Bioremediasi Menggunakan Bioreaktor TINJAUAN PUSTAKA 1. Keadaan di Lokasi PESK Talawaan-Tatelu

pertumbuhan bakteri, 3 kondisi lingkungan yang kondusif untuk hidup dan tumbuh, serta menunjang aktivitas transformatif bakteri dengan laju yang optimal. Bioreaktor atau reaktor biologis adalah tempat berlangsungnya perubahan suatu zat akibat adanya reaksi kimia dalam proses tangki fermentasi yang dikendalikan Hartoto dan Sailah, 1992. Menurut Machfud et al. 1989, fermentasi memiliki pengertian sebagai suatu proses terjadinya perubahan kimia pada suatu substrat organik melalui aktifitas enzim yang dihasilkan oleh bakteri. Menurut Tjokrokusumo 1998 pada dasarnya reaktor pengolahan secara biologis dapat dibedakan atas 2 jenis yaitu: reaktor pertumbuhan tersuspensