Biosorpsi Tembaga (Cu) Dan Merkuri (Hg) Oleh Omphalina Sp. Menggunakan Metode Rotary, Biotray, Pack Bed Flow, Dan Batch
BIOSORPSI TEMBAGA (Cu) DAN MERKURI (Hg) OLEH
Omphalina sp. MENGGUNAKAN METODE ROTARY,
BIOTRAY, PACK BED FLOW, DAN BATCH
DESI PURWANINGSIH
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Biosorpsi Tembaga (Cu)
dan Merkuri (Hg) oleh Omphalina sp. Menggunakan Metode Rotary, Biotray, Pack
Bed Flow, dan Batch adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor dan Pusat Penelitian Bioteknologi dan Bioindustri Indonesia.
Bogor, Agustus 2015
Desi Purwaningsih
NIM G851130191
RINGKASAN
DESI PURWANINGSIH. Biosorpsi Tembaga (Cu) dan Merkuri (Hg) oleh
Omphalina sp. menggunakan Metode Rotary, Biotray, Pack Bed Flow, dan Batch.
Dibimbing oleh I MADE ARTIKA dan TRI PANJI.
Limbah logam berat merupakan salah satu limbah berbahaya. Toksisitas
dapat ditimbulkan akibat jumlah limbah logam yang banyak, sedangkan dalam
jumlah sedikit dapat masuk kedalam siklus rantai makanan yang lama-kelamaan
akan terakumulasi di dalam tubuh mahluk hidup dan dapat menimbulkan berbagai
macam penyakit. Limbah logam berat banyak berasal dari kegiatan-kegiatan
industri, pertambangan baik pertambangan skala besar maupun pertambangan –
pertambangan milik rakyat. Selain berasal dari limbah industri dan pertambangan,
logam berat juga terdapat secara alami di lingkungan.
Banyak metode yang dapat digunakan untuk mengolah limbah logam berat,
baik secara fisika, kimia, maupun biologi. Tetapi, cara-cara tersebut memiliki
beberapa efek samping seperti: sludge yang berbahaya, kurang efektif pada
konsentrasi tinggi, biaya yang mahal, dan menimbulkan efek samping yang
berbahaya. Oleh karena itu, biosorpsi logam berat menggunakan mikroorganisme
merupakan salah satu metode yang aman, efektif, dan efisien untuk digunakan
dalam pengolahan limbah logam berat. Omphalina sp. mrupakan salah satu
mikroorganisme yang memiliki kemampuan untuk mendegradasi lignin dan
mampu menyerap logam berat. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui
kemampuan Omphalina dalam menyerap ion logam berat. Biomassa yang masih
hidup dapat menyerap logam lebih banyak dari pada biomassa yang sudah mati,
sehingga perlu dilakukan optimalisasi penggunaan biomassa dengan
membandingkan metode batch, rotary, pack bed flow, dan biotray.
Penelitian dilakukan pada larutan Cu 100 dan 200 ppm, dan Hg 3 dan 5
ppm. Biosorpsi logam tersebut dilakukan menggunakan kultur padat Omphalina sp.
pada media serbuk gergaji yang ditempatkan di dalam kerangka kawat. Serapan
logam diatur dengan sistem rotary, biotray, pack bed flow, dan batch. Variasi waktu
kontak 1, 3, 5, 7, dan 24 jam, masing-masing sampel diukur kandungan logamnya
dengan menggunakan spektrofotometri serapan atom. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa Hg dengan konsentrasi awal 3 ppm dapat berkurang hingga
91.38 % pada metode rotary, 83.98% biotray, 87.14% pack bed flow, 32.94% batch,
sedangkan pada Cu dengan konsentrasi awal 100 ppm dapat berkurang hingga
23.58% pada metode rotary, 22.66% biotray, 10.53% pack bed flow, dan 10.17%
pada batch. Penyerapan optimal Hg dan Cu terjadi pada 1 jam pertama dan
kapasitas serapan logam paling tinggi pada metode rotary, dan pada metode rotary
memiliki viabilitas yang lebih tinggi, terbukti dengan adanya biomassa Omphalina
sp. yang paling banyak setelah dilakukan perlakuan selama 24 jam. Hal tersebut
membuktikan pada metode rotary memungkinkan penggunaan ulang Omphalina
untuk menyerap logam. Pada penyerapan logam campuran Hg dan Cu masih terjadi
penyerapan sampai jam ke-5. Metode rotary yang digunakan pada biosorpsi logam
campuran dapat digunakan kembali sampai dua kali penggunaan.
Kata kunci: biosorpsi, merkuri, Omphalina sp., tembaga.
SUMMARY
DESI PURWANINGSIH. Biosorption Copper (Cu) and Mercury (Hg) by
Omphalina sp. using Batch, Rotary, Biotray, and Pack Bed Flow Methods.
Supervised by I MADE ARTIKA and TRI PANJI.
Heavy metal waste is one of the hazardous waste. Toxicity is caused by the
high concentration of hazardous waste, while in small amounts ghe heavy metals
can enter the food chain cycle, and time by time will accumulate in the living body
and cause various diseases. Heavy metal waste comes from industry and mining
activities of both large and small scales. In addition, it is also found naturally in the
environment.
Many methods can be used to treat heavy metal waste such as physics,
chemistry, and biology. However, these methods have some side effects such as:
hazardous sludge, less effective at high concentrations, costly, and cause harmful
side effects. Therefore, heavy metal biosorbtion using microorganisms is one
method which is safe, effective, and efficient to use in the treatment of heavy metal
waste. Omphalina sp. is one of microorganisms that have the ability to degrade
lignin and is able to absorb heavy metals. This study was aimed to analyze the
ability of Omphalina sp. to absorb heavy metal ions. Live biomass can absorb metal
more than the death biomass, and therefore, it is important to optimize the use of
biomass by comparing the batch, rotary, packbed flow, and biotray methods.
The research was using solution with Cu concentration of 100 and 200 ppm
and Hg concentration of 3 and 5 ppm. Biosorption of the metals was carried out by
solid culture of Omphalina sp. on sawdust is placed on a wire frame. Biosorption
of the metals was set on rotary, biotray, pack bed flow, and batch system. with
variation in the contact time of 1, 3, 5, 7, and 24 hours. The metal content of each
sample was measured using atomic absorption spectrophotometry. The results
showed that percent reduction of Hg with an initial concentration of 3 ppm was
91.38% in rotary, 83.98% in biotray, 87.14% in pack bed flow, and 32.94% in batch
methods. The precent reduction of Cu with an initial concentration of 100 ppm was
23:58% in the rotary, 22.66% in biotray, 10:53% in pack bed flow, and 10:17% in
the batch methods. Optimal absorption of Hg and Cu occurs in the first 1 hour with
the highest metal uptake by the rotary method. In addition, the rotary method has
a higher cell viability than the other methods, as is evidenced by the presence of
highest biomass of Omphalina sp. after treatment for 24 hours. Result proves that
the rotary method allows the reuse of Omphalina sp. to absorb metal. On absorption
of Hg and Cu alloys, absorption still occurs until the 5th use. Rotary method used in
alloy biosorption can be reused up to twice.
Keywords: biosorbtion, copper, mercury, Omphalina sp.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau
menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
dan PPBBI
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB dan PPBBI.
BIOSORPSI TEMBAGA (Cu) DAN MERKURI (Hg) OLEH
Omphalina sp. MENGGUNAKAN METODE ROTARY,
BIOTRAY, PACK BED FLOW, DAN BATCH
DESI PURWANINGSIH
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Biokimia
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Syamsul Falah, S.Hut, M.Si
Judul Tesis : Biosorpsi Tembaga (Cu) dan Merkuri (Hg) oleh Omphalina sp.
Menggunakan Metode Rotary, Biotray, Pack Bed Flow, dan Batch
Nama
: Desi Purwaningsih
NIM
: G851130191
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Dr Ir I Made Artika, M App Sc
Ketua
Dr Tri Panji, MS APU
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Biokimia
Prof Dr drh Maria Bintang, MS
Tanggal Ujian: 20 Agustus 2015
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis haturkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Judul
karya ilmiah dalam penelitian yang dilaksanakan sejak September 2014 ini ialah
Biosorpsi Tembaga (Cu) dan Merkuri (Hg) oleh Omphalina sp. Menggunakan
Metode Rotary, Biotray, Pack Bed Flow, dan Batch.
Ucapan terima kasih kepada Dr. Ir. I Made Artika M. App. Sc dan Dr Tri
Panji MS. APU selaku pembimbing atas ilmu, saran dan kesabaran yang telah
diberikan. Terima kasih juga kepada keluarga besar Biokimia (Dosen, Karyawan,
Laboran dan teman-teman Biokimia 2013) yang telah memberikan motivasi dan
membantu penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini. Penulis juga
mengucapkan terima kasih kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (DIKTI)
sebagai sponsor Beasiswa Pendidikan Pascasarjana Dalam Negeri 2013. Ucapan
spesial kepada ayah, ibu, dan adik-adik yang selalu memberikan do’a dan
dukungannya serta kepada teman-teman penelitian di Laboratorium Bioproses
Pusat Penelitian Bioteknologi dan Bioindustri Indonesia (PPBBI) terima kasih atas
persaudaraan yang telah diberikan kepada penulis.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2015
Desi Purwaningsih
DAFTAR ISI
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian
1
1
2
2
2
3
2 METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Alat
Bahan
Prosedur Penelitian
4
4
4
4
4
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Perbedaan media tanam
Pengaruh Waktu terhadap Biosorpsi oleh Omphalina sp.
Penyerapan Ion Logam Campuran Cu dan Hg
Pengaruh Konsentrasi terhadap Biosorpsi oleh Omphalina sp.
Kondisi Biomassa Omphalina sp.
Penggunaan Ulang Jamur (Reuse)
Penentuan Serapan Maksimum
Pembahasan
Perbedaan Media Tanam
Pengaruh Waktu terhadap Biosorpsi oleh Omphalina sp.
Penyerapan Ion Logam Campuran Cu dan Hg
Pengaruh Konsentrasi terhadap Biosorpsi oleh Omphalina sp.
Kondisi Biomassa Omphalina sp.
Penggunaan Ulang Jamur (Reuse)
Penentuan Serapan Maksimum
7
7
7
7
9
9
10
11
12
13
13
13
17
17
18
18
19
4 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
20
20
20
DAFTAR PUSTAKA
21
LAMPIRAN
24
RIWAYAT HIDUP
36
DAFTAR TABEL
1. Perhitungan qMax
2. Optimasi Metode
12
13
DAFTAR GAMBAR
1. Media serbuk gergaji dengan campuran yang berbeda
2. Persentase penyerapan Omphalina sp
3. Perpanjangan waktu kontak
4. Persentase penyerapan larutan ion logam campuran
5. Konsentrasi penyerapan Omphalina sp
6. Kondisi biomassa setelah terjadi proses biosorpsi pada berbagai metode
7. Persentase penyerapan reuse Omphalina sp
8. Mekanisme penyarapan logam oleh mikroorganisme
9. Proses pengikatan kitin dengan logam
10. Polisakarida dinding sel jamur yang berperan dalam biosorpsi
11. Mekanisme pertukaran ion pada jamur
12. Skema mekanisme seluler penyerapan logam
7
8
9
9
10
11
11
14
14
15
16
16
DAFTAR LAMPIRAN
1. Bagan Alir Penelitian
2. Kurva Standar AAS
3. Perhitungan Langmuir
4. Grafik Linear Langmuir
5. Hasil Uji Analisis Statistik
6. Dokumentasi Alat
24
25
26
29
33
35
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan jaman, permintaan konsumen akan barangbarang industri semakin meningkat. Namun peningkatan tidak diimbangi dengan
pengolahan limbah hasil industri. Limbah-limbah hasil industri masih mengandung
logam berat dan dibuang begitu saja kelingkungan. Jumlah limbah yang banyak
mengandung logam berat berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan. Selain itu
meskipun jumlahnya sedikit limbah logam berat dapat masuk dan terakumulasi
dalam rantai makanan. Salah satu logam berat yang sering dijumpai dalam limbah
dan memiliki nilai ekonomi adalah merkuri dan tembaga.
Merkuri (Hg) merupakan salah satu logam yang dalam konsentrasi kecil dapat
bersifat toksik. Beberapa industri terutama dalam bidang pertambangan banyak
manghasikan limbah merkuri. Merkuri tidak hanya berasal dari limbah industri,
namun secara alami sudah terdapat dalam lingkungan. Bahan pencemaran merkuri
yang terdapat di lingkungan secara alamiyah dapat berasal dari kegiatan gunung
berapi atau rembesan air tanah yang melewati deposit merkuri (Lestarisa. 2010).
Salah satu industri yang menghasilkan limbah merkuri adalah penambangan emas
tradisional yang dilakukan oleh masyarakat, setelah semua proses industri selesai
dilakukan limbah merkuri dibuang begitu saja ke lingkungan tanpa melalui proses
lebih lanjut (Trisnawati et al. 2013). Hal tersebut menyebabkan kandungan merkuri
disekitar penambang emas rakyat sebesar 239.38 ppm di tanah, dan 21.645 ppm
diperairan (Hidayati et al. 2006), hal itu menunjukkan kandungan yang tinggi dan
berbahaya bagi mahluk hidup. Merkuri ini sangat berbahaya karena dapat masuk
kedalam saluran plasenta sehingga dapat berakibat fatal bagi janin, menyebabkan
kerusakan otak karena merkuri menghambat penyaluran darah menuju otak.
Merkuri yang berikatan dengan sulfur dalam protein dan enzim dapat membuat
enzim menjadi inaktif sehingga menghambat proses metabolisme dalam tubuh
(Herman. 2006).
Tembaga (Cu) merupakan salah satu contoh logam berat yang berbahanya
jika terdapat dalam jumlah yang besar, karena dapat menyebabkan gangguan
kesehatan seperti, kerusakan otak berupa tremor, sakit kepala, mengalami
kerusakan ginjal, mengalami anemia karena pecahnya sel darah merah (Warianto.
2011). Tembaga dalam jumlah yang sesuai merupakan mikronutrien yang
dibutuhkan mahluk hidup. Tembaga biasanya ditemukan dalam bentuk ion bivalen
Cu (II) sebagai hasil dari proses hidrolitik yang sering terjadi pada industri miyak,
kertas, pewarnaan, dan pelapisan logam, dan banyak terdapat dari limbah industri
perak. Pencelupan dengan menggunakan HCl pada industri perak dapat
menghasilkan limbah tembaga (Cu2+). Limbah hasil pencucian ini dibuang begitu
saja keperairan bebas dalam bentuk CuCl2 sehingga dapat menimbulkan
pencemaran (Andaka. 2008).
Logam berat memiliki banyak efek samping, oleh karena itu limbah yang
masih mengandung logam berat harus mengalami proses lebih lanjut sebelum
dibuang kelingkungan supaya tidak mengakibatkan pencemaran, selain itu limbah
logam akan lebih bermanfaat jika dapat dimanfaatkan kembali. Ada beberapa cara
dalam pengolahan limbah logam, diantaranya adsorpsi, sedimentasi, filtrasi,
2
koagulasi, proses elektrokimia, pertukaran ion, presipitasi kimia dan ekstraksi.
Penggunaan zat kimia dalam reaksi tersebut dapat memberikan efek samping yang
sama bahayanya dengan limbah logam, dan juga biaya yang dibutuhkan cukup
mahal. Proses presipitasi tidak efektif diterapkan pada larutan dengan konsentrasi
logam antara 1-1000 mg/l, menggunakan banyak bahan kimia dan menghasilkan
sludge dalam jumlah besar (Soeprijanto et al. 2007). Mengatasi hal tersebut maka
digunakan mikroorganisme untuk menyerap logam berat yang terdapat pada limbah.
Mikroorganisme dipilih karena memiliki beberapa kelebihan, diantaranya adalah
(1) biaya operasional yang rendah. (2) efisien dan kapasitas pengikatan logam
cukup tinggi. (3) meminimalkan sludge. (4) memungkinan untuk recovery logam,
(5) biosorben dapat diregenerasi, (6) bahan baku mudah didapat, (7) dapat
menggunakan mikroba yang sudah mati dan tidak memerlukan tambahan nutrisi
(Sud et al. 2008).
Mikroorganisme yang sering digunakan salah satunya adalah jamur
Aspergillus sp., Rhizopus sp., Agaricus sp., Trichaptum sp., Scaccharomyces sp.,
Candida sp. (Abbas et al. 2014), Trichoderma viride (Khumar et al. 2011).
Akantetapi sebagian dari mikroorganisme tersebut bersifat patogen yang dapat
membahayakan. Omphalina sp. merupakan salah satu mikroorganisme yang
bersifat tidak patogen sehingga labih aman digunakan.
Omphalina sp. dapat digunakan sebagai biosorben baik dalam kondisi hidup
ataupun mati. Biomassa yang masih hidup dapat meningkatkan konsentrasi
penyerapan logam, oleh karena itu perlu digunakan metode yang dapat menunjang
kehidupan biosorben ketika digunakan. Metode yeng memungkinkan adanya aerasi
untuk dapat menunjang kehidupan biomassa, seperti: rotary (Diessel dan Cristov.
2001), biotray, pack bed flow (Kumar et al. 2011), batch (Chen et al. 2010).
Perumusan Masalah
Jamur merupakan organisme aerob yang telah terbukti dapat digunakan
sebagai bahan biosorben logam berat. Untuk lebih meningkatkan efektifitas
penggunaan jamur sebagai bahan biosorben maka perlu digunakan metode yang
dapat menunjang kehidupan jamur, sehingga jamur masih tetap dapat hidup,
bertambah banyak, dan dapat meningkatkan kapasitas serapan jamur.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan menguji kemampuan biosorpsi Omphalina sp. pada
metode rotary, biotray, pack bed flow, dan batch. Serta mengetahui pengaruh
waktu, larutan logam campuran dan efektifitas peggunaan ulang Omphalina sp.
dalam menyerap ion logam.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan tambahan informasi ilmiah
tentang pemanfaatan jamur Omphalina sp. sebagai biosorben logam berat
menggunakan berbagai macam metode.
3
Ruang Lingkup Penelitian
Lingkup kegiatan penelitian ini meliputi penanaman jamur pada media PDA,
beras, serbuk gergaji, dan kultur permukaan. Dilanjutkan dengan proses biosorpsi
logam oleh jamur Omphalina sp. dengan menggunakan metode rotary, biotray,
pack bed flow, dan batch. Sampel air logam diambil pada jam ke 1, 3, 5, 7, dan 24,
untuk diukur konsentrasi logam dengan menggunakan Atomic Absorption
Spectrophotometry (AAS).
4
2 METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan September 2014 sampai bulan Mei
2015. Penelitian dilakukan di Laboratorium Bioproses Pusat Penelitian
Bioteknologi dan Bioindustri Indonesia (PPBBI), Laboratorium Bersama Kimia
Departemen Kimia, dan Laboratorium Ilmu Nutrisi Ternak Perah (INTP)
Departemen Ilmu Nutrisi Ternak Perah Institut Pertanian Bogor (IPB) .
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: tabung 500 ml, cawan petri,
gelas ukur, botol jam, gelas beker, seperangkat alat rotary, batch ,pack bed flow,
biotray, Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS), kompor, autoklaf, plastik
tahan panas.
Bahan
Bahan yang digunakan adalah Omphalina sp. yang berasal dari koleksi
Laboratorim Mikroba dan Bioproses PPBBI, kentang, agar, aquades, glukosa,
CuSO4.5H2O, HgCl2, HNO3, SnCl2, pepton, beras, air, serbuk gergaji (sisa
pengolahan kayu di daerah Kedung Halang dan Yasmin), dedak, aquades steril,
perklorat, alkohol 70%.
Prosedur Penelitian
Persiapan Isolat Omphalina sp. pada PDA
Media potato dextrose agar (PDA) dibuat dari campuran 250 ml air sari
rebusan kentang yang ditambahkan dengan 5 g agar dan 5 g gula pasir dan
disterilkan pada suhu 121 °C selama 15 menit. PDA dituangkan pada 10 cawan
petri. Omphalina yang digunakan merupakan isolat dari koleksi PPBBI dipotong 1
cm2 diinokulasi pada media PDA sampai tumbuh merata pada media selama 7 hari.
Persiapan Isolat Omphalina sp. pada Media Beras (Ihsan dan Octriana. 2009)
Satu liter beras dicuci lalu dipanaskan dengan sedikit air, kemudian dimasak
sambil diaduk hingga airnya habis, ditambahkan 1 sendok makan minyak goreng
agar beras tidak menggumpal. 100 gram beras dipindahkan ke dalam botol jam,
sterilisasi pada suhu 121 °C, 1 atm selama 15 menit, setelah dingin media beras
diaduk supaya tidak ada lagi yang menggumpal lalu dicampur dengan setengah petri
isolat Omphalina sp. yang berasal dari PDA, diaduk dan diinkubasi pada suhu ruang
sampai tumbuh merata pada media selama 14 hari.
Persiapan Isolat Omphalina sp. pada Serbuk Gergaji (Saputra. 2014)
Satu karung serbuk gergaji yang sudah dicuci bersih dan tidak berwarna
ditambahkan dengan dedak 3 kg, 500-700 gram campuran serbuk gergaji dan dedak
5
dipindahkan kedalam plastik tahan panas, disterilisasi pada suhu 121 0C selama 15
menit didinginkan dan ditiriskan, setelah dingin disterilisasi ulang. Ditiriskan
sampai airnya hilang dan dingin, setelah dingin diaduk-aduk supaya seluruh bagian
mendapat udara lalu ditambahkan 18 gram isolat Omphalina sp. dari media beras,
diaduk lalu diinkubasi sampai tumbuh merata selama 60 hari.
Kultur Permukaan
Box disterilisasi menggunakan alkohol 70 %, didiamkan hingga kering.
Aquades steril digunakan untuk membilas. Setelah box steril, dipindahkan 1
kantung isolat Omphalina yang telah ditanam dalam serbuk gergaji kedalam box
yang sudah steril. Box ditutup rapat untuk menjaga kelembaban udara di dalam box
dan diinkubasi selama 7 hari.
Amobilisasi Omphalina sp. (Modifikasi Suharyanto et al. 2014)
Ijuk dipotong-potong ukuran 5-7 cm, direndam dalam air selama satu
minggu dengan penggantian air setiap harinya untuk menghilangkan kotoran yang
terdapat pada ijuk, kemudian ditiriskan hingga kering. Ijuk disterilisasi pada suhu
121 0C, selama 15 menit. Setelah dingin, sebanyak 5 gram ijuk digunakan untuk
melapisi formula (campuran serbuk gergaji, dedak, dan biomassa jamur).
Penentuan Kemampuan Serapan Logam (Modifikasi Azizah. 2008)
Biosorpsi Cu dan Hg dilakukan di dalam sistem batch, biotray, pack bed
flow dan rotary dengan variasi konsentrasi Cu (100 ppm dan 200 ppm), Hg (3 ppm
dan 5 ppm) dalam 5 liter larutan logam dan variasi waktu penyerapan (1, 3, 5, 7,
dan 24 jam). Perlakuan dilakukan di dalam bak berukuran 20 cm x 30 cm x 10 cm,
dengan laju alir 0,173 liter/detik.
Metode Rotary. Dilakukan dengan cara merendam 40-50 % formula kedalam
media. Cairan limbah logam dipompa sehingga menyebabkan rotary berputar dan
cairan limbah logam melewati formula yang berisi Omphalina sp. mengakibatkan
terjadi penyerapan logam. Pompa yang terendam dalam larutan digunakan untuk
menyerap larutan sehingga larutan dapat memutar rotary secara terus-menerus.
Perputaran dari formula menyebabkan adanya aerasi pada formula tersebut dan
memperluas bidang penyerapan.
Metode Batch. Dilakukan dengan cara merendam 50% formula Omphalina
sp. pada air yang berisi larutan logam sehingga terjadi penyerapan logam secara
terus-menerus dan Omphalina sp. di bagian atas masih tetap dapat hidup, namun
kontak dengan air larutan logam sangat sedikit, karena hanya dibagian bawah yang
terjadi kontak dengan larutan logam dan dapat menyebabkan biomassa yang
terdapat pada bagian bawah lebih cepat mati.
Metode Pack bed flow. Dilakukan dengan cara mengalirkan larutan logam
secara terus-menerus kedalam reaktor yang berisi formula. Larutan logam akan
mengalir terus-menerus melalui permukaan atas reaktor yang telah berisi formula
yang telah diamobilisasi, sehingga konsentrasi logam dalam larutan akan berkurang.
Aliran air memungkinkan adanya aerasi .
Metode Biotray. Dilakukan dengan cara mengalirkan larutan seacara terusmenerus melalu pipa tinggi sehingga larutan logam jatuh kedalam formula lalu
terjadi proses biosorpsi. Larutan logam yang jatuh dapat memperluas bidang
penyerapan logam dan memungkinkan adanya aerasi yang cukup.
6
Konsentrasi ion logam berat yang diinginkan dibuat dengan melarutkan Cu
yang berasal dari CuSO4.5H2O, untuk Hg mengencerkan larutan stok HgCl2, pH
diatur menjadi 4. Pengambilan sampel dilakukan setiap 1, 3, 5, 7, dan 24 jam, dan
diukur menggunakan AAS untuk mengetahui kandungan logam setelah perlakuan.
Pengukuran Kadar Logam (Suharyanto et al. 2014)
Preparasi sampel dilakukan sebelum pengukuran menggunakan AAS
(Atomic Absorption Spectrophotometry). Dua ml larutan sampel ditambahkan
dengan 5 ml asam nitrat pekat dan 1 ml perklorat, dipanaskan dalam digester blok
hingga volumenya menjadi 3 ml (larutan berwarna bening dan asap mengumpul di
dalam tabung digester blok). Setelah dingin, dipindahkan kedalam labu 50 ml dan
volumenya ditetapkan hingga 50 ml dengan menambahkan aquades. Cu dengan
konsentrasi 200 ppm diencerkan lagi 5 kali, sedangkan Hg diencerka lagi 25 kali.
Cu siap diperiksa dengan AAS pada panjang gelombang 324.7 nm. SnCl2 10 %
ditambahkan pada larutan Hg yang akan diukur, larutan Hg siap diukur
menggunakan AAS pada panjang gelombang 253.6 nm.
Penentuan Serapan Maksimum (Wang et al. 2006)
Hasil pengukuran menggunakan AAS diperoleh konsentrasi logam untuk
dimasukkan kedalam persamaan:
q = [(C0 – C) x V] / M
q
= jumlah logam yang terserap dalam biomassa (mg/g)
C0
= konsentrasi logam di dalam larutan sebelum absorpsi (ppm)
C
= konsentrasi logam di dalam larutan sesudah absorpsi (ppm)
V
= pada volume cairan (Liter)
M
= jumlah biomassa (gram)
Penurunan kandungan logam dihitung dengan rumus sebagai berikut :
αs
= (1- Cs / Co ) x 100%
αs
= presentase penurunan logam (%)
Cs
= konsentrasi akhir logam (ppm)
Co
= konsentrasi awal logam (ppm)
M
= massa biosorben (gram)
Serapan maksimum logam dihitung berdasarkan model persamaan
Langmuir, sebagai berikut :
1
1
1
1
=
+
�� � �� �� �
�
Keterangan :
q
= konsentrasi adsorbat yang terjadi (massa adsorbat/ massa
biosorben)
qmax
= jumlah maksimum logam yang dapat diserap biosorben (mg/g)
Cf
= konsentrasi akhir logam dalam larutan
B
= konstanta langmuir
Data dianalisis menggunakan analisis ragam (ANOVA) rancangan acak
lengkap (RAL) dengan mengunakan metode dan waktu sebagai variabel. Analisis
ini menggunakan taraf kepercayaan 95%, jika hasil menunjukkan nilai
signifikan
Omphalina sp. MENGGUNAKAN METODE ROTARY,
BIOTRAY, PACK BED FLOW, DAN BATCH
DESI PURWANINGSIH
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Biosorpsi Tembaga (Cu)
dan Merkuri (Hg) oleh Omphalina sp. Menggunakan Metode Rotary, Biotray, Pack
Bed Flow, dan Batch adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor dan Pusat Penelitian Bioteknologi dan Bioindustri Indonesia.
Bogor, Agustus 2015
Desi Purwaningsih
NIM G851130191
RINGKASAN
DESI PURWANINGSIH. Biosorpsi Tembaga (Cu) dan Merkuri (Hg) oleh
Omphalina sp. menggunakan Metode Rotary, Biotray, Pack Bed Flow, dan Batch.
Dibimbing oleh I MADE ARTIKA dan TRI PANJI.
Limbah logam berat merupakan salah satu limbah berbahaya. Toksisitas
dapat ditimbulkan akibat jumlah limbah logam yang banyak, sedangkan dalam
jumlah sedikit dapat masuk kedalam siklus rantai makanan yang lama-kelamaan
akan terakumulasi di dalam tubuh mahluk hidup dan dapat menimbulkan berbagai
macam penyakit. Limbah logam berat banyak berasal dari kegiatan-kegiatan
industri, pertambangan baik pertambangan skala besar maupun pertambangan –
pertambangan milik rakyat. Selain berasal dari limbah industri dan pertambangan,
logam berat juga terdapat secara alami di lingkungan.
Banyak metode yang dapat digunakan untuk mengolah limbah logam berat,
baik secara fisika, kimia, maupun biologi. Tetapi, cara-cara tersebut memiliki
beberapa efek samping seperti: sludge yang berbahaya, kurang efektif pada
konsentrasi tinggi, biaya yang mahal, dan menimbulkan efek samping yang
berbahaya. Oleh karena itu, biosorpsi logam berat menggunakan mikroorganisme
merupakan salah satu metode yang aman, efektif, dan efisien untuk digunakan
dalam pengolahan limbah logam berat. Omphalina sp. mrupakan salah satu
mikroorganisme yang memiliki kemampuan untuk mendegradasi lignin dan
mampu menyerap logam berat. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui
kemampuan Omphalina dalam menyerap ion logam berat. Biomassa yang masih
hidup dapat menyerap logam lebih banyak dari pada biomassa yang sudah mati,
sehingga perlu dilakukan optimalisasi penggunaan biomassa dengan
membandingkan metode batch, rotary, pack bed flow, dan biotray.
Penelitian dilakukan pada larutan Cu 100 dan 200 ppm, dan Hg 3 dan 5
ppm. Biosorpsi logam tersebut dilakukan menggunakan kultur padat Omphalina sp.
pada media serbuk gergaji yang ditempatkan di dalam kerangka kawat. Serapan
logam diatur dengan sistem rotary, biotray, pack bed flow, dan batch. Variasi waktu
kontak 1, 3, 5, 7, dan 24 jam, masing-masing sampel diukur kandungan logamnya
dengan menggunakan spektrofotometri serapan atom. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa Hg dengan konsentrasi awal 3 ppm dapat berkurang hingga
91.38 % pada metode rotary, 83.98% biotray, 87.14% pack bed flow, 32.94% batch,
sedangkan pada Cu dengan konsentrasi awal 100 ppm dapat berkurang hingga
23.58% pada metode rotary, 22.66% biotray, 10.53% pack bed flow, dan 10.17%
pada batch. Penyerapan optimal Hg dan Cu terjadi pada 1 jam pertama dan
kapasitas serapan logam paling tinggi pada metode rotary, dan pada metode rotary
memiliki viabilitas yang lebih tinggi, terbukti dengan adanya biomassa Omphalina
sp. yang paling banyak setelah dilakukan perlakuan selama 24 jam. Hal tersebut
membuktikan pada metode rotary memungkinkan penggunaan ulang Omphalina
untuk menyerap logam. Pada penyerapan logam campuran Hg dan Cu masih terjadi
penyerapan sampai jam ke-5. Metode rotary yang digunakan pada biosorpsi logam
campuran dapat digunakan kembali sampai dua kali penggunaan.
Kata kunci: biosorpsi, merkuri, Omphalina sp., tembaga.
SUMMARY
DESI PURWANINGSIH. Biosorption Copper (Cu) and Mercury (Hg) by
Omphalina sp. using Batch, Rotary, Biotray, and Pack Bed Flow Methods.
Supervised by I MADE ARTIKA and TRI PANJI.
Heavy metal waste is one of the hazardous waste. Toxicity is caused by the
high concentration of hazardous waste, while in small amounts ghe heavy metals
can enter the food chain cycle, and time by time will accumulate in the living body
and cause various diseases. Heavy metal waste comes from industry and mining
activities of both large and small scales. In addition, it is also found naturally in the
environment.
Many methods can be used to treat heavy metal waste such as physics,
chemistry, and biology. However, these methods have some side effects such as:
hazardous sludge, less effective at high concentrations, costly, and cause harmful
side effects. Therefore, heavy metal biosorbtion using microorganisms is one
method which is safe, effective, and efficient to use in the treatment of heavy metal
waste. Omphalina sp. is one of microorganisms that have the ability to degrade
lignin and is able to absorb heavy metals. This study was aimed to analyze the
ability of Omphalina sp. to absorb heavy metal ions. Live biomass can absorb metal
more than the death biomass, and therefore, it is important to optimize the use of
biomass by comparing the batch, rotary, packbed flow, and biotray methods.
The research was using solution with Cu concentration of 100 and 200 ppm
and Hg concentration of 3 and 5 ppm. Biosorption of the metals was carried out by
solid culture of Omphalina sp. on sawdust is placed on a wire frame. Biosorption
of the metals was set on rotary, biotray, pack bed flow, and batch system. with
variation in the contact time of 1, 3, 5, 7, and 24 hours. The metal content of each
sample was measured using atomic absorption spectrophotometry. The results
showed that percent reduction of Hg with an initial concentration of 3 ppm was
91.38% in rotary, 83.98% in biotray, 87.14% in pack bed flow, and 32.94% in batch
methods. The precent reduction of Cu with an initial concentration of 100 ppm was
23:58% in the rotary, 22.66% in biotray, 10:53% in pack bed flow, and 10:17% in
the batch methods. Optimal absorption of Hg and Cu occurs in the first 1 hour with
the highest metal uptake by the rotary method. In addition, the rotary method has
a higher cell viability than the other methods, as is evidenced by the presence of
highest biomass of Omphalina sp. after treatment for 24 hours. Result proves that
the rotary method allows the reuse of Omphalina sp. to absorb metal. On absorption
of Hg and Cu alloys, absorption still occurs until the 5th use. Rotary method used in
alloy biosorption can be reused up to twice.
Keywords: biosorbtion, copper, mercury, Omphalina sp.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau
menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
dan PPBBI
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB dan PPBBI.
