dari surfaktan minyak sawit dengan penambahan bakteri Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662 untuk bioremediasi tanah tercemar hidrokarbon minyak bumi

KINERJA OSD (OIL SPILL DISPERSANT) DARI
SURFAKTAN MINYAK SAWIT DENGAN PENAMBAHAN
Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662 UNTUK
BIOREMEDIASI TANAH TERCEMAR HIDROKARBON
MINYAK BUMI

SHAFIRA ADLINA

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul kinerja OSD (Oil
Spill Dispersant) dari surfaktan minyak sawit dengan penambahan bakteri
Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662 untuk bioremediasi tanah tercemar
hidrokarbon minyak bumi adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan

maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Penelitian ini merupakan sebagain dari penelitian yang berjudul “Peningkatan
Kinerja Produk Oil Spill Dispersant dari Surfaktan Minyak Sawit Menggunakan
Pseudomonas sp. untuk Pengendalian Lahan Tercemar Minyak Bumi” yang
dibiayai program Insentif Riset Sistem Nasional (INSINAS) kemenrisrekdikti
anggaran 2016.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2016
Shafira Adlina
NIM A154140021

RINGKASAN
SHAFIRA ADLINA. Kinerja OSD (Oil Spill Dispersant) dari Surfaktan Minyak
Sawit dengan Penambahan Bakteri Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662 untuk
Bioremediasi Tanah Tercemar Hidrokarbon Minyak Bumi. Dibimbing oleh
MOHAMAD YANI dan ERLIZA HAMBALI.
Minyak dan gas bumi merupakan sumber energi utama untuk transportasi,
rumah tangga, dan industri. Kegiatan industri perminyakan dapat menyebabkan

pencemaran lingkungan. Penanggulangan pencemaran akibat limbah minyak bumi
dapat dilakukan secara fisik, kimia dan biologi (bioremediasi). Bioremediasi
merupakan proses pemulihan lingkungan secara alami menggunakan aktivitas
mikroorganisme untuk mendegradasi senyawa organik berbahaya menjadi senyawa
sederhana yang tidak berbahaya. Penambahan Oil Spill Dispersant (OSD) pada
proses bioremediasi berperan untuk meningkatkan kelarutan minyak dalam fase
cairan sehingga minyak lebih mudah dibiodegradasi oleh bakteri.
Penelitian ini terbagi menjadi empat tahap : tahap pertama yaitu formulasi
OSD berbahan dasar surfaktan dietanolamida (DEA) dan sodium metil ester
sulfonat (SMES); tahap kedua yaitu persiapan kultur Pseudomonas aeruginosa
IPBCC.b11662; Tahapan ketiga adalah formulasi produk OSD dengan P.
aeruginosa ; tahap keempat yaitu uji kinerja bioremediasi. Bioremediasi tanah
tercemar minyak bumi disimulasikan dengan mencampur minyak mentah (crude
oil), tanah, formula OSD dan P. aeruginosa dalam berbagai komposisi. Kinerja
proses bioremediasi dievaluasi selama 6 minggu, dengan pengambilan sampel dan
analisis kadar air, suhu, pH, populasi bakteri dengan Total Plate Count (TPC), Total
Petroleum Hydrocarbon (TPH) secara gravimetri, dan komponen hidrokarbon
dengan kromatografi gas spektrofotometri massa (GCMS).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa, formulasi OSD terbaik diperoleh pada
pencampuran surfaktan DEA 1,5% dengan SMES 0,9% dengan rasio 7:3. Produk

OSD terpilih menunjukkan stabilitas yang baik dengan karakteristik yang baik
meliputi densitas sebesar 0,996 g/cm3, tegangan permukaan 23,57 dyne/cm,
tegangan antar muka 0,20 dyne/cm, pH 9,59, viskositas 1,17cP, dan rerata ukuran
droplet 1,55 µm. Hasil pengujian penambahan P. aeruginosa ke dalam larutan OSD
menunjukkan bahwa, bakteri ini dapat memanfaatkan OSD sebagai sumber
karbonnya, sehingga pada pengujian bioremediasi sebaiknya OSD dan bakteri
disiapkan secara terpisah.
Aplikasi OSD pada bioremediasi tanah terkontaminasi minyak bumi
menunjukkan bahwa persentase biodegradasi minyak tidak berbeda nyata antara
penambahan OSD, P. aeruginosa maupun kombinasi keduanya. Hal ini diduga
bakteri P. aeruginosa bila dikombinasikan dengan OSD tidak dapat mendegradasi
hidrokarbon secara optimal. Persentase biodegradasi minyak terbesar diperoleh
pada perlakuan dengan perbandingan penambahan OSD dengan cemaran minyak
(DOR) 0,5:1 yakni sebesar 91,1% selama 6 minggu masa inkubasi. Hasil analisis
kromatografi gas spektrofotometri massa menunjukkan bahwa keenam perlakuan
mendegradasi hidrokarbon dengan cara memotong rantai karbon senyawa
penyusun minyak mentah menjadi rantai karbon yang lebih pendek.
Kata kunci: bioremediasi, OSD, Pseudomonas, surfaktan, TPH

SUMMARY

SHAFIRA ADLINA. The OSD (Oil Spill Dispersant) Performance from Surfactant
of Palm Oil with Addtion of Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662 for
Bioremediation of Soil Contaminated Petroleum Hydrocarbons. Supervised by
MOHAMAD YANI and ERLIZA HAMBALI.
The oil and gas are the promising energy sources for transportations,
household and industries. Oil and gas industries cause environmental pollution.
The reduction of petroleum waste can be done through physical, chemical and
biological (such as bioremediation). Bioremediation is a natural process of
environmental recovery using microorganism activity to degrade hazardous organic
compounds into simple and harmless compounds. The addition of OSD in
bioremediation process serves to increase the solubility of the oil in the liquid phase
so that oil can be biodegraded by bacteria.
The research is conducted in four steps: the first step is OSD formulation
with raw material surfactant DEA and SMES; the second step is preparation of
Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662; The third step is formulation OSD with
P. Aeruginosa; and the fourth step is bioremediation test to performance of OSD.
The bioremediation test of petroleum contaminated soil was simulated by mixing
of crude oil, soil, OSD and P. aeruginosa in various compositions. The
bioremediatioan process was evaluated by sampling and analysis of moisture
content, temperature, pH, Total Plate Count (TPC), Total Petroleum Hydrocarbon

(TPH) by gravimetric, and hydrocarbon composition by gas chromatography-mass
spectrophotometry (GCMS).
The result indicated that the best formulation of OSD is obtained by mixing
of surfactant DEA 1,5% with SMES 0,9% with ratio of 7 : 3. The OSD product
shows an excellent stability with a good properties including; density of 0,996
g/cm3, surface tension of 23.57 dyne/cm, interfacial tension of 0.20 dyne/cm,
pH of 9,59, viscosity of 1,17cP, and average droplet size of 1,55 µm. The result of
addition of P.aeruginosa to formulated OSD solution shows that this bacteria can
utilize OSD as a source of carbon, so at the bioremediation test, the formulated OSD
and bacteria should be preprared separately.
The OSD application to bioremediation of contaminated soil by petroleum
show that, the percentage of TPH biodegradation is not significantly different to
the addition of the OSD, P. aeruginosa or a combination of them. It is suspected
that P. aeruginosa combined with OSD can not optimally degrade hydrocarbon.
The highest percentage of biodegradation of oil was obtained by dispersant to oil
ratio (DOR) 0,5: 1, which is equal of 91,1% during 6 weeks incubation period. The
result of GCMS analysis showed that all treatments can degrade crude oil by cutting
the carbon chain of crude oil into a shorter carbon chains.

Keywords: bioremediation, OSD, Pseudomonas, surfactant, TPH

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau
menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

KINERJA OSD (OIL SPILL DISPERSANT) DARI
SURFAKTAN MINYAK SAWIT DENGAN PENAMBAHAN
Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662 UNTUK
BIOREMEDIASI TANAH TERCEMAR HIDROKARBON
MINYAK BUMI

SHAFIRA ADLINA

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Magister Sains
pada
Program Studi Teknologi Industri Pertanian

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis :

Prof Dr Ir Dwi Andreas Santosa

Judul Tesis : Kinerja OSD (Oil Spill Dispersant) dari Surfaktan Minyak Sawit
dengan
Penambahan
Bakteri
Pseudomonas
aeruginosa
IPBCC.b11662 untuk Bioremediasi Tanah Tercemar Hidrokarbon

Minyak Bumi
Nama
: Shafira Adlina
NIM
: A154140021

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Dr Mohamad Yani, M Eng
Ketua

Prof Dr Erliza Hambali
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Bioteknologi Tanah dan Lingkungan

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof Dr Ir Dwi Andreas Santosa

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian : 29 Juli 2016

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian dengan judul “Kinerja OSD (Oil Spill Dispersant) dari
Surfaktan Minyak Sawit dengan Penambahan Bakteri Pseudomonas aeruginosa
IPBCC.b11662 untuk Bioremediasi Tanah Tercemar Hidrokarbon Minyak Bumi”.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Ir. Mohamad Yani M, Eng. dan
Prof. Dr. Erliza Hambali selaku pembimbing. Di samping itu, ungkapan terima
kasih juga disampaikan kepada Suami (Nur Hidayat) dan anak (Halim Sakha
Ahmad Al Khawarizmi) atas pengorbanan, cinta, doa dan dukungan yang selalu

mengalir. Tak luput dari doa dan dukungan dari Orang tua, Mertua dan seluruh
keluarga juga yang telah mengantarkan penulis dalam menyelesaikan studi. Penulis
juga menyampaikan terima kasih yang tulus kepada sahabat-sahabat yang selalu
mendukung dalam penyelesaian studi di Pascasarjana, seluruh teknisi serta staff
Surfactant and Bioenergy Research Center (SBRC) LPPM-IPB serta semua pihak
yang telah memberikan dukungan dan masukan bagi penulisan tesis ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Agustus 2016
Shafira Adlina

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vi

DAFTAR LAMPIRAN

vi

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Hipotesis Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian

1
1
2
2
3
3
3

2 TINJAUAN PUSTAKA
Surfaktan
Oil Spill Dispersant (OSD)
Limbah Tumpahan Minyak
Mikroorganisme Pendegradasi Minyak Bumi

3
3
4
5
5

3 METODE
Waktu dan Tempat Pelaksanaan Penelitian
Alat dan Bahan
Metode Penelitian

6
6
6
6

4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Formulasi OSD dan Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662
Pengujian Bioremediasi

11
11
24

5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

38
38
39

DAFTAR PUSTAKA

39

LAMPIRAN

43

RIWAYAT HIDUP

47

DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7

Komposisi dari masing-masing perlakuan
9
Sifat fisiko kimia surfaktan DEA dan SMES
11
Penilaian stabilitas emulsi produk OSD
14
Sifat fisiko kimia OSD
15
Hasil penilaian OSD berdasarkan pembobotan terhadap parameter OSD 20
Persentase laju penurunan degradasi TPH
33
Perubahan luas puncak (%) senyawa yang terdeteksi dengan GCMS di awal
dan di akhir pengukuran pada perlakuan P2,P3,P4,P5 dan P6
36

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

23
24

Struktur umum molekul surfaktan (Fessenden dan Fessenden 1989)
4
Penetapan Kurva Standar populasi bakteri (Herdiyantoro 2005)
8
Diagram alir tahapan penelitian
10
Pengaruh konsentrasi surfaktan DEA terhadap tegangan permukaan
12
Pengaruh konsentrasi surfaktan SMES terhadap tegangan permukaan
13
Penampilan fisik formulasi Oil Spill Dispersant (OSD) yang stabil (kiri) dan
yang tidak stabil (kanan)
14
Pengaruh rasio DEA : SMES terhadap tegangan permukaan
15
Pengaruh rasio DEA : SMES terhadap tegangan antarmuka
16
Pengaruh rasio DEA : SMES terhadap pH
17
Pengaruh rasio DEA : SMES terhadap ukuran droplet
17
Pengaruh rasio DEA : SMES terhadap densitas
18
Pengaruh rasio DEA : SMES terhadap uji viskositas
19
Pengaruh rasio DEA : SMES terhadap absorbansi
19
Kurva baku populasi Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662
21
Kurva pertumbuhan bakteri Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662
22
Uji cakram bakteri dengan OSD
22
Pengaruh lama penyimpanan larutan OSD dengan bakteri P.aeruginosa
IPBCC.b11662 terhadap tegangan permukaan
23
Pengaruh lama penyimpanan larutan OSD dengan bakteri P.aeruginosa
IPBCC.b11662 terhadap kerapatan optik
23
Pengaruh waktu proses bioremediasi tanah tercemar minyak bumi terhadap
perubahan suhu (°C) media pada masing-masing perlakuan
25
Pengaruh waktu proses bioremediasi tanah tercemar minyak bumi terhadap
perubahan kadar air (%) media pada masing-masing perlakuan
26
Pengaruh waktu proses bioremediasi tanah tercemar minyak bumi terhadap
perubahan pH media pada masing-masing perlakuan
28
Pengaruh waktu proses bioremediasi tanah tercemar minyak bumi terhadap
perubahan populasi bakteri (Log (SPK/g)) media pada masing-masing
perlakuan
29
Penurunan kadar TPH (%) pada masing-masing perlakuan selama proses
bioremediasi tanah tercemar minyak bumi selama 6 minggu
32
Persentase penurunan degradasi TPH selama 6 minggu proses
bioremediasi
34

25 Kromatogram GCMS pada awal perlakuan DOR (Dispersant to Oil Ratio)
sebesar 0,5:1
35
26 Kromatogram GCMS pada perlakuan DOR (Dispersant to Oil Ratio)
sebesar 0,5:1
38

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7

Prosedur analisis surfaktan dan OSD
Prosedur analisis uji kinerja bioremediasi
Data perubahan suhu (oC) masing-masing perlakuan selama 6 minggu
Data pengukuran kadar air (%) masing-masing perlakuan selama 6
minggu
Data pengukuran pH masing-masing perlakuan
Data pengukuran populasi bakteri Log TPC (SPK/g) masing-masing
perlakuan
Data analisis degradasi TPH masing-masing perlakuan

