dan aerasi lumpur aktif hal ini didasarkan karena karakteristik limbah cair industri susu itu sendiri.[2]

Mikroorganisme yang digunakan dalam pengolahan limbah susu menjadi bahan pembuatan pupuk cair adalah Azotobacter Chroococcuum, Pseudomonas Putida, dan Aspergillus Niger. Aspergillus Niger merupakan kapang sapropitik dapat tumbuh cepat dan tidak membahayakn karena tidak menghasilkan mitoksin. Selain itu penggunannya mudah dan dapat memproduksi beberapa enzim seperti amylase, pektinase, amilo-glukosidase, dan selulase, serta enzim fitase ekstraseluler  dan dalam metabolisnya Aspergillus Niger menghasilkan asam sitrat yang dapat menurukan pH substrat. Dalam pertumbuhannya Aspergillus Niger membutuhkan suhu, kelembaban, pH kadar air yang optimal.

Azotobacter Chroococcuum merupakan bakteri garam-negatif aerob nonsimbiotik yang berfungsi sebagai pengikat N bebas sehingga bakteri ini mempunyai pengaruh terhadap sifat fisik dan kimia tanah dalam meningkatkan kesuburan tanah.[3] Pseudomonas Putida berfungsi melindungi akar dari ifeksi fatogen tanah dengan cara mengkolinasi permukaan akar, menghasilkan senyawa kimia seperti antijamur dan antibiotik serta kompetisi  dalam penyerapan kation Fe.[4] Beberapa hasil penelitian menyatakan bahwa Pseudomonas Putida dapat mengendalikan : penyakit layu fusarium pada tanaman pisang, penyakit virus kuning pada tanaman cabai penyakit layu bakteri (Ralstonia solanacearum) pada tanaman kacang tanah.[5] 

Penurunkan kadar mangan (Mn) dan besi (Fe) dalam air tanah dapat dilakukan dengan menggunakan metode airasi. Metode aerasi merupakan proses penjernihan dengan cara mengisikan oksigen ke dalam air atau memancarkan air ke udara agar bereaksi dengan oksigen.[6] Setelah itu dengan cepat kadar logam mineral dan besi yang larut dalam air akan mengendap sebagai oksidanya. Setelah mengendap nantinya akan dihilangkan melalui proses penyaringan .

Pada penelitian ini limbah cair industri pengolahan susu disaring menggunakan kain saring. Proses penyaringan yang dilakukan bertujuan untuk menyaring endapan yang masih berada dalam limbah cair hasil pengolahan pada industri susu. kain yang digunakan kerapatannya bagus agar semua kotoran serta endapan yang ada dapat tersaring, kemudian dianalisa kadar nitrogen, phospat, kalium, pH, dan temperaturnya.

 Filtrat yang dihasilkan dicampur dengan tepung tulang dan dianalisa kembali kandungan phospatnya. Penambahan tepung tulang diharapkan mampu meningkatkan kadar Nitrogen, Phospor, dan Kalium didalam limbah cair dari industri pengolahan susu. Tepung tulang yang digunakan berukuran 100 mesh karena faktor  ukuran tepung tulang berpengaruh terhadap kadar hara dan dosis yang digunakan. Luas permukaan yang semakin besar menjamin proses pertukaran atau pelepasan unsur hara yang terjadi pada pupuk cair tersebut serta dilakukan pengadukan secara berkala selama satu minggu.

Filtrat hasil penambahan tepung tulang diaerasi sampai kadar DO-nya lebih dari 2 mg O₂ per liter. Sebagian campuran limbah diatur pH-nya menjadi 4 – 5 kemudian dimasukkan Aspergillus Niger dan sebagian yang lain ditambahkan Pseudomonas Putida. Limbah cair dari industri pengolahan susu yang ditambahan Aspergillus Niger dan Pseudomonas Putida dikondisikan pada pH asam yaitu pada pH 4 -5. pH asam pada limbah cair pengolahan susu tersebut dikondisikan dengan penambahan CH₃COOH karena dalam pertumbuhannya Aspergillus Niger membutuhkan suhu, kelembaban, pH dan keadaan air yang optimal. Aspergillus Niger dapat menghasilkan asam sitrat secara efisien, yang bermnafaat sebagai penyusun rasa dari berbagai macam buah – buahan. Keasaman Asam sitrat didapatkan dari tiga gugus karboksil COOH yang dapat melepas proton dalam larutan.

 Setelah 3 hari aerasi dihentikan dan dilakukan pengaturan pH larutan agar mendekati pH netral, lalu dilakukan proses sterilisasi. Langkah berikutnya adalah penambahan bakteri Azotobacter Chroococcuum diikiti dengan proses aerasi. Aerasi dihentikan pada hari ke – 3, kemudian sampel tersebut disterilisasi kembali. Pupuk  organik cair yang sudah jadi dianalisa kadar nitrogen, phospat, dan kalium. Azotobacter Chroococcuum merupakn bakteri penambat N₂ udara. Bakteri pelarut P dapat menstimulir pertumbuhan Azotobacter Chroococcuum, tetapi bakteri penambat N tidak mempengaruhi bakteri pelarut P. kombinasi ketiga inokulan tersebut mampu meningkatkan hasil gandum sampai lima kali lipat. Reaksi tambatan nitrogen sebagai berikut.

 4e- + 0,5 N₂ + 4 H+ 8                   NH₃ + 0,5 H₂ + 8 ADP + 8Pi

Sedangakan Azotobacter Chroococcuum tumbuh pada pH netral, penambahan NH₄OH berfungsi untuk mengkondisikan limbah cair dari industri pengolahan susu pada pH tersebut. Penambahan Pseudomonas Putida berperan sebagai jasad renik pelarut fosfat, mengikat nitrogen dan menghasilkan zat pengatur tumbuh bagi tanaman sehingga dapat dimanfaatkan sebagai pupuk biologis yang dapat menyediakan hara untuk pertumbuhan tanaman.[7]

DAFTAR RUJUKAN

---

[1] Usmawati Sri, Abubakar. 2009. Teknologi Pengolahan Susu. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan   Pascapanen Pertanian, Bogor

[2] http://djufree.blogspot.com/2013/02/v-behaviorurldefaultvmlo_23.html.  Waktu akses : 21 Maret 2015 pukul ; 6.30 pm

[3] pengaruh pupuk kandang Dan NPK terhadap populasi bakteri Azotobacter  dan budidaya cabai (Capsicum Anmum). (www.biosains.mipa.uns.ac.id)  2009. Diakses pada tanggal 21  Maret 2015 pukul 10.00 WIB

[4] Analisis resiko agens hayati untuk pengendalian pathogen pada tanaman. Dalam jurnal litbang pertanian 25 (3), 2006

[5] Efektifitas Pseudomonas flourescens Terhadap Layu Bakteri (Ralstonia  solanacearum) Pada Tanaman Kacang Tanah. Dalam Jurnal HPT Tropika. ISSN 1411-7525. Vol. 9 No. 2 ; 174 – 180, September , 2009

[6] http://afini-mu-awanah.blog.ugm.ac.id/2011/12/12/3/ Waktu akses : 21 Maret 2015 pukul ; 8.30 pm

[7] Ardiana kartika B. 2012. Teknik Eksplorasi dan Pengembangan Bakteri Pseudomonas flourescens. www.laboratoriumphpbanyumas.com/isiwebsite/AGENSIA HAYATI/eksplorasi Pseudomonas Flourescens.pdf. diakes pada tanggal 21 Maret 2015 pukul 10.00 WIB