Uji Aktivitas Bakteri Pereduksi Merkuri

telah mampu merubah pola metabolismenya untuk mendegradasi merkuri dengan cara mensintesis protein reduksi merkuri Misra, 2002. Bakteri yang resisten terhadap merkuri menghasilkan enzim organomerkuri lyase produk gen mer B yang dapat memutuskan ikatan C-Hg dan enzim merkuri reduktase produk gen mer A yang mereduksi Hg 2+ menjadi Hg yang terjadi di dalam sitoplasma. Hasil reduksi Hg akan dilepaskan keluar sel Gadd, 1990; Gupta, et al., 1999; Brown et al., 2002. Hasil reduksi merkuri ke-10 bpm dapat dilihat pada Tabel 6. Tabel 6. Hasil reduksi merkuri kesepuluh isolat BPM dalam tabung reaksi ISOLAT Kadar merkuri ppm 34.75 69.76 178.04 284.88 350.33 Bacillus sp. ICBB 9116 1.39 5.68 32.75 62.25 77.80 Bacillus sp. ICBB 9118 0.48 2.31 12.35 48.95 67.95 Brevibacillus sp. ICBB 9123 1.77 1.63 91.38 101.23 127.00 Brevibacillus sp. ICBB 9124 1.25 3.35 23.88 87.54 103.25 Pseudomonas sp. ICBB 9115 1.32 7.59 43.20 71.20 141.20 Morganella morganii ICBB 9119 0.52 3.19 16.20 62.30 69.70 Micrococcos luteus ICBB 9120 0.47 3.78 49.05 96.50 108.10 Eschericia coli ICBB 9117 1.67 9.89 35.45 64.25 162.30 Bacillus sp. ICBB 9121 0.63 4.01 23.09 58.04 73.03 Bacillus sp. ICBB 9122 1.23 14.31 51.97 89.77 165.89 Pada kondisi lapang, merkuri berada dalam tiga tingkat valensi yang berbeda. Hal ini sangat tergantung pada kondisi redoks yang memungkinkan sebagai Hg dan Hg 2+ yang sering dijumpai di dalam tanah. Redoks potensial, pH dan konsentrasi Hg 2+ merupakan peubah kunci dalam menetapkan spesifikasi bentuk merkuri di dalam larutan tanah. Percepatan laju reduksi Hg 2+ oleh bakteri memungkinkan untuk digunakan dalam teknik bioremediasi in situ di tanah atau air yang tercemar Barkay et al., 1991. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada media kontrol tanpa isolat terjadi reduksi Hg. Pada pemberian Hg dalam HgCl 2 50 ppm terjadi penurunan Hg sebanyak 2.19 ppm dari 36.94 ppm menjadi 34.75. Pada pemberian Hg dalam HgCl 2 100 ppm terjadi penurunan Hg sebanyak 4.12 ppm dari 73.88 ppm menjadi 69.76 ppm. Pada pemberian Hg dalam HgCl 2 250 ppm terjadi penurunan Hg sebanyak 6.67 ppm dari 184.71 ppm menjadi 178.04 ppm. Pada pemberian Hg dalam HgCl 2 400 ppm terjadi penurunan Hg sebanyak 10.65 ppm dari 295.53 ppm menjadi 284.88 ppm. Pada pemberian Hg dalam HgCl 2 500 ppm terjadi penurunan 19.09 ppm dari 369.42 ppm menjadi 350.33 ppm Gambar 13. Gambar 13. Hasil reduksi pada berbagai konsentrasi merkuri kontrol Kemampuan isolat dalam mengakumulasi Hg ditunjukkan oleh adanya penurunan konsentrasi Hg pada medium LB setelah ditumbuhkan selama 48 jam. Konsentrasi Hg dalam medium dianalisis dengan menggunakan alat AAS. Hasil analisis konsentrasi Hg yang tersisa menunjukkan adanya perbedaan yang nyata antara konsentrasi Hg pada media LB yang diberi isolat dibandingkan dengan kontrol tanpa isolat. Hal ini menunjukkan telah terjadi reduksi merkuri secara enzimatik oleh isolat-isolat tersebut. Hal ini diduga penambahan HgCl 2 tersebut telah melebihi nilai hasil kali kelarutan Ksp HgCl 2 . Nilai Ksp adalah 2 x 10 -18 sehingga konsentrasi Hg 2+ maksimal untuk larut sebesar 0.794 x 10 -6 M. Penambahan HgCl 2 dengan konsentrasi 50 ppm, 100 ppm, 250 ppm, 400 ppm, dan 500 ppm ternyata melebihi nilai konsentrasi Hg 2+ maksimal akibatnya HgCl 2 tidak dapat larut semua dan terbentuk endapan sehingga Hg yang terukur menjadi lebih sedikit. Jumlah ion Hg yang direduksi oleh bpm yaitu selisih antara kandungan Hg dalam media kontrol tanpa isolat dengan kandungan Hg dalam media yang diberi isolat bpm. Jumlah ion Hg yang direduksi pada media mengandung HgCl 2 50 ppm 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 50 ppm 100 ppm 250 ppm 400 ppm 500 ppm R e d u k si Me r k u r i Perlakuan 50 ppm 100 ppm 250 ppm 400 ppm 500 ppm yaitu 32.98 ppm 94.19 sampai dengan 34.28 ppm 98.65, media yang mengandung HgCl 2 100 ppm yaitu 55.45 ppm 79.49 sampai dengan 67.45 ppm 96.69, media yang mengandung HgCl 2 250 ppm yaitu 126.07 ppm 70.81 sampai dengan 165.69 ppm 93.06, media yang mengandung HgCl 2 400 ppm yaitu 183.65 ppm 64.47 sampai dengan 235.95 ppm 82.82, media yang mengandung HgCl 2 500 ppm yaitu 184,44 ppm 52.65 sampai dengan 282.95 ppm 80.60 . Isolat bakteri pereduksi merkuri yang paling tinggi mereduksi ion Hg dalam 50 HgCl 2 ppm adalah Micrococcos luteus ICBB 9120 sebanyak 98.65; isolat yang paling tinggi mereduksi ion Hg dalam HgCl 2 100 ppm adalah Bacillus sp. ICBB 9118 sebanyak 96.69; isolat yang paling tinggi mereduksi ion Hg dalam HgCl 2 250 ppm adalah Bacillus sp. ICBB 9118 sebanyak 93.06; isolat yang paling tinggi mereduksi ion Hg dalam HgCl 2 400 ppm adalah Bacillus sp. ICBB 9118 sebanyak 82.82; isolat yang paling tinggi mereduksi ion Hg dalam HgCl 2 500 ppm adalah Bacillus sp. ICBB 9118 sebanyak 80.60 Tabel 7. Tabel 7. Prosentase reduksi merkuri kesepuluh isolat BPM dalam tabung reaksi ISOLAT Kadar merkuri 34.75 69.76 178.04 284.88 350.33 Bacillus sp. ICBB 9116 96.00 91.86 81.61 78.15 77.79 Bacillus sp. ICBB 9118 98.62 96.69 93.06 82.82 80.60 Brevibacillus sp. ICBB 9123 94.91 94.59 76.76 64.47 63.75 Brevibacillus sp. ICBB 9124 96.40 95.20 86.59 69.27 70.59 Pseudomonas sp. ICBB 9115 96.20 89.12 75.73 75.01 59.69 Morganella morganii ICBB 9119 98.50 95.43 90.90 81.64 80.10 Micrococcos luteus ICBB 9120 98.65 94.58 89.30 80.17 79.42 Eschericia coli ICBB 9117 95.19 85.82 80.09 73.94 53.76 Bacillus sp. ICBB 9121 98.18 94.25 87.03 79.63 79.15 Bacillus sp. ICBB 9122 96.46 79.49 70.81 68.49 52.65 Hasil penelitian menunjukkan reduksi merkuri kelompok bakteri Gram positif bentuk batang berspora adalah Bacillus sp. ICBB 9116 sebesar 77.79 - 96.00; Bacillus sp. ICBB 9118 sebesar 80.60 - 98.62; Bacillus sp. ICBB 9121 sebesar 79.15 - 98.18; dan Bacillus sp. ICBB 9122 sebesar 52.65 - 96.46. Berdasarkan uji statistik menunjukkan ke -4 isolat bakteri pereduksi merkuri berbeda nyata satu dengan lainnya pada p0,05. Dapat disimpulkan bahwa masing-masing isolat bakteri kelompok Gram positif bentuk batang dan berspora yaitu ICBB 2016, ICBB 2018, ICBB 2021, dan ICBB 2022 dapat digunakan sebagai bakteri yang mampu mereduksi merkuri Gambar 14. Gambar 14. Prosentase reduksi merkuri isolat Bacillus sp. ICBB 9116, Bacillus sp. ICBB 9118, Bacillus sp. ICBB 9121, dan Bacillus sp. ICBB 9122 Hasil reduksi merkuri dari kelompok bakteri Gram positif berbentuk batang dan bulat serta tidak berspora berturut-turut yaitu: Brevibacillus sp. ICBB 9123 sebesar 63.75 - 94.91; Brevibacillus sp. ICBB 9124 sebesar 69.27 - 96.40; dan Micrococcos luteus ICBB 9120 sebesar 79.42 - 98.65. Uji statistik menunjukkan ke-3 isolat bakteri pereduksi merkuri berbeda nyata satu dengan lainnya pada p0,05. Dapat disimpulkan bahwa masing-masing isolat bakteri kelompok Gram positif bentuk batang dan bulat serta tidak berspora yaitu ICBB 9123, ICBB 9124, dan ICBB 9120 memiliki kemampuan sebagai bakteri pereduksi merkuri Gambar 15. 93 94 95 96 97 98 99 100 ICBB 9116 ICBB 9118 ICBB 9121 ICBB 9122 K an d u n gan M er k u ri Isolat bakteri Gram positif bentuk batang berspora Gambar 15. Prosentase reduksi merkuri isolat Brevibacillus sp. ICBB 9123 Brevibacillus sp. ICBB 9124, dan Micrococcos luteus ICBB 9120 Hasil reduksi merkuri kelompok bakteri Gram negatif berbentuk batang yaitu: Pseudomonas sp. ICBB 9115 sebesar 59.69 - 96.20; Morganella morganii ICBB 9119 sebesar 80.10 - 98.50; dan isolat Eschericia coli ICBB 9117 sebesar 53.76 - 95.19. Berdasarkan hasil uji statistik menunjukkan ke-3 isolat bakteri pereduksi merkuri berbeda nyata satu dengan lainnya pada p0,05. Dapat disimpulkan bahwa masing-masing isolat bakteri kelompok Gram negatif berbentuk batang yaitu ICBB 9115, ICBB 9119, dan ICBB 9117 memiliki kemampuan mereduksi merkuri Gambar 16. Gambar 16. Prosentase reduksi merkuri isolat Pseudomonas sp. ICBB 9115, Morganella morganii ICBB 9119, isolat Eschericia coli ICBB 9117 90 92 94 96 98 100 102 ICBB 9123 ICBB 9124 ICBB 9120 K an d u n gan M er k u ri Isolat bakteri Gram positif bentuk batang dan bulat tidak berspora 90 92 94 96 98 100 ICBB 9115 ICBB 9119 ICBB 9117 K an d u n gan M er k u ri Isolat bakteri Gram negatif bentuk batang

4.6. Pengolahan Limbah Menggunakan Bioreaktor dan Lahan Basah Buatan

Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat 4 isolat bakteri pereduksi merkuri yang memiliki kemampuan tinggi dalam mereduksi merkuri, masing-masing: 1 Bacillus sp. ICBB 9118 yang memiliki kemampuan mereduksi HgCl 2 dalam larutan sebanyak 80.60 sampai dengan 98.62; 2 Morganella morganii ICBB 9119 yang memiliki kemampuan mereduksi HgCl 2 dalam larutan sebanyak 80.10 sampai dengan 98.50; 3 Micrococcos luteus ICBB 9120 yang memiiki kemampuan mereduksi HgCl 2 dalam larutan sebanyak 79.42 sampai dengan 98.65; dan 4 Bacillus sp. ICBB 9121 yang memiliki kemampuan mereduksi Hg dalam HgCl 2 sebanyak 79.15 sampai dengan 98.18. Keempat isolat bpm tersebut diduga memiliki operon gen mer yang dapat menyandi enzim merkuri reduktase. Enzim ini dapat mengkatalisis reduksi ion merkuri Hg 2+ yang bersifat racun menjadi ion merkuri Hg yang bersifat kurangtidak beracun Brown et al., 2002. Gambar 17. Pertumbuhan isolat bpm terpilih pada uji bioreaktor Gambar 17 menunjukkan kerapatan biomassa OD dari isolat Bacillus sp. ICBB 9118, Morganella morganii ICBB 9119, Micrococcos luteus ICBB 9120, Bacillus sp. ICBB 9121 yang diuji lanjut dalam bioreaktor pada 6 jam, 12 jam, 18 jam, 24 jam, 30 jam, 36 jam. Terlihat pertumbuhan yang baik pada media cair LB mengandung 10 ppm HgCl 2 atau 7.39 ppm Hg. Hal ini dapat terjadi karena kondisi 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 ICBB 9118 ICBB 9119 ICBB 9120 ICBB 9121 P op u las i B ak te ri OD 620 n m Isolat terpilih BPM 6 jam 12 jam 18 jam 24 jam 30 jam 36 jam lingkungan tempat pertumbuhan isolat diatur pada temperatur suhu ruang 27 o C dan pH optimum dari masing-masing isolat. Terjadi peningkatan pertumbuhan bakteri dari 6 jam sampai dengan 36 jam, peningkatan nilai OD tersebut menunjukkan bahwa biomassa bakteri dapat tumbuh dengan baik. Inokulan dimasukkan ke dalam bioreaktor pada nilai OD 0.6 – 0.7 karena pada nilai tersebut populasi sel bakteri tumbuh dengan baik dan menghasilkan sel-sel baru. Hasil penelitian menunjukkan nilai OD 0.6 – 0.7 terletak pada 18 jam sampai dengan 24 jam.

4.6.1. Kemampuan mereduksi Hg dalam bioreaktor

Pengolahan limbah mengandung merkuri sintesis dalam bioreaktor menggunakan bakteri kultur tunggal. Menurut Zulkifli 2002 bahwa aktivitas reduksi merkuri pada bakteri kultur tunggal lebih baik dibandingkan kultur campuran karena pada kultur campuran memerlukan pengkondisian yang lebih lama, terjadi kompetisi antar spesies, dan terjadi interaksi yang tidak seimbang. Sistem bioreaktor pertumbuhan melekat digunakan dalam penelitian ini karena memiliki keuntungan yaitu adanya biofilm dan polimer-polimer ekstraselular yang dapat tumbuh dan melekat pada media pendukung seperti batuan vulkanik Tjokrokusumo, 1998; Odergaard et al., 1994. Dalam penelitian ini dipilih waktu pembentukan biofilm 6 hari untuk uji bioreaktor dalam mereduksi merkuri karena waktu pembentukan biofilm yang lebih lama menyebabkan reduksi merkuri lebih tinggi dibandingkan waktu pembentukan 3 hari, semakin banyak jumlah biomassa maka proses reduksi merkuri semakin cepat Barus, 2007; Little et al., 1990; Canstein et al., 1999. Hasil penelitian menemukan bahwa biofilm sudah terbentuk dengan baik pada satu minggu dan reduksi merkuri dapat mencapai 92 sampai dengan 99, mirip dengan yang ditemukan Canstein et al. 1999 dan Barus 2007. Arang aktif yang digunakan dalam penelitian ini adalah dalam bentuk serbuk karena memiliki kecepatan adsorpsinya lebih cepat dibandingkan dalam bentuk butiran granula. Arang aktif merupakan karbon yang telah diaktifkan dan memiliki luas permukaan yang sangat besar sehingga dapat digunakan untuk berbagai aplikasi seperti menyerap bau, warna, pengotor, bahkan logam berat termasuk merkuri. Hasil