4.3.1. Pengaruh Tingkat Cemaran dalam Tanah dan Persen Padatan terhadap Degradasi Hidrokarbon
Tingkat degradasi Total Petroleum Hidrokarbon TPH merupakan salah satu parameter dalam menentukan keberhasilan proses bioremediasi limbah
hidrokarbon minyak bumi beserta turunannya dalam hal ini heavy oil waste HOW.
Pengujian data pengamatan degradasi TPH skala laboratorium dengan rancangan Respon Permukaan memberikan persamaan 1. sebagai berikut :
Y
1
= 26,537 – 15,817X
1
+ 3,246X
2
– 0,112X
1 2
– 4,761X
2 2
– 8,452X
1
X
2
R
2
Keterangan : Y
= 55,3
1
= Respon terhadap degradasi TPH X
1
= Pesen Padatan X
2
1
degr adasi
25
X2
50
- 1 - 1
1
X1
Surface Plot of degradasi vs X2 , X1
= Tingkat Cemaran dalam tanah
Gambar 10 Permukaan respon degradasi TPH
Dari persamaan di atas terlihat belum tercapai titik optimum bagi degradasi HOW dengan teknik bioslurry. Hal ini diduga karena proses biodegrdasi
memerlukan waktu yang lebih lama, komposisi nutrisi dan perbandingan CNP
yang tepat serta kemampuan bakteri dalam mendegradasi rantai-rantai hidrokarbon.
Namun dari penelitian skala laboratorium didapatkan persen degradasi tertinggi yaitu sebesar 80,16 pada perlakuan campuran 15 TPH dan 10
padatan seperti yang terlihat pada Gambar 11.
20 40
60 80
100
10,5 10,15
40,5 40,15
X 1, X 2 K ombinas i P adatan dan T P H
D e
g ra
d a
s i T
P H
Gambar 11 Persentase degradasi TPH setelah 14 hari dalam proses biodegradasi HOW skala laboratorium
Tabel 9 Perlakuan persen padatan dan tingkat cemaran pada kombinasi perlakuan +1- 1
No. X1 padatan X2 cemaran
degradasi -1 10,5
-1 48.84
-1 10,15 1
80.16 1 40,5
-1 29.19
1 40,15 1
4.37
Penelitian Eris 2006 mendapatkan terjadi degradasi TPH optimum minyak diesel sebesar 85,29 dari kombinasi perlakuan sebesar 32,62 padatan dan
9,09 cemaran. Heavy oil waste mempunyai kandungan PAH yang cukup tinggi sehingga
diduga bakteri belum mendapatkan kondisi yang optimal dalam mendegradasi
hidrokarbon rantai panjang dan rantai karbon struktur cincin. Bakteri diduga juga kesulitan mendegradasi rantai-rantai hidrokarbon secara monokultur atau hanya
dua species saja. Diduga dalam proses biodegaradasi HOW dibutuhkan konsorsium bakteri lain untuk membantu proses biodegrasi HOW lebih baik.
Hasil penelitian Charlena 2010 mendapatkan bahwa campuran 3 species bakteri mampu mendegradasi HOW lebih baik dari pada campuran 2 jenis species
bakteri. Selain itu perlu penambahan substrat lain seperti serbuk gergaji dan pupuk untuk meningkatkan kinerja bakteri dalam mendegradasi HOW terutama
fraksi aromatik dan alifatik. Hidrokarbon dengan struktur cincin lebih sulit didegradasi oleh mikroba dari
pada hidrokarbon rantai lurus. HOW mempunyai kandungan PAH yang tinggi yang didominasi oleh pyrene sebesar 1.080 mgkg dan phenanthrene sebesar
1.240 mgkg. Struktur kimia pyrene dan phenanthrene yang mempunyai rantai carbón struktur cincin seperti yang disajikan pada Gambar 12.
Pyrene C16H10 Phenanthrene C14H10
Gambar 12 Struktur Kimia Pyrene dan Phenanthrene
4.3.2. Pengaruh Tingkat Cemaran dalam Tanah dan Persen Padatan terhadap Pertumbuhan Populasi Bakteri
Proses biodegradasi memerlukan adanya aktivitas mikroba yang merupakan organisme yang potensial digunakan untuk mendegradasi limbah minyak bumi,
termasuk HOW. Beberapa mikroba, termasuk bakteri, telah lama diketahui mempunyai kemampuan dalam mendegradasi limbah minyak bumi. Dalam proses
biodegradasi, mikroba akan memanfaatkan karbon dari HOW sebagai sumber energinya.
2 4
6 8
10
10,5 10,15
40,5 40,15
X1,X2 Kombinasi padatan dan TPH log T
P C
cf u
m l
Gambar 13 Pertumbuhan mikroba setelah 14 hari dalam proses biodegradasi HOW skala laboratorium
Dari semua perlakuan perbandingan persentase tingkat cemaran dan padatan, dengan metode TPC, populasi bakteri yang tumbuh berkisar antara
4,1x10
7
-1,6x10
9
CFUml. Kombinasi persentasi bahan pencemar dan padatan dengan nilai degradasi tertinggi, yaitu perlakuan 15 bahan pencemar dan 10
padatan memiliki pertumbuhan populasi bakteri 3,8x10
8
CFUml. Pada HOW didapatkan PAH yang tinggi sehingga menyebabkan bakteri
sulit mendegradasi hidrokarbon dengan rantai cincin apalagi PAH yang dominan didominasi oleh hidrokarbon dengan jumlah cincin 3 atau lebih. Senyawa PAH ini
dapat bersifat toksik bagi bakteri. Namun dari penelitian Charlena 2010 diketahui bahwa bakteri Salipiger sp. MY7 dan Bacillus altitudinis MY12
mempunyai kemampuan untuk tumbuh dan mendegradasi PAH hidrokarbon cincin.
4.3.3. Pengaruh Tingkat Cemaran dalam Tanah dan Persen Padatan terhadap Perubahan pH
Biodegradasi limbah minyak bumi dipengaruhi oleh berbagai faktor lingkungan yang sangat penting dalam mengoptimalkan pertumbuhan mikroba
dan kemampuannya dalam mendegradasi limbah hidrokarbon. Salah satu faktor yang mempengaruhi tersebut adalah pH.
Pada penelitian skala laboratorium, pH masing masing perlakuan berkisar pH 6-7. Selama proses biodegradasi berlangsung pH berada pada selang pH
normal. Bakteri pada umumnya dapat tumbuh baik pada pH normal 6-8 yang
merupakan selang pH yang kondusif bagi pertumbuhan bakteri dan proses metabolismenya dalam memanfaatkan HOW sebagai sumber karbonnya.
Biodegradasi minyak bumi dipengaruhi oleh nilai pH yang terjadi pada lingkungan tersebut. Mayoritas mikroorganisme tanah akan tumbuh dengan subur
pada pH antara 6 sampai 8. Ekstrimnya nilai pH pada beberapa tanah dapat memperlambat kemampuan mikroorganisme dalam mendegradasi hidrokarbon
Leahy dan Colwell, 1990. Tingkat keasaman pH merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi
laju pertumbuhan bakteri, kemampuan bakteri dalam membangun sel, transportasi melalui mebran sel dan keseimbangan reaksi katalis Cookson, 1995. Tingkat
keasaman pH dapat berubah selama pertumbuhan mikroba. Peningkatan pH dapat terjadi jika adanya proses reduksi nitrat membentuk ammonia atau gas
nitrogen, sedangkan penurunan pH terjadi bila terbentuknya asam-asam organik sebagai hasil proses fermentasi Tanner, 1997.
Dari pembahasan hasil penelitian skala laboratorium diatas didapatkan kondisi terbaik proses degradasi HOW dengan teknik bioslurry menggunakan
bakteri Salipiger sp. MY7 dan Bacillus altitudinis MY12 yaitu pada kombinasi tingkat cemaran 15 dan 10 padatan dengan nilai degradasi HOW terbaik
sebesar 80,16 yang diterapkan pada penelitian dengan skala yang lebih besar yaitu skala 32 Liter.
4.4. Penelitian Skala 32 Liter
Penelitian tahap skala 32 L ini merupakan lanjutan dari penelitian skala laboratoium dimana percobaan terdiri dari perlakuan kombinasi bahan pencemar
dan persen padatan dengan penambahan mikroba Salipiger sp. MY7 dan Bacillus altutidinis MY12 dengan dua ulangan dan tanpa penambahan mikrobasebagai
kontrol. Penelitian tahap skala 32 L dilakukan selama 28 hari dengan selang
pengamatan 7 hari. Penentuan lama waktu degradasi 28 hari ini berdasarkan penelitian Charlena 2010 bahwa proses degradasi HOW mulai melambat dan
bakteri Salipiger sp. MY7 dan Bacillus altutidinis MY12 mulai mengalami penurunan pertumbuhan jumlah sel pada hari ke ke 21 dan 28.
4.4.1. Degradasi Hidrokarbon
Selama 28 hari proses biodegradasi oleh bakteri Salipiger sp. MY7 dan Bacillus altitudinis MY12 terhadap Heavy Oil Waste HOW, diperoleh
penurunan TPH sebesar 36,61 untuk perlakuan dengan penambahan bakteri. Sedangkan tanpa penambahan bakteri penurunan TPH terjadi sebesar 13,50
Gambar 14.
5 10
15 20
7 14
21 28
Lama Proses Biodegradasi hari
K ad
ar T
P H
Degradasi TPH
perlakuan1 Degradasi
TPH perlakuan2
Degradasi TPH kontrol
10 20
30 40
50
7 14
21 28
Lama Proses Biodegradasi hari L
aj u
d egr
ad as
i
T P
Hh ar
i
Gambar 14 Penurunan persentase TPH dalam proses biodegradasi HOW
Gambar 15 Laju degradasi HOW
Kategori