43
44
44
45
45
45
46

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Konsumsi minyak bumi terus meningkat dari tahun ke tahun sejalan dengan
meningkatnya proses industrialisasi. Hal ini senada dengan data pada Global
Energy Statistical Yearbook (2015) yang menyatakan bahwa saat ini dunia
mengkonsumsi hampir 90 juta barrel (13.000 mtoe) minyak per tahunnya.
Peningkatan limbah minyak berbanding lurus dengan konsumsi minyak bumi. Hal
ini menyebabkan limbah minyak bumi merupakan produk yang tidak mungkin
dihindarkan. Permasalahan terjadi ketika minyak bumi mencemari lingkungan dan
menimbulkan efek yang tidak diinginkan bagi manusia sendiri ataupun bagi
lingkungan sekitar. Efek tersebut dapat terjadi baik dari pengeboran, pengilangan
proses produksi, transportasi dan pemanfaatan minyak bumi itu sendiri.
Menurut PP No. 85 tahun 1999, menyatakan bahwa limbah minyak bumi
termasuk ke dalam limbah bahan berbahaya dan beracun (B3). Pencemaran minyak
bumi di tanah merupakan ancaman bagi kesehatan manusia. Pada daerah-daerah
yang mengandalkan air tanah sebagai sumber utama kebutuhan air bersih dan air
minum dapat menimbulkan efek serius, karena minyak bumi yang mencemari tanah
dapat mencapai lokasi air tanah, danau atau sumber air yang menyediakan air bagi
kebutuhan domestik maupun industri. Pencemaran minyak bumi, meskipun dengan
konsentrasi hidrokarbon yang sangat rendah sangat mempengaruhi bau dan rasa air
tanah (Nugroho 2006).
Selain mengancam kesehatan manusia, cemaran minyak bumi juga dapat
merugikan lingkungan. Hal ini dikarenakan pencemaran tanah dapat memberikan
dampak negatif terhadap ekosistem. Sekalipun dosis cemaran rendah, hal tersebut
dapat menyebabkan perubahan metabolisme dari mikroorganisme yang hidup di
sekitar lingkungan tersebut. Bahkan dapat mengakibatkan musnahnya beberapa
spesies primer dari rantai makanan, yang dapat memberi akibat yang besar terhadap
predator atau tingkatan lain dari rantai makanan tersebut.
Penanggulangan pencemaran akibat limbah minyak bumi dapat dilakukan
dengan beberapa cara, yaitu pengolahan secara fisika, kimia, dan biologi.
Pengolahan limbah secara fisika dan kimia merupakan cara penanganan yang relatif
singkat untuk mengelola limbah tumpahan minyak, namun penanganan ini
memiliki kekurangan yaitu menimbulkan pencemaran lingkungan lainnya yang
disebabkan oleh bahan-bahan kimia yang kurang ramah lingkungan. Dengan
menggunakan pengolahan limbah secara biologi untuk mengatasi masalah
pencemaran hidrokarbon merupakan alternatif yang efektif dan ramah terhadap
lingkungan.
OSD (Oil Spill Dispersant) adalah produk yang dapat mendispersi limbah
minyak dengan komposisi beberapa bahan kimia dan surfaktan (zat aktif
permukaan) sehingga dapat terurai di lingkungan. Lapisan minyak dapat menjadi
butiran kecil dengan pemberian OSD sehingga dapat didispersi secara alami di
perairan. Kriteria umum OSD diantaranya adalah toksisitas yang rendah untuk
mamalia dan lingkungan perairan serta mudah terdegradasi. Dari beberapa
penelitian yang telah dilakukan, OSD merupakan campuran dari surfaktan dan
pelarut yang didesain untuk menguraikan limbah minyak Pada umumnya OSD

2
menggunakan surfaktan nonionik dan anionik yang dikembangkan oleh beberapa
peneliti berikut : Fiocco et al. (1999), Place et al. (2010) dan Song et al. (2013).
Surfaktan memiliki gugus polar dan nonpolar sekaligus dalam satu
molekulnya. Salah satu sisinya akan mengikat minyak (nonpolar), di sisi lain
surfaktan akan mengikat air (polar). Surfaktan akan bertindak sebagai pengemulsi,
yaitu senyawa yang dapat mengurangi tegangan antarmuka dua cairan (air dan
minyak). Emulsi yang terjadi akan meningkatkan dispersi minyak bumi di dalam
air, dan memperluas daerah pertemuan antara minyak bumi dan bakteri sehingga
mampu meningkatkan ketersediaan nutrisi untuk metabolisme mikroorganisme di
dalam tanah (Pokethitiyook et al. 2002). Fungsi pelarut pada komposisi produk
OSD berfungsi untuk melarutkan surfaktan dan mengurangi viskositas sehingga
lebih mudah di aplikasikan.
Formulasi OSD dari dua jenis surfaktan dietanolamida (DEA) 3% dalam air
dan larutan sodium metil ester sulfonat (SMES) 5% dalam pelarut metil ester,
dengan rasio 1:3 mampu mendispersikan limbah minyak cukup baik dibanding
OSD komersial (Elvina 2015). Gogoi et al. (2002) yang menunjukkan bahwa
penggunaan biosurfaktan yang diisolasi dari Pseudomonas sp akan memaksimalkan
tingkat biodegradasi minyak mentah dibandingkan dengan tanpa penambahan
biosurfaktan. Penelitian yang serupa dilakukan (Eris 2006), melaporkan bahwa
isolat Pseudomonas pseudomallei (PP) dan Enterobacter aggloimerans (EA) dapat
mendegradasi nilai TPH sebesar 85,29 % pada tanah tercemar hidrokarbon.
Hasil penelitian-penelitian yang telah dilakukan diatas menunjukkan bahwa
dengan penambahan OSD akan mempengaruhi kinerja dari biodegradasi minyak
bumi beserta turunannya oleh suatu bakteri. Uraian diatas mendasari dilakukan
penelitian dengan menggunakan OSD untuk meningkatkan dispersi limbah minyak
bumi yang akan mempengaruhi kemampuan mikrob dalam melakukan degradasi
minyak bumi. Namun sebelumnya perlu dilakukan peningkatan kinerja OSD
dengan pemilihan pelarut yang ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk
mengkaji dan mempelajari peranan dan mekanisme OSD dan bakteri Pseudomonas
sp. dalam mendegradasi tanah tercemar hidrokarbon.

Perumusan Masalah
Pertanyaan yang akan dijawab dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana komposisi DEA dan SMES sehingga dihasilkan emulsi produk
OSD yang stabil?
2. Bagaimana sifat fisiko kimia produk OSD yang dihasilkan?
3. Bagaimana kinerja OSD dalam mempercepat proses degradasi hidrokarbon?
4. Bagaimana proses biodegradasi hidrokarbon minyak bumi dengan
menggunakan campuran OSD dan bakteri P. aeruginosa IPBCC.b11662 pada
tanah terkontaminasi minyak bumi?

Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mendapatkan produk OSD dari campuran surfaktan dietanolamida (DEA) dan

3
sodium metil ester sulfonat (SMES).
2. Memperoleh informasi sifat fisiko kimia produk OSD yang dihasilkan.
3. Mengetahui kemampuan biodegradasi hidrokarbon minyak bumi oleh OSD
dan bakteri P. aeruginosa IPBCC.b11662 pada tanah terkontaminasi minyak
bumi.

Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk memberikan informasi dalam pemecahan
masalah pencemaran tanah oleh minyak bumi dengan penerapan teknologi
bioremediasi. Manfaat lain dari penelitian ini adalah mengamati kinerja aplikasi
OSD berbahan dasar DEA dan SMES dalam membantu proses bioremediasi dan
diharapkan dapat diaplikasikan di lapangan.

Hipotesis Penelitian
Hipotesis dari penelitian ini adalah bahwa pemanfaatan OSD dengan bakteri P.
aeruginosa IPBCC.b11662 memberikan hasil terbaik dibandingkan perlakuan
tanpa kombinasi dengan bakteri dalam menurunkan nilai TPH sebagai upaya
bioremediasi tanah tercemar minyak bumi.

Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup dari penelitian ini adalah :
a. Surfaktan dietanolamida (DEA) dan sodium metil ester sulfonat (SMES)
yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari minyak sawit yang diperoleh
dari SBRC LPPM IPB.
b. Bakteri yang digunakan adalah P. aeruginosa IPBCC.b11662 yang diperoleh
dari IPB Culture Collection (IPBCC).
c. Tanah tercemar minyak bumi yang digunakan merupakan simulasi tumpahan
minyak bumi pada media tanah yang diperoleh dari daerah Serpong, Tangerang,
Banten, serta pasir gunung yang berasal dari daerah Rangkas, Banten.
d. Limbah minyak yang digunakan diperoleh dari salah satu lapangan minyak
Indonesia yang memiliki densitas sebesar 0,7981 g/cm3 dan API gravity sebesar
43,13o API.

2 TINJAUAN PUSTAKA
Surfaktan
Surfaktan merupakan senyawa yang dapat menurunkan tegangan permukaan.
Molekul surfaktan mengandung suatu ujung hidrofilik dan ujung hidrofobik (satu

4
rantai hidrokarbon atau lebih). Porsi hidrokarbon dari suatu molekul surfaktan harus
mengandung 12 atom karbon atau lebih agar efektif. Stuktur umum molekul
surfaktan (Gambar 1) tersebut menyebabkan surfaktan mampu mereduksi tegangan
permukaan dan antar permukaan serta membentuk mikroemulsi sehingga
hidrokarbon dapat larut dalam air dan begitupun sebaliknya (Desai dan Banat 1997).

Gambar 1 Struktur umum molekul surfaktan (Fessenden dan Fessenden 1989)
Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan cara mematahkan
ikatan-ikatan hidrogen melalui peletakan kepala-kepala hidrofiliknya pada
permukaan air sedangkan ekor-ekor hidrofobiknya terentang menjauhi permukaan
air (Fessenden dan Fessenden 1989).
Salah satu gugus pada molekul surfaktan harus lebih dominan jumlahnya.
Apabila gugus non polarnya lebih dominan, maka molekul-molekul surfaktan
tersebut akan diabsorpsi lebih kuat oleh minyak dibandingkan dengan air.
Akibatnya tegangan permukaan minyak menjadi lebih rendah sehingga mudah
menyebar dan menjadi fase kontinu. Sementara itu, bila gugus polarnya yang lebih
dominan, maka molekul-molekul surfaktan tersebut akan diabsorpsi lebih kuat oleh
air dibandingkan dengan minyak. Akibatnya tegangan permukaan air menjadi lebih
rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase kontinu (Tang 2011).
Jumlah minimal surfaktan yang dibutuhkan untuk menurunkan tegangan
permukaan disebut dengan critical micelle concentration (CMC). Pada konsentrasi
ini akan terbentuk misel yang terdiri atas 10-200 molekul surfaktan (Volkering et
al. 1995). Nilai CMC menunjukkan proses agregasi dari misel surfaktan
menyebabkan solubilitas surfaktan di dalam air akan bertambah. Gugus hidrofobik
dari molekul-molekul surfaktan akan mengelompok ke dalam struktur misel,
sementara gugus hidrofiliknya berada di fase air. Pada kondisi ini bagian di dalam
misel akan mempunyai keadaan yang baik bagi molekul-molekul organik yang
tidak dapat larut dalam air, termasuk minyak. Maka terjadilah pelarutan minyak ke
dalam misel. Nilai CMC suatu surfaktan menentukan efektivitas surfaktan itu
sendiri. Suatu surfaktan dikatakan efektif bila dapat menurunkan tegangan
permukaan air dari 72 dyne/cm menjadi sekitar 35 dyne/cm (Santosa 1995).
Oil Spill Dispersant (OSD)
Dispersan adalah campuran surfaktan (zat aktif permukaan) dan pelarut,
dirancang untuk mempercepat minyak membentuk droplet yang menyebar dan
terdegradasi secara alami oleh mikroorganisme. Surfaktan yang merupakan zat
aktif yang memiliki dua gugus yang berlainan sifat dalam satu molekulnya yaitu
gugus hidrofilik dan hidrofobik sehingga mampu menyatukan dua bahan yang
berbeda kepolarannya. Berdasarkan sifat tersebut surfaktan pada dispersan dapat
digunakan untuk menurunkan energi antarmuka yang membatasi pada lapisan

5
antara cairan minyak dan air yang tidak saling larut. Dengan menurunkan tegangan
permukaan pada bagian antarmuka, menghalangi molekul minyak dan air berikatan
dengan molekul sesamanya. Hal ini juga mengurangi energi yang dibutuhkan untuk
mencampur minyak sebagai gumpalan kecil yang terpisah dari lapisan minyak ke
dalam fase air. Dispersan dapat menyebabkan minyak pecah menjadi butiranbutiran kecil (droplet). Surfaktan melalui proses dispersi dapat meningkatkan
kelarutan minyak dalam fase cairan sehingga permukaan minyak yang dapat
didegradasi oleh bakteri bertambah.
Limbah Tumpahan Minyak
Senyawa hidrokarbon merupakan salah satu kontaminan yang dapat
berdampak buruk bagi lingkungan. Senyawa utama yang terkandung di dalam
minyak bumi adalah alifatik, alisiklik dan aromatik (Udiharto 1996). Senyawa
hidrokarbon minyak bumi bersifat mutagenik dan karsinogenik pada manusia.
Senyawa ini sulit mengalami perombakan di alam, baik di air maupun di darat.
Selain itu, hidrokarbon dapat menjadi sumber pencemar bagi lingkungan air dan
tanah (Margesin dan Schinner 2001).
Menurut Bartha dan Bossert (1984) jenis dan asal pencemaran minyak bumi
di tanah dapat terjadi melalui rembesan limbah minyak dan gas bumi. Oleh sebab
itu limbah kegiatan industri perminyakan dapat mencemari lingkungan. Proses
pengeboran dan pengilangan minyak bumi juga menghasilkan lumpur minyak
dalam jumlah besar. Menurut UU No. 23 tahun 1997 dan PP No. 18 dan 85 tahun
1999 mengkategorikan lumpur minyak dan tumpahan minyak sebagai limbah B3
(Bahan Kimia Berbahaya dan Beracun). Dalam pengaturan tersebut ditegaskan
bahwa setiap produsen yang menghasilkan limbah B3 hanya diizinkan menyimpan
limbah tersebut paling lama 90 hari sebelum diolah dan perlu dilakukan perlakuan
tertentu sehingga tidak mencemari lingkungan sekitarnya.
Mikroorganisme Pendegradasi Minyak Bumi
Aktivitas mikroorganisme dan kondisi lingkungan mempengaruhi
keberhasilan biodegradasi hidrokarbon minyak bumi. Menurut Kadarwati et al.
(1994) mikroorganisme yang banyak hidup dan berperan di lingkungan
hidrokarbon minyak bumi sebagian besar adalah bakteri.
Bakteri yang sesuai harus mempunyai kemampuan fisiologi dan metabolik
untuk mendegradasi bahan pencemar. Dalam beberapa hal, lingkungan yang akan
dilakukan bioremediasi sudah terdapat bakteri indigenous. Akan tetapi untuk
mendapatkan hasil yang lebih baik perlu ditambahkan bakteri eksogenus yang lebih
sesuai (Noegroho 1999).
Telah banyak penelitian yang dilakukan berkaitan dengan mikroorganime
pendegradasi minyak bumi. Sejumlah mikrob pendegradasi hidrokarbon telah
dilaporkan dan dijelaskan mekanisme mineralisasinya seperti Mycobacterium sp.,,
Pseudomonas putida, P. fluorescens, P. paucimobilis, P. vesicularis, P. cepacia, P.
testosteroni, Rhodococcus sp., Corynebacterium venale, Bacillus cereus,
Moraxella sp., Streptomyces sp., dan Vibrio cyclotrophicus, (Hedlund dan Staley
2001) (Samanta et al. 2001).
Pseudomonas sp. merupakan bakteri hidrokarbonoklastik yang mampu
mendegradasi berbagai jenis hidrokarbon. Keberhasilan penggunaan bakteri

