34
4.2. Penelitian Scale Up
Setelah mendapatkan nilai tingkat cemaran dalam tanah dan persen padatan optimum pada percobaan masing-masing sebesar 9.09 persen dan 32.61
persen untuk degradasi TPH, percobaan kemudian dilanjutkan pada skala scale up. Pada penelitian tahap laboratorium ataupun scale up tidak dilakukan
penentuan lamanya waktu terbaik dalam proses degradasi TPH, oleh karena itu dipilih waktu penelitian selama 20 hari dengan selang pengamatan 4 hari.
Penelitian scale up ini merupakan percobaan lanjutan dari penelitian skala laboratorium dimana percobaan terdiri dari dua buah perlakuan yaitu perlakuan
tanpa penambahan konsorsium bakteri dan perlakuan dengan penambahan konsorsium bakteri.
4.2.1. Degradasi Hidrokarbon
Hasil percobaan scale up terhadap degradasi TPH disajikan pada Gambar 15a. Pada perlakuan dengan penambahan konsorsium bakteri, TPH mampu
terdegradasi sampai 91.6 dari 13964 ppm menjadi 1167 ppm hingga hari ke 20, sedangkan TPH perlakuan tanpa penambahan konsorsium bakteri tidak
menunjukkan penurunan yang berarti. Pada perlakuan tanpa penambahan konsorsium bakteri, TPH hanya mampu terdegradasi sebesar 24.4 selama 20
hari. Degradasi yang terjadi pada perlakuan tanpa penambahan konsorsium bakteri sebesar 24.4 diduga bukanlah berasal dari aktivitas degradasi oleh
bakteri tetapi terjadi karena adanya penguapan dari minyak diesel tersebut. Perlakuan dengan penambahan konsorsium bakteri menunjukkan hasil
penurunan TPH yang baik yang artinya degradasi hidrokarbon berlangsung dengan baik. Minyak diesel dapat dengan mudah didegradasi karena sebagian
besar komposisi diesel terdiri atas n-alkana sederhana yang tidak bercabang dengan kandungan senyawa poliaromatik kurang dari 4 Johnson, 2000. Selain
itu Zaki 2005 menjelaskan bahwa kombinasi bakteri PP dan EA sebagai konsorsium bersifat sinergis, dimana sinergis dapat terjadi bila suatu bakteri
menghasilkan senyawa antara yang diperlukan untuk pertumbuhan bakteri lain secara kometabolisme. Bakteri PP dan EA cepat dalam mendegradasi
hidrokarbon, PP merupakan bakteri yang dapat mendegradasi senyawa
Click to buy NOW PD
w w
w .docu-track.
co m
Click to buy NOW PD
w w
w .docu-track.
co m
35
2000 4000
6000 8000
10000 12000
14000 16000
4 8
12 16
20
Hari Ke- TP
H p
pm
hidrokarbon aromatik Hadi, 2005 dan EA dapat mendegradasi campuran benzene, ethylbenzene dan xylene Lee et al., 2002.
a
b
c
d
e
2 4
6 8
10 12
14
4 8
12 16
20
Hari Ke- Log
TP C
cfu g
29 30
31 32
33 34
35
4 8
12 16
20
Hari Ke- Su
hu
o
C
Tanpa Penambahan Bakteri Dengan Penambahan Bakteri
0.00 0.05
0.10 0.15
0.20 0.25
0.30 0.35
0.40
4 8
12 16
20
Hari Ke- T
o ta
l C d
a la
m G
a s
p p
m
2 4
6 8
4 8
12 16
20
Hari Ke- pH
Click to buy NOW PD
w w
w .docu-track.
co m
Click to buy NOW PD
w w
w .docu-track.
co m
36 Gambar 15. Perubahan nilai a Degradasi TPH; b Pertumbuhan Populasi
Bakteri; c pH Media; d Total C dalam Gas; e Suhu pada proses biodegradasi minyak diesel
Bila dibandingkan antara kurva TPH dengan penambahan bakteri dan kurva TPC dengan penambahan bakteri Gambar 15 didapatkan suatu kesimpulan
bahwa masa aktif degradasi terjadi pada hari ke nol hingga hari kedelapan. Ini menandakan bahwa bakteri mengalami fase lag, fase log, dan fase stasioner pada
hari ke nol sampai hari kedelapan, sedangkan pada hari selanjutnya bakteri mulai mengalami fase kematian yang ditandai dengan menurunnya aktivitas degradasi.
Degradasi TPH yang terjadi antara hari ke 16 hingga ke 20 berlangsung lambat 2.5 TPH terdegradasi, pertumbuhan bakteri pada saat ini sudah pada
fase kematian. TPH slurry pada hari ke 16 adalah sebesar 1513.5 ppm atau TPH pada tanah 4934.01 ppm, hal ini menunjukkan bahwa TPH pada slurry sudah
berada pada kreteria nilai akhir TPH yang diperkenankan untuk dibuang ke lingkungan sesuai dengan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No 128
Tahun 2003. Dari sini dapat disimpulkan bahwa penelitian bisa diselesaikan hingga hari ke 16 dan tidak perlu menunggu sampai hari ke 20.
4.2.2. Pertumbuhan Bakteri
Pertumbuhan bakteri pada penelitian scale up dapat dilihat pada Gambar 15b. Jumlah sel bakteri pada perlakuan dengan penambahan konsorsium bakteri
lebih tinggi dari pada perlakuan tanpa pemberian konsorsium bakteri. Jumlah sel yang tinggi pada perlakuan dengan penambahan konsorsium bakteri dapat
mempercepat laju biodegradasi hidrokarbon minyak bumi. Hasil pengamatan secara visual juga menunjukkan perbedaan Gambar 16
dan Lampiran 12. Pada perlakuan tanpa penambahan konsorsium bakteri tampak antara minyak, air dan tanah tidak dapat tercampur sempurna pada hari ke-0 dan
minyak terikat pada tanah pada hari berikutnya membentuk granul-granul tanah hari ke-4 sampai hari ke-20. Sedangkan pada perlakuan dengan penambahan
konsorsium bakteri sejak hari ke-0 sampai hari ke-20 slurry terbentuk homogen. Hal ini diduga disebabkan karena adanya peranan bakteri pada perlakuan dengan
penambahan konsorsium bakteri, dimana bakteri mampu memecah fase antara minyak, air dan tanah.
Click to buy NOW PD
w w
w .docu-track.
co m
Click to buy NOW PD
w w
w .docu-track.
co m
37
Keterangan: a0. Perlakuan tanpa penambahan bakteri hari ke-0 a20. Perlakuan tanpa penambahan bakteri hari ke-20
b0. Perlakuan dengan penambahan bakteri hari ke-0 b20. Perlakuan dengan penambahan bakteri hari ke-20
Gambar 16. Pengamatan visual pada hari ke-0 dan hari ke-20 Menurut Rosenberg dan Ron 1998 dua cara biologis yang dilakukan
bakteri untuk meningkatkan kontak antara minyak dengan bakteri yaitu melalui mekanisme spesifik adhesiadsorpsi yang disebabkan oleh interaksi hidrophobik
dan mengemulsi minyak. Dalam melakukan adhesi bakteri memiliki lapisan hidrophobik pada bagian permukaan membran luar sel mengandung protein dan
lemak yang menyebabkan terjadinya interaksi hidrophobik antar sel dengan minyak.
Pada perlakuan tanpa penambahan bakteri tampak surfaktan LAS menyebabkan minyak menempel pada granul-granul tanah, sedangkan pada
perlakuan dengan penambahan bakteri, minyak diesel yang menempel pada permukaan tanah lama-kelamaan terpecah menjadi butiran-butiran yang lebih
kecil sehingga mampu menyatu dengan air membentuk larutan yang homogen
a0 b0
a20 b20
Click to buy NOW PD
w w
w .docu-track.
co m
Click to buy NOW PD
w w
w .docu-track.
co m
38 antara air, minyak dan tanah. Diduga hal ini disebabkan oleh diproduksinya
biosurfaktan oleh bakteri. Hasil identifikasi bakteri pada ketiga reaktor menunjukkan pada reaktor
perlakuan tanpa penambahan konsorsium bakteri tidak ditemukan bakteri, sedangkan pada perlakuan dengan penambahan konsorsium bakteri selain
konsorsium PPEA terdapat bakteri spesies Klebsiella aerogenes, Pseudomonas putida, Serratia marcescens, Pseudomonas cepacia dan Nocardia sp. yang diduga
berasal dari kotoran hewan Gambar 17. Menurut Leahy dan Colwell 1990, limbah kotoran hewan merupakan sumber isolat lokal yang dapat dimanfaatkan
dalam mendegradasi hidrokarbon, karena selain kaya akan spesies bakteri dan kapang, limbah ini juga kaya akan nutrien terutama N, P, dan K sehingga proses
degradasi oleh mikroorganisme dapat berlangsung lebih cepat.
Gambar 17. Bakteri pendegradasi senyawa hidrokarbon
4.2.3. Perubahan pH
Perubahan pH yang terjadi pada kondisi optimum penelitian scale up ditunjukkan oleh Gambar 15c. Perlakuan tanpa penambahan konsorsium bakteri
menunjukkan pH yang tidak berubah selama penelitian berlangsung, sedangkan pH perlakuan dengan penambahan konsorsium bakteri mengalami fluktuasi, hal
ini akibat adanya pertumbuhan bakteri pada perlakuan tersebut, dimana peningkatan pH disebabkan oleh diproduksinya amonia oleh bakteri sedangkan
terjadinya penurunan pH dikarenakan adanya asam-asam organik yang dihasilkan oleh metabolisme sel. Nilai pH pada perlakuan dengan penambahan konsorsium
bakteri berada pada kisaran pH normal untuk pertumbuhan bakteri. Menurut Schneider dan Billingsley 1990, mikroorganisme dapat tumbuh dan berkembang
dengan baik pada kondisi pH netral berkisar antara 6-8. Pada pH tersebut zat-zat Klebsiella sp
Pseudomonas sp
Click to buy NOW PD
w w
w .docu-track.
co m
Click to buy NOW PD
w w
w .docu-track.
co m
39 makanan bagi mikroorganisme mudah larut dalam air dan kerja enzim yang
dihasilkan oleh mikroorganisme menjadi maksimal dalam mendegradasi minyak bumi.
4.2.4. Pembentukan Gas
Hasil penelitian scale up terhadap perubahan gas CH
4
, CO, CO
2
yang diformulasikan menjadi total C disajikan pada Gambar 15d. Gas-gas terbentuk
akibat adanya aktivitas bakteri dalam mendegradasi minyak diesel. Senyawa hasil degradasi dikeluarkan dalam bentuk energi, gas CO
2
, CO dan CH
4
serta dalam bentuk volatile organic carbon.
Pembentukan gas CO
2
terjadi karena proses aerobik di dalam biodegradasi minyak bumi. Proses ini terutama dilakukan oleh bakteri Pseudomonas
pseudomallei karena sifat bakteri ini merupakan bakteri aerobik. Menurut Atlas dan Bartha 1987 dalam proses biodegradasi rantai alkana dioksidasi membentuk
alkohol, aldehida dan asam lemak. Setelah terbentuk asam lemak proses katabolisme terjadi secara sekuen oksidasi. Rantai panjang dari asam lemak
dikonversi oleh acyl coenzyme A yang merupakan enzim membentuk asetil coenzyme A dan rantai pendek asam lemak yang telah berkurang dua unit gugus
karbonnya yang berlangsung secara berulang-ulang. Asetil coenzyme A diubah menjadi CO
2
melalui siklus tricarboxylic acid. Menurut Holt et al. 1994, Enterobacter agglomerans merupakan bakteri
gram negatif, tidak membentuk spora, dan fakultatif anaerobik. Dalam kondisi aerob E. agglomerans memiliki kemampuan untuk mempergunakan asam asetat
sebagai substratnya dan asam asetat dapat digunakan oleh E. agglomerans untuk menghasilkan gas CH
4
Cookson, 1995.
4.2.5. Perubahan Suhu
Perubahan suhu selama penelitian scale up ditampilkan pada Gambar 15e. terlihat suhu pada kedua perlakuan pada awalnya berkisar antara 31-32
o
C, suhu perlakuan tanpa penambahan konsorsium bakteri meningkat menjadi 34
o
C dan suhu perlakuan dengan penambahan konsorsium bakteri meningkat menjadi 33
o
C. Menurut Leahy dan Colwell 1990 suhu yang semakin tinggi dapat meningkatkan metabolisme hidrokarbon menjadi maksimum yaitu antara 30 – 40
Click to buy NOW PD
w w
w .docu-track.
co m
Click to buy NOW PD
w w
w .docu-track.
co m
40
o
C. Di atas suhu ini, aktivitas enzim akan menurun dan toksisitas hidrokarbon pada membran sel akan semakin tinggi.
Suhu juga mempengaruhi kondisi fisik hidrokarbon pada slurry limbah minyak bumi dan mkroorganisme yang mengkonsumsinya. Pada suhu rendah
viskositas minyak meningkat sehingga penguapan rantai pendek alkana menjadi lebih toksik dibandingkan hidrokarbon lainnya sehingga menunda terjadinya
proses biodegradasi Leahy dan Colwell, 1990, oleh karena itu pengkondisian suhu sangat penting dilakukan untuk menjaga proses biodegradasi.
4.3. Pembahasan Komprehensif
Kategori