Bioremediasi Tanah Tercemar Limbah Minyak Berat Menggunakan Konsorsium Bakteri
BIOREMEDIASI TANAH TERCEMAR LIMBAH MINYAK
BERAT MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI
CHARLENA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Bioremediasi Tanah Tercemar
Limbah Minyak Berat Menggunakan Konsorsium Bakteri adalah karya saya
sendiri dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk
apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian
akhir setiap bab disertasi ini.
Bogor, Agustus 2010
Charlena
NRP P062040101
ABSTRACT
CHARLENA. Bioremediation of Heavy Oil Waste-Contaminated Soil Using
Bacterial Consortium. Under direction of ZAINAL ALIM MAS’UD, ISWANDI
ANAS, YADI SETIADI and MOHAMAD YANI.
Waste treatment of crude oil in petroleum land mines needed to clean up the
environment from crude oil waste. Waste treatment of crude oil can be done using
bioremediation technique employing hydrocarbon compound-degrading bacterial
consortium. The aim of the present research was to carry out bioremediation of
hydrocarbon compounds of soil contaminated with heavy oli waste using bacterial
consortium. In order to achieve this aim, reseach was divided into several stages
which incude stage one to analyze effect of anionic and nonionic surfactants
addition to improve dispersion of heavy oil waste in water, stage two to carry out
bioremediation of soil contaminated with heavy oil waste using bacterial
consortium employing bioslurry and landfarming techniques. In order to elucidate
the bacterial species involved in the degradation of hydrocarbon compounds
present in the heavy oil waste, research stage three was carried out to isolate,
screen, and characterize heavy oil degrading bacteria of bacterial consortium, and
then research stage four was conducted to test the ability of single or mixed
(consortium) of bacteria in degrading heavy oil waste. Results showed that
addition of anionic surfactant in Linear Alkilbenzena Sulphonate (LAS) at
concentration of 0.04% was better in dispersing heavy oil waste in water
compared to addition of Sodium Dodecyl Sulphate (SDS) and nonionic
surfactant. By employing bacterial consortium, bioremediation of heavy oil
contaminated-soil using bioslurry technique was more effective compared to
landfarming technique. Bioremediation using bioslurry technique decreased the
concentration of Total Petroleum Hydrokarbon from 20.71% to 0.11% which was
far below the threshhold set by the Decree of Environment Ministry no. 128 year
2003 i.e 10000 ppm or 1 %. Meanwhile landfarming technique during 4 months
observation resulted in quite high TPH percentage i.e of 5.58%. For this reason,
bacteria were isolated from bioslurry process and 11 isolates were found showing
ability of degrading Polyaromatic Hydrocarbon (PAH). Out of 11 isolates 3
bacterial isolates were ahowing best performances in degrading hydrocarbon
compounds. Following molecular characterization, the three bacterial isolates
were Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis, and Ochrobactrum anthropi
showing ability to degrade PAH compunds such as phenantrene, dibenzotiophene
and fluorene. Test of ability of single and mixed species in degrading hydrocarbon
compounds present in heavy oil waste showed that Bacillus altitudinis has better
performance in degrading hydrocarbon coumpounds present in the heavy oil
waste compared to other species. Bacillus altitudinis showed degradation
percentage of 54.11%. Compared to single bacterial species, mixed (consortium)
of bacteria was better in degrading hydrocarbon compound. Mixture of the three
bacterial species (Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis, dan Ochrobactrum
anthropi) decreased TPH with percent degradation of 81.52%.
Keywords: Bioremediation, heavy oil waste, bacterial consortium
RINGKASAN
Aktivitas penambangan minyak bumi berpotensi menghasilkan limbah
minyak bumi yang menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan. Salah
satunya adalah limbah minyak berat yang mengandung fraksi berat minyak bumi
yang bersifat toksik terhadap lingkungan disekitarnya. Bioremediasi merupakan
salah satu teknologi yang dikembangkan saat ini untuk mengatasi limbah
minyak berat yang
mencemari lingkungan.
Bioremediasi
dapat
memanfaatkan
bakteri
pendegradasi
senyawa hidrokarbon
untuk
mendegradasi senyawa hidrokarbon poliaromatik yang terdapat dalam limbah
minyak berat menjadi senyawa yang lebih sederhana, kemudian
dimanfaatkan sebagai sumber karbon dan sumber energi. Bakteri yang digunakan
dalam mendegradasi limbah minyak bumi memiliki kemampuan yang lebih tinggi
jika digunakan sebagai kultur konsorsium atau kultur campur. Bakteri ini bekerja
secara sinergis dengan memotong senyawa hidrokarbon pada tempat yang
berbeda, kemudian menggunakan senyawa sederhana hasil degradasi sebagai
sumber hidrokarbon dan energinya untuk proses degradasi berikutnya.
Konsorsium bakteri yang digunakan untuk mendegradasi senyawa
hirokarbon selama proses bioremediasi, dapat dilakukan dengan teknik bioslurry
dan landfarming. Bioremediasi dengan teknik landfarming telah dilakukan untuk
mengatasi tanah tercemar limbah minyak berat pada industri minyak PT CPI.
Menggunakan mikroba indigen dibutuhkan waktu ± 8 bulan untuk menurunkan
TPH ≥ 4%, yang selanjutnya mikroba ini tidak mampu lagi untuk menurunkan
TPH sampai 1%, sesuai Keputusan MenLH no. 128 Tahun 2003. Untuk itu
dilakukan penelitian yang bertujuan mendapatkan teknik bioremediasi yang
efektif untuk mengatasi limbah minyak berat yang semakin lama semakin
menumpuk dengan menggunakan konsorsium bakteri yang diperoleh dari limbah
minyak berat dan kotoran hewan. Mencari spesies bakteri yang berperan aktif
dalam mendegradasi senyawa poliaromatik yang terdapat pada limbah minyak
berat dan menguji kemampuan spesies bakteri yang diperoleh dalam bentuk
tunggal dan campurannya.
Penelitian dilakukan dengan beberapa tahapan yaitu tahap pertama untuk
melihat pengaruh penambahan surfaktan anionik dan nonionik
dalam
meningkatkan dispersi limbah minyak berat ke dalam air, karena limbah minyak
berat yang diperoleh dari lapangan minyak Duri memiliki tekstur yang liat
menyebabkan sulit untuk terdispersi ke dalam air. Surfaktan yang digunakan
adalah surfaktan anionik (Linear Alkilbenzena Sulfonat/LAS dan Natrium Dodesil
Sulfat/NDS) dan nonionik (Tween 80 dan Brij 35). Tahap kedua melakukan
bioremediasi tanah tercemar limbah minyak berat menggunakan konsorsium
bakteri dengan teknik bioslurry dan landfarming. Konsorsium bakteri yang
digunakan diperoleh dari limbah minyak berat yang dicampur dengan kotoran
hewan. Limbah minyak berat diambil dari lapangan minyak Duri, PT CPI dan
kotoran hewan (sapi dan kuda) diperoleh dari Fakultas Peternakan IPB.
Konsorsium bakteri yang digunakan dalam mendegradasi limbah minyak berat
dengan teknik bioslurry diuji juga kemampuannya dengan menggunakan teknik
landfarming. Tahap ketiga yaitu melakukan isolasi, seleksi dan identifikasi
bakteri pendegradasi minyak bumi dari konsorsium bakteri. Isolasi dilakukan
untuk mendapatkan isolat yang memiliki kemampuan untuk mendegradasi
senyawa Poliaromatik Hidrokarbon (PAH) yang terdapat dalam limbah minyak
berat. Untuk mendapatkan 3 isolat yang terbaik, dilakukan proses seleksi dengan
menghitung persen degradasi tertinggi selama 1 bulan pengamatan. Terhadap 3
isolat yang memiliki kinerja terbaik ini dilakukan identifikasi secara molekuler.
Tahap keempat yaitu menguji kemampuan spesies bakteri dan campuran
(konsorsium) bakteri dalam mendegradasi limbah minyak bumi fraksi berat.
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil, bahwa penambahan
surfaktan dan pengaruh kecepatan pengadukan mampu meningkatkan dispersi
limbah minyak bumi dalam media air. Penggunaan LAS pada konsentrasi 0.04%
lebih baik meningkatkan dispersi limbah minyak bumi
ke dalam air
dibandingkan NDS, Tween 80 dan Brij 35 karena stabilitas emulsi LAS lebih
tinggi (1.58%) dibandingkan NDS (0.45%), Tween 80 (0.24%) dan Brij 35
(0.22%). Bioremediasi tanah tercemar limbah minyak berat dengan teknik
bioslurry lebih efektif dibandingkan dengan teknik landfarming. Pada teknik
bioslurry, bakteri dapat tumbuh dengan baik dengan populasi mencapai
3.47 x 1010, pada kondisi pH yang berkisar diantara 7.5 sampai 8.5. Selama 1
bulan pengamatan persentasi TPH turun sampai mencapai 0.11% dari persentasi
TPH awal sebesar 20.71%, berada jauh dibawah ambang batas yang ditetapkan
oleh Keputusan MenLH no. 128 Tahun 2003 yaitu sebesar 10000 ppm atau 1 %.
Dengan teknik landfarming pada 4 bulan pengamatan didapat persentase TPH
yang masih cukup tinggi yaitu 5.58%, hal ini mengindikasikan bahwa proses
biodegradasi berjalan lambat sejalan dengan perkembangan bakteri yang tidak
tumbuh dengan baik, didukung juga dengan kadar pH yang tidak optimal serta
kadar air yang rendah. Akan tetapi walaupun lambat, proses biodegradasi tetap
berlangsung dengan adanya gas CO 2 dan NH 3 yang dihasilkan selama
pengamatan. Keberlangsungan proses biodegradasi juga didukung oleh data GCMS yang menunjukkan bahwa setelah 4 bulan proses bioremediasi, teridentifikasi
senyawa hidrokarbon dari C-6 sampai C-12 yang pada awalnya terdiri dari
senyawa hidrokarbon dari C-6 sampai C-35.
Pada tanah tercemar limbah minyak berat berhasil diisolasi 11 isolat bakteri
yang mampu mendegradasi senyawa fenantrena, dibenzotiofena dan fluorena.
Dari 11 isolat yang didapat, bakteri yang memiliki kinerja terbaik dalam
mendegradasi senyawa hidrokarbon yang terdapat dalam limbah minyak berat
adalah isolat bakteri dengan kode MY7, MY12 dan MYFlr. Berdasarkan analisis
penjajaran urutan nukleotida parsial gen pengkode 16S rDNA menggunakan
program BLAST, bakteri dengan kode isolat MY7 mempunyai tingkat kesamaan
tertinggi dengan Salipiger sp. PR55-4 dengan persentase tingkat kesamaan 100%,
bakteri dengan kode isolat MY12 mempunyai tingkat kesamaan tertinggi dengan
Bacillus altituditis dengan persentase tingkat kesamaan 97%, dan bakteri dengan
kode isolat MYFlr mempunyai tingkat kesamaan tertinggi dengan Ochrobactrum
anthropi dengan persentase tingkat kesamaan 97%. Campuran atau konsorsium
bakteri lebih baik dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon yang terdapat pada
tanah tercemar limbah minyak berat. Bakteri Salipiger sp. PR55-4, Bacillus
altitudinis, dan Ochrobactrum anthropi pada bioremediasi limbah minyak berat
selama 21 hari menunjukkan % degradasi sebesar 51.65%, 54.26%, dan 46.76%
sedangkan spesies kombinasi memiliki % degradasi sebesar 60.13% untuk
kombinasi Salipiger sp. PR55-4 dan Bacillus altitudinis, 57.00% untuk kombinasi
Salipiger sp. PR55-4 dan Ochrobactrum anthropi. dan untuk campuran bakteri
Bacillus altitudinis dan Ochrobactrum anthropi memiliki persen degradasi
sebesar 62.47%. Dibandingkan dengan spesies tunggal, spesies campuran
memiliki % degradasi yang lebih baik. Kombinasi terbaik untuk mendegradasi
limbah minyak berat adalah kombinasi bakteri Salipiger sp. PR55-4, Bacillus
altitudinis, dan Ochrobactrum anthropi dengan % degradasi terbesar yaitu sebesar
81.52%.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2010
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumbernya.