6
Pseudomonas sp. dalam upaya bioremediasi lingkungan akibat pencemaran
hidrokarbon terlihat dari beragam penelitian-penelitian yang telah dilakukan. Salah
satunya adalah penelitian yang dilakukan Murniasih et al. (2009) bahwa salah satu
senyawa poliaromatik hidrokarbon (PAH) mampu didegradasi oleh isolat terpilih
Pseudomonas sp. Kalp3b22 sebesar 59,5% selama 29 hari. Penelitian yang
dikemukan oleh Styani (2008) di Laboratorium Bioteknologi Lemigas,
menunjukkan bahwa Pseudomonas sp. membutuhkan waktu 3 minggu untuk
mendegradasi minyak bumi kadar TPH dari 1,52 % menjadi 0,79 %. Pseudomonas
aeruginosa UL07 dan Bacillus megaterium UL05 dilaporkan oleh Riskuwa-Shehu
dan Ijah (2016) dapat meningkatkan degradasi dalam tanah tercemar minyak
dengan mendegradasi senyawa hidrokarbon C14-C38.
Selain itu pada tahun 2009, Charlena menjelaskan pada penelitiannya bahwa
selama lima minggu, isolat D8 dan A10 masing-masing mampu menurunkan kadar
TPH pada tanah tercemar minyak hingga 92.30% dan 60.23%.

3 METODE
Waktu dan Tempat Pelaksanaan Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan selama lima bulan dari bulan November 2015
hingga Maret 2016. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Surfactant and
Bioenergy Research Center (SBRC), Kampus IPB Baranang Siang, Bogor.

Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam proses penelitian ini adalah pH meter Schott,
densitymeter DMA 4500M, viscometer Brookfield, waterbath shaker, hot plate,
oven, desikator, spinning drop interfacial tensiometer, thermometer, rotary
evaporator dan alat-alat gelas serta gas chromatography-mass spectrophotometry
(GCMS) AGILENT 5973. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah
surfaktan dietanolamida berbasis minyak nabati dan Sodium Metil Ester Sulfonat
(SMES), bakteri Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662, minyak mentah (crude
oil), akuades, crude oil, Na2SO4 anhidrat, silika gel, heksana, tanah dari wilayah
Serpong, pasir dari wilayah Rangkas, pupuk urea, pupuk TSP-36, K2HPO4,
(NH4)2Cl, MgSO4.7H2O, Yeast Ekstrak, 0,1 g Casamino Acid, FeSO4, CuSO4.5H2O,
MnSO4.4H2O, ZnSO4, media Nutrien Agar (NA) dan Nutrien Broth (NB).

Metode Penelitian
Penelitian terdiri atas 4 bagian, yaitu: (1) formulasi OSD berbahan dasar
surfaktan DEA dan SMES dari minyak sawit, (2) persiapan kultur Pseudomonas
aeruginosa IPBCC.b11662, (3) formulasi produk OSD dengan Pseudomonas
aeruginosa IPBCC.b11662 dan (4) pengujian bioremediasi. Uji kinerja dan analisis
yang meliputi: pengukuran pH, suhu, kadar air, Total Petroleum Hydrocarbon

7
(TPH), analisa komponen minyak dengan kromatografi gas spektrofotometri massa
(GC-MS), dan pengukuran populasi bakteri dengan Total Plate Count (TPC).
Formulasi OSD
Proses formulasi OSD dilakukan melalui tiga tahapan sesuai dengan prosedur
(Elvina 2014). Tahap pertama adalah menentukan nilai critical micelle
concentration (CMC) surfaktan dietanolamida (DEA) dan sodium metil ester
sulfonat (SMES). Surfaktan dietanolamida (DEA) dengan air pada konsentrasi 0,5
sampai 2,5 % dan melarutkan surfaktan SMES dalam air pada konsentrasi 0,1
sampai 1,0%. Pelarut yang digunakan adalah air, sehingga diperoleh OSD dengan
water based dispersant. Konsentrasi surfaktan yang memiliki nilai CMC terkecil,
akan dilanjutkan pada pencampuran formulasi OSD.
Selanjutnya tahap kedua adalah seleksi rasio larutan DEA dan SMES terpilih.
Kedua larutan dicampur dengan rasio diantaranya 1:9, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3,
8:2, 9:1. Proses formulasi dilakukan pada suhu 50C, kecepatan pengadukan 4000
rpm, selama 20 menit, lalu diamati stabilitas emulsinya secara visual selama 7 hari.
Campuran formulasi surfaktan yang menghasilkan stabilitas terbaik, dipilih untuk
selanjutnya dilakukan pengujian sifat fisiko-kimia surfaktan.
Tahap ketiga yaitu analisa sifat fisiko kimia produk OSD terpilih. OSD
berbahan dasar surfaktan DEA dan SMES dari minyak sawit dilakukan analisis sifat
fisiko kimia antara lain, tegangan antar muka, tegangan permukaan, visikositas,
densitas, pH dan ukuran droplet. Prosedur analisis sifat fisiko kimia OSD
ditunjukkan pada Lampiran 1.

Persiapan kultur Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662
1. Peremajaan Isolat Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662
Peremajaan isolat bakteri P. aeruginosa IPBCC.b11662 dilakukan pada
media Nutrien Broth (NB). Bakteri dalam media agar miring sebanyak 1 ose
diinokulasikan ke dalam labu erlenmeyer 250 ml yang berisi 100 ml media cair
Nutrien Broth. Kemudian media baru tersebut di inkubasi pada shaker dengan
kecepatan 120 rpm dan suhu 30°C selama 1 hari.
2. Penentuan Kurva Standar Populasi Bakteri
Kultur hasil peremajaan diencerkan secara aseptik 2, 4, 8, dan 16 kali,
lalu diukur Optical Density (OD) dengan spektrofotometer pada panjang
gelombang 620 nm, dan diukur populasi bakterinya dengan metode cawan
tuang (Herdiyantoro 2005). Dari kedua data tersebut dapat dibuat kurva
hubungan linear antara nilai kerapatan optik (sumbu x) dengan jumlah satuan
pembentuk koloni (SPK) bakteri per ml biakan (sumbu y). Kurva ini
ditentukan dengan metode turbidimetrik (Gambar 2). Kurva standar yang
diperoleh digunakan untuk menentukan jumlah bakteri sejenis untuk
keperluan inokulasi pada suatu percobaan dengan populasi yang seragam.
Kurva pertumbuhan bakteri ditentukan dengan mengukur kerapatan optik
(600 nm) pada waktu tertentu. Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662
ditumbuhkan dalam NB dengan pengocokan kemudian diukur kerapatan
optiknya. Kerapatan optik diukur pada menit ke: 0, 40, 80, 120, 160, 1440,
2880 dan 4320. Selanjutnya dibuat kurva dengan sumbu x adalah waktu
inkubasi dan sumbu y adalah nilai kerapatan optik.

8

Gambar 2 Penetapan Kurva Standar populasi bakteri (Herdiyantoro 2005)

Formulasi OSD dengan P. aeruginosa IPBCC.b11662
1. Uji Viabilitas P. aeruginosa IPBCC.b11662
Uji viabilitas ditujukan untuk melihat kemampuan bakteri dalam
menggunakan formula OSD dan sebagai penentuan cara aplikasi OSD dan
bakteri pada pengujian bioremediasi. Uji viabilitas dilakukan dua tahap yakni
dengan metode cakram dan viabilitas dalam larutan OSD.
A. Metode cakram
Medium 1/10 NA (NA 2,3 g/L dan bacto agar 20 g/L) sebanyak 15 ml
dituangkan ke dalam masing-masing cawan petri kemudian dipadatkan.
Suspensi bakteri P. aeruginosa IPBCC.b11662 dituang dengan metode
spread plate. Cakram kertas saring yang telah disterilkan dengan larutan
alkohol diletakkan masing-masing pada permukaan medium, lalu larutan
OSD dan minyak diteteskan di atas kertas saring. Diinkubasi pada suhu 30320C selama 24 jam. Daerah zona bening di sekitar kertas cakram diamati
dan diukur.
B. Viabilitas P. aeruginosa IPBCC.b11662 dalam Larutan OSD
Larutan OSD ditambahkan kultur bakteri P. aeruginosa IPBCC.b11662.
sebanyak 10% (v/v) dengan konsentrasi 107 dan dilakukan analisis tegangan
permukaan dan kerapatan optik.
2. Adaptasi kultur P. aeruginosa IPBCC.b11662.
Adaptasi bakteri dilakukan pada erlenmeyer 250 mL dengan
menambahkan 10 mL suspensi bakteri pada 100 mL media minimal untuk
minyak bumi. Komposisi media minimal minyak bumi dalam 1000 ml
mengandung 0,5 g K2HPO4, 1 g (NH4)2Cl, 0,02 g MgSO4.7H2O, 0,2 g Yeast
Ekstrak, 0,1 g Casamino Acid, 1 ml unsur kelumit (0.05 g/l MgSO4.7H2O, 0,002
g FeSO4,0,5 mg/l CuSO4.5H2O, 0,2 mg/l MnSO4.4H2O, 0,2 mg/l ZnSO4),
dengan 10 persen (v/v) crude oil. Campuran media dan bakteri diinkubasi pada
waterbath shaker dengan suhu 37°C selama 5 hari dengan kecepatan 120 rpm.

9
Kultur mikrob yang telah teradaptasi ini selanjutnya digunakan untuk uji
bioremediasi.
Pengujian Bioremediasi
Pengujian aplikasi OSD pada tanah tercemar minyak bumi dilakukan sesuai
dengan hasil terbaik dari campuran tanah yang dikembangkan oleh Arifuddin
(2016). Simulasi tumpahan minyak di tanah menggunakan wadah plastik berukuran
40 cm x 20 cm x 12 cm. Wadah plastik diisikan tanah latosol yang berasal dari
wilayah Serpong, Tangerang Selatan, Provinsi Banten. Tanah tersebut ditambahkan
crude oil (minyak bumi) dari salah satu lapangan minyak di Indonesia. Tanah
latosol sebanyak 4,2 kg dicampurkan dengan pasir sungai (1,8 kg) dan minyak
mentah (360 mL). Setelah tanah diaduk hingga rata, tanah yang sudah
terkontaminasi minyak bumi tersebut didiamkan selama 24 jam untuk proses
penstabilan. Pengujian dilakukan dengan rasio antara penambahan OSD terhadap
jumlah cemaran crude oil (Dispersant to Oil Ratio/DOR) sebesar 0 : 1 ; 0,5 : 1 dan
1 : 1. Kemudian bakteri P. aeruginosa IPBCC.b11662 ditambahkan sesuai variabel
(0% dan 10% v/v). Masing-masing wadah diberikan nutrien dengan cara
menambahkan urea dan TSP-36 hingga rasio C : N : P = 100 : 10 : 1. Secara periodik
dilakukan pengukuran pH, suhu, kadar air, pengukuran populasi bakteri dengan
Total Plate Count (TPC) dan Total Petroleum Hydrocarbon (TPH) serta analisa
komponen minyak dengan kromatografi gas spektrofotometri massa (GC-MS).
Selama 6 minggu pengukuran parameter dilakukan pada setiap minggu sementara
pengukuran TPH dilakukan 2 minggu sekali dan analisa GCMS dilakukan pada
awal dan akhir aplikasi bioremediasi. Prosedur analisis uji kinerja ditunjukkan pada
Lampiran 2. Komposisi dari masing-masing perlakuan dapat dilihat pada Tabel 1.
Sementara diagram alir secara keseluruhan tahapan penelitian disajikan pada
Gambar 3.
Tabel 1 Komposisi dari masing-masing perlakuan
Komposisi
Perlakuan
P1
P2
P3
P4
P5
P6

Campuran
Tanah dan
Pasir (Kg)
6
6
6
6
6
6

Keterangan :
OSD (Oil Spill Dispersant)
C (Karbon)
N (Nitrogen)
P (Fosfor)

Crude
Oil
(ml)
360
360
360
360
360
360

OSD (ml)

Konsentrasi
bakteri (%)

C:N:P

180
360
180
360

0
0
0
10
10
10

100:10:1
100:10:1
100:10:1
100:10:1
100:10:1
100:10:1

10

Perbaikan formulasi
OSD

DEA

Analisa sifat fisiko
kimia OSD

SMES

Stabilitas Emulsi

Analisa densitas,
tegangan permukaan,
pH, viskositas

Formulasi OSD dan P.
aeruginosa IPBCC.b11662

Simulasi tanah terkontaminasi
Minyak bumi

Uji Kinerja (TPH, TPC, suhu, pH, kadar air dan
komposisi hidrokarbon)
Gambar 3 Diagram alir tahapan penelitian

Rancangan Percobaan
Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) Faktorial
dengan 2 faktor, yaitu rasio perbandingan OSD dengan minyak bumi dan
konsentrasi bakteri P. aeruginosa IPBCC.
Rasio perbandingan OSD dengan minyak bumi yang terdiri dari 4 taraf, yaitu:
S0 = tanpa penambahan OSD
S1 = rasio penambahan OSD dengan cemaran minyak (DOR) sebesar 0,5:1
S2 = rasio penambahan OSD dengan cemaran minyak (DOR) sebesar 1:1
Konsentrasi bakteri P. aeruginosa IPBCC.b11662 yang terdiri dari 2 taraf:
P0 = tanpa inokulasi bakteri P. aeruginosa IPBCC.b11662
P1 = inokulasi bakteri P. aeruginosa IPBCC.b11662 sebanyak 10%
Pengamatan pada percobaan tersebut dilakukan dengan 3 kali ulangan setiap
parameternya sehingga jumlah unit percobaannya adalah 3 x 2 x 3 = 18 unit
percobaan. Data hasil pengamatan pada penelitian ini dianalisis dengan ANOVA
(Analysis of Variance) pada taraf α 0.05. Apabila efek tersebut nyata, maka
dilanjutkan dengan uji DMRT (Duncan Multiple Range Test) pada taraf α 0.05.

