D' Masterpiece of Udin ^.^: Limbah Cangkang Udang Menjadi Kitosan

Data tahun 2001, potensi udang nasional mencapai 633.681 ton. Dengan asumsi laju peningkatan tersebut tetap, maka pada tahun 2004 potensi udang diperkirakan sebesar 785.025 ton. Dari proses pembekuan udang untuk ekspor, 60-70 persen dari berat udang menjadi limbah (bagian kulit dan kepala) sehingga diperkirakan akan dihasilkan limbah udang sebesar 510.266 ton.

Di Indonesia saat ini ada sekitar 170 pengolahan udang dengan kapasitas produksi terpasang sekitar 500.000 ton per tahun. Dari proses pembekuan udang (cold storage) dalam bentuk udang beku headless atau peeled untuk ekspor, 60-70 persen dari berat udang jadi limbah (bagian kulit dan kepala).

Dari usaha pengolahan udang dihasilkan limbah udang sebesar 30% – 75% yang terbuang percuma tanpa diolah bahkan menyebabkan pencemaran. Jumlah tersebut sangat besar untuk ukuran limbah industri. Limbah sebanyak itu, jika tidak ditangani secara tepat, akan menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan, karena selama ini pemanfaatan limbah cangkang udang hanya terbatas untuk pakan ternak saja seperti itik, bahkan sering dibiarkan membusuk.

Ø Bahan baku dari limbah cangkang udang menjadi kitosan

Ada peluang besar dalam inovasi pengolahan limbah cangkang udang yang berbasis bioindustri perikanan dan kelautan. Sebab, limbah tersebut merupakan sumber potensial pembuatan kitin dan khitosan, yakni biopolimer yang secara komersial potensial dalam berbagai bidang dan industri.

Penanganan Limbah kitosan adalah karena sifat polikationiknya, Kitosan dapat dimanfaatkan sebagai agensia penggumpal dalam penanganan limbah terutama limbah berprotein yang kemudian dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak. Pada penanganan limbah cair, Kitosan sebagai chelating agent yang dapat menyerap logam beracun seperti mercuri, timah, tembaga, pluranium dan uranium dalam perairan dan untuk mengikat zat warna tekstil dalam air limbah.

Dengan menggunakan konsep Bio-cyclo Farming dan Ekologi Industri, maka Kitosan dari limbah cangkang udang dari bidang perikanan, dapat digunakan sebagai agensia penggumpal dalam penanganan limbah terutama limbah berprotein yang kemudian dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak yang tentu tidak mengurangi bahan-bahan yang berbahaya bagi tanaman. Pakan ternak yang dihasilkan dari limbah Kitosan ini dapat digunakan sebagai bahan makanan untuk ternak-ternak (bid.Peternakan). Dengan kandungan proteinnya, maka pakan ternak yang dihasilkan baik untuk diberikan kepada hewan ternak.

2. Reduce

Dari segi lingkungan, penggunaan khitosan sebagai bahan pengawet kayu relatif aman karena sifatnya yang non toxic dan biodegradable. Sebab, selama ini bahan pengawet yang sering digunakan merupakan bahan kimia beracun yang kurang ramah lingkungan dan unbiodegradable. Dengan mengguanakan Kitosan sebagai bahan pengawet kayu dari limbah cangkang udang ini, berarti kita mengurangi penggunaan bahan-bahan yang dapat merusak lingkungan.

3. Reuse

Kitosan dari limbah dari bidang perikanan,dapat digunakan sebagai agensia penggumpal dalam penanganan limbah terutama limbah berprotein yang kemudian dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak yang tentu tidak mengurangi bahan-bahan yang berbahaya bagi tanaman. Pakan ternak yang dihasilkan dari limbah Kitosan ini dapat digunakan sebagai bahan makanan untuk ternak-ternak (bid. Peternakan). Dengan kandungan proteinnya, maka pakan ternak yang dihasilkan baik untuk diberikan kepada hewan ternak.

Lalu kotoran-kotoran yang dihasilkan oleh hewan ternak tersebut dapat digunakan sebagai pupuk organik yang mengandung protein yang diperlukan oleh tumbuhan. Selain itu pupuk organik yang dihasilkan sangat aman bagi tumbuhan ,selain mengandung gizi yang penting serta ramah lingkungan karena dengan kandungan protein yang terkandung dapat memperbaiki atau membuat struktur tanah menjadi lebih subur.

