Peranan Bakteri Penitrifikasi dalam Proses Pengolahan Limbah

2.2.2. Bakteri Pengoksidasi Nitrit

Salah satu bakteri yang berperan dalam mengoksidasi nitrit menjadi nitrat berasal dari genus Nitrobacter. Genus Nitrobacter ini terdiri atas Nitrobacter alakticus , Nitrobacter hamburgensis, Nitrobacter vulgaris, dan Nitrobacter winogradsky . Nitrobacter sp. diketahui dapat mengoksidasi nitrit oksida NO menjadi nitrat NO 3 - , kebutuhan sumber karbon diambil melalui proses fiksasi CO 2 . Habitat kelompok bakteri ini tersebar pada air tawar, air laut, serta tanah. Jenis Nitrobacter sp. selnya berbentuk batang pendek, pleomorfik, seringkali berbentuk pears, Gram negatif, dan biasanya non motil Holt et al., 1994. Selain genus Nitrobacter, genus lain yang mampu mengoksidasi nitrit adalah genus Nitrococcus Nitrococcus mobilis merupakan satu-satunya spesies yang termasuk Nitrococcus yang dijumpai hanya di perairan laut, genus Nitrospina Nitrospina gracilis, dan Nitrospira Magdalena, 2009. Oleh karena Nitrobacter adalah bakteri autotrof maka proses nitrifikasi hanya berlangsung bila ada oksigen. Makin tinggi kadar oksigen makin tinggi pula laju proses nitrifikasi. Pada suasana anaerob proses ini akan terhambat. Pada pH yang terlalu tinggi pH 7.5-8.0 aktivitas bakteri Nitrobacter berkurang sehingga terjadi penumpukan NO 2 - karena konversi ke NO 3 - tertekan. Tetapi sebaliknya pada pH 7.0 kecepatan konversi NO 2 - ke NO 3 - melebihi kecepatan konversi NH 4 + ke NO 3 - Leiwakabessy et al., 2003. Jenis Nitrospina sp. bentuk selnya batang panjang, Gram negatif, bersifat non motil, memiliki habitat di air laut, dan tumbuh baik pada kondisi lingkungan yang mengandung senyawa organik. Suhu optimum untuk pertumbuhannya berkisar 25-30 o C dan pH 7.5-8.0 Holt et al., 1994.

2.3. Peranan Bakteri Penitrifikasi dalam Proses Pengolahan Limbah

Limbah ialah kumpulan air bekas yang telah dipakai oleh suatu masyarakat, yang terdiri dari: 1 limbah domestik rumah tangga, termasuk kotoran manusia dan air cucian, semua air yang mengalir dari saluran pembuangan perumahan dan kota ke dalam sistem pembuangannya, 2 limbah industri, seperti senyawa yang bersifat asam, minyak, minyak pelumas, sisa-sisa hewan, dan sayur-sayuran yang dibuang oleh pabrik, 3 air tanah, air permukaan, yang masuk ke dalam sistem pembuangan Pelczar and Chan, 2008. Menurut Warlina 2004, dampak yang ditimbulkan oleh limbah yang mencemari kawasan perairan antara lain dampak terhadap kehidupan biota air terganggunya perkembangan biota laut dan kematian biota laut, dampak terhadap kualitas air tanah, dampak terhadap kesehatan seperti: Diare, Disentri, Hepatitis A, dan dampak terhadap estetika lingkungan. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk menanggulangi pencemaran akibat limbah yaitu melalui bioremediasi. Bioremediasi merupakan salah satu cara untuk membersihkan senyawa polutan baik kimia maupun organik yang bersifat toksik menjadi bentuk lain yang tidak berbahaya. Prosesnya melibatkan aktivitas mikroba dan sasaran yang akan dicapai dalam proses tersebut adalah menurunkan polutan sampai tingkat konsentrasi yang aman Alexander, 1999. Dalam hal ini, dilakukan dengan proses nitrifikasi oleh bakteri-bakteri penitrifikasi, khususnya Nitrosomonas sp. dan Nitrobacter sp. Bakteri-bakteri penitrifikasi mulai banyak digunakan untuk mengatasi pencemaran yang disebabkan oleh limbah hasil kegiatan industri, khususnya untuk penanggulangan pencemaran pada kawasan perairan maupun sistem akuakultur. Di Indonesia sendiri, penanggulangan pencemaran oleh limbah cair secara biologis melalui proses nitrifikasi ini semakin berkembang. Salah satu contoh penggunaan bakteri penitrifikasi nitrifying bacteria dalam mengatasi pencemaran oleh limbah di Indonesia yaitu pada industri minyak kelapa sawit. Industri minyak kelapa sawit adalah industri hasil pertanian yang selama proses produksinya banyak menghasilkan air buangan yang memiliki kandungan TSS Total Suspended Solid, COD, BOD, dan amonia cukup tinggi. Pengolahan limbah cair industri minyak kelapa sawit ini dirancang dengan menggunakan bioreaktor pertumbuhan lekat terfluidasi dengan media poliuretan untuk proses degradasi senyawa organik dan amonium yang terkandung dalam limbah cair industri minyak kelapa sawit. Hasil yang diperoleh dari aplikasi bioreaktor ini yaitu efisiensi penurunan konsentrasi COD berkisar antara 72.85- 83.07 dan efisiensi penurunan amonium berkisar antara 59.64-76.72 Agustiyani dan Imamuddin, 2000. Hasil pengujian lain menunjukkan bahwa aplikasi kultur mikroba N-Sw kultur mikroba campuran hasil kultivasi dari sludge pengolahan limbah industri minyak kelapa sawit selama 12 jam reaksi, konsentrasi N-NH 4 mengalami penurunan dari 178.99 mgl menjadi 91.60 mgl, efisiensi penurunan mencapai 48.82. Efisiensi penurunan N-NH 4 meningkat menjadi 100 setelah 24 jam reaksi. Laju penurunan amonium mencapai 7.46 N-NH 4 ljamg biomassa. Efisiensi pembentukan nitrit dan nitrat nitrifikasi mencapai 89.59 Agustiyani et al ., 2007. Selain dalam pengolahan limbah industri, bakteri penitrifikasi ini juga berperan dalam budidaya perairan, misalnya saja pada budidaya tambak udang di Thailand. Sejak dulu, budidaya perairan, khususnya tambak udang di Thailand memegang peranan utama dalam pertumbuhan ekonomi, seperti juga halnya pada negara-negara di kawasan Aisa Tenggara lainnya. Penelitian mengenai peran bakteri penitrifikasi yang diinokulasikan pada tambak udang ini dilakukan dengan metode molekuler. Metode ini dilakukan dengan identifikasi dan kuantifikasi bakteri penitrifikasi melalui Fluorescence In Situ Hybridization FISH menggunakan gen 16S rRNA. Hal ini penting dilakukan untuk mengetahui bakteri penitrifikasi mana yang memegang peranan penting dalam budidaya perairan dengan tujuan untuk mengetahui bagaimana cara untuk memanipulasi sistem budidaya tersebut Paungfoo et al., 2006. Upaya serupa juga dilakukan pada tambak udang Litopenaeus vannamei di Indonesia. Akumulasi amonia dan nitrit pada sistem yang dihasilkan oleh udang dalam sistem statis batch dapat menyebabkan kematian pada udang. Penggunaan bakteri nitrifikasi yang terdiri dari AOB Ammonium Oxidizing Bacteria dan NOB Nitrite Oxidizing Bacteria dapat diterapkan untuk meningkatkan kualitas air dengan mereduksi jumlah amonia dan nitrit. Berdasarkan hasil penelitian Nestiti 2008 ini, diperoleh bahwa inokulasi bakteri nitrifikasi 24 jam sebelum udang dimasukan ke dalam tambak dengan sistem statis dapat mempertahankan kesintasan udang tertinggi hingga 80.67 dengan penurunan konsentrasi amonia dari 0.103 menjadi 0.01 mgL. Selain itu, tidak hanya pada sistem statis, baik strain bakteri pengoksidasi amonia maupun bakteri pengoksidasi nitrit ini juga dapat diinokulasikan pada biofilter dalam tambak udang Litopenaeus vannamei dengan sistem resirkulasi Kuhn et al., 2010. Menurut Davis dan Cornwell 1991, nitrifikasi merupakan metode yang terbaik karena alasan-alasan sebagai berikut: 1 efisiensi penyisihannya yang tinggi, 2 reabilitas dan stabilitas prosesnya tinggi, 3 pengontrolan proses yang mudah, 4 kebutuhan lahan yang minim, dan 5 biaya relatif murah.

III. BAHAN DAN METODE

3.1. Waktu dan Tempat

Penelitian dilaksanakan dari bulan April hingga bulan September 2010 di Laboratorium Bioteknologi Tanah serta Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian IPB.

3.2. Alat dan Bahan Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain laminar flow, autoclave, spectrophotometer Spectronic 20-D Bausch and Lomb, oven, timbangan, pipet, tabung reaksi, erlenmeyer, gelas piala, dan alat-alat gelas lainnya. Bahan utama penelitian ini berupa sampel tanah yang berada di sekitar kandang ternak sapi, kerbau, kambing, dan ayam. Penggunaan sampel tanah tersebut dilakukan di sekitar kandang ternak dengan alasan bahwa tanah di sekitar kandang ternak tersebut mengandung nitrat yang merupakan komponen yang terkandung dalam kotoran ternak. Kandungan nitrat yang tinggi pada sampel tanah tersebut diduga merupakan habitat yang sangat baik bagi populasi bakteri penitrifikasi. Media yang digunakan untuk isolasi adalah media spesifik untuk Nitrosomonas sp. Tabel 1 dan media spesifik untuk Nitrobacter sp. Tabel 2. Tahap seleksi dilakukan dengan dilakukan pengukuran konsentrasi amonium dengan bahan yang digunakan berupa larutan Buffer sitrat, Na-Fenolat, dan NaOCl 5. Bahan yang digunakan untuk mengukur konsentrasi nitrat berupa H 2 SO 4 pekat dan Brusin. Tabel 1. Media Spesifik untuk Isolasi Nitrosomonas sp. Verstraete, 1981 dalam Iswandi, 1989 Komposisi Jumlah per liter media NH 4 2 SO 4 0.5 g KH 2 PO 4 0.2 g CaCl 2 .2H 2 O 0.04 g MgSO 4 .7H 2 O 0.04 g Fe-sitrat 0.5 mg Fenol-red pH 6.2-8.4 0.5 mg