11
Model matematika dalam percobaan ini sebagai berikut :
Yijk

µ + Ti + αj + βk + (αβ) jk + εijk

Yijk

= Pengamatan pada ulangan ke-i yang menerima perlakuan rasio
perbandingan konsentrasi OSD dengan minyak mentah ke-j dan
dengan inokulasi bakteri Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662.
ke-k dengan i= 1,2,3 j= 1,2,3 dan k= 1,2

µ
Ti
αj
βk
(αβ) jk

= rata-rata umum
= pengaruh ulangan ke-i
= pengaruh perlakuan rasio perbandingan OSD dengan minyak mentah
= pengaruh bakteri Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662
= pengaruh interaksi rasio perbandingan OSD dengan minyak mentah kej dan perlakuan bakteri P. aeruginosa IPBCC.b11662 ke-j

εijk

= pengaruh galat/error

4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Formulasi OSD dan Pseudomonas aeruginosa IPBCC.b11662
Karakteristik Bahan Baku Surfaktan
Pada penelitian ini, surfaktan DEA dan SMES digunakan karena memiliki
sifat biodegradable dan ramah lingkungan. Hal ini disebabkan bahan baku
pembuatan kedua surfaktan yang berasal dari olein sawit. Selain itu kedua surfaktan
juga memiliki sifat pendispersi yang baik karena kedua surfaktan memiliki gugus
hidrofilik dan hidrofobik. Gugus hidrofilik akan mengikat molekul air, sedangkan
gugus hidrofobik akan mengikat molekul minyak sehingga dapat berikatan dalam
sistem emulsi.
Tabel 2 Sifat fisiko kimia surfaktan DEA dan SMES
Parameter
Unit
Hasil Analisis Larutan
DEA (1,5%) SMES(0,9%)
Densitas (30oC)
g/cm3
0,995
0,9952
Viskositas
cP
1,32
1,06
pH
9,84
7,15
Tegangan Permukaan
dyne/cm
25,492
36,60
Keterangan :
sodium metil ester sulfonat (SMES)
dietanolamida (DEA)

DEA yang merupakan salah satu dari surfaktan nonionik disintesis
menggunakan bahan baku metil ester olein berasal dari minyak olein sawit yang
direaksikan dengan dietanolamina dan katalis NaOH pada suhu 140 oC (Hambali et
al. 2014). Proses produksi surfaktan DEA menggunakan metil ester dari minyak

12
sawit melalui reaksi amidasi, yaitu dengan mereaksikan metil ester olein sawit
dengan dietanolamina. Surfaktan DEA yang dihasilkan dilakukan analisa sifat
fisiko kimia surfaktan (Tabel 2).
Penggunaan surfaktan nonionik pada penelitian ini dikarenakan surfaktan
jenis ini tidak memiliki muatan saat dilarutkan pada media air, dimana surfaktan ini
mengandung rantai polietilen oksida sebagai gugus hidrofilik sehingga mudah larut
di air (Tardos 2005). Surfaktan nonionik diketahui dapat menstimulasi biodegradasi
hidrokarbon poliaromatik melalui peningkatan bioavailabilitas (Zheng dan Obbard
2001). Surfaktan nonionik umum digunakan dalam penelitian biodegradasi
hidrokarbon karena kurang toksik terhadap bakteri dan tidak menyebabkan
perubahan pH yang dapat mengganggu proses biodegradasi (Volkering et al. 1995).
Surfaktan kedua yang digunakan dalam formulasi OSD adalah sodium metil
ester sufonat (SMES) dari metil ester olein sawit. Sintesis surfaktan anionik ini
dilakukan dengan mereaksikan metil ester dengan gas SO3 pada konsentrasi rendah
sebagai agen pensulfonasi pada suhu 90o-100o C (Hambali et al. 2009). Analisis
surfaktan SMES yang dilakukan meliputi densitas, viskositas pH, dan tegangan
permukaan. Hasil dari analisis tersebut disajikan pada Tabel 2.
CMC (Critical Micelle Concentration)
Batas konsentrasi pembentukan misel ditentukan pada nilai CMC (Critical
Micelle Concentration). CMC merupakan parameter standar untuk mengetahui
konsentrasi emulsi yang seimbang pada formulasi surfaktan, karena umumnya
CMC menjadi titik dimana surfaktan membentuk struktur asosiasi surfaktan
(Wang et al. 2003). Asosiasi surfaktan yang diharapkan pada produk ini adalah
mikroemulsi air dalam minyak. CMC juga diketahui sebagai titik jenuh surfaktan
dapat bekerja untuk mengikat air dan minyak.

Tegangan permukaan (dyne/cm)

80
70
60

50
40
30
20
10

0
0

0,5

1

1,5

2

2,5

Konsentrasi surfaktan DEA (%)

Gambar 4 Pengaruh konsentrasi surfaktan DEA terhadap tegangan permukaan
Untuk mengetahui nilai CMC dilakukan pengukuran tegangan permukaan.
Pada nilai CMC, tegangan permukaan akan konstan walaupun konsentrasi
surfaktan ditingkatkan. Semakin tinggi konsentrasi surfaktan yang dipakai dari nilai

13
CMC, semakin tidak efisien. Hal ini dikarenakan penggunaan dosis surfaktan yang
lebih besar dari nilai CMC dapat mengakibatkan terjadinya emulsi balik
(reemulsification). Secara ekonomis, semakin besar konsentrasi yang digunakan
maka semakin besar biaya yang dikeluarkan.
Pengukuran tegangan permukaan surfaktan DEA dilakukan antara 1% hingga
2,5%. Sementara surfaktan SMES dilakukan antara konsentrasi 0,1% hingga 1%.
Berdasarkan Gambar 4, hasil grafik pengukuran tegangan permukaan surfaktan
DEA terlihat bahwa semakin tinggi konsentrasi surfaktan maka tegangan
permukaan semakin rendah. Air yang digunakan sebagai pelarut surfaktan memiliki
nilai tegangan permukaan sebesar 67,80 dyne/cm. Air mempunyai tegangan
permukaan yang lebih besar diantara kebanyakan cairan karena gaya kohesifnya
lebih besar berdasarkan ikatan hidrogennya (Charlena et al. 2009). Pada konsentrasi
DEA 1% dan 1,5% tegangan permukaan menurun dari 27,94 menjadi 25,49
dyne/cm. Pada konsentrasi 2% dan 2,5% tegangan permukaan meningkat menjadi
26,37 dan 27,06 dyne/cm. Hal ini menunjukkan bahwa CMC untuk surfaktan DEA
terletak pada konsentrasi 1,5%.

Tegangan permukaan (dyne/cm)

80
70
60
50
40

30
20
10
0
0,0

0,1

0,2

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Konsentrasi surfaktan SMES (%)

0,9

1,0

Gambar 5 Pengaruh konsentrasi surfaktan SMES terhadap tegangan permukaan
Tegangan permukaan berbagai konsentrasi surfaktan SMES ditunjukkan pada
Gambar 5. Nilai tegangan permukaan SMES pada konsentrasi 0,1% hingga 0,9%
terus menurun dari 39,50 menjadi 36,60 dyne/cm, kemudian pada konsentrasi 1%
kembali naik menjadi 40,44 dyne/cm. Hal tersebut menandakan bahwa nilai CMC
untuk surfaktan SMES terletak pada konsentrasi 0,9%. Konsentrasi tersebut adalah
konsentrasi terpilih yang akan digunakan sebagai dosis pada tahap pembuatan
produk OSD pada penelitian ini.

14
Formulasi OSD
Tahap penelitian awal dilakukan untuk mendapatkan komposisi yang tepat
untuk menghasilkan produk OSD. OSD yang dihasilkan ditujukan untuk aplikasi
bioremediasi pada tanah tercemar minyak bumi. Sesuai dengan tahap penelitian
sebelumnnya, bahan baku surfaktan yang digunakan adalah surfaktan DEA 1,5%
dan SMES 0,9%. Pembuatan OSD dilakukan dengan mencampur kedua bahan baku
dengan 9 macam rasio. Uji stabilitas emulsi terhadap produk OSD dilakukan
dengan skoring 1-5 (Tabel 3), dimana semakin besar nilai stabilitas emulsi semakin
baik. Berdasarkan nilai stabilitas emulsi, OSD yang dipiih untuk tahap selanjutnya
yang memiliki nilai 4-5. Hasil uji menunjukkan sistem emulsi yang stabil pada rasio
surfaktan DEA dan SMES sebesar 9:1, 8:2, 7:3, 6:4 dan 5:5. Hasil produk OSD
yang memiliki kestabilan yang tinggi dan rendah ditunjukkan pada Gambar 6.
Kelima macam rasio OSD dilakukan analisa lanjutan, yaitu pengukuran densitas,
pH, tegangan permukaan, tegangan antarmuka, viskositas serta kejernihan berupa
nilai absorbansi dan transmisi (Tabel 4). Data pengukuran masing-masing OSD
ditunjukkan pada Lampiran 5. Hasil pengukuran dianalisis dengan ANOVA,
kemudian dilakukan uji lanjut DMRT. Produk OSD terbaik ditentukan dengan
metode skoring dari hasil analisis ke-6 parameter.
Tabel 3 Penilaian stabilitas emulsi produk OSD
Rasio DEA (1,5%) :
SMES (0,9%)
9:1
8:2
7:3
6:4
5:5
4:6
3:7
2:8
1:9

Kejernihan

Stabilitas Emulsi

Sangat jernih
Sangat jernih
Sangat jernih
Jernih
Jernih
Tidak jernih
Tidak jernih
2 fase
2 fase

Sangat stabil
Sangat stabil
Sangat stabil
Stabil
Stabil
Cukup stabil
Cukup tidak stabil
Tidak stabil
Tidak stabil

Nilai stabilitas
emulsi
5
5
5
4
4
3
2
1
1

Keterangan :
Semakin besar nilai stabilitas emulsi semakin baik stabilitas emulsinya

Gambar 6 Penampilan fisik formulasi Oil Spill Dispersant (OSD) yang
stabil (kiri) dan yang tidak stabil (kanan)

15
Tabel 4 Sifat fisiko kimia OSD
SIFAT FISIKO KIMIA
Tegangan Tegangan
Ukuran
Absorbansi
Densitas
Viskositas (cP)
pH
antarmuka permukaan
droplet
(gr/cm3)
(dyne/cm) (dyne/cm)
(µm)
3,2
0,19a
25,72c
1,24d
0,99568a
9,8e
1,26a
3
0,19a
24,92b
1,23d
0,99571b
9,69d
1,46a
3
0,20a
23,57a
1,17c
0,99597c
9,59c
1,55a
2,8
0,22a
25,22b
1,1b
0,99600d
9,46b
3,73b
2,8
0,32b
26,02c
1,03a
0,99617e
9,38a
4,83b
Keterangan :
- OSD (Oil Spill Dispersant)
- Untuk kolom yang sama, angka yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata
menurut uji Duncan pada taraf nyata 5%

RASIO (DEA :
SMES)
9:1
8:2
7:3
6:4
5:5

Tegangan permukaan (dyne/cm)

Tegangan Permukaan OSD
Parameter tegangan permukaan diberi bobot skoring sebesar 40% pada
penentuan produk OSD. Tegangan permukaan dinilai cukup besar mempengaruhi
kinerja OSD dalam mendegradasi minyak dibandingkan dengan sifat fisiko kimia
lainnya. Tegangan permukaan merupakan energi yang dibutuhkan dalam
meningkatkan luas permukaan cairan dalam satuan luas. Oleh sebab itu semakin
rendah nilai tegangan permukaan OSD semakin baik. Surfaktan dapat
meningkatkan kelarutan minyak dalam fase cairan melalui proses dispersi, sehingga
permukaan minyak yang didegradasi oleh bakteri bertambah (Herdiyantoro 2005).
Peran surfaktan dalam proses bioremediasi adalah meningkatkan bioavailabilitas
senyawa minyak yang memiliki kadar solid yang tinggi sehingga dapat lebih
terlarut dalam media.
27
26
25
24
23
22
21
20
9:1

8:2

7:3

6:4

5:5

Rasio DEA : SMES

Gambar 7 Pengaruh rasio DEA : SMES terhadap tegangan permukaan
Menurut Schramm (2000) penurunan tegangan permukaan terjadi karena
adanya gaya kohesi dan adhesi pada permukaan air. Gaya adhesi yang terjadi pada
permukaan dapat mengakibatkan molekul pada permukaan akan tarik menarik
dengan molekul di bawah permukaan. Densitas yang kecil memiliki kerapatan
partikel yang kecil sehingga gaya yang diperlukaan saat memecahkan permukaan
cairan akan kecil (Young 2004). Grafik hasil pengukuran tegangan permukaan

16
kelima produk OSD ditunjukkan pada Gambar 7. Berdasarkan Tabel 4 terlihat
bahwa untuk OSD dengan rasio DEA : SMES sebesar 9:1 dan 5:5 tidak berbeda
nyata. Sama halnya dengan produk OSD 8:2 dan 6:4 memiliki nilai yang tidak
berbeda nyata. Sementara produk OSD 7:3 memiliki nilai tegangan permukaan
yang paling rendah di antara produk OSD lainnya, yakni 23,57 dyne/cm.

Tegangan antarmuka (dyne/cm)

Tegangan Antarmuka OSD
Gambar 8 menunjukkan hasil pengujian tegangan antarmuka yang dihasilkan
kelima produk OSD. Nilai tegangan antarmuka atau IFT (Interfacial Tension) yang
dihasilkan oleh surfaktan semakin meningkat seiring dengan peningkatan rasio
larutan SMES yang ditambahkan. Uji ini dilakukan untuk mengetahui kinerja
surfaktan dalam menurunkan tegangan antarmuka minyak dengan air. Larutan
surfaktan yang mempunyai kinerja baik adalah larutan yang mampu menurunkan
tegangan antarmuka sebesar < 10 -2dyne/cm (Rivai 2011). Nilai IFT diberi bobot
15% dalam penilaian produk OSD. Tegangan antar muka yang dihasilkan oleh
produk OSD DEA dan SMES 5:5 berbeda nyata dengan ke-4 produk OSD lainnya.
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
9:1

8:2

7:3

6:4

5:5

Rasio DEA : SMES

Gambar 8 Pengaruh rasio DEA : SMES terhadap tegangan antarmuka

pH dan Ukuran droplet OSD
Parameter pH dan ukuran droplet produk OSD masing-masing diberi bobot
10% pada metode skoring penentuan produk OSD yang akan digunakan pada tahap
aplikasi bioremediasi. Hasil pengukuran pH produk OSD menurun seiring dengan
penambahan rasio surfaktan SMES (Gambar 9). Nilai pH formulasi bersifat basa,
karena ada keseimbangan ion di antara kedua campuran tersebut. Semakin besar
konsentrasi SMES, maka pH semakin rendah. Nilai pH ideal untuk pemanfaatan di
lingkungan adalah sektiar 6-9 atau mendekati netral. Kondisi optimum untuk proses
bioremediasi biasanya antara 6-8.

17
10,0
9,8

pH

9,6
9,4
9,2
9,0
9:1

8:2
7:3
6:4
Rasio DEA : SMES

5:5

Gambar 9 Pengaruh rasio DEA : SMES terhadap pH
Ukuran droplet pada suatu sistem emulsi sangat berpengaruh pada faktor
stabilitas emulsi, semakin kecil ukuran droplet maka emulsi yang terb