72 Tabel 16. Jumlah koloni bakteri pereduksi sulfat terimobil pada batu vulkan
No. Isolat
Batu vulkan g
Jumlah koloni terhitung Jumlah koloni
cfug Petri 1
Petri 2 Petri 3
1 Blanko
25 -
- -
- 2.
Kontrol 25
- -
- -
3. ICBB 8815
25 40x10
9
103x10
9
52x10
9
1,6-4,1 x 10
9
4. ICBB 8818
25 53x10
9
190x10
9
153x10
9
2,1-7,6 x 10
9
Berdasarkan perhitungan populasi tersebut, dengan volume limbah air asam tambang sebanyak 3000 mL dan jumlah batu vulkan yang dipergunakan adalah
4000 g, maka diperkirakan jumlah total bakteri yang ada di reaktor adalah 6,4 – 30,4 x 10
12
cfu, atau sekitar 2,1 - 10,1 x 10
9
cfumL limbah. Populasi tersebut diperoleh 14 hari setelah masa inkubasi. Hal serupa juga diperoleh oleh Kuo dan
Shu 2004, dimana populasi bakteri pereduksi sulfat pada kondisi terimobilisasi mencapai 10
9
cfumL pada masa inkubasi 15 hari. Dengan populasi tersebut dianggap cukup memadai untuk mereduksi sulfat dengan tingkat efisiensi 70-
98.
4.4.3. Efisiensi Reduksi Sulfat pada Reaktor Biofilm Bakteri Pereduksi Sulfat
Gambar 27 memperlihatkan penurunan konsentrasi sulfat dalam limbah air asam tambang dalam reaktor biofilm bakteri pereduksi sulfat. Konsentrasi sulfat
dalam larutan mengalami penurunan cepat 24 jam pertama. Pada 24 jam pertama, konsentrasi sulfat dalam limbah air asam tambang sebesar 577,54 mgL dan
554,62 mgL, masing- masing untuk isolat ICBB 8815 dan ICBB 8818. Pada waktu pengamatan 144 jam, konsentrasi sulfat yang tertinggal dalam limbah air
asam tambang adalah 211,32 mgL dan 182,45 mgL, masing- masing untuk isolat ICBB 8815 dan ICBB 8818, atau dengan tingkat efisiensi sebesar 77,72 dan
80,76. Perbedaan efisiensi reduksi sulfat dari kedua isolat tersebut berkaitan dengan
kemampuan isolat untuk melekat dan tumbuh dalam bentuk biofilm. Hasil analisa SEM dan perhitungan populasi bakteri Gambar 26 dan Tabel 16 memperlihatkan
73 bahwa isolat ICBB 8818 mampu tumbuh pada kondisi biofilm dengan populasi
lebih tinggi dibandingkan dengan isolat ICBB 8815. Perbedaan populasi tersebut secara langsung akan mempengaruhi kemampuan bakteri dalam mereduksi sulfat.
Pengolahan limbah air asam tambang dengan menggunakan reaktor bakteri pereduksi sulfat yang terimobilisasi menghasilkan efisiensi penurunan sulfat lebih
tinggi dibandingkan dengan reaktor bakteri tersuspensi. Efisiensi reduksi sulfat sebsar 77,72-80,76 pada reaktor bakteri terimobilisasi diperoleh pada waktu
tinggal 6 hari. Pada reaktor bakteri tersuspensi, tingkat efisiensi reduksi sulfat tersebut dicapai pada hari ke 21 Gambar 22. Hal ini disebabkan dengan
melekatnya bakteri pada permukaan batu, membentuk struktur dan lingkungan mikro yang menguntungkan untuk mempertahankan kehidupan sel bakteri.
Penempelan sel bakteri pada batu vulkan meningkatkan jumlah sel bakteri per volume tertentu, sehingga meningkatkan efisiensi reduksi sulfat.
Disamping itu, dalam kondisi terimobilisasi sel bakteri lebih toleran terhadap bahan beracun toksik konsentrasi tinggi dari pada kondisi tersuspensi.
Dalam proses reduksi sulfat dihasilkan sulfida, dimana senyawa ini bersifat racun terhadap sel bakteri pereduksi sulfat. Hal ini dapat dilihat dari proses reduksi
sulfat yang terus terjadi pada konsentrasi sulfida yang terus meningkat. Penurunan konsentrasi sulfat diikuti dengan peningkatan konsentrasi sulfida
dalam limbah air asam tambang Gambar 27. Dalam proses reduksi sulfat, sulfida yang terbentuk kemungkinan dapat bereaksi dengan logam dan mengendap
dalam reaktor, sebagian menguap dalam bentuk gas. Oleh karena itu, total sulfida yang teruk ur adalah sulfida yang terlarut dalam limbah air asam tambang. Dari
hasil pengukuran tersebut diperoleh bahwa pada akhir pengamatan 144 jam, total sulfida yang terbentuk adalah 251,89 mgL dan 243,33 mgL, masing- masing
untuk isolat ICBB 8818 dan ICBB 8815. Penggunaan reaktor biofilm bakteri pereduksi sulfat mampu meningkatkan
pH air limbah dari sekitar 3,05 me njadi pH 7 Gambar 28. Kenaikan pH menjadi lebih dari 6 dicapai dengan waktu tinggal 2 jam. Kenaikan pH tersebut juga
terjadi pada perlakuan kontrol tanpa inokulasi bakteri pereduksi sulfat. Peningkatan yang sangat tajam ini kemungkinan bukan disebabkan oleh
penurunan sulfat, tetapi disebabkan oleh hasil penguraian lebih lanjut dari
74
y = -143,15Lnx + 1004,2 R
2
= 0,9619 y = 47,395Lnx - 19,512
R
2
= 0,9592 200
400 600
800 1000
20 40
60 80
100 120
140
Waktu jam Konsentrasi mgL
y = -139,22Lnx + 1010,8 R
2
= 0,9635 y = 46,085Lnx - 22,026
R
2
= 0,9623 200
400 600
800 1000
20 40
60 80
100 120
140
Waktu jam Konsentrasi mgL
Sulfat Sulfida
Sulfat Kontrol Log. Sulfat
Log. Sulfida
Gambar 27. Grafik penurunan konsentrasi sulfat dan produksi sulfida pada reaktor biofilm bakteri pereduksi sulfat : ICBB 8818 Atas dan
ICBB 8815 Bawah
ICBB 8818
ICBB 8815
75
y = 0,3512Lnx + 5,3206 R
2
= 0,3748
1 2
3 4
5 6
7 8
20 40
60 80
100 120
140
Waktu jam pH
y = 0,4949Lnx + 4,9172 R
2
= 0,6381
1 2
3 4
5 6
7 8
20 40
60 80
100 120
140
Waktu jam pH
y = 0,4379Lnx + 5,2015 R
2
= 0,5105
1 2
3 4
5 6
7 8
20 40
60 80
100 120
140
Waktu jam pH
Gambar 28. Grafik kenaikan pH limbah air asam tambang pada reaktor biofilm bakteri pereduksi sulfat : Kontrol Atas, ICBB 8818 Tengah,
ICBB 8815 Bawah
ICBB 8818
ICBB 8815 KONTROL
76 senyawa organik yang terbentuk hasil fermentasi jerami padi. Pada kondisi
anaerob jerami padi mengalami fermentasi membentuk senyawa organik, seperti asam laktat, asam asetat, alkohol dan gliserol. Hasil penelitian Wang et al. 2008
dan Mostafa et al. 2001 membutikan bahwa jerami padi mengalami fermentasi menghasilkan berbagai macam senyawa organik, termasuk diantaranya adalah
etanol, asam asetat, asam laktat dan gliserol. Hasil serupa juga ditunjukkan dari penelitian Kumari et al. 2008, dimana pengamatan pada akhir percobaan
menunjukkan pH larutan tabil pada kondisi alkalin. Pembentukan senyawa organik ini dalam reaktor ditandai dengan
peningkatan COD limbah Gambar 29. Parameter COD Chemical Oxygen Demand menggambarkan jumlah total oksigen yang dibutuhkan untuk
mengoksidasi bahan organik secara kimiawi menjadi CO
2
dan H
2
O. Makin tinggi senyawa organik yang terbentuk, makin tinggi COD limbah. COD limbah air
asam tambang adalah 15,13 mgL, dan mengalami peningkatan dengan meningkatnya waktu tinggal. COD pada waktu tinggal 144 jam adalah 280,00
mgL. Nilai COD tersebut masih di bawah ambang batas yang diperbolehkan, sesuai dengan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor KEP-
51MENLH101995.
y = 43,435Lnx + 66,167 R
2
= 0,8782
50 100
150 200
250 300
20 40
60 80
100 120
140
Waktu jam COD mgL
Gambar 29. Grafik peningkatan COD limbah air asam tambang pada reaktor biofilm bakteri pereduksi sulfat
77 Kandungan logam terlarut pada limbah air asam tambang menurun dengan
peningkatan waktu tinggal dalam reaktor biofilm bakteri pereduksi sulfat Gambar 30. Dengan waktu tinggal 144 jam, logam Mn dan Fe terlarut mengalami
penurunan masing- masing sebesar 88,70 dan 69,70. Logam tersebut bereaksi dengan ion sulfida membentuk logam sulfida yang tidak larut. Reaksi dan
pengendapan logam sulfida tersebut ditentukan oleh konstanta kelarutan KSp masing- masing senyawa, makin rendah nilai KSp makin cepat senyawa tersebut
mengendap. Senyawa FeS dan MnS berkeseimbangan dalam larutan mengikuti reaksi :
FeS s ? Fe
2+
+ S
2-
KSp = 3,7 x 10
-19
MnS s ? Mn
2+
+ S
2-
KSp = 10
-22
Pada kondisi homogen, MnS akan mengendap lebih cepat sebelum FeS mengendap. Namun demikian larutan dalam reaktor biofilm bakteri pereduksi
sulfat bukan larutan homogen, sehingga proses pengendapan juga dipengaruhi oleh faktor lain seperti transport massa, reaksi pengikatan oleh bahan organik,
atau pengikatan dengan bahan polimer ekstraseluler yang diproduksi oleh bakteri. Kondisi demikian menyebabkan Fe terlarut berkurang bersamaan dengan
penurunan kandungan Mn terlarut. Hal serupa terjadi pada pengendapan Pb dan Fe dalam biofilm bakteri pereduksi sulfat seperti yang ditunjukkan oleh Beyenal
dan Lewandoski 2004. Penurunan konsentrasi sulfat dalam reaktor ini mengikuti persamaan
logaritmik sebagai berikut: Y = - 143,15 Ln [X] + 1004,2 R
2
= 0,9619 untuk isolat ICBB 8818 dan persamaan Y = - 139,22 Ln [X] + 1010,8 R
2
= 0,9635 untuk isolat ICBB 8815, dimana Y adalah konsentrasi sulfat dan X adalah waktu
tinggal. Menurut Peraturan Pemerintah Nomor 82 tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air, batas maksimal
kandungan sulfat yang masih diperbolehkan adalah 400 mgL. Pada percobaan ini, konsentrasi sulfat awal dalam limbah air asam tambang adalah 925-950 mgL.
Dengan menggunakan persamaan tersebut, untuk mendapatkan konsentrasi sulfat sesuai dengan peraturan pemerintah tersebut, maka waktu yang diperlukan untuk
78
y = -1,5173Lnx + 8,1233 R
2
= 0,8363 y = -1,1235Lnx + 8,6606
R
2
= 0,8039 4
8 12
20 40
60 80
100 120
140
Waktu jam Konsentrasi mgL
y = -1,5627Lnx + 8,7256 R
2
= 0,8848 y = -1,0093Lnx + 8,4112
R
2
= 0,798 4
8 12
20 40
60 80
100 120
140
Waktu jam Konsentrasi mgL
Mn Fe
Log. Mn Log. Fe
Gambar 30. Grafik penurunan konsentrasi logam terlarut limbah air asam tambang dengan reaktor biofilm bakteri pereduksi sulfat: ICBB
8818 Atas dan ICBB 8815 Bawah mengolah limbah air asam tambang adalah 80 jam untuk isolat ICBB 8815 dan 68
jam untuk isolat ICBB 8818. Penurunan logam terlarut juga mengikuti persamaan logaritmik, seperti pada
Gambar 30. Konsentrasi awal Mn dan Fe terlarut dalam limbah air asam tambang masing- masing adalah 11,31-11,77 mgL dan 6,99-7,22 mgL. Dengan
menggunakan persamaan logaritmik tersebut, dengan waktu pengolahan antara
ICBB 8818
ICBB 8815
79 68-80 jam, maka kandungan Mn dan Fe terlarut berkurang menjadi 1,72-1,88
mgL dan 3,92-4,00 mgL. Nilai tersebut di bawah ambang batas baku mutu limbah bagi usaha kegiatan pertambangan batu bara. Menurut Keputusan Menteri
Negara Lingkungan Hidup Nomor 113 Tahun 2003, kandungan Mn terlarut dalam limbah tidak lebih dari 4 mgL dan kandungan Fe terlarut tidak lebih dari 7 mgL.
Hasil percobaan ini membuktikan bahwa reaktor biofilm bakteri pereduksi sulfat jauh lebih efisien dalam memperbaiki kualitas limbah air asam tambang
dibandingkan dengan reaktor bakteri pereduksi sulfat tersuspensi. Dengan reaktor bakteri pereduksi sulfat tersuspensi dibutuhkan waktu sekitar 21 hari unt uk
menghasilkan mutu limbah yang sesuai dengan peraturan pemerintah dan aman terhadap lingkungan. Sedangkan dengan menggunakan reaktor biofilm bakteri
pereduksi sulfat diperlukan waktu antara 68-80 jam, atau sekitar 3 hari.
4.4.4. Perkiraan Penggunaan Reaktor Biofilm di Lapang : Kasus PT Bukit Asam
