Mengenal Senyawa Humat sebagai Adsorben Logam Alami di Lingkungan

Tahukah anda dalam satu genggam tanah terdapat puluhan hingga ratusan jenis logam didalamnya?

Jawabannya adalah Senyawa logam dapat ditemukan pada tanah, karena logam memiliki muatan positif yang dapat membentuk ikatan stabil dengan senyawa organik tanah. Senyawa organik tanah yaitu senyawa humat atau asam humat yang dikenal sebagai adsorben logam alami di lingkungan. 

blank
Gambar 1. Wujud fisik padatan humat

Pengertian Senyawa Humat

Senyawa organik tanah terbagi menjadi bahan yang terhumifikasi dan tak terhumifikasi. Bahan yang terhumifikasi adalah senyawa organik yang mengalami reaksi degradasi dan dekomposisi. Bahan terhumifikasi yaitu humus atau senyawa humat, sedangkan bahan tak terhumifikasi yaitu senyawa dalam tanaman seperti karbohidrat, lignin, asam amino, asam nukleat, protein dan lipid [1]. Senyawa humat merupakan senyawa makromolekul dengan berat molekul tinggi sebagai hasil peruraian bahan organik tanaman dan berperan penting dalam mempengaruhi sifat-sifat tanah dan spesies kimia dalam tanah. Senyawa humat berdasarkan kelarutannya, yaitu: Asam Fulvat (bahan humat yang larut dalam air pada semua pH); Asam Humat (bahan humat yang larut pada pH basa dan tidak larut pada pH asam); dan Humin (bahan humat yang tidak larut dalam air pada semua pH) [2].

Senyawa humat terdapat di tanah gambut, hasil dekomposisi tanaman, dan fases hewan mamalia herbivora. Senyawa humat diperoleh dengan metode ekstraksi menggunakan basa NaOH/KOH dan dilakukan pada kondisi atmosfer udara. Kemudian proses pemurnian dengan campuran HCl/HF untuk menghilangkan sisa silika [2].

Secara umum, senyawa humat berwarna coklat kehitaman dengan struktur kimia yang tidak dapat digambarkan sebagai satu bentuk tunggal karena merupakan campuran kompleks polielektrolit fenolik dan karbohidrat yang berbeda. Sejumlah struktur hipotetik senyawa humat telah dikemukakan oleh beberapa peneliti seperti Fuch, Dragunov, Flaig dan Stevenson [2]. Struktur senyawa humat yang sampai saat ini dianggap sesuai dikemukakan oleh Stevenson (1994). Pada struktur ini, senyawa humat mengandung gugus –OH fenolat, -COOH yang terikat pada cincin aromatik, dan kuinon yang dijembatani oleh nitrogen dan oksigen [3].

blank
Gambar 2. Struktur Hipotetik senyawa humat (Stevenson, 1994)

Senyawa Humat sebagai Adsorben Logam

Senyawa humat memiliki kemampuan berinteraksi dengan logam di tanah maupun perairan, karena memiliki gugus fungsi yang bermuatan negatif seperti –COOH, -OH fenolik, -O- (enolat), -O- (eter), dan C=O (karbonil). Pengikatan logam oleh senyawa humat dapat terjadi melalui: (1) Ikatan Hidrogen (water-bridge), (2) interaksi ionik antara muatan negative –COO, (3) pembentukan ikatan koordinasi dengan satu gugus donor, (4) pembentukan struktur khelat yang terbentuk melalui kombinasi gugus –COO- dan –OH atau kombinasi dua gugus –COO [2], [4]. Pengikatan logam paling stabil melalui interaksi yang menghasilkan kompleks paling stabil yaitu membentuk ikatan koordinasi dan struktur cincin sedangkan pengikatan paling lemah terjadi apabila gugus fungsi yang mengikat logam secara kuat telah jenuh.

blank
Gambar 3. Pengikatan logam oleh senyawa humat melalui 4 model interaksi (Stevenson, 1994)

Pengikatan logam pada tanah dipengaruhi oleh pH. Kebanyakan pengikatan terjadi dalam kondisi pH asam (pH 1 – 6). Senyawa humat pada kondisi pH asam akan mengalami protonasi yang menyebabkan kuatnya ikatan hidrogen sehingga logam terhalangi oleh gaya elektrostatik antar gugus fungsional asam humat. Tetapi pada pH basa, senyawa humat mengalami deprotonasi sehingga permukaannya menjadi bermuatan negatif (OH) dan mengakibatkan kompetisi dengan terbentuknya spesi-spesi hidroksida logam [4]. Senyawa humat akan mudah berinteraksi dengan logam saat kondisi pH asam karena akan terjadi pertukaran ion H+ (pada senyawa humat) dengan ion logam.

blank
Gambar 4 Efek pH terhadap ionisasi senyawa humat (Stevenson, 1994)

Berdasarkan konsep Hayes (2010) ketika senyawa humat bertindak sebagai adsorben. Permukaan polielektrolit senyawa humat mengalami ionisasi sehingga logam dapat berinteraksi, tetapi ionisasi yang terjadi bersifat lemah. Sehingga interaksi yang terjadi antara gugus fungsi senyawa humat dengan logam dapat berbentuk kemisorpsi (Ikatan ion atau kovalen) dan fisisorpsi (gaya van der waals) [5].

Hal ini lah yang mendasari logam banyak ditemukan pada tanah. Adanya senyawa humat pada tanah akan berikatan dengan berbagai logam membentuk ikatan ion yang sangat stabil.

DAFTAR PUSTAKA

[1]  K. . Tan, Dasar-dasar Kimia Tanah. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press, 1998.

[2]  F. J. Stevenson, Humus chemistry: genesis, composition, reactions. New York: John Wiley & Sons, 1994.

[3]  M. H. B. Hayes and R. S. Swift, “An appreciation of the contribution of Frank Stevenson to the advancement of studies of soil organic matter and humic substances,” J. Soils Sediments, vol. 18, no. 4, pp. 1212–1231, 2018.

[4]  S. J. Santosa, D. Siswanta, and S. Sudiono, Dekontaminasi Ion Logam dengan Biosorben Berbasis Asam Humat, Kitin, dan Kitosan. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press, 2017.

[5]  M. H. B. Hayes, R. Mylotte, and R. S. Swift, Humin: Its Composition and Importance in Soil Organic Matter, vol. 143, no. April. 2017.

.

Setelah selesai membaca, yuk berikan artikel ini penilaian!

Klik berdasarkan jumlah bintang untuk menilai!

Rata-rata nilai 0 / 5. Banyaknya vote: 0

Belum ada yang menilai! Yuk jadi yang pertama kali menilai!

Baca juga:
MeiditaKS
Follow me
Artikel Berhubungan:

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *