karena bahan ini juga cepat memadat, maka untuk memperbesar pori media dapat ditambahkan bahan tambahan lain Devinny et al. 1999.
b. Tanah Tanah dapat digunakan sebagai bahan pengisi pada biofilter sebab sangat
murah, sangat mudah didapat, tersedia dalam jumlah yang melimpah, serta mengandung populasi mikroba yang tinggi pula. Tanah secara alami bersifat
hidrofilik dan kemampuan untuk menahan kehilangan air lebih tinggi bila dibandingkan dengan kompos dan gambut walaupun dalam kondisi yang
kering. Namun kekurangan dari bahan pengisi tanah yaitu mempunyai daya penurunan tekanan yang besar dan sering terdapat garis-garis kecil pada
media untuk lewat aliran udara. Tanah juga mempunyai permeabilitas yang cukup rendah terhadap gas. Tanah sangat bagus digunakan untuk open-bed
biofilter Devinny et al. 1999.
c. Bahan pengisi tambahan Bahan tambahan yang ditambahkan dalam media pengisi biofilter
berfungsi untuk meningkatkan porositas campuran kompos dan tanah yang digunakan Sun et al. 2000. Alasan dipilihnya sekam atau kulit padi, kulit
kayu karet dan serasah daun karet sebagai bahan tambahan dalam penelitian ini adalah karena kemudahannya dalam memperoleh bahan tersebut di
perkebunan karet. Di perkebunan karet, bahan tersebut tersedia dengan jumlah yang melimpah dan tidak dimanfatkan kecuali oleh penduduk sekitar
sebagai bahan bakar.
2.4. Amonia
Amonia merupakan produk dekomposisi senyawa organik yang tidak teroksidasi secara sempurna karena kondisi anaerobik. Amonia memiliki nilai
kesetimbangan untuk pH yaitu 9,26. Menurut Saeni 1989 reaksi kimianya adalah sebagai berikut :
NH
4 +
H
+
+ NH
3
Reaksi tersebut memiliki arti bahwa bila nilai pH lebih dari 9,26 maka keseimbangan terletak di sebelah kanan yaitu amonia dalam bentuk NH
3
, sedangkan jika nilai pH kurang dari 9,26 maka keseimbangan akan terletak di
sebelah kiri yaitu amonia berbentuk NH
4 +
Jenie dan Rahayu 2004. Amonia mempuyai bau yang sangat menyengat, sangat korosif terhadap logam serta
berbahaya bagi kesehatan manusia. Emisi gas amonia menyebabkan gangguan kesehatan gangguan pada
saluran pernafasan, iritasi selaput lendir mata, pusing serta gangguan kesehatan yang lainnya Soemirat 2002. Penerapan biofilter diharapkan mampu
menghilangkan emisi gas amonia yang dihasilkan dari dekomposisi anaerobik leum pada industri karet. Berikut merupakan transformasi nitrogen yang
mungkin terjadi di dalam biofilter.
Gambar 4. Transformasi nitrogen yang terjadi dalam biofilter Brady 1990
Amonia NH
3
dari inlet
Amonium NH
4 +
absorpsi
Biomassa mikroba
im o
b ilis
as i
Bahan pengisi
mineralisasi
Emisi
Nitrit NO
2 -
Nitrat NO
3 -
Leaching Emisi :
NO NH
3
N
2
O N
2
desorpsi
denitrifikasi nitrifikasi
Transformasi atau perubahan bentuk dari N yang mungkin terjadi di dalam sistem biofilter tersaji dalam Gambar 4. Gas NH
3
yang masuk dari inlet ke dalam biofilter akan berada pada kondisi berikut ini : 1 akan digunakan oleh
mikroorganisme dalam bentuk bahan organik menjadi biomassa, 2 akan langsung keluar kembali tanpa ada perubahan bentuk, khususnya jika pH media
tinggibasa, 3 dengan kondisi oksigen yang cukup akan dioksidasi menjadi nitrit, kemudian menjadi nitrat melalui proses nitrifikasi.
2.5. Bakteri Pengoksidasi Amonia Nitrifying bacteria
Tiga bentuk utama nitrogen sebagai bahan organik dalam makhluk hidup adalah sebagai penyusun protein, dinding sel mikroba dan asam nukleat. Oleh
karena itu apabila terjadi dekomposisi bahan organik yang mengandung nitrogen maka unsur N akan lepas dalam bentuk amonia NH
4 +
dan NH
3
Jenie dan Rahayu 2004.
Keadaan lingkungan yang aerobik akan menyebabkan terjadinya proses oksidasi amonia menjadi nitrit NO
2 -
, dan masih pada kondisi yang sama nitrit dioksidasi menjadi nitrat NO
3 -
. Proses nitrifikasi ini didukung oleh bakteri- bakteri yang disebut sebagai nitrifying bacteria. Proses nitrifikasi adalah
perubahan dari amonia menjadi nitrat oleh kegiatan bakteri. Berikut merupakan daftar bakteri kemoautotrof pengoksidasi nitrogen.
Tabel 2. Daftar Bakteri Pengoksidasi Nitrogen
Genus Spesies
Habitat
Mengoksidasi amonia NH
3
menjadi nitrit NO
2 -
Nitrosomonas europea
tanah, air dan air limbah Nitrosospira
briensis tanah
Nitrosococcus nitrosus
laut oceanus
laut mobilis
tanah Nitrosovibrio
Tenuis tanah
Mengoksidasi nitrit NO
2 -
menjadi nitrat NO
3 -
Nitrobacter widogradskyi
tanah agilis
tanah, air Nitrospira
gracilis laut
Nitrococcus mobilis
laut
Sumber : Jenie dan Rahayu 2004
Menurut Jenie dan Rahayu 2004 proses oksidasi amonia berlangsung dalam dua tahap kategori mikrobiologi yaitu :
a. Perubahan dari NH
4 -
menjadi NO
2 -
Jenis bakteri Nitrosomonas seperti N. europea, N. briensis dan sebagainya mampu mengoksidasi amonia menjadi nitrit. Reaksinya adalah
sebagai berikut : NH
4 +
+ 1,5 O
2 -
NO
2 -
+ 2H
+
+ H
2
O + 275 kJ Bakteri lain yang mampu mengubah amonia menjadi bentuk nitrit adalah
Nitrosospira, Nitrosococcus dan Nitrosovibrio .
b. Perubahan dari NO
2 -
menjadi NO
3 -
Jenis bakteri Nitrobacter seperti N. agilis, N. widogradskyi dan sebagainya mampu mengoksidasi nitrit menjadi nitrat, dengan reaksi sebagai
berikut : NO
2 -
+ 0,5 O
2 -
NO
3 -
+ 75 kJ Bakteri lain yang juga dapat mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospora dan Nitrococcus. Oksidasi dari amonia menjadi nitrit kemudian
menjadi nitrat ini merupakan proses yang menghasilkan energi, energi inilah yang dimanfaatnya oleh bakteri nitrifikasi untuk pertumbuhan dan perkembangannya.
Menurut Jenie dan Rahayu 2004, faktor-faktor yang berpengaruh terhadap terjadinya proses nitrifikasi adalah sebagai berikut :
1. Nilai pH, nilai pH yang optimum untuk mendukung terjadinya proses nitrifikasi adalah pada kisaran 6,6 sampai dengan 8,0. Laju nitrifikasi akan
menurun bila pH berada dibawah nilai 6,0 dan hampir tidak dapat terbaca dibawah nilai 4,5. Nilai pH yang rendah juga akan mempengaruhi jumlah
mikroorganisme, populasi terbanyak dapat dicapai pada nilai pH yang netral. Pada kondisi pH yang tinggi, NH
4 +
akan menghambat pembentukan NO
2 -
menjadi NO
3 -
. 2. Aerasi atau suplai oksigen O
2
. Oksigen merupakan kebutuhan utama bagi semua kehidupan, hal inilah yang menyebabkan aerasi memegang peranan
yang penting. Oksigen disediakan bagi kebutuhan hidup mikroorganisme.
Kandungan oksigen yang rendah akan menyebabkan laju oksidasi amonia menjadi rendah, hal ini menyebabkan akumulasi nitrat dalam tanahpun akan
menjadi sangat sedikit. Proses difusi oksigen dari udara ke dalam tanah dapat dilihat dari kelembaban dan struktur tanah.
3. Kelembaban. Pembentukan NO
3 -
di dalam tanah dipengaruhi oleh kelembaban atau kadar air pada media. Tanah dengan kondisi kehilangan
air yang tinggi akan menyebabkan proses nitrifikasi yang seharusnya terjadi, berubah menjadi sangat terhambat. Hal ini terjadi karena kehidupan
mikroorganisme sangat dipengaruhi oleh kadar air dalam media. Demikian pula dengan pertumbuhan bakteri nitrifier akan menjadi lambat dengan
ketidakhadiran air. 4. Temperatur. Proses nitrifikasi sangat dipengaruhi oleh temperatur. Proses
ini akan melambat pada suhu dibawah 5
o
C dan diatas 40
o
C. Kondisi optimum adalah pada kisaran temperatur 30 sampai 35
o
C. Interaksi antar temperatur, aerasi dan kelembaban memberi andil yang besar pada proses
nitrifikasi.
2.6. Hidrogen Sulfida H