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan
karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan
suatu masalah;
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya
tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
BIOREMEDIASI TANAH TERCEMAR LIMBAH MINYAK
BERAT MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI
CHARLENA
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
Penguji Ujian Tertutup
: Prof. Dr. Ir. Surjono H. Sutjahjo, MS
(Ketua Program Studi PSL Sekolah Pascasarjana
IPB)
: Dr. Ir. Erliza Noer
(Staf Pengajar Departemen TIP Fateta IPB)
Penguji Ujian Terbuka
: Dr. Ir. Anas Miftah Fauzi, M. Eng
(Wakil Rektor IPB Bidang Riset dan Kerjasama)
: Dr. Dra. Yusni Yetti, M.Si
(Asisten Staf Khusus Presiden RI Bidang Pangan
dan Energi)
Judul Disertasi
Nama
NRP
Program Studi
: Bioremediasi Tanah Tercemar Limbah Minyak Berat
Menggunakan Konsorsium Bakteri
: Charlena
: P062040101
: Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan (PSL)
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr.Ir.Zainal Alim Mas’ud, DEA
Ketua
Prof.Dr.Ir. Iswandi Anas, M.Sc
Anggota
Dr.Ir.Yadi Setiadi, M.Sc
Anggota
Dr.Ir.Mohamad Yani, M.Eng
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Pengelolaan
Sumberdaya Alam dan Lingkungan
Prof.Dr.Ir.Surjono H.Sutjahjo.MS
Tanggal Ujian : 24 Agustus 2010
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof.Dr.Ir.Khairil A.Notodiputro.MS
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah Yang Maha
Pengasih lagi Maha Penyayang yang telah memberi petunjuk, rahmat dan ridhoNya sehingga penulis mendapat kemudahan dan kelancaran dalam menyelesaikan
penulisan disertasi yang berjudul: BIOREMEDIASI TANAH TERCEMAR
LIMBAH MINYAK BERAT MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI.
Disertasi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada
Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan, Sekolah
Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan terima
kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Dr. Ir. Zainal Alim Mas’ud, DEA,
Bapak Prof. Dr. Ir. Iswandi Anas, M.Sc, Bapak Dr. Ir. Yadi Setiadi, M.Sc, dan
Bapak Dr. Ir. Mohamad Yani, M.Eng selaku komisi pembimbing atas seluruh
sumbangan pikiran, arahan, dan bimbingan yang telah diberikan dengan penuh
kesabaran dan tidak mengenal lelah sejak awal rencana penelitian disusun hingga
selesainya penulisan disertasi ini. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu
Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS selaku Ketua Departemen Kimia Institut
Pertanian Bogor atas segala perhatian, bantuan, motivasi, doa, kemudahan dan
memberikan kesempatan kepada penulis untuk menempuh pendidikan S3. Terima
kasih juga penulis sampaikan kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Surjono H. Sutjahjo, MS
selaku Ketua Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan
Institut Pertanian Bogor (PSL-IPB). Secara khusus, penulis menyampaikan terima
kasih yang tak terhingga kepada suami dan anak-anak tercinta atas
pengorbanan,doa dan curahan kasih sayang, serta dukungannya selama penulis
menjalani program studi S3 ini. Penulis juga menyampaikan terima kasih yang
tulus kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan dan masukan bagi
penulisan disertasi ini.
Ibarat membangun sebuah monumen, kesempurnaan dapat diwujudkan
dari hasil polesan di setiap sisi yang mendapat berbagai komentar dan kritikan.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa disertasi ini masih sangat jauh dari
sempurna. Namun demikian, harapan penulis semoga disertasi ini dapat
memberikan manfaat bagi pemulihan lahan tambang limbah minyak bumi
khususnya lahan tambang minyak bumi fraksi berat.
Bogor, Agustus 2010
Charlena
UCAPAN TERIMA KASIH
Selama penelitian dan penyusunan disertasi ini banyak sekali pihak yang
memberikan bantuan moril, materiil serta dukungan doa. Disampaikan
penghargaan dan ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada:
1. Laboratorium Terpadu Institut Pertanian Bogor
2. Dirjen DIKTI Departemen Pendidikan Nasional Indonesia melalui Dana
Hibah Doktor 2009
3. Dr. Ir. Zainal Alim Mas’ud, DEA, ketua komisi pembimbing dan kepala
Laboratorium Lab Terpadu IPB
4. Prof. Dr. Ir. Iswandi Anas, M.Sc, anggota komisi pembimbing
5. Dr. Ir. Yadi Setiadi, M.Sc, anggota komisi pembimbing
6. Dr. Ir. Mohamad Yani, M.Eng, anggota komisi pembimbing
7. Dr. Drh. Hasim, DEA, Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam IPB
8. Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS, ketua Departemen Kimia FMIPA IPB
9. Prof. Dr. Ir. Surjono H. Sutjahjo, MS, ketua Program Studi Pengelolaan
Sumberdaya Alam dan Lingkungan Sekolah Pascasarjana IPB
10. Prof. Dr. Ir. M. Anwar Nur, M.Sc, Guru Besar Departemen Kimia FMIPA
IPB
11. PT Mandau Cipta Tenaga Nusantara Duri, melalui fasilitas dan dana yang
diberikan
12. Ir. Zaki, atas bantuan selama penelitian dan penulisan disertasi
13. Seluruh dosen dan civitas akademika Departemen Kimia FMIPA IPB
14. Seluruh staff dosen dan pegawai Laborattorium Kimia Anorganik FMIPA
IPB
15. Seluruh staff, pegawai dan laboran Laboratorium Terpadu IPB
16. Para mahasiswa bimbingan yang membantu penelitian ini
17. Teman-teman seperjuangan di Program Studi PSL IPB
18. Suami tercinta, Syafli SE dan anak-anak tersayang, Nadiah Chalisya,
M.Hafidz Charsyana, atas pengorbanan, cinta dan doanya
19. Orang tua, H. Chaidir dan Rohana (Alm), yang selalu memberikan kasih
sayang, doa, semangat dan senantiasa mengingatkan untuk selalu
bersyukur kepada ALLAH SWT
20. Kakak-kakak dan adik-adik, atas doa dan kasih sayangnya
21. Bibi dirumah yang telah mengurus seluruh urusan di rumah dan anak-anak
22. Semua pihak yang telah membantu, memberikan dukungan dan kontribusi
baik secara langsung maupun tidak langsung, yang tidak dapat penulis
sebutkan satu persatu
Atas segala bantuan yang diberikan dengan penuh keikhlasan, penulis ucapkan
terima kasih dan tiada balasan yang dapat disampaikan melainkan doa tulus
semoga ALLAH SWT membalas amal baik yang telah diberikan agar senantiasa
dalam lindungan-Nya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2010
Charlena
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan
di Lubuk Alung, Sumatera Barat pada tanggal 22
Desember 1967, anak ke enam dari sepuluh bersaudara dari Chaidir dan Rohana
(Alm). Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas, lulus pada tahun 1992. Pada tahun
yang sama, penulis diterima di Departemen Kimia Program Magister Institut
Teknologi Bandung dan menamatkannya pada tahun 1995.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar Kimia pada Jurusan Kimia Universitas
Sriwijaya pada tahun 1995 dan tahun 1996 menikah dengan Syafli dan dianugrahi
sepasang anak, Nadiah Chalisya (tahun 1997) dan Muhammad Hafidz Charsyana
(tahun 2002). Kemudian pada pertengahan tahun 2000 bekerja sebagai staf
pengajar Kimia pada Departemen Kimia Institut Pertanian Bogor sampai
sekarang. Kesempatan untuk melanjutkan ke program doktor pada Program Studi
Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan, Sekolah Pascasarjana Institut
Pertanian Bogor diperoleh pada tahun 2004. Beasiswa pendidikan pascasarjana
diperoleh dari Departemen Pendidikan Nasional Repuplik Indonesia.
Selama mengikuti program S3, penulis telah menghasilkan karya ilmiah
yang berjudul Profil Kelarutan Limbah Minyak Bumi dalam Air akibat Pengaruh
Surfaktan Nonionik dan Laju Pengadukan yang diterbitkan pada Chemistry
Progress, Majalah Publikasi Ilmu Kimia, Volume 2 Nomor 2, November 2009.
Artikel lain yang berjudul Produksi Gas Karbondioksida Selama Proses
Bioremediasi Limbah Heavy Oil dengan Teknik Landfarming, juga telah
diterbitkan pada jurnal yang sama, Volume 3 Nomor 1, Mei 2010. Artikel yang
berjudul
Profil Kelarutan Limbah Minyak Bumi dalam Air akibat Pengaruh
Surfaktan Anionik dan Laju Pengadukan akan diterbitkan pada Jurnal Ilmiah
Nasional Berita Biologi, LIPI pada akhir tahun 2010 ini. Karya-karya ilmiah
tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL..............................................................................................
iv
DAFTAR GAMBAR.........................................................................................
v
DAFTAR LAMPIRAN.....................................................................................
viii
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang..............................................................................................
Permasalahan.................................................................................................
Perumusan Masalah.......................................................................................
Tujuan Penelitian...........................................................................................
Manfaat Penelitian.........................................................................................
Kebaruan Penelitian.......................................................................................
Ruang Lingkup Penelitian.............................................................................
Kerangka Pemikiran.......................................................................................
Daftar Pustaka...............................................................................................
1
6
8
9
9
10
12
12
14
2 PENINGKATAN DISPERSI LIMBAH MINYAK BERAT DALAM
AIR DENGAN PENAMBAHAN SURFAKTAN
Abstrak……………………………………………………………………..
Pendahuluan………………………………………………………………..
Metodologi Penelitian………………………………………………………
Bahan dan Alat…………………………………………………………
Pengukuran Bobot Jenis Akuades dan Surfaktan………………………
Pengukuran Tegangan Permukaan Surfaktan………………………….
Pengukuran Busa Larutan Surfaktan …………………………………..
Pengaruh Konsentrasi Surfaktan Terhadap Stabilitas Emulsi.................
Pengaruh Laju Pengadukan Terhadap Dispersi Minyak dalam Air……
Pengukuran TPH Fasa Padat …………………………………………..
Pengukuran TPH Fasa Cair ……………………………………………
Pengukuran pH…………………………………………………………
Pengukuran COD ………………………………………………………
Hasil dan Pembahasan
Tegangan Permukaan Larutan Surfaktan………………………………
Pengaruh Konsentrasi Surfaktan pada Stabilitas Emulsi.........................
Pengukuran Tinggi Busa……………………………………………….
Pengukuran pH pada Variasi Kecepatan Pengadukan............................
Pengaruh Pengadukan Terhadap Nilai TPH……………………………
Pengaruh Pengadukan Terhadap Nilai COD……………………………
Simpulan…………………………………………………………………….
Daftar Pustaka………………………………………………………………
Lampiran…………………………………………………………………….
17
19
20
20
20
21
21
22
22
22
23
23
24
27
28
30
31
34
35
35
37
i
3 BIOREMEDIASI TANAH TERCEMAR LIMBAH MINYAK BERAT
MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI DENGAN TEKNIK
BIOSLURRY DAN LANDFARMING
Abstrak……………………………………………………………………..
Pendahuluan………………………………………………………………..
Metodologi Penelitian
Bahan dan Alat…………………………………………………………
Pengembangan Konsorsium Bakteri…………………………………...
Bioremediasi dengan Teknik Bioslurry………………………………...
Bioremediasi dengan Teknik Landfarming…………………………….
Pencuplikan Gas CO 2 dan NH 3 Selama Proses Bioremediasi dengan
Teknik Landfarming………………………………………………….
Analisa Gas CO 2 ……………………………………………………..
Analisa Gas NH 3 ……………………………………………………..
Hasil dan Pembahasan
Bioremediasi dengan Teknik Bioslurry………………………………...
Pertumbuhan Bakteri…………………………………………………
Pengontrolan pH………………………………………………………
Penurunan TPH……………………………………………………….
Bioremediasi dengan Teknik Landfarming…………………………….
Perubahan pH…………………………………………………………
Perubahan Kadar Air………………………………………………….
Perubahan Suhu……………………………………………………….
Perubahan TPH………………………………………………………..