BIOSORPSI TEMBAGA (Cu) DAN MERKURI (Hg) OLEH
Omphalina sp. MENGGUNAKAN METODE ROTARY,
BIOTRAY, PACK BED FLOW, DAN BATCH
DESI PURWANINGSIH
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Biokimia
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Syamsul Falah, S.Hut, M.Si
Judul Tesis : Biosorpsi Tembaga (Cu) dan Merkuri (Hg) oleh Omphalina sp.
Menggunakan Metode Rotary, Biotray, Pack Bed Flow, dan Batch
Nama
: Desi Purwaningsih
NIM
: G851130191
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Dr Ir I Made Artika, M App Sc
Ketua
Dr Tri Panji, MS APU
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Biokimia
Prof Dr drh Maria Bintang, MS
Tanggal Ujian: 20 Agustus 2015
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis haturkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Judul
karya ilmiah dalam penelitian yang dilaksanakan sejak September 2014 ini ialah
Biosorpsi Tembaga (Cu) dan Merkuri (Hg) oleh Omphalina sp. Menggunakan
Metode Rotary, Biotray, Pack Bed Flow, dan Batch.
Ucapan terima kasih kepada Dr. Ir. I Made Artika M. App. Sc dan Dr Tri
Panji MS. APU selaku pembimbing atas ilmu, saran dan kesabaran yang telah
diberikan. Terima kasih juga kepada keluarga besar Biokimia (Dosen, Karyawan,
Laboran dan teman-teman Biokimia 2013) yang telah memberikan motivasi dan
membantu penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini. Penulis juga
mengucapkan terima kasih kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (DIKTI)
sebagai sponsor Beasiswa Pendidikan Pascasarjana Dalam Negeri 2013. Ucapan
spesial kepada ayah, ibu, dan adik-adik yang selalu memberikan do’a dan
dukungannya serta kepada teman-teman penelitian di Laboratorium Bioproses
Pusat Penelitian Bioteknologi dan Bioindustri Indonesia (PPBBI) terima kasih atas
persaudaraan yang telah diberikan kepada penulis.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2015
Desi Purwaningsih
DAFTAR ISI
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian
1
1
2
2
2
3
2 METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Alat
Bahan
Prosedur Penelitian
4
4
4
4
4
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Perbedaan media tanam
Pengaruh Waktu terhadap Biosorpsi oleh Omphalina sp.
Penyerapan Ion Logam Campuran Cu dan Hg
Pengaruh Konsentrasi terhadap Biosorpsi oleh Omphalina sp.
Kondisi Biomassa Omphalina sp.
Penggunaan Ulang Jamur (Reuse)
Penentuan Serapan Maksimum
Pembahasan
Perbedaan Media Tanam
Pengaruh Waktu terhadap Biosorpsi oleh Omphalina sp.
Penyerapan Ion Logam Campuran Cu dan Hg
Pengaruh Konsentrasi terhadap Biosorpsi oleh Omphalina sp.
Kondisi Biomassa Omphalina sp.
Penggunaan Ulang Jamur (Reuse)
Penentuan Serapan Maksimum
7
7
7
7
9
9
10
11
12
13
13
13
17
17
18
18
19
4 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
20
20
20
DAFTAR PUSTAKA
21
LAMPIRAN
24
RIWAYAT HIDUP
36
DAFTAR TABEL
1. Perhitungan qMax
2. Optimasi Metode
12
13
DAFTAR GAMBAR
1. Media serbuk gergaji dengan campuran yang berbeda
2. Persentase penyerapan Omphalina sp
3. Perpanjangan waktu kontak
4. Persentase penyerapan larutan ion logam campuran
5. Konsentrasi penyerapan Omphalina sp
6. Kondisi biomassa setelah terjadi proses biosorpsi pada berbagai metode
7. Persentase penyerapan reuse Omphalina sp
8. Mekanisme penyarapan logam oleh mikroorganisme
9. Proses pengikatan kitin dengan logam
10. Polisakarida dinding sel jamur yang berperan dalam biosorpsi
11. Mekanisme pertukaran ion pada jamur
12. Skema mekanisme seluler penyerapan logam
7
8
9
9
10
11
11
14
14
15
16
16
DAFTAR LAMPIRAN
1. Bagan Alir Penelitian
2. Kurva Standar AAS
3. Perhitungan Langmuir
4. Grafik Linear Langmuir
5. Hasil Uji Analisis Statistik
6. Dokumentasi Alat
24
25
26
29
33
35
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan jaman, permintaan konsumen akan barangbarang industri semakin meningkat. Namun peningkatan tidak diimbangi dengan
pengolahan limbah hasil industri. Limbah-limbah hasil industri masih mengandung
logam berat dan dibuang begitu saja kelingkungan. Jumlah limbah yang banyak
mengandung logam berat berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan. Selain itu
meskipun jumlahnya sedikit limbah logam berat dapat masuk dan terakumulasi
dalam rantai makanan. Salah satu logam berat yang sering dijumpai dalam limbah
dan memiliki nilai ekonomi adalah merkuri dan tembaga.
Merkuri (Hg) merupakan salah satu logam yang dalam konsentrasi kecil dapat
bersifat toksik. Beberapa industri terutama dalam bidang pertambangan banyak
manghasikan limbah merkuri. Merkuri tidak hanya berasal dari limbah industri,
namun secara alami sudah terdapat dalam lingkungan. Bahan pencemaran merkuri
yang terdapat di lingkungan secara alamiyah dapat berasal dari kegiatan gunung
berapi atau rembesan air tanah yang melewati deposit merkuri (Lestarisa. 2010).
Salah satu industri yang menghasilkan limbah merkuri adalah penambangan emas
tradisional yang dilakukan oleh masyarakat, setelah semua proses industri selesai
dilakukan limbah merkuri dibuang begitu saja ke lingkungan tanpa melalui proses
lebih lanjut (Trisnawati et al. 2013). Hal tersebut menyebabkan kandungan merkuri
disekitar penambang emas rakyat sebesar 239.38 ppm di tanah, dan 21.645 ppm
diperairan (Hidayati et al. 2006), hal itu menunjukkan kandungan yang tinggi dan
berbahaya bagi mahluk hidup. Merkuri ini sangat berbahaya karena dapat masuk
kedalam saluran plasenta sehingga dapat berakibat fatal bagi janin, menyebabkan
kerusakan otak karena merkuri menghambat penyaluran darah menuju otak.
Merkuri yang berikatan dengan sulfur dalam protein dan enzim dapat membuat
enzim menjadi inaktif sehingga menghambat proses metabolisme dalam tubuh
(Herman. 2006).
Tembaga (Cu) merupakan salah satu contoh logam berat yang berbahanya
jika terdapat dalam jumlah yang besar, karena dapat menyebabkan gangguan
kesehatan seperti, kerusakan otak berupa tremor, sakit kepala, mengalami
kerusakan ginjal, mengalami anemia karena pecahnya sel darah merah (Warianto.