4. Recycle

Recycle limbah cangkang udang dimulai dengan proses pembuatan kitin yang dilakukan dengan cara pengeringan, pengecilan ukuran, pencucian, deproteinisasi dengan NaOH. Hasilya dapat langsung diolah menjadi kitosan melalui proses deasetilisasi, pencucian, pengeringan dan penepungan hingga menjadi kitosan bubuk. Kitin dan Kitosan dapat diterapkan di bidang industri maupun bidang kesehatan.

a. Industri Tekstil.

Serat tenun dapat dibuat dari kitin dengan cara membuat suspensi kitin dalam asam format, kemudian ditambahkan triklor asam asetat dan segera dibekukan pada suhu 20 derajat C selama 24 jam. Jika larutan ini dipintal dan dimasukkan dalam etil asetat maka akan terbentuk serat tenun yang potensial untuk industri tekstil. Pada kerajinan batik, pasta kitosan dapat menggantikan ”malam” (wax) sebagai media pembatikan.

b. Bidang Fotografi.

Jika kitin dilarutkan dalam larutan dimetilasetamida LICI, maka dari larutan ini dapat dibuat film untuk berbagai kegunaan. Pada industri film untuk fotografi, penambahan tembaga kitosan dapat memperbaiki mutu film yaitu untuk meningkatkan fotosensitivitasnya.

c. Bidang Kedokteran/Kesehatan.

Kitin dan turunannya (karboksimetil kitin, hidroksietil kitin dan etil kitin) dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan benang operasi. Benang operasi ini mempunyai keunggulan dapat diurai dan diserap dalam jaringan tubuh, tidak toksik, dapat disterilisasi dan dapat disimpan lama.

Kitin dan kitosan dapat digunakan sebagai bahan pemercepat penyembuhan luka bakar, lebih baik dari yang terbuat dari tulang rawan. Selain itu juga sebagai bahan pembuatan garam-garam glukosamin yang mempunyai banyak manfaat di bidang kedokteran. Misalnya untuk menyembuhkan influenza, radang usus dan sakit tulang.

d. Industri Fungisida.

Kitosan mempunyai sifat antimikrobia melawan jamur lebih kuat dari Kitin. Jika Kitosan ditambahkan pada tanah, maka akan menstimulir pertumbuhan mikrobia mikrobia yang dapat mengurai jamur. Selain itu Kitosan juga dapat disemprotkan langsung pada tanaman. Misalnya larutan 0,4% kitosan jika disemprotkan pada tanaman tomat dapat menghilangkan virus tobacco mozaik.

e. Industri Kosmetika.

Kini telah dikembangkan produk baru shampoo kering mengandung kitin yang disuspensi dalam alkohol. Termasuk pembuatan lotion dan shampoo cair yang mengandung 0,5 – 6,0 % garam kitosan. Shampoo ini mempunyai kelebihan dapat meningkatkan kekuatan dan berkilaunya rambut, karena adanya interaksi antara polimer tersebut dengan protein rambut.

f. Industri Pengolahan Pangan.

Karena sifat kitin dan kitosan yang dapat mengikat air dan lemak, maka keduanya dapat digunakan sebagai media pewarnaan makanan. Mikrokristalin kitin jika ditambahkan pada adonan akan dapat meningkatkan pengembangan volume roti tawar yang dihasilkan. Selain itu juga sebagai pengental dan pembentuk emulsi lebih baik dari pada mikrokristalin sellulosa. Pada pemanasan tinggi kitin akan menghasilkan pyrazine yang potensial sebagai zat penambah cita rasa.

5. Materi

Cangkang udang mengandung zat khitin sekitar 99,1 persen. Adapun teknologi pengolahan tersebut dilakukan melalui beberapa tahap, yaitu

1. Dimineralisasi

Limbah cangkang udang dicuci dengan air mengalir, dikeringkan di bawah sinar Matahari sampai kering, lalu digiling sampai menjadi serbuk ukuran 40-60 mesh. Kemudian dicampur asam klorida 1,25 N dengan perbandingan 10:1 untuk pelarut dibanding kulit udang, lalu dipanaskan pada suhu 90°C selama satu jam. Residu berupa padatan dicuci dengan air sampai pH netral dan selanjutnya dikeringkan dalam oven pada suhu 80°C selama 24 jam. Kemudian dicampur asam klorida 1 N (HCl 1 N) dengan perbandingan 10 : 1 untuk pelarut dibandingkan dengan kulit udang, lalu diaduk merata sekitar 1 jam. Biarkan sebentar, kemudian panaskan pada suhu 90°C selama satu jam. Residu berupa padatan dicuci dengan air sampai pH netral dan selanjutnya dikeringkan dalam oven pada suhu 80°C selama 24 jam atau dijemur sampai kering

2. Deproteinisasi

Limbah udang yang telah dimineralisasi kemudian dicampur dengan larutan sodium hidroksida 3,5 persen dengan perbandingan antara pelarut dan cangkang udang 6:1. Selanjutnya dipanaskan pada suhu 90°C selama satu jam. Larutan lalu disaring dan didinginkan sehingga diperoleh residu padatan yang kemudian dicuci dengan air sampai pH netral dan dikeringkan pada suhu 80°C selama 24 jam.

3. Deasetilisasi khitin menjadi khitosan

Khitosan dibuat dengan menambahkan sodium hidroksida (60 persen) dengan perbandingan 20:1 (pelarut dibanding khitin), lalu dipanaskan selama 90 menit dengan suhu 140°C. Larutan kemudian disaring untuk mendapatkan residu berupa padatan, lalu dilakukan pencucian dengan air sampai pH netral, kemudian dikeringkan dengan oven suhu 70°C selama 24 jam.

Untuk ekstrasi khitin dari limbah cangkang udang rendemennya sebesar 20 persen, sedangkan rendemen khitosan dari khitin yang diperoleh adalah sekitar 80 persen. Maka dari itu, dengan mengekstrak limbah cangkang udang sebanyak 510.266 ton, akan diperoleh khitosan sebesar 81.642,56 ton.

Jumlah yang sangat besar mengingat sebagian besar bahan pengawet kayu yang digunakan selama ini masih diimpor sehingga akan menghemat devisa negara. Untuk ke depannya, apabila limbah cangkang udang ini dikelola dengan teknologi yang tepat, akan menjadi alternatif bahan pengawet murah, alami, ramah lingkungan, dan bisa mendatangkan devisa negara jika diekspor ke luar negeri.

Karena pengawetan kayu dengan bahan pengawet alami, selain ramah lingkungan, juga menambah masa pakai kayu yang nantinya akan dapat menghemat penggunaan kayu secara nasional sehingga dapat mencegah terjadinya peningkatan kerusakan hutan dan membantu merealisasikan asas pelestarian hutan.

6. Biaya

Dari sisi ekonomi, pemanfaatan khitosan dari limbah cangkang udang untuk bahan pengawet kayu sangat menguntungkan karena bahan bakunya berupa limbah dan berasal dari sumber daya lokal (local content).

Menurut BPPT (2004) perhitungan dan kelayakan tekno-ekonomis untuk memproduksi kitosan dengan asumsi umur peralatan 10 tahun adalah sebagai berikut :

- Kapasitas produksi 2 ton kitosan per bulan dan 5 ton kitin per bulan

- Biaya investasi Rp 7,7 milyar

- NPV (Net Present Value) dengan I atau bunga = 20 % = Rp. 3,4 milyar

- IRR (Internal Rate of Return)= 36,70 %

- Payback period minimal = 3,5 tahun

- BEP (Break Event Point) : kapasitas produksi kitin 37 ton/tahun; 2,2 ton

kitosan/tahun

- Biaya produksi rata-rata per kilogram : Rp. 47.950

- Harga jual kitin Rp. 51.000 per kilogram, kitosan Rp. 170.000 per kilogram.

7. Energi

Pemanfaatan limbah cangkang udang menjadi Kitosan sebagai bahan baku untuk pembuatan plastik biodegradable yang memanfaatkan bahan-bahan alam yang dapat diperbaharui dan hemat energi.

8. Produk baru

Kitosan yang disebut juga dengan β-1,4-2 amino-2-dioksi-D-glukosa merupakan senyawa yang tidak larut dalam air, sedikit larut dalam HCl, HNO3, dan H3PO4 dan tidak larut dalam H2SO4. Kitosan tidak beracun, mudah mengalami biodegradasi dan bersifat polielektrolitik. Disamping itu kitosan dapat dengan mudah berinteraksi dengan zat-zat organik lainnya seperti protein. Oleh karena itu, kitosan relatif lebih banyak digunakan pada berbagai bidang industri terapan dan industri kesehatan (Zakaria, 2000).