Perubahan Senyawa Hidrokarbon…………………………………….
Analisis Gas Selama Proses Biodegradasi............................................
Produksi Gas CO 2 .................................................................................
Produksi Gas NH 3 …………………………………………………….
Simpulan…………………………………………………………………….
Daftar Pustaka………………………………………………………………
Lampiran……………………………………………………………………
4 ISOLASI, SELEKSI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI
PENDEGRADASI SENYAWA HIDROKARBON PADA TANAH
TERCEMAR LIMBAH MINYAK BERAT
Abstrak……………………………………………………………………..
Pendahuluan………………………………………………………………..
Metodologi Penelitian………………………………………………………
Bahan dan Alat…………………………………………………………
Pengambilan Sampel……………………………………………………
Isolasi Bakteri Pendegradasi Hidrokarbon……………………………..
Seleksi Isolat Bakteri…………………………………………………..
Identifikasi Biakan Murni Terseleksi Pendegradasi Hidrokarbon……..
HASIL DAN PEMBAHASAN
Isolasi Bakteri Pendegradasi Senyawa Hidrokarbon...............................
Pengukuran Aktivitas Emulsifikasi Menggunakan Parafin Padat.........
ii
55
55
59
59
60
60
61
62
62
63
65
65
66
68
68
69
70
71
78
82
82
85
87
87
91
107
109
110
110
110
111
112
112
114
118
Seleksi Isolat Bakteri Pendegradasi Senyawa Hidrokarbon...................
Populasi Bakteri pada Seleksi Isolat................................................
Perubahan pH pada Seleksi Isolat....................................................
Nilai TPH pada Seleksi Isolat..........................................................
Nilai COD pada Seleksi Isolat.........................................................
Identifikasi Isolat MY7, MY12 dan MFlr……………………………..
Simpulan……………………………………………………………………
Daftar Pustaka……………………………………………………………..
Lampiran……………………………………………………………………
5 KEMAMPUAN ISOLAT TUNGGAL DAN CAMPURAN DALAM
MENDEGRADASI SENYAWA HIDROKARBON PADA LIMBAH
MINYAK BERAT
Abstrak……………………………………………………………………..
Pendahuluan………………………………………………………………..
Metodologi Penelitian………………………………………………………
Bahan dan Alat…………………………………………………………
Peremajaan Spesies Bakteri ……………………………………………
Preparasi Inokulum pada Media Kaya dan Media Minimal....................
Pengujian Spesies Bakteri………………………………………………
Aplikasi pada Tanah Tercemar dengan Penggunaan Spesies Tunggal....
Aplikasi pada Tanah Tercemar dengan Penggunaan Kombinasi Spesies
Bakteri......................................................................................................
Pengukuran pH…………………………………………………………
Pengukuran TPH Fasa Cair ……………………………………………
Pengukuran TPH Fasa Padat …………………………………………..
Pengukuran Populasi Bakteri…………………………………………..
Pengukuran Kadar COD …………………………………………………………
Hasil dan Pembahasan
Pemeliharaan Spesies Bakteri………………………………………….
Pengujian Spesies Bakteri……………………………………………..
Proses Biodegradasi Limbah Minyak Berat……………………………
Pertumbuhan Bakteri dari Spesies Tunggal dan Campuran Selama
Proses Biodegradasi…………………………………………………
Nilai pH Spesies Tunggal dan Campuran…………………………..
Nilai TPH Fasa Padat Spesies Tunggal dan Campuran……………..
Nilai TPH Fasa Cair Spesies Tunggal dan Campuran………………
Nilai COD Spesies Tunggal dan Campuran…………………………
Simpulan…………………………………………………………………….
Daftar Pustaka………………………………………………………………
Lampiran……………………………………………………………………
118
119
120
121
123
123
126
126
128
137
139
140
140
140
141
141
142
142
142
143
143
144
144
145
147
151
151
153
155
157
158
159
159
167
6 PEMBAHASAN UMUM………………………………………………….
Daftar Pustaka………………………………………………………………
169
179
7 SIMPULAN DAN SARAN………………………………………………..
180
iii
DAFTAR TABEL
Halaman
1.1
Perbandingan biaya berbagai teknologi remediasi tanah ………………..
3
2.1
Tegangan permukaan maksimum dan minimum dari larutan surfaktan…
24
2.2
Nilai pH surfaktan anionik dan nonionik pada variasi kecepatan
pengadukan………………………………………………………………
30
3.1
Komposisi bioremediasi dengan teknik landfarming................................ 61
3.2
Persamaan regresi penurunan TPH dari berbagai perlakuan dengan
Teknik landfarming.................................................................................... 73
3.3
Senyawa yang hilang pada akhir pengukuran selama proses
bioremediasi dengan teknik landfarming ………………………………..
81
Perubahan luas puncak (%) senyawa yang terdeteksi dengan GCMS di
awal dan di akhir pengukuran pada perlakuan LMB dengan kompos…..
82
Uji konfirmasi isolat menggunakan senyawa model fenantrena,
dibenzotiofena, dan fluorena......................................................................
117
3.4
4.1
4.2
Hasil uji aktifitas emulsifikasi dari supernatan isolat hasil isolasi............. 118
4.3
Hasil identifikasi molekuler 3 isolat unggul……………………………..
125
5.1
Komposisi media kaya dan media minimal...............................................
141
5.2
Hasil pengujian daya hambat 3 spesies unggul terhadap berbagai jenis
minyak……………………………………………………………………
148
5.3
Kemampuan degradasi hidrokarbon oleh Pseudomonas dan
Enterobacter............................................................................................... 153
6.1
Beberapa hasil penelitian teknologi biormediasi........................................ 174
6.2
Perbandingan teknik landfarming dan bioslurry………………………… 178
iv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1.1
Diagram alir kerangka pikir penelitian..................................................
13
2.1
Tegangan permukaan larutan surfaktan anionik………………..……..
25
2.2
Tegangan permukaan larutan surfaktan nonionik…………………….
25
2.3
Struktur molekul surfaktan LAS, NDS, Tween 80 dan Brij 35……….
26
2.4
Stabilitas emulsi LAS dan NDS pada berbagai konsentrasi..................
27
2.5
Stabilitas emulsi Tween 80 dan Brij 35 pada berbagai konsentrasi......
28
2.6
Perubahan tinggi busa maksimum dan tinggi busa setelah 5 menit
pada perlakuan dengan LAS dan NDS……………………………….
29
Perubahan tinggi busa maksimum dan tinggi busa setelah 5 menit
pada perlakuan dengan Tween 80 dan Brij 35……………………….
29
Pengaruh penambahan LAS dan NDS dan kecepatan pengadukan
terhadap konsentrasi TPH fasa cair dan TPH fasa padat…………….
33
Pengaruh penambahan Tween 80 dan Brij 35 dan kecepatan
pengadukan terhadap konsentrasi TPH fasa cair dan TPH fasa padat
33
2.1
0
Perubahan nilai COD pada surfaktan anionik dan pada surfaktan
anionik terhadap kecepatan pengadukan……………………………..
34
3.1
Pencuplikan gas CO 2 dan NH 3 selama proses bioremediasi dengan
teknik landfarming…………………………………………………..... 62
3.2
Proses bioremediasi dengan teknik bioslurry dari limbah minyak
berat pada hari ke-3................................................................................ 64
3.3
Pertumbuhan populasi bakteri selama proses bioremediasi dengan
teknik bioslurry......................................................................................
2.7
2.8
2.9
65
3.4
Perubahan pH selama proses bioremediasi dengan teknik bioslurry…. 66
3.5
Perubahan nilai TPH fasa cair selama proses bioremediasi dengan
teknik bioslurry......................................................................................
67
Penurunan TPH fasa padat selama proses bioremediasi dengan
teknik bioslurry………………………………………………………..
68
3.6
v
3.7
Perubahan pH selama proses bioremediasi teknik landfarming pada
berbagai perlakuan………………………………………………….. 68
3.8
Perubahan kadar air selama proses bioremediasi teknik landfarming
pada berbagai perlakuan……………………………………………. 69
3.9
Perubahan suhu selama proses bioremediasi teknik landfarming
pada berbagai perlakuan……………………………………………. 70
3.10 Perubahan Nilai TPH selama proses bioremediasi pada berbagai
perlakuan.............................................................................................
72
3.11 Degradasi hidrokarbon alkana melalui oksidasi terminal....................
74
3.12 Degradasi hidrokarbon alkana melalui oksidasi subterminal..............
74
3.13 Degradasi benzena menjadi katekol melalui reaksi hidroksilasi
aromatik...............................................................................................
75
3.14 Degradasi senyawa aromatik dua cincin (naftalen) menjadi katekol
76
3.15 Degradasi senyawa aromatik 3 cincin (fenantren) menjadi katekol
76
3.16 Jalur pemecahan orto untuk katabolisme katekol……………………
77
3.17 Jalur pemecahan meta untuk katabolisme katekol…………………..
77
3.18
Kromatogram GC-MS dari limbah minyak berat pada awal
perlakuan ............................................................................................
79
3.19 Kromatogram GC-MS dari limbah minyak berat + kompos diakhir
perlakuan..............................................................................................
80
3.20 Produksi gas CO 2 dengan teknik landfarming selama proses
bioremediasi pada berbagai perlakuan……………………………..
83
Produksi gas NH 3 dengan teknik landfarming pada berbagai
perlakuan…………………………………………………………….
86
Populasi mikroba pada campuran LMB dengan kotoran sapi dan kuda
dan colony library pada medium marine agar…….....................................
115
Uji konfirmasi isolat-isolat yang mampu mendegradasi senyawa
model dibenzotiofena..........................................................................
116
Uji konfirmasi isolat-isolat yang mampu mendegradasi senyawa
model dibenzotiofena ............................................................................
116
3.21
4 .1
4.2
4.3
vi
4.4
Uji konfirmasi isolat-isolat yang mampu mendegradasi senyawa
model dibenzotiofena fluorena.......................................................... 116
4.5
Pemurnian isolat menggunakan metode gores pada senyawa
dibenzotiofena, fluorena, dan fenantrena ……………………………
117
4.6
Pertumbuhan isolat bakteri pada media LMB 5%...........................
119
4.7
Perubahan pH isolat bakteri pada media LMB 5% .............................
120
4.8
Perubahan TPH fasa padat bakteri pada media LMB 5%.................
121
4.9
Persen degradasi isolat bakteri pada media LMB 5%.......................
122
4.10 Perubahan Nilai COD isolat bakteri pada media LMB 5%..............
123
4.11
Hasil purifikasi 3 isolat unggul dengan PEG precipitation method
124
5.1
Pertumbuhan bakteri Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis
dan Ochrobactrum anthropi pada media minimal dengan
menggunakan minyak diesel 5%......................................................... 145
5.2
Pengujian bakteri Ochrobactrum anthropi, Salipiger sp. PR55-4
dan Bacillus altitudinis pada berbagai minyak………………………
147
5.3
Pengujian biodegradasi spesies bakteri dan campurannya pada
konsentrasi 5% minyak diesel………………………………………. 150
5.4
Populasi bakteri dari spesies tunggal dan campuran............................ 152
5.5
Perubahan pH media fermentasi dengan menggunakan spesies
tunggal dan campuran selama proses bioremediasi………………….
154
Persen TPH fasa padat dari spesies tunggal dan campuran selama
21 hari………………………………………………………………..
155
5.7
Persen degradasi dari spesies tunggal dan campuran selama 21 hari
156
5.8
Persen TPH fasa cair dari spesies tunggal dan campuran selama 21
hari.......................................................................................................
157
Perubahan nilai COD dari spesies tunggal dan campuran…………..
158
5.6
5.9
vii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
2.1
Penentuan densitas larutan LAS.........................................................
37
2.2
Penentuan densitas larutan NDS........................................................
37
2.3
Penentuan densitas larutan Tween 80………………………………
38
2.4
Penentuan densitas larutan Brij 35………………………………….
38
2.5
Penentuan tegangan permukaan LAS dengan metode Du Noűy……
39
2.6
Penentuan tegangan permukaan NDS dengan metode Du Noűy…… 39
2.7
Penentuan tegangan permukaan Tween 80 dengan metode Du Noűy 39
2.8
Penentuan tegangan permukaan Brij 35 dengan metode Du Noűy…
40
2.9
Pengukuran stabilitas emulsi LAS......................................................
41
2.10
Pengukuran stabilitas emulsi NDS………………………………….
41
2.11
Pengukuran stabilitas emulsi Tween 80…………………………….
41
2.12 Pengukuran stabilitas emulsi Brij 35………………………………..
42
2.13
Standardisasi larutan FAS 0.5000 N dengan larutan K2 Cr 2 O 7
42
0.0250 N..............................................................................................
2.14 Pengukuran busa LAS......................................................................... 43
2.15 Pengukuran busa NDS………………………………………………
44
2.16 Pengukuran busa Tween 80................................................................
45
2.17 Pengukuran busa Brij 35……………………………………………. 45
2.18
Pengukuran TPH fasa padat sampel awal...........................................
2.19 Pengukuran pH sebelum dan setelah pengadukan pada LAS dan
NDS…………………………………………………………………
2.20 Pengukuran pH sebelum dan setelah pengadukan pada Tween 80
dan Brij 35
2.21 Pengukuran TPH fasa cair dengan penambahan LAS 0.04%............
46
2.22 Pengukuran TPH fasa cair dengan penambahan NDS 0.15%............
47
viii
46
46
47
2.23 Pengukuran TPH fasa cair setelah pengadukan dengan penambahan
surfaktan Tween 80 dan Brij 35.........................................................
48
2.24
48
Pengukuran TPH fasa padat dengan penambahan LAS 0.04%..........
2.25 Pengukuran TPH fasa padat dengan penambahan NDS 0.15%.......... 49
2.26 Pengukuran TPH fasa padat dengan penambahan surfaktan Tween
80 dan Brij 35...................................................................................... 49
2.27 Pengukuran COD dengan penambahan LAS 0.04%..........................
50
2.28 Pengukuran COD dengan penambahan NDS 0.15%..........................
51
2.29 Pengukuran COD dengan penambahan surfaktan Tween 80 dan
Brij 35.................................................................................................
52
2.30 Uji ANOVA nilai TPH fasa cair LAS dan NDS................................
53
3.1
Nilai pH selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming….
91
3.2
Nilai kadar air selama proses bioremediasi dengan teknik
landfarming…………………………………………………………. 92
3.3
Nilai suhu selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming
93
3.4
Nilai TPH selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming
94
3.5
Nilai persen degradasi selama proses bioremediasi dengan teknik
landfarming…………………………………………………………. 94
3.6
Data kromatogram GCMS dari berbagai perlakuan pada awal dan
akhir pengukuran…………………………………………………..
95
3.7
Senyawa hidrokarbon yang terdeteksi pada awal pengukuran……..
97
3.8
Senyawa hidrokarbon yang terdeteksi di akhir pengukuran pada
berbagai perlakuan…………………………………………………..
98
3.9
Perubahan area senyawa yang terdeteksi dengan GCMS selama
proses bioremediasi…………………………………………………. 100
3.10 Konsentrasi gas CO 2 (mg/m3) selama proses bioremediasi dengan
landfarming…………………………………………………………
104
Konsentrasi Gas NH 3 (μg/m3) selama proses bioremediasi dengan
landfarming…………………………………………………………
105
3.11
ix
4.1
Komposisi media marine agar……………………………………… 128
4.2
Perubahan nilai TPC pada proses seleksi isolat..................................
129
4.3
Perubahan nilai pH pada proses seleksi isolat………………………
130
4.4
Perubahan nilai TPH fasa padat pada proses seleksi isolat................. 131
4.5
Perubahan persen degradasi pada proses seleksi isolat...................... 132
4.6
Perubahan nilai COD pada proses seleksi isolat……………………. 133
4.7
Pohon Filogenetik Bacillus altitudinis……………………………… 134
4.8
Pohon Filogenetik Ochobactrum anthropi………………………….
4.9
Pohon Filogenetik Salipiger sp. PR55-4……………………………. 135
134
4.10 Pohon Filogenetik 3 Isolat Campuran………………………………. 136
5.1
Komposisi media marine broth……………………………………..
162
5.2
Persen TPH fasa padat (%b/b) dari spesies tunggal dan campuran…
163
5.3
Persen TPH fasa cair (%b/v) dari spesies tunggal dan campuran….. 164
5.4
Persen degradasi TPH dari spesies tunggal dan campuran………….
5.5
Nilai COD (mg/mL) dari spesies tunggal dan campuran…………… 166
5.6
Nilai TPC(CFUg/mL) dari spesies tunggal dan campuran………….
167
5.7
Nilai pH dari spesies tunggal dan campuran………………………..
167
x
165
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Minyak bumi merupakan sumber energi utama untuk memenuhi
kebutuhan masyarakat pada saat ini maupun pada masa yang akan datang.
Permintaan terhadap minyak bumi semakin besar sejalan dengan kebutuhan
manusia yang semakin meningkat yaitu sebesar 35000 juta ton per tahun. Untuk
memenuhi kebutuhan ini akan meningkatkan eksplorasi, eksploitasi, pengolahan,
pengangkutan serta penyimpanan. Indonesia sebagai salah satu negara penghasil
minyak bumi memproduksi 988000 barrel per hari pada tahun 2008 untuk
memenuhi permintaan minyak dunia (Priyono 2009). Semakin besar produksi
minyak bumi, semakin berpotensi untuk mencemari lingkungan bila minyak bumi
tumpah atau terbuang ke lingkungan. Minyak bumi tersebut akan menjadi limbah
yang dapat menjadi pencemar yang berbahaya dan beracun dan akan berpengaruh
terhadap kehidupan tanaman, hewan maupun manusia.
Limbah minyak bumi dapat berasal dari tumpahan, ceceran ataupun
buangan dari minyak bumi maupun produk-produk yang dihasilkan, minyak bekas
pakai, dan minyak yang terkandung dalam limbah dari suatu kegiatan industri.
Limbah tersebut akan menimbulkan masalah apabila memiliki kandungan TPH
lebih besar dari 1% dan total PAH lebih besar dari 10 ppm bila dibiarkan akan
mengganggu dan merusak ekosistem lingkungan, bila dibakar akan menimbulkan
pencemaran udara dan bila didaur ulang memerlukan teknologi dan biaya yang
tinggi. Oleh karena itu limbah minyak bumi bila terbuang ke lingkungan perlu
ditanggulangi semaksimal mungkin (MenLH 2003).
Apabila limbah tersebut tidak dikelola, maka akan menimbulkan masalah
lingkungan yang tidak saja mengganggu keindahan alam tetapi dapat
menimbulkan masalah yang lebih serius yaitu tercemarnya air, tanah dan udara.
Akibat selanjutnya adalah terganggunya kehidupan makhluk di muka bumi
bahkan dapat memusnahkan spesies atau komunitas tertentu (Anas 1998).
2
Problem pencemaran lingkungan akibat tingginya kegiatan produksi
minyak bumi dan konsumsi bahan bakar minyak semakin terasa dampaknya.
Dampak yang ditimbulkan dari kegiatan produksi minyak bumi dan konsumsi
bahan bakar minyak terhadap lingkungan seperti emisi SO 2 , NO x, hidrogen
sulfida, hidrokarbon, CO, CO 2 , gas metan, tumpahan minyak, efluen gas serta
efluen lumpur. Bahan dan gas tersebut dapat menyebabkan pemanasan global
secara makro dan degradasi sumberdaya serta kerusakan lingkungan hidup secara
mikro serta berdampak terhadap kesehatan manusia. Bahan dan gas-gas tersebut
tidak hanya menimbulkan pemanasan global, tetapi juga menyebabkan kenaikan
muka air laut (sea level rise) sebagai akibat meningkatnya suhu permukaan bumi,
yang disebabkan oleh efek rumah kaca (green house effect) dan penipisan ozon.
Selain itu juga dapat menimbulkan terjadinya hujan asam, dan dampaknya
menyebabkan terjadinya kerusakan dan kematian organisme hidup (Yetti 2008).
Bila hal ini tidak segera ditanggulangi, pada waktu singkat laju pencemaran akan
menjadi tidak terkendali.
Upaya-upaya penanggulangan pencemaran secara konvensional yang
berdasarkan kepada proses mekanik, fisik, dan kimia, selama ini sering kurang
memuaskan dan tidak memadai lagi (Udiharto 1992). Penanggulangan tumpahan
minyak bumi secara fisika, biasanya digunakan pada awal penanganan. Pada
penanganan ini tumpahan minyak bumi diisolasi secara cepat sebelum minyak
bumi menyebar kemana-mana. Minyak bumi yang berkumpul di permukaan dapat
diambil kembali misalnya dengan oil skimmer, sedangkan yang mengendap sulit
diambil secara fisika. Pengambilan minyak di permukaan tidak dapat dilakukan
secara tuntas. Apabila minyak sudah menyebar kemana-mana cara ini akan sulit
dilakukan (Prince et al. 2003). Penanggulangan secara kimia dilakukan dengan
mencari bahan kimia yang mempunyai kemampuan mendispersi minyak. Tetapi
pemakaian senyawa kimia hanya bersifat memindahkan masalah, di satu pihak
perlakuan dispersan dapat mendispersi minyak bumi sehingga menurunkan
tingkat pencemaran, tetapi di lain pihak penggunaan dispersan telah dilaporkan
bersifat sangat toksik pada biota laut (Fahruddin 2004).
3
Penanganan limbah minyak bumi secara fisika dan kimia tidak tuntas
karena masih meninggalkan residu. Untuk itu salah satu alternatif yang
dikembangkan saat ini adalah proses bioremediasi yang merupakan teknologi
ramah lingkungan, cukup efektif dan efisien serta ekonomis. Bioremediasi relatif
memiliki biaya penanganan yang lebih murah dibandingkan dengan teknologi
alternatif lainnya serta sangat aman dan tidak merusak lingkungan (Morgan dan
Watkinson 1994). Biaya remediasi tanah sangat tergantung pada teknologi yang
digunakan, kisaran biaya dan nilai tengah biaya dari berbagai teknologi remediasi
tanah berdasarkan Walter dan Crawford (1995) dapat dilihat pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1 Perbandingan biaya berbagai teknologi remediasi tanah
Kisaran biaya
(US $/m3)
Insinerasi
350-1600
Landfill
100-600
Thermal desorption
50-200
Pencucian tanah
125-350
Bioremediasi
40-150
Sumber : Walter dan Crawford (1995)
Teknologi remediasi
Nilai tengah biaya
(US $/m3)
975
350
125
237.5
95
Berdasarkan laporan Cookson (1995) tentang perbandingan efektivitas
biaya terhadap metode-metode penanganan limbah yaitu insinerasi, landfill,
thermal desorption, pencucian tanah dan bioremediasi per tahun per kubik yard,
diketahui pada tahun pertama biaya yang bisa dihemat bila menggunakan
bioremediasi adalah sekitar 67 % bila dibandingkan dengan insenerasi atau sekitar
74% bila dibandingkan dengan landfill.
Selain biaya yang lebih murah, output yang dihasilkan tidak bersifat
toksik dan ramah lingkungan karena proses bioremediasi menggunakan
kemampuan mikroba untuk mendegradasi hidrokarbon yang terdapat dalam
limbah minyak bumi. Kemampuan suatu mikroba dalam mendegradasi suatu
senyawa kompleks, merupakan refleksi dari kemampuan metabolik dari mikroba
tersebut (Cookson 1995). Dalam sistem tanah-air, salah satu faktor penting yang
mempengaruhi kecepatan biodegradasi minyak bumi adalah tingkat kelarutan.
Untuk itu maka penggunaan senyawa seperti surfaktan atau biosurfaktan yang
4
dapat meningkatkan kelarutan hidrokarbon minyak bumi sangat diperlukan
(Jacobussi et al. 2001).
Wisjnuprapto et al. (2005) berhasil mengisolasi bakteri yang memiliki
lapisan ekskret yang dapat berfungsi sebagai biosurfaktan yaitu bakteri dari genus
Azotobacter.
Azotobacter sp mampu mengeksresikan beberapa jenis asam
organik seperti asam pantotenat, asam glukoronat dan senyawa eksopolisakarida
(EPS) yang tersusun dari unit-unit glukosa, rhamnosa, galaktosa dan fruktosa.
Senyawa-senyaw
BERAT MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI
CHARLENA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Bioremediasi Tanah Tercemar
Limbah Minyak Berat Menggunakan Konsorsium Bakteri adalah karya saya
sendiri dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk
apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian
akhir setiap bab disertasi ini.
Bogor, Agustus 2010
Charlena
NRP P062040101
ABSTRACT
CHARLENA. Bioremediation of Heavy Oil Waste-Contaminated Soil Using
Bacterial Consortium. Under direction of ZAINAL ALIM MAS’UD, ISWANDI
ANAS, YADI SETIADI and MOHAMAD YANI.
Waste treatment of crude oil in petroleum land mines needed to clean up the
environment from crude oil waste. Waste treatment of crude oil can be done using
bioremediation technique employing hydrocarbon compound-degrading bacterial
consortium. The aim of the present research was to carry out bioremediation of
hydrocarbon compounds of soil contaminated with heavy oli waste using bacterial
consortium. In order to achieve this aim, reseach was divided into several stages
which incude stage one to analyze effect of anionic and nonionic surfactants
addition to improve dispersion of heavy oil waste in water, stage two to carry out
bioremediation of soil contaminated with heavy oil waste using bacterial
consortium employing bioslurry and landfarming techniques. In order to elucidate
the bacterial species involved in the degradation of hydrocarbon compounds
present in the heavy oil waste, research stage three was carried out to isolate,
screen, and characterize heavy oil degrading bacteria of bacterial consortium, and
then research stage four was conducted to test the ability of single or mixed
(consortium) of bacteria in degrading heavy oil waste. Results showed that
addition of anionic surfactant in Linear Alkilbenzena Sulphonate (LAS) at
concentration of 0.04% was better in dispersing heavy oil waste in water
compared to addition of Sodium Dodecyl Sulphate (SDS) and nonionic
surfactant. By employing bacterial consortium, bioremediation of heavy oil
contaminated-soil using bioslurry technique was more effective compared to
landfarming technique. Bioremediation using bioslurry technique decreased the
concentration of Total Petroleum Hydrokarbon from 20.71% to 0.11% which was
far below the threshhold set by the Decree of Environment Ministry no. 128 year
2003 i.e 10000 ppm or 1 %. Meanwhile landfarming technique during 4 months
observation resulted in quite high TPH percentage i.e of 5.58%. For this reason,
bacteria were isolated from bioslurry process and 11 isolates were found showing
ability of degrading Polyaromatic Hydrocarbon (PAH). Out of 11 isolates 3
bacterial isolates were ahowing best performances in degrading hydrocarbon
compounds. Following molecular characterization, the three bacterial isolates
were Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis, and Ochrobactrum anthropi
showing ability to degrade PAH compunds such as phenantrene, dibenzotiophene
and fluorene. Test of ability of single and mixed species in degrading hydrocarbon
compounds present in heavy oil waste showed that Bacillus altitudinis has better
performance in degrading hydrocarbon coumpounds present in the heavy oil
waste compared to other species. Bacillus altitudinis showed degradation
percentage of 54.11%. Compared to single bacterial species, mixed (consortium)
of bacteria was better in degrading hydrocarbon compound. Mixture of the three
bacterial species (Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis, dan Ochrobactrum
anthropi) decreased TPH with percent degradation of 81.52%.
Keywords: Bioremediation, heavy oil waste, bacterial consortium
RINGKASAN
Aktivitas penambangan minyak bumi berpotensi menghasilkan limbah
minyak bumi yang menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan. Salah
satunya adalah limbah minyak berat yang mengandung fraksi berat minyak bumi
yang bersifat toksik terhadap lingkungan disekitarnya. Bioremediasi merupakan
salah satu teknologi yang dikembangkan saat ini untuk mengatasi limbah
minyak berat yang
mencemari lingkungan.
Bioremediasi
dapat
memanfaatkan
bakteri
pendegradasi
senyawa hidrokarbon
untuk
mendegradasi senyawa hidrokarbon poliaromatik yang terdapat dalam limbah
minyak berat menjadi senyawa yang lebih sederhana, kemudian
dimanfaatkan sebagai sumber karbon dan sumber energi. Bakteri yang digunakan
dalam mendegradasi limbah minyak bumi memiliki kemampuan yang lebih tinggi
jika digunakan sebagai kultur konsorsium atau kultur campur. Bakteri ini bekerja
secara sinergis dengan memotong senyawa hidrokarbon pada tempat yang
berbeda, kemudian menggunakan senyawa sederhana hasil degradasi sebagai
sumber hidrokarbon dan energinya untuk proses degradasi berikutnya.
Konsorsium bakteri yang digunakan untuk mendegradasi senyawa
hirokarbon selama proses bioremediasi, dapat dilakukan dengan teknik bioslurry
dan landfarming. Bioremediasi dengan teknik landfarming telah dilakukan untuk
mengatasi tanah tercemar limbah minyak berat pada industri minyak PT CPI.
Menggunakan mikroba indigen dibutuhkan waktu ± 8 bulan untuk menurunkan
TPH ≥ 4%, yang selanjutnya mikroba ini tidak mampu lagi untuk menurunkan
TPH sampai 1%, sesuai Keputusan MenLH no. 128 Tahun 2003. Untuk itu
dilakukan penelitian yang bertujuan mendapatkan teknik bioremediasi yang
efektif untuk mengatasi limbah minyak berat yang semakin lama semakin
menumpuk dengan menggunakan konsorsium bakteri yang diperoleh dari limbah
minyak berat dan kotoran hewan. Mencari spesies bakteri yang berperan aktif
dalam mendegradasi senyawa poliaromatik yang terdapat pada limbah minyak
berat dan menguji kemampuan spesies bakteri yang diperoleh dalam bentuk
tunggal dan campurannya.
Penelitian dilakukan dengan beberapa tahapan yaitu tahap pertama untuk
melihat pengaruh penambahan surfaktan anionik dan nonionik
dalam
meningkatkan dispersi limbah minyak berat ke dalam air, karena limbah minyak
berat yang diperoleh dari lapangan minyak Duri memiliki tekstur yang liat
menyebabkan sulit untuk terdispersi ke dalam air. Surfaktan yang digunakan
adalah surfaktan anionik (Linear Alkilbenzena Sulfonat/LAS dan Natrium Dodesil
Sulfat/NDS) dan nonionik (Tween 80 dan Brij 35). Tahap kedua melakukan
bioremediasi tanah tercemar limbah minyak berat menggunakan konsorsium
bakteri dengan teknik bioslurry dan landfarming. Konsorsium bakteri yang
digunakan diperoleh dari limbah minyak berat yang dicampur dengan kotoran
hewan. Limbah minyak berat diambil dari lapangan minyak Duri, PT CPI dan
kotoran hewan (sapi dan kuda) diperoleh dari Fakultas Peternakan IPB.
Konsorsium bakteri yang digunakan dalam mendegradasi limbah minyak berat
dengan teknik bioslurry diuji juga kemampuannya dengan menggunakan teknik
landfarming. Tahap ketiga yaitu melakukan isolasi, seleksi dan identifikasi
bakteri pendegradasi minyak bumi dari konsorsium bakteri. Isolasi dilakukan
untuk mendapatkan isolat yang memiliki kemampuan untuk mendegradasi
senyawa Poliaromatik Hidrokarbon (PAH) yang terdapat dalam limbah minyak
berat. Untuk mendapatkan 3 isolat yang terbaik, dilakukan proses seleksi dengan
menghitung persen degradasi tertinggi selama 1 bulan pengamatan. Terhadap 3
isolat yang memiliki kinerja terbaik ini dilakukan identifikasi secara molekuler.
Tahap keempat yaitu menguji kemampuan spesies bakteri dan campuran
(konsorsium) bakteri dalam mendegradasi limbah minyak bumi fraksi berat.
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil, bahwa penambahan
surfaktan dan pengaruh kecepatan pengadukan mampu meningkatkan dispersi
limbah minyak bumi dalam media air. Penggunaan LAS pada konsentrasi 0.04%
lebih baik meningkatkan dispersi limbah minyak bumi
ke dalam air
dibandingkan NDS, Tween 80 dan Brij 35 karena stabilitas emulsi LAS lebih
tinggi (1.58%) dibandingkan NDS (0.45%), Tween 80 (0.24%) dan Brij 35
(0.22%). Bioremediasi tanah tercemar limbah minyak berat dengan teknik
bioslurry lebih efektif dibandingkan dengan teknik landfarming. Pada teknik
bioslurry, bakteri dapat tumbuh dengan baik dengan populasi mencapai
3.47 x 1010, pada kondisi pH yang berkisar diantara 7.5 sampai 8.5. Selama 1
bulan pengamatan persentasi TPH turun sampai mencapai 0.11% dari persentasi
TPH awal sebesar 20.71%, berada jauh dibawah ambang batas yang ditetapkan
oleh Keputusan MenLH no. 128 Tahun 2003 yaitu sebesar 10000 ppm atau 1 %.
Dengan teknik landfarming pada 4 bulan pengamatan didapat persentase TPH
yang masih cukup tinggi yaitu 5.58%, hal ini mengindikasikan bahwa proses
biodegradasi berjalan lambat sejalan dengan perkembangan bakteri yang tidak
tumbuh dengan baik, didukung juga dengan kadar pH yang tidak optimal serta
kadar air yang rendah. Akan tetapi walaupun lambat, proses biodegradasi tetap
berlangsung dengan adanya gas CO 2 dan NH 3 yang dihasilkan selama
pengamatan. Keberlangsungan proses biodegradasi juga didukung oleh data GCMS yang menunjukkan bahwa setelah 4 bulan proses bioremediasi, teridentifikasi
senyawa hidrokarbon dari C-6 sampai C-12 yang pada awalnya terdiri dari
senyawa hidrokarbon dari C-6 sampai C-35.
Pada tanah tercemar limbah minyak berat berhasil diisolasi 11 isolat bakteri
yang mampu mendegradasi senyawa fenantrena, dibenzotiofena dan fluorena.
Dari 11 isolat yang didapat, bakteri yang memiliki kinerja terbaik dalam
mendegradasi senyawa hidrokarbon yang terdapat dalam limbah minyak berat
adalah isolat bakteri dengan kode MY7, MY12 dan MYFlr. Berdasarkan analisis
penjajaran urutan nukleotida parsial gen pengkode 16S rDNA menggunakan
program BLAST, bakteri dengan kode isolat MY7 mempunyai tingkat kesamaan
tertinggi dengan Salipiger sp. PR55-4 dengan persentase tingkat kesamaan 100%,
bakteri dengan kode isolat MY12 mempunyai tingkat kesamaan tertinggi dengan
Bacillus altituditis dengan persentase tingkat kesamaan 97%, dan bakteri dengan
kode isolat MYFlr mempunyai tingkat kesamaan tertinggi dengan Ochrobactrum
anthropi dengan persentase tingkat kesamaan 97%. Campuran atau konsorsium
bakteri lebih baik dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon yang terdapat pada
tanah tercemar limbah minyak berat. Bakteri Salipiger sp. PR55-4, Bacillus
altitudinis, dan Ochrobactrum anthropi pada bioremediasi limbah minyak berat
selama 21 hari menunjukkan % degradasi sebesar 51.65%, 54.26%, dan 46.76%
sedangkan spesies kombinasi memiliki % degradasi sebesar 60.13% untuk
kombinasi Salipiger sp. PR55-4 dan Bacillus altitudinis, 57.00% untuk kombinasi
Salipiger sp. PR55-4 dan Ochrobactrum anthropi. dan untuk campuran bakteri
Bacillus altitudinis dan Ochrobactrum anthropi memiliki persen degradasi
sebesar 62.47%. Dibandingkan dengan spesies tunggal, spesies campuran
memiliki % degradasi yang lebih baik. Kombinasi terbaik untuk mendegradasi
limbah minyak berat adalah kombinasi bakteri Salipiger sp. PR55-4, Bacillus
altitudinis, dan Ochrobactrum anthropi dengan % degradasi terbesar yaitu sebesar
81.52%.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2010
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumbernya.
