Ozon sebagai Desinfektan

Ozon sebagai oksidator yang kuat telah dikenal dapat dimanfaatkan sebagai desinfektan. Kemampuan ini jauh melebihi kekuatan desinfektan yang ditunjukkan oleh klorin. Ozon mampu bekerja lebih cepat 3000 kali tanpa menghasilkan produk dekomposisi yang berbahaya.

Hal-hal yang mempengaruhi proses ozonasi sebagai desinfektan (Solomon dkk., 1998; Voidarou dkk., 2007):

• Kekuatan mikroba terhadap ozon;
• Waktu kontak ozon dengan mikroba; dan
• Dosis ozon

Kelebihan (Solomon dkk., 1998)

Kekurangan (Solomon dkk., 1998)

·         Lebih efektif membasmi virus dan bakteri; ·         Waktu kontak yang dibutuhkan relatif singkat (10 - 30 menit); ·         Tidak menghasilkan residu yang harus diolah lebih lanjut karena ozon cepat terdekomposisi; ·         Relatif lebih aman karena ozon digenerasi secara insitu; ·         Mikroba tidak tumbuh kembali secara ozonasi.

·         Tidak efektif membunuh beberapa jenis kuman, bakteri dan spora jika digunakan dalam dosis rendah; ·         Proses desinfeksi dengan ozon lebih daripada desinfeksi dengan menggunakan klorin atau radiasi UV sehingga membutuhkan peralatan yang canggih dan waktu kontak yang efisien; ·         Sangat reaktif dan korosif sehingga memerlukan material yang tahan terhadap korosi; ·         Tidak efektif untuk digunakan pada air yang memiliki kandungan padatan tersuspensi. BOD, COD, atau TOC dalam jumlah tinggi; ·         Tidak ada residu yang dapat diukut untuk menunjukkan keampuhan desinfeksi

Mekanisme desinfeksi bakteri oleh ozon (Solomon):

1. Oksidasi langsung/penghancuran dinding sel dengan mengeluarkan isi dari sel tersebut;
2. Reaksi dengan radikal dari produk samping dekomposisi ozon;
3. Merusak asam nukleat (purin dan pirimidin);
4. Memutuskan ikatan karbon-nitrogen sehingga terjadi depolimerisasi.

Mekanisme Penghancuran Sel Bakteri oleh Ozon (Khadre, 2001)

Tahapan proses desinfeksi oleh ozon berdasarkan gambar:

1. Sel bakteri sebelum terkena proses desinfeksi;
2. Ozon menyerang molekul sel pada dinding bakteri;
3. Ozon menetrasi dinding sel dan menyebabkan korosi;
4. Kerusakan dinding sel akibat ozonasi;
5. Sel-sel bakteri mengalami kontak dengan molekul ozon; dan
6. Sel mengalami destruksi (lisis).

Teknologi Ozon dalam Mendegradasi Senyawa Fenol

Perkembangan pada sektor industri tidak hanya memberikan dampak positif bagi kehidupan manusia tetapi juga menimbulkan konsekuensi tersendiri bagi lingkungan, yaitu dengan keberadaan limbah yang dihasilkan dan sebagian besar berupa limbah cair organik yang berbahaya. Salah satu limbah cair berbahaya tersebut adalah senyawa fenol.

Senyawa Fenol

Fenol (C₆H₅OH) merupakan senyawa fenolik dasar, yaitu senyawa dengan gugus hidroksil (-OH) berikatan pada hidrokarbon aromatis yang dapat berupa padatan kristal putih dengan bau yang khas. Senyawa fenol terdapat dalam limbah industri obat-obatan, industri plastik, industri batu bara, industri kimia, industri bahan peledak, industri tekstil dan pengilangan minyak.

Senyawa fenol jarang dijumpai dalam keadaan murni, pada umumnya bergabung dengan senyawa-senyawa turunannya seperti pentaklorofenol (PCP), 2,4,6-triklorofenol (TCP), nitrofenol, dan juga dinitrofenol (DNP). Senyawa fenol memiliki toksisitas yang tinggi terhadap biota aquatik di perairan dengan tingkat toksisitas yang berbeda-beda terhadap berbagai jenis biota aquatik. Toksisitas ini sangat dipengaruhi oleh faktor fisika dan kimia air itu sendiri. Pada keadaan temperatur yang tinggi dan kelarutan oksigen dalam air rendah, maka toksisitas terhadap biota aquatik akan bertambah tinggi. Jika pH air tinggi, maka laju degradasi senyawa ini akan menjadi rendah pula. Hal ini di karenakan pada pH rendah aktivitas mikroorganisme akan terhambat dan di samping itu oksigen tidak dapat larut pada pH air yang rendah, sehingga akan mengurangi persediaan oksigen yang diperlukan mikroorganisme untuk menguraikan senyawa fenol dalam air (Luvita, 2012).

Kontaminasi fenol pada manusia dapat menyebabkan berbagai penyakit mulai dari iritasi, gangguan saraf, kerusakan hati dan ginjal hingga penyakit kronis yang bersifat karsinogenik (menyebabkan kanker) dan teratogenik (menyebabkan cacat kelahiran). Oleh karena itu, senyawa fenolik dalam limbah cair dikategorikan sebagai limbah B3 (Bahan Beracun dan Berbahaya) dengan kadar maksimum yang telah ditetapkan berkisar 0,5 mg/L – 1,0 mg/L sesuai KEP-51/MENLH/10/1995. Oleh karena itu, pengolahan limbah fenol sangat diperhatikan untuk menghindari bahaya tersebut.

Pendekatan Teknologi untuk Minimalisasi Keberadaan Fenol

Beberapa teknologi telah dilakukan untuk pengolahan limbah fenol di antaranya dengan metode fisika, yaitu: adsorpsi, filtrasi, dan reverse osmosis, serta metode kimia, yaitu: ion exchange dan ekstraksi, juga metode biologi, yaitu: proses aerob dan anerob. Akan tetapi metode tersebut memerlukan beberapa tahapan proses, bahan kimia, serta menghasilkan residu yang berbahaya bagi kesehatan.

Salah satu alternatif pengolahan limbah fenolik yang paling potensial adalah dengan teknik ozonasi, yaitu teknik oksidasi kimiawi yang menggunakan ozon sebagai oksidator kuat untuk mendegradasi fenol. Teknik ozonasi merupakan teknologi yang ramah terhadap lingkungan. Di samping itu, beberapa kelebihan dari teknologi ini dapat disebutkan di antaranya: instalasi pengolahannya tidak membutuhkan tempat yang luas, proses pengolahan yang relatif cepat, tidak memerlukan pemakaian bahan kimia lain, efektifitas dan efisiensi yang tinggi dalam penguraian berbagai senyawa organik, termasuk salah satunya adalah senyawa fenol (Bismo, 1998).

Ozon & Degradasi Fenol

Ozon merupakan salah satu oksidator kuat di mana digunakan pertama kali oleh de Meritens (1886) di Perancis untuk menghilangkan polutan dalam air hingga akhirnya sampai saat ini telah meluas pemakaiannya dalam berbagai bidang di antaranya bidang teknologi dan sains kimia, bioteknologi, lingkungan industri, makanan, pengalengan, kertas, tekstil, dan kedokteran. Beberapa kemampuan dari ozon adalah sebagai desinfektan bakteri, menonaktifkan virus, membunuh lumut dan alga, menghilangkan warna, bau dan rasa, menghilangkan limbah organik (fenol, detergen, pestisida) dan limbah non-organik (sianida, sulfida, nitrat dan lainnya) (Leonita, 2012).

Ozonasi senyawa aromatis secara langsung terjadi melalui reaksi elektrofilik, di mana muatan positif dari ozon menyerang posisi senyawa aromatik yang banyak mengandung muatan negatif (posisi orto dan para). Secara umum ozonasi fenol menghasilkan senyawa intermediet asam seperti asam oksalat, maleat, mukonat, mesotartat, glikolat, dan glioksalat. Gambar di bawah ini merupakan skema reaksi fenol dengan ozon.

(Sumber: Lenglais dkk dalam Karamah 2001)

Pada proses degradasi senyawa fenol menggunakan teknik ozonasi, penyisihan fenol dipengaruhi oleh beberapa variabel yang penting, yaitu: laju sirkulasi, pH awal, konsentrasi awal, volume awal, dan sistem proses kontinyu.