2011). Tembaga dalam jumlah yang sesuai merupakan mikronutrien yang
dibutuhkan mahluk hidup. Tembaga biasanya ditemukan dalam bentuk ion bivalen
Cu (II) sebagai hasil dari proses hidrolitik yang sering terjadi pada industri miyak,
kertas, pewarnaan, dan pelapisan logam, dan banyak terdapat dari limbah industri
perak. Pencelupan dengan menggunakan HCl pada industri perak dapat
menghasilkan limbah tembaga (Cu2+). Limbah hasil pencucian ini dibuang begitu
saja keperairan bebas dalam bentuk CuCl2 sehingga dapat menimbulkan
pencemaran (Andaka. 2008).
Logam berat memiliki banyak efek samping, oleh karena itu limbah yang
masih mengandung logam berat harus mengalami proses lebih lanjut sebelum
dibuang kelingkungan supaya tidak mengakibatkan pencemaran, selain itu limbah
logam akan lebih bermanfaat jika dapat dimanfaatkan kembali. Ada beberapa cara
dalam pengolahan limbah logam, diantaranya adsorpsi, sedimentasi, filtrasi,
2
koagulasi, proses elektrokimia, pertukaran ion, presipitasi kimia dan ekstraksi.
Penggunaan zat kimia dalam reaksi tersebut dapat memberikan efek samping yang
sama bahayanya dengan limbah logam, dan juga biaya yang dibutuhkan cukup
mahal. Proses presipitasi tidak efektif diterapkan pada larutan dengan konsentrasi
logam antara 1-1000 mg/l, menggunakan banyak bahan kimia dan menghasilkan
sludge dalam jumlah besar (Soeprijanto et al. 2007). Mengatasi hal tersebut maka
digunakan mikroorganisme untuk menyerap logam berat yang terdapat pada limbah.
Mikroorganisme dipilih karena memiliki beberapa kelebihan, diantaranya adalah
(1) biaya operasional yang rendah. (2) efisien dan kapasitas pengikatan logam
cukup tinggi. (3) meminimalkan sludge. (4) memungkinan untuk recovery logam,
(5) biosorben dapat diregenerasi, (6) bahan baku mudah didapat, (7) dapat
menggunakan mikroba yang sudah mati dan tidak memerlukan tambahan nutrisi
(Sud et al. 2008).
Mikroorganisme yang sering digunakan salah satunya adalah jamur
Aspergillus sp., Rhizopus sp., Agaricus sp., Trichaptum sp., Scaccharomyces sp.,
Candida sp. (Abbas et al. 2014), Trichoderma viride (Khumar et al. 2011).
Akantetapi sebagian dari mikroorganisme tersebut bersifat patogen yang dapat
membahayakan. Omphalina sp. merupakan salah satu mikroorganisme yang
bersifat tidak patogen sehingga labih aman digunakan.
Omphalina sp. dapat digunakan sebagai biosorben baik dalam kondisi hidup
ataupun mati. Biomassa yang masih hidup dapat meningkatkan konsentrasi
penyerapan logam, oleh karena itu perlu digunakan metode yang dapat menunjang
kehidupan biosorben ketika digunakan. Metode yeng memungkinkan adanya aerasi
untuk dapat menunjang kehidupan biomassa, seperti: rotary (Diessel dan Cristov.
2001), biotray, pack bed flow (Kumar et al. 2011), batch (Chen et al. 2010).
Perumusan Masalah
Jamur merupakan organisme aerob yang telah terbukti dapat digunakan
sebagai bahan biosorben logam berat. Untuk lebih meningkatkan efektifitas
penggunaan jamur sebagai bahan biosorben maka perlu digunakan metode yang
dapat menunjang kehidupan jamur, sehingga jamur masih tetap dapat hidup,
bertambah banyak, dan dapat meningkatkan kapasitas serapan jamur.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan menguji kemampuan biosorpsi Omphalina sp. pada
metode rotary, biotray, pack bed flow, dan batch. Serta mengetahui pengaruh
waktu, larutan logam campuran dan efektifitas peggunaan ulang Omphalina sp.
dalam menyerap ion logam.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan tambahan informasi ilmiah
tentang pemanfaatan jamur Omphalina sp. sebagai biosorben logam berat
menggunakan berbagai macam metode.
3
Ruang Lingkup Penelitian
Lingkup kegiatan penelitian ini meliputi penanaman jamur pada media PDA,
beras, serbuk gergaji, dan kultur permukaan. Dilanjutkan dengan proses biosorpsi
logam oleh jamur Omphalina sp. dengan menggunakan metode rotary, biotray,
pack bed flow, dan batch. Sampel air logam diambil pada jam ke 1, 3, 5, 7, dan 24,
untuk diukur konsentrasi logam dengan menggunakan Atomic Absorption
Spectrophotometry (AAS).
4
2 METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan September 2014 sampai bulan Mei
2015. Penelitian dilakukan di Laboratorium Bioproses Pusat Penelitian
Bioteknologi dan Bioindustri Indonesia (PPBBI), Laboratorium Bersama Kimia
Departemen Kimia, dan Laboratorium Ilmu Nutrisi Ternak Perah (INTP)
Departemen Ilmu Nutrisi Ternak Perah Institut Pertanian Bogor (IPB) .
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: tabung 500 ml, cawan petri,
gelas ukur, botol jam, gelas beker, seperangkat alat rotary, batch ,pack bed flow,
biotray, Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS), kompor, autoklaf, plastik
tahan panas.
Bahan
Bahan yang digunakan adalah Omphalina sp. yang berasal dari koleksi
Laboratorim Mikroba dan Bioproses PPBBI, kentang, agar, aquades, glukosa,
CuSO4.5H2O, HgCl2, HNO3, SnCl2, pepton, beras, air, serbuk gergaji (sisa
pengolahan kayu di daerah Kedung Halang dan Yasmin), dedak, aquades steril,
perklorat, alkohol 70%.
Prosedur Penelitian
Persiapan Isolat Omphalina sp. pada PDA
Media potato dextrose agar (PDA) dibuat dari campuran 250 ml air sari
rebusan kentang yang ditambahkan dengan 5 g agar dan 5 g gula pasir dan
disterilkan pada suhu 121 °C selama 15 menit. PDA dituangkan pada 10 cawan
petri. Omphalina yang digunakan merupakan isolat dari koleksi PPBBI dipotong 1
cm2 diinokulasi pada media PDA sampai tumbuh merata pada media selama 7 hari.
Persiapan Isolat Omphalina sp. pada Media Beras (Ihsan dan Octriana. 2009)
Satu liter beras dicuci lalu dipanaskan dengan sedikit air, kemudian dimasak
sambil diaduk hingga airnya habis, ditambahkan 1 sendok makan minyak goreng
agar beras tidak menggumpal. 100 gram beras dipindahkan ke dalam botol jam,
sterilisasi pada suhu 121 °C, 1 atm selama 15 menit, setelah dingin media beras
diaduk supaya tidak ada lagi yang menggumpal lalu dicampur dengan setengah petri
isolat Omphalina sp. yang berasal dari PDA, diaduk dan diinkubasi pada suhu ruang
sampai tumbuh merata pada media selama 14 hari.
Persiapan Isolat Omphalina sp. pada Serbuk Gergaji (Saputra. 2014)
Satu karung serbuk gergaji yang sudah dicuci bersih dan tidak berwarna
ditambahkan dengan dedak 3 kg, 500-700 gram campuran serbuk gergaji dan dedak
5
dipindahkan kedalam plastik tahan panas, disterilisasi pada suhu 121 0C selama 15
menit didinginkan dan ditiriskan, setelah dingin disterilisasi ulang. Ditiriskan
sampai airnya hilang dan dingin, setelah dingin diaduk-aduk supaya seluruh bagian
mendapat udara lalu ditambahkan 18 gram isolat Omphalina sp. dari media beras,
diaduk lalu diinkubasi sampai tumbuh merata selama 60 hari.
Kultur Permukaan
Box disterilisasi menggunakan alkohol 70 %, didiamkan hingga kering.
Aquades steril digunakan untuk membilas. Setelah box steril, dipindahkan 1
kantung isolat Omphalina yang telah ditanam dalam serbuk gergaji kedalam box
yang sudah steril. Box ditutup rapat untuk menjaga kelembaban udara di dalam box
dan diinkubasi selama 7 hari.
Amobilisasi Omphalina sp. (Modifikasi Suharyanto et al. 2014)
Ijuk dipotong-potong ukuran 5-7 cm, direndam dalam air selama satu
minggu dengan penggantian air setiap harinya untuk menghilangkan kotoran yang
terdapat pada ijuk, kemudian ditiriskan hingga kering. Ijuk disterilisasi pada suhu
121 0C, selama 15 menit. Setelah dingin, sebanyak 5 gram ijuk digunakan untuk
melapisi formula (campuran serbuk gergaji, dedak, dan biomassa jamur).
Penentuan Kemampuan Serapan Logam (Modifikasi Azizah. 2008)
Biosorpsi Cu dan Hg dilakukan di dalam sistem batch, biotray, pack bed
flow dan rotary dengan variasi konsentrasi Cu (100 ppm dan 200 ppm), Hg (3 ppm
dan 5 ppm) dalam 5 liter larutan logam dan variasi waktu penyerapan (1, 3, 5, 7,
dan 24 jam). Perlakuan dilakukan di dalam bak berukuran 20 cm x 30 cm x 10 cm,
dengan laju alir 0,173 liter/detik.
Metode Rotary. Dilakukan dengan cara merendam 40-50 % formula kedalam
media. Cairan limbah logam dipompa sehingga menyebabkan rotary berputar dan
cairan limbah logam melewati formula yang berisi Omphalina sp. mengakibatkan
terjadi penyerapan logam. Pompa yang terendam dalam larutan digunakan untuk
menyerap larutan sehingga larutan dapat memutar rotary secara terus-menerus.
Perputaran dari formula menyebabkan adanya aerasi pada formula tersebut dan
memperluas bidang penyerapan.
Metode Batch. Dilakukan dengan cara merendam 50% formula Omphalina
sp. pada air yang berisi larutan logam sehingga terjadi penyerapan logam secara
terus-menerus dan Omphalina sp. di bagian atas masih tetap dapat hidup, namun
kontak dengan air larutan logam sangat sedikit, karena hanya dibagian bawah yang
terjadi kontak dengan larutan logam dan dapat menyebabkan biomassa yang
terdapat pada bagian bawah lebih cepat mati.
Metode Pack bed flow. Dilakukan dengan cara mengalirkan larutan logam
secara terus-menerus kedalam reaktor yang berisi formula. Larutan logam akan
mengalir terus-menerus melalui permukaan atas reaktor yang telah berisi formula
yang telah diamobilisasi, sehingga konsentrasi logam dalam larutan akan berkurang.
Aliran air memungkinkan adanya aerasi .
Metode Biotray. Dilakukan dengan cara mengalirkan larutan seacara terusmenerus melalu pipa tinggi sehingga larutan logam jatuh kedalam formula lalu
terjadi proses biosorpsi. Larutan logam yang jatuh dapat memperluas bidang
penyerapan logam dan memungkinkan adanya aerasi yang cukup.
6
Konsentrasi ion logam berat yang diinginkan dibuat dengan melarutkan Cu
yang berasal dari CuSO4.5H2O, untuk Hg mengencerkan larutan stok HgCl2, pH
diatur menjadi 4. Pengambilan sampel dilakukan setiap 1, 3, 5, 7, dan 24 jam, dan
diukur menggunakan AAS untuk mengetahui kandungan logam setelah perlakuan.
Pengukuran Kadar Logam (Suharyanto et al. 2014)
Preparasi sampel dilakukan sebelum pengukuran menggunakan AAS
(Atomic Absorption Spectrophotometry). Dua ml larutan sampel ditambahkan
dengan 5 ml asam nitrat pekat dan 1 ml perklorat, dipanaskan dalam digester blok
hingga volumenya menjadi 3 ml (larutan berwarna bening dan asap mengumpul di
dalam tabung digester blok). Setelah dingin, dipindahkan kedalam labu 50 ml dan
volumenya ditetapkan hingga 50 ml dengan menambahkan aquades. Cu dengan
konsentrasi 200 ppm diencerkan lagi 5 kali, sedangkan Hg diencerka lagi 25 kali.
Cu siap diperiksa dengan AAS pada panjang gelombang 324.7 nm. SnCl2 10 %
ditambahkan pada larutan Hg yang akan diukur, larutan Hg siap diukur
menggunakan AAS pada panjang gelombang 253.6 nm.
Penentuan Serapan Maksimum (Wang et al. 2006)
Hasil pengukuran menggunakan AAS diperoleh konsentrasi logam untuk
dimasukkan kedalam persamaan:
q = [(C0 – C) x V] / M
q
= jumlah logam yang terserap dalam biomassa (mg/g)
C0
= konsentrasi logam di dalam larutan sebelum absorpsi (ppm)
C
= konsentrasi logam di dalam larutan sesudah absorpsi (ppm)
V
= pada volume cairan (Liter)
M
= jumlah biomassa (gram)
Penurunan kandungan logam dihitung dengan rumus sebagai berikut :
αs
= (1- Cs / Co ) x 100%
αs
= presentase penurunan logam (%)
Cs
= konsentrasi akhir logam (ppm)
Co
= konsentrasi awal logam (ppm)
M
= massa biosorben (gram)
Serapan maksimum logam dihitung berdasarkan model persamaan
Langmuir, sebagai berikut :
1
1
1
1
=
+
�� � �� �� �
�
Keterangan :
q
= konsentrasi adsorbat yang terjadi (massa adsorbat/ massa
biosorben)
qmax
= jumlah maksimum logam yang dapat diserap biosorben (mg/g)
Cf
= konsentrasi akhir logam dalam larutan
B
= konstanta langmuir
Data dianalisis menggunakan analisis ragam (ANOVA) rancangan acak
lengkap (RAL) dengan mengunakan metode dan waktu sebagai variabel. Analisis
ini menggunakan taraf kepercayaan 95%, jika hasil menunjukkan nilai
signifikan