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan
karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan
suatu masalah;
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya
tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
BIOREMEDIASI TANAH TERCEMAR LIMBAH MINYAK
BERAT MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI
CHARLENA
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
Penguji Ujian Tertutup
: Prof. Dr. Ir. Surjono H. Sutjahjo, MS
(Ketua Program Studi PSL Sekolah Pascasarjana
IPB)
: Dr. Ir. Erliza Noer
(Staf Pengajar Departemen TIP Fateta IPB)
Penguji Ujian Terbuka
: Dr. Ir. Anas Miftah Fauzi, M. Eng
(Wakil Rektor IPB Bidang Riset dan Kerjasama)
: Dr. Dra. Yusni Yetti, M.Si
(Asisten Staf Khusus Presiden RI Bidang Pangan
dan Energi)
Judul Disertasi
Nama
NRP
Program Studi
: Bioremediasi Tanah Tercemar Limbah Minyak Berat
Menggunakan Konsorsium Bakteri
: Charlena
: P062040101
: Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan (PSL)
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr.Ir.Zainal Alim Mas’ud, DEA
Ketua
Prof.Dr.Ir. Iswandi Anas, M.Sc
Anggota
Dr.Ir.Yadi Setiadi, M.Sc
Anggota
Dr.Ir.Mohamad Yani, M.Eng
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Pengelolaan
Sumberdaya Alam dan Lingkungan
Prof.Dr.Ir.Surjono H.Sutjahjo.MS
Tanggal Ujian : 24 Agustus 2010
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof.Dr.Ir.Khairil A.Notodiputro.MS
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah Yang Maha
Pengasih lagi Maha Penyayang yang telah memberi petunjuk, rahmat dan ridhoNya sehingga penulis mendapat kemudahan dan kelancaran dalam menyelesaikan
penulisan disertasi yang berjudul: BIOREMEDIASI TANAH TERCEMAR
LIMBAH MINYAK BERAT MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI.
Disertasi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada
Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan, Sekolah
Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan terima
kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Dr. Ir. Zainal Alim Mas’ud, DEA,
Bapak Prof. Dr. Ir. Iswandi Anas, M.Sc, Bapak Dr. Ir. Yadi Setiadi, M.Sc, dan
Bapak Dr. Ir. Mohamad Yani, M.Eng selaku komisi pembimbing atas seluruh
sumbangan pikiran, arahan, dan bimbingan yang telah diberikan dengan penuh
kesabaran dan tidak mengenal lelah sejak awal rencana penelitian disusun hingga
selesainya penulisan disertasi ini. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu
Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS selaku Ketua Departemen Kimia Institut
Pertanian Bogor atas segala perhatian, bantuan, motivasi, doa, kemudahan dan
memberikan kesempatan kepada penulis untuk menempuh pendidikan S3. Terima
kasih juga penulis sampaikan kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Surjono H. Sutjahjo, MS
selaku Ketua Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan
Institut Pertanian Bogor (PSL-IPB). Secara khusus, penulis menyampaikan terima
kasih yang tak terhingga kepada suami dan anak-anak tercinta atas
pengorbanan,doa dan curahan kasih sayang, serta dukungannya selama penulis
menjalani program studi S3 ini. Penulis juga menyampaikan terima kasih yang
tulus kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan dan masukan bagi
penulisan disertasi ini.
Ibarat membangun sebuah monumen, kesempurnaan dapat diwujudkan
dari hasil polesan di setiap sisi yang mendapat berbagai komentar dan kritikan.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa disertasi ini masih sangat jauh dari
sempurna. Namun demikian, harapan penulis semoga disertasi ini dapat
memberikan manfaat bagi pemulihan lahan tambang limbah minyak bumi
khususnya lahan tambang minyak bumi fraksi berat.
Bogor, Agustus 2010
Charlena
UCAPAN TERIMA KASIH
Selama penelitian dan penyusunan disertasi ini banyak sekali pihak yang
memberikan bantuan moril, materiil serta dukungan doa. Disampaikan
penghargaan dan ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada:
1. Laboratorium Terpadu Institut Pertanian Bogor
2. Dirjen DIKTI Departemen Pendidikan Nasional Indonesia melalui Dana
Hibah Doktor 2009
3. Dr. Ir. Zainal Alim Mas’ud, DEA, ketua komisi pembimbing dan kepala
Laboratorium Lab Terpadu IPB
4. Prof. Dr. Ir. Iswandi Anas, M.Sc, anggota komisi pembimbing
5. Dr. Ir. Yadi Setiadi, M.Sc, anggota komisi pembimbing
6. Dr. Ir. Mohamad Yani, M.Eng, anggota komisi pembimbing
7. Dr. Drh. Hasim, DEA, Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam IPB
8. Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS, ketua Departemen Kimia FMIPA IPB
9. Prof. Dr. Ir. Surjono H. Sutjahjo, MS, ketua Program Studi Pengelolaan
Sumberdaya Alam dan Lingkungan Sekolah Pascasarjana IPB
10. Prof. Dr. Ir. M. Anwar Nur, M.Sc, Guru Besar Departemen Kimia FMIPA
IPB
11. PT Mandau Cipta Tenaga Nusantara Duri, melalui fasilitas dan dana yang
diberikan
12. Ir. Zaki, atas bantuan selama penelitian dan penulisan disertasi
13. Seluruh dosen dan civitas akademika Departemen Kimia FMIPA IPB
14. Seluruh staff dosen dan pegawai Laborattorium Kimia Anorganik FMIPA
IPB
15. Seluruh staff, pegawai dan laboran Laboratorium Terpadu IPB
16. Para mahasiswa bimbingan yang membantu penelitian ini
17. Teman-teman seperjuangan di Program Studi PSL IPB
18. Suami tercinta, Syafli SE dan anak-anak tersayang, Nadiah Chalisya,
M.Hafidz Charsyana, atas pengorbanan, cinta dan doanya
19. Orang tua, H. Chaidir dan Rohana (Alm), yang selalu memberikan kasih
sayang, doa, semangat dan senantiasa mengingatkan untuk selalu
bersyukur kepada ALLAH SWT
20. Kakak-kakak dan adik-adik, atas doa dan kasih sayangnya
21. Bibi dirumah yang telah mengurus seluruh urusan di rumah dan anak-anak
22. Semua pihak yang telah membantu, memberikan dukungan dan kontribusi
baik secara langsung maupun tidak langsung, yang tidak dapat penulis
sebutkan satu persatu
Atas segala bantuan yang diberikan dengan penuh keikhlasan, penulis ucapkan
terima kasih dan tiada balasan yang dapat disampaikan melainkan doa tulus
semoga ALLAH SWT membalas amal baik yang telah diberikan agar senantiasa
dalam lindungan-Nya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2010
Charlena
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan
di Lubuk Alung, Sumatera Barat pada tanggal 22
Desember 1967, anak ke enam dari sepuluh bersaudara dari Chaidir dan Rohana
(Alm). Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas, lulus pada tahun 1992. Pada tahun
yang sama, penulis diterima di Departemen Kimia Program Magister Institut
Teknologi Bandung dan menamatkannya pada tahun 1995.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar Kimia pada Jurusan Kimia Universitas
Sriwijaya pada tahun 1995 dan tahun 1996 menikah dengan Syafli dan dianugrahi
sepasang anak, Nadiah Chalisya (tahun 1997) dan Muhammad Hafidz Charsyana
(tahun 2002). Kemudian pada pertengahan tahun 2000 bekerja sebagai staf
pengajar Kimia pada Departemen Kimia Institut Pertanian Bogor sampai
sekarang. Kesempatan untuk melanjutkan ke program doktor pada Program Studi
Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan, Sekolah Pascasarjana Institut
Pertanian Bogor diperoleh pada tahun 2004. Beasiswa pendidikan pascasarjana
diperoleh dari Departemen Pendidikan Nasional Repuplik Indonesia.
Selama mengikuti program S3, penulis telah menghasilkan karya ilmiah
yang berjudul Profil Kelarutan Limbah Minyak Bumi dalam Air akibat Pengaruh
Surfaktan Nonionik dan Laju Pengadukan yang diterbitkan pada Chemistry
Progress, Majalah Publikasi Ilmu Kimia, Volume 2 Nomor 2, November 2009.
Artikel lain yang berjudul Produksi Gas Karbondioksida Selama Proses
Bioremediasi Limbah Heavy Oil dengan Teknik Landfarming, juga telah
diterbitkan pada jurnal yang sama, Volume 3 Nomor 1, Mei 2010. Artikel yang
berjudul
Profil Kelarutan Limbah Minyak Bumi dalam Air akibat Pengaruh
Surfaktan Anionik dan Laju Pengadukan akan diterbitkan pada Jurnal Ilmiah
Nasional Berita Biologi, LIPI pada akhir tahun 2010 ini. Karya-karya ilmiah
tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL..............................................................................................
iv
DAFTAR GAMBAR.........................................................................................
v
DAFTAR LAMPIRAN.....................................................................................
viii
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang..............................................................................................
Permasalahan.................................................................................................
Perumusan Masalah.......................................................................................
Tujuan Penelitian...........................................................................................
Manfaat Penelitian.........................................................................................
Kebaruan Penelitian.......................................................................................
Ruang Lingkup Penelitian.............................................................................
Kerangka Pemikiran.......................................................................................
Daftar Pustaka...............................................................................................
1
6
8
9
9
10
12
12
14
2 PENINGKATAN DISPERSI LIMBAH MINYAK BERAT DALAM
AIR DENGAN PENAMBAHAN SURFAKTAN
Abstrak……………………………………………………………………..
Pendahuluan………………………………………………………………..
Metodologi Penelitian………………………………………………………
Bahan dan Alat…………………………………………………………
Pengukuran Bobot Jenis Akuades dan Surfaktan………………………
Pengukuran Tegangan Permukaan Surfaktan………………………….
Pengukuran Busa Larutan Surfaktan …………………………………..
Pengaruh Konsentrasi Surfaktan Terhadap Stabilitas Emulsi.................
Pengaruh Laju Pengadukan Terhadap Dispersi Minyak dalam Air……
Pengukuran TPH Fasa Padat …………………………………………..
Pengukuran TPH Fasa Cair ……………………………………………
Pengukuran pH…………………………………………………………
Pengukuran COD ………………………………………………………
Hasil dan Pembahasan
Tegangan Permukaan Larutan Surfaktan………………………………
Pengaruh Konsentrasi Surfaktan pada Stabilitas Emulsi.........................
Pengukuran Tinggi Busa……………………………………………….
Pengukuran pH pada Variasi Kecepatan Pengadukan............................
Pengaruh Pengadukan Terhadap Nilai TPH……………………………
Pengaruh Pengadukan Terhadap Nilai COD……………………………
Simpulan…………………………………………………………………….
Daftar Pustaka………………………………………………………………
Lampiran…………………………………………………………………….
17
19
20
20
20
21
21
22
22
22
23
23
24
27
28
30
31
34
35
35
37
i
3 BIOREMEDIASI TANAH TERCEMAR LIMBAH MINYAK BERAT
MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI DENGAN TEKNIK
BIOSLURRY DAN LANDFARMING
Abstrak……………………………………………………………………..
Pendahuluan………………………………………………………………..
Metodologi Penelitian
Bahan dan Alat…………………………………………………………
Pengembangan Konsorsium Bakteri…………………………………...
Bioremediasi dengan Teknik Bioslurry………………………………...
Bioremediasi dengan Teknik Landfarming…………………………….
Pencuplikan Gas CO 2 dan NH 3 Selama Proses Bioremediasi dengan
Teknik Landfarming………………………………………………….
Analisa Gas CO 2 ……………………………………………………..
Analisa Gas NH 3 ……………………………………………………..
Hasil dan Pembahasan
Bioremediasi dengan Teknik Bioslurry………………………………...
Pertumbuhan Bakteri…………………………………………………
Pengontrolan pH………………………………………………………
Penurunan TPH……………………………………………………….
Bioremediasi dengan Teknik Landfarming…………………………….
Perubahan pH…………………………………………………………
Perubahan Kadar Air………………………………………………….
Perubahan Suhu……………………………………………………….
Perubahan TPH………………………………………………………..
Perubahan Senyawa Hidrokarbon…………………………………….
Analisis Gas Selama Proses Biodegradasi............................................
Produksi Gas CO 2 .................................................................................
Produksi Gas NH 3 …………………………………………………….
Simpulan…………………………………………………………………….
Daftar Pustaka………………………………………………………………
Lampiran……………………………………………………………………
4 ISOLASI, SELEKSI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI
PENDEGRADASI SENYAWA HIDROKARBON PADA TANAH
TERCEMAR LIMBAH MINYAK BERAT
Abstrak……………………………………………………………………..
Pendahuluan………………………………………………………………..
Metodologi Penelitian………………………………………………………
Bahan dan Alat…………………………………………………………
Pengambilan Sampel……………………………………………………
Isolasi Bakteri Pendegradasi Hidrokarbon……………………………..
Seleksi Isolat Bakteri…………………………………………………..
Identifikasi Biakan Murni Terseleksi Pendegradasi Hidrokarbon……..
HASIL DAN PEMBAHASAN
Isolasi Bakteri Pendegradasi Senyawa Hidrokarbon...............................
Pengukuran Aktivitas Emulsifikasi Menggunakan Parafin Padat.........
ii
55
55
59
59
60
60
61
62
62
63
65
65
66
68
68
69
70
71
78
82
82
85
87
87
91
107
109
110
110
110
111
112
112
114
118
Seleksi Isolat Bakteri Pendegradasi Senyawa Hidrokarbon...................
Populasi Bakteri pada Seleksi Isolat................................................
Perubahan pH pada Seleksi Isolat....................................................
Nilai TPH pada Seleksi Isolat..........................................................
Nilai COD pada Seleksi Isolat.........................................................
Identifikasi Isolat MY7, MY12 dan MFlr……………………………..
Simpulan……………………………………………………………………
Daftar Pustaka……………………………………………………………..
Lampiran……………………………………………………………………
5 KEMAMPUAN ISOLAT TUNGGAL DAN CAMPURAN DALAM
MENDEGRADASI SENYAWA HIDROKARBON PADA LIMBAH
MINYAK BERAT
Abstrak……………………………………………………………………..
Pendahuluan………………………………………………………………..
Metodologi Penelitian………………………………………………………
Bahan dan Alat…………………………………………………………
Peremajaan Spesies Bakteri ……………………………………………
Preparasi Inokulum pada Media Kaya dan Media Minimal....................
Pengujian Spesies Bakteri………………………………………………
Aplikasi pada Tanah Tercemar dengan Penggunaan Spesies Tunggal....
Aplikasi pada Tanah Tercemar dengan Penggunaan Kombinasi Spesies
Bakteri......................................................................................................
Pengukuran pH…………………………………………………………
Pengukuran TPH Fasa Cair ……………………………………………
Pengukuran TPH Fasa Padat …………………………………………..
Pengukuran Populasi Bakteri…………………………………………..
Pengukuran Kadar COD …………………………………………………………
Hasil dan Pembahasan
Pemeliharaan Spesies Bakteri………………………………………….
Pengujian Spesies Bakteri……………………………………………..
Proses Biodegradasi Limbah Minyak Berat……………………………
Pertumbuhan Bakteri dari Spesies Tunggal dan Campuran Selama
Proses Biodegradasi…………………………………………………
Nilai pH Spesies Tunggal dan Campuran…………………………..
Nilai TPH Fasa Padat Spesies Tunggal dan Campuran……………..
Nilai TPH Fasa Cair Spesies Tunggal dan Campuran………………
Nilai COD Spesies Tunggal dan Campuran…………………………
Simpulan…………………………………………………………………….
Daftar Pustaka………………………………………………………………
Lampiran……………………………………………………………………
118
119
120
121
123
123
126
126
128
137
139
140
140
140
141
141
142
142
142
143
143
144
144
145
147
151
151
153
155
157
158
159
159
167
6 PEMBAHASAN UMUM………………………………………………….
Daftar Pustaka………………………………………………………………
169
179
7 SIMPULAN DAN SARAN………………………………………………..
180
iii
DAFTAR TABEL
Halaman
1.1
Perbandingan biaya berbagai teknologi remediasi tanah ………………..
3
2.1
Tegangan permukaan maksimum dan minimum dari larutan surfaktan…
24
2.2
Nilai pH surfaktan anionik dan nonionik pada variasi kecepatan
pengadukan………………………………………………………………
30
3.1
Komposisi bioremediasi dengan teknik landfarming................................ 61
3.2
Persamaan regresi penurunan TPH dari berbagai perlakuan dengan
Teknik landfarming.................................................................................... 73
3.3
Senyawa yang hilang pada akhir pengukuran selama proses
bioremediasi dengan teknik landfarming ………………………………..
81
Perubahan luas puncak (%) senyawa yang terdeteksi dengan GCMS di
awal dan di akhir pengukuran pada perlakuan LMB dengan kompos…..
82
Uji konfirmasi isolat menggunakan senyawa model fenantrena,
dibenzotiofena, dan fluorena......................................................................
117
3.4
4.1
4.2
Hasil uji aktifitas emulsifikasi dari supernatan isolat hasil isolasi............. 118
4.3
Hasil identifikasi molekuler 3 isolat unggul……………………………..
125
5.1
Komposisi media kaya dan media minimal...............................................
141
5.2
Hasil pengujian daya hambat 3 spesies unggul terhadap berbagai jenis
minyak……………………………………………………………………
148
5.3
Kemampuan degradasi hidrokarbon oleh Pseudomonas dan
Enterobacter............................................................................................... 153
6.1
Beberapa hasil penelitian teknologi biormediasi........................................ 174
6.2
Perbandingan teknik landfarming dan bioslurry………………………… 178
iv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1.1
Diagram alir kerangka pikir penelitian..................................................
13
2.1
Tegangan permukaan larutan surfaktan anionik………………..……..
25
2.2
Tegangan permukaan larutan surfaktan nonionik…………………….
25
2.3
Struktur molekul surfaktan LAS, NDS, Tween 80 dan Brij 35……….
26
2.4
Stabilitas emulsi LAS dan NDS pada berbagai konsentrasi..................
27
2.5
Stabilitas emulsi Tween 80 dan Brij 35 pada berbagai konsentrasi......
28
2.6
Perubahan tinggi busa maksimum dan tinggi busa setelah 5 menit
pada perlakuan dengan LAS dan NDS……………………………….
29
Perubahan tinggi busa maksimum dan tinggi busa setelah 5 menit
pada perlakuan dengan Tween 80 dan Brij 35……………………….
29
Pengaruh penambahan LAS dan NDS dan kecepatan pengadukan
terhadap konsentrasi TPH fasa cair dan TPH fasa padat…………….
33
Pengaruh penambahan Tween 80 dan Brij 35 dan kecepatan
pengadukan terhadap konsentrasi TPH fasa cair dan TPH fasa padat
33
2.1
0
Perubahan nilai COD pada surfaktan anionik dan pada surfaktan
anionik terhadap kecepatan pengadukan……………………………..
34
3.1
Pencuplikan gas CO 2 dan NH 3 selama proses bioremediasi dengan
teknik landfarming…………………………………………………..... 62
3.2
Proses bioremediasi dengan teknik bioslurry dari limbah minyak
berat pada hari ke-3................................................................................ 64
3.3
Pertumbuhan populasi bakteri selama proses bioremediasi dengan
teknik bioslurry......................................................................................
2.7
2.8
2.9
65
3.4
Perubahan pH selama proses bioremediasi dengan teknik bioslurry…. 66
3.5
Perubahan nilai TPH fasa cair selama proses bioremediasi dengan
teknik bioslurry......................................................................................
67
Penurunan TPH fasa padat selama proses bioremediasi dengan
teknik bioslurry………………………………………………………..
68
3.6
v
3.7
Perubahan pH selama proses bioremediasi teknik landfarming pada
berbagai perlakuan………………………………………………….. 68
3.8
Perubahan kadar air selama proses bioremediasi teknik landfarming
pada berbagai perlakuan……………………………………………. 69
3.9
Perubahan suhu selama proses bioremediasi teknik landfarming
pada berbagai perlakuan……………………………………………. 70
3.10 Perubahan Nilai TPH selama proses bioremediasi pada berbagai
perlakuan.............................................................................................
72
3.11 Degradasi hidrokarbon alkana melalui oksidasi terminal....................
74
3.12 Degradasi hidrokarbon alkana melalui oksidasi subterminal..............
74
3.13 Degradasi benzena menjadi katekol melalui reaksi hidroksilasi
aromatik...............................................................................................
75
3.14 Degradasi senyawa aromatik dua cincin (naftalen) menjadi katekol
76
3.15 Degradasi senyawa aromatik 3 cincin (fenantren) menjadi katekol
76
3.16 Jalur pemecahan orto untuk katabolisme katekol……………………
77
3.17 Jalur pemecahan meta untuk katabolisme katekol…………………..
77
3.18
Kromatogram GC-MS dari limbah minyak berat pada awal
perlakuan ............................................................................................
79
3.19 Kromatogram GC-MS dari limbah minyak berat + kompos diakhir
perlakuan..............................................................................................
80
3.20 Produksi gas CO 2 dengan teknik landfarming selama proses
bioremediasi pada berbagai perlakuan……………………………..
83
Produksi gas NH 3 dengan teknik landfarming pada berbagai
perlakuan…………………………………………………………….
86
Populasi mikroba pada campuran LMB dengan kotoran sapi dan kuda
dan colony library pada medium marine agar…….....................................
115
Uji konfirmasi isolat-isolat yang mampu mendegradasi senyawa
model dibenzotiofena..........................................................................
116
Uji konfirmasi isolat-isolat yang mampu mendegradasi senyawa
model dibenzotiofena ............................................................................
116
3.21
4 .1
4.2
4.3
vi
4.4
Uji konfirmasi isolat-isolat yang mampu mendegradasi senyawa
model dibenzotiofena fluorena.......................................................... 116
4.5
Pemurnian isolat menggunakan metode gores pada senyawa
dibenzotiofena, fluorena, dan fenantrena ……………………………
117
4.6
Pertumbuhan isolat bakteri pada media LMB 5%...........................
119
4.7
Perubahan pH isolat bakteri pada media LMB 5% .............................
120
4.8
Perubahan TPH fasa padat bakteri pada media LMB 5%.................
121
4.9
Persen degradasi isolat bakteri pada media LMB 5%.......................
122
4.10 Perubahan Nilai COD isolat bakteri pada media LMB 5%..............
123
4.11
Hasil purifikasi 3 isolat unggul dengan PEG precipitation method
124
5.1
Pertumbuhan bakteri Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis
dan Ochrobactrum anthropi pada media minimal dengan
menggunakan minyak diesel 5%......................................................... 145
5.2
Pengujian bakteri Ochrobactrum anthropi, Salipiger sp. PR55-4
dan Bacillus altitudinis pada berbagai minyak………………………
147
5.3
Pengujian biodegradasi spesies bakteri dan campurannya pada
konsentrasi 5% minyak diesel………………………………………. 150
5.4
Populasi bakteri dari spesies tunggal dan campuran............................ 152
5.5
Perubahan pH media fermentasi dengan menggunakan spesies
tunggal dan campuran selama proses bioremediasi………………….
154
Persen TPH fasa padat dari spesies tunggal dan campuran selama
21 hari………………………………………………………………..
155
5.7
Persen degradasi dari spesies tunggal dan campuran selama 21 hari
156
5.8
Persen TPH fasa cair dari spesies tunggal dan campuran selama 21
hari.......................................................................................................
157
Perubahan nilai COD dari spesies tunggal dan campuran…………..
158
5.6
5.9
vii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
2.1
Penentuan densitas larutan LAS.........................................................
37
2.2
Penentuan densitas larutan NDS........................................................
37
2.3
Penentuan densitas larutan Tween 80………………………………
38
2.4
Penentuan densitas larutan Brij 35………………………………….
38
2.5
Penentuan tegangan permukaan LAS dengan metode Du Noűy……
39
2.6
Penentuan tegangan permukaan NDS dengan metode Du Noűy…… 39
2.7
Penentuan tegangan permukaan Tween 80 dengan metode Du Noűy 39
2.8
Penentuan tegangan permukaan Brij 35 dengan metode Du Noűy…
40
2.9
Pengukuran stabilitas emulsi LAS......................................................
41
2.10
Pengukuran stabilitas emulsi NDS………………………………….
41
2.11
Pengukuran stabilitas emulsi Tween 80…………………………….
41
2.12 Pengukuran stabilitas emulsi Brij 35………………………………..
42
2.13
Standardisasi larutan FAS 0.5000 N dengan larutan K2 Cr 2 O 7
42
0.0250 N..............................................................................................
2.14 Pengukuran busa LAS......................................................................... 43
2.15 Pengukuran busa NDS………………………………………………
44
2.16 Pengukuran busa Tween 80................................................................
45
2.17 Pengukuran busa Brij 35……………………………………………. 45
2.18
Pengukuran TPH fasa padat sampel awal...........................................
2.19 Pengukuran pH sebelum dan setelah pengadukan pada LAS dan
NDS…………………………………………………………………
2.20 Pengukuran pH sebelum dan setelah pengadukan pada Tween 80
dan Brij 35
2.21 Pengukuran TPH fasa cair dengan penambahan LAS 0.04%............
46
2.22 Pengukuran TPH fasa cair dengan penambahan NDS 0.15%............
47
viii
46
46
47
2.23 Pengukuran TPH fasa cair setelah pengadukan dengan penambahan
surfaktan Tween 80 dan Brij 35.........................................................
48
2.24
48
Pengukuran TPH fasa padat dengan penambahan LAS 0.04%..........
2.25 Pengukuran TPH fasa padat dengan penambahan NDS 0.15%.......... 49
2.26 Pengukuran TPH fasa padat dengan penambahan surfaktan Tween
80 dan Brij 35...................................................................................... 49
2.27 Pengukuran COD dengan penambahan LAS 0.04%..........................
50
2.28 Pengukuran COD dengan penambahan NDS 0.15%..........................
51
2.29 Pengukuran COD dengan penambahan surfaktan Tween 80 dan
Brij 35.................................................................................................
52
2.30 Uji ANOVA nilai TPH fasa cair LAS dan NDS................................
53
3.1
Nilai pH selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming….
91
3.2
Nilai kadar air selama proses bioremediasi dengan teknik
landfarming…………………………………………………………. 92
3.3
Nilai suhu selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming
93
3.4
Nilai TPH selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming
94
3.5
Nilai persen degradasi selama proses bioremediasi dengan teknik
landfarming…………………………………………………………. 94
3.6
Data kromatogram GCMS dari berbagai perlakuan pada awal dan
akhir pengukuran…………………………………………………..
95
3.7
Senyawa hidrokarbon yang terdeteksi pada awal pengukuran……..
97
3.8
Senyawa hidrokarbon yang terdeteksi di akhir pengukuran pada
berbagai perlakuan…………………………………………………..
98
3.9
Perubahan area senyawa yang terdeteksi dengan GCMS selama
proses bioremediasi…………………………………………………. 100
3.10 Konsentrasi gas CO 2 (mg/m3) selama proses bioremediasi dengan
landfarming…………………………………………………………
104
Konsentrasi Gas NH 3 (μg/m3) selama proses bioremediasi dengan
landfarming…………………………………………………………
105
3.11
ix
4.1
Komposisi media marine agar……………………………………… 128
4.2
Perubahan nilai TPC pada proses seleksi isolat..................................
129
4.3
Perubahan nilai pH pada proses seleksi isolat………………………
130
4.4
Perubahan nilai TPH fasa padat pada proses seleksi isolat................. 131
4.5
Perubahan persen degradasi pada proses seleksi isolat...................... 132
4.6
Perubahan nilai COD pada proses seleksi isolat……………………. 133
4.7
Pohon Filogenetik Bacillus altitudinis……………………………… 134
4.8
Pohon Filogenetik Ochobactrum anthropi………………………….
4.9
Pohon Filogenetik Salipiger sp. PR55-4……………………………. 135
134
4.10 Pohon Filogenetik 3 Isolat Campuran………………………………. 136
5.1
Komposisi media marine broth……………………………………..
162
5.2
Persen TPH fasa padat (%b/b) dari spesies tunggal dan campuran…
163
5.3
Persen TPH fasa cair (%b/v) dari spesies tunggal dan campuran….. 164
5.4
Persen degradasi TPH dari spesies tunggal dan campuran………….
5.5
Nilai COD (mg/mL) dari spesies tunggal dan campuran…………… 166
5.6
Nilai TPC(CFUg/mL) dari spesies tunggal dan campuran………….
167
5.7
Nilai pH dari spesies tunggal dan campuran………………………..
167
x
165
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Minyak bumi merupakan sumber energi utama untuk memenuhi
kebutuhan masyarakat pada saat ini maupun pada masa yang akan datang.
Permintaan terhadap minyak bumi semakin besar sejalan dengan kebutuhan
manusia yang semakin meningkat yaitu sebesar 35000 juta ton per tahun. Untuk
memenuhi kebutuhan ini akan meningkatkan eksplorasi, eksploitasi, pengolahan,
pengangkutan serta penyimpanan. Indonesia sebagai salah satu negara penghasil
minyak bumi memproduksi 988000 barrel per hari pada tahun 2008 untuk
memenuhi permintaan minyak dunia (Priyono 2009). Semakin besar produksi
minyak bumi, semakin berpotensi untuk mencemari lingkungan bila minyak bumi
tumpah atau terbuang ke lingkungan. Minyak bumi tersebut akan menjadi limbah
yang dapat menjadi pencemar yang berbahaya dan beracun dan akan berpengaruh
terhadap kehidupan tanaman, hewan maupun manusia.
Limbah minyak bumi dapat berasal dari tumpahan, ceceran ataupun
buangan dari minyak bumi maupun produk-produk yang dihasilkan, minyak bekas
pakai, dan minyak yang terkandung dalam limbah dari suatu kegiatan industri.
Limbah tersebut akan menimbulkan masalah apabila memiliki kandungan TPH
lebih besar dari 1% dan total PAH lebih besar dari 10 ppm bila dibiarkan akan
mengganggu dan merusak ekosistem lingkungan, bila dibakar akan menimbulkan
pencemaran udara dan bila didaur ulang memerlukan teknologi dan biaya yang
tinggi. Oleh karena itu limbah minyak bumi bila terbuang ke lingkungan perlu
ditanggulangi semaksimal mungkin (MenLH 2003).
Apabila limbah tersebut tidak dikelola, maka akan menimbulkan masalah
lingkungan yang tidak saja mengganggu keindahan alam tetapi dapat
menimbulkan masalah yang lebih serius yaitu tercemarnya air, tanah dan udara.
Akibat selanjutnya adalah terganggunya kehidupan makhluk di muka bumi
bahkan dapat memusnahkan spesies atau komunitas tertentu (Anas 1998).
2
Problem pencemaran lingkungan akibat tingginya kegiatan produksi
minyak bumi dan konsumsi bahan bakar minyak semakin terasa dampaknya.
Dampak yang ditimbulkan dari kegiatan produksi minyak bumi dan konsumsi
bahan bakar minyak terhadap lingkungan seperti emisi SO 2 , NO x, hidrogen
sulfida, hidrokarbon, CO, CO 2 , gas metan, tumpahan minyak, efluen gas serta
efluen lumpur. Bahan dan gas tersebut dapat menyebabkan pemanasan global
secara makro dan degradasi sumberdaya serta kerusakan lingkungan hidup secara
mikro serta berdampak terhadap kesehatan manusia. Bahan dan gas-gas tersebut
tidak hanya menimbulkan pemanasan global, tetapi juga menyebabkan kenaikan
muka air laut (sea level rise) sebagai akibat meningkatnya suhu permukaan bumi,
yang disebabkan oleh efek rumah kaca (green house effect) dan penipisan ozon.
Selain itu juga dapat menimbulkan terjadinya hujan asam, dan dampaknya
menyebabkan terjadinya kerusakan dan kematian organisme hidup (Yetti 2008).
Bila hal ini tidak segera ditanggulangi, pada waktu singkat laju pencemaran akan
menjadi tidak terkendali.
Upaya-upaya penanggulangan pencemaran secara konvensional yang
berdasarkan kepada proses mekanik, fisik, dan kimia, selama ini sering kurang
memuaskan dan tidak memadai lagi (Udiharto 1992). Penanggulangan tumpahan
minyak bumi secara fisika, biasanya digunakan pada awal penanganan. Pada
penanganan ini tumpahan minyak bumi diisolasi secara cepat sebelum minyak
bumi menyebar kemana-mana. Minyak bumi yang berkumpul di permukaan dapat
diambil kembali misalnya dengan oil skimmer, sedangkan yang mengendap sulit
diambil secara fisika. Pengambilan minyak di permukaan tidak dapat dilakukan
secara tuntas. Apabila minyak sudah menyebar kemana-mana cara ini akan sulit
dilakukan (Prince et al. 2003). Penanggulangan secara kimia dilakukan dengan
mencari bahan kimia yang mempunyai kemampuan mendispersi minyak. Tetapi
pemakaian senyawa kimia hanya bersifat memindahkan masalah, di satu pihak
perlakuan dispersan dapat mendispersi minyak bumi sehingga menurunkan
tingkat pencemaran, tetapi di lain pihak penggunaan dispersan telah dilaporkan
bersifat sangat toksik pada biota laut (Fahruddin 2004).
3
Penanganan limbah minyak bumi secara fisika dan kimia tidak tuntas
karena masih meninggalkan residu. Untuk itu salah satu alternatif yang
dikembangkan saat ini adalah proses bioremediasi yang merupakan teknologi
ramah lingkungan, cukup efektif dan efisien serta ekonomis. Bioremediasi relatif
memiliki biaya penanganan yang lebih murah dibandingkan dengan teknologi
alternatif lainnya serta sangat aman dan tidak merusak lingkungan (Morgan dan
Watkinson 1994). Biaya remediasi tanah sangat tergantung pada teknologi yang
digunakan, kisaran biaya dan nilai tengah biaya dari berbagai teknologi remediasi
tanah berdasarkan Walter dan Crawford (1995) dapat dilihat pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1 Perbandingan biaya berbagai teknologi remediasi tanah
Kisaran biaya
(US $/m3)
Insinerasi
350-1600
Landfill
100-600
Thermal desorption
50-200
Pencucian tanah
125-350
Bioremediasi
40-150
Sumber : Walter dan Crawford (1995)
Teknologi remediasi
Nilai tengah biaya
(US $/m3)
975
350
125
237.5
95
Berdasarkan laporan Cookson (1995) tentang perbandingan efektivitas
biaya terhadap metode-metode penanganan limbah yaitu insinerasi, landfill,
thermal desorption, pencucian tanah dan bioremediasi per tahun per kubik yard,
diketahui pada tahun pertama biaya yang bisa dihemat bila menggunakan
bioremediasi adalah sekitar 67 % bila dibandingkan dengan insenerasi atau sekitar
74% bila dibandingkan dengan landfill.
Selain biaya yang lebih murah, output yang dihasilkan tidak bersifat
toksik dan ramah lingkungan karena proses bioremediasi menggunakan
kemampuan mikroba untuk mendegradasi hidrokarbon yang terdapat dalam
limbah minyak bumi. Kemampuan suatu mikroba dalam mendegradasi suatu
senyawa kompleks, merupakan refleksi dari kemampuan metabolik dari mikroba
tersebut (Cookson 1995). Dalam sistem tanah-air, salah satu faktor penting yang
mempengaruhi kecepatan biodegradasi minyak bumi adalah tingkat kelarutan.
Untuk itu maka penggunaan senyawa seperti surfaktan atau biosurfaktan yang
4
dapat meningkatkan kelarutan hidrokarbon minyak bumi sangat diperlukan
(Jacobussi et al. 2001).
Wisjnuprapto et al. (2005) berhasil mengisolasi bakteri yang memiliki
lapisan ekskret yang dapat berfungsi sebagai biosurfaktan yaitu bakteri dari genus
Azotobacter.
Azotobacter sp mampu mengeksresikan beberapa jenis asam
organik seperti asam pantotenat, asam glukoronat dan senyawa eksopolisakarida
(EPS) yang tersusun dari unit-unit glukosa, rhamnosa, galaktosa dan fruktosa.
Senyawa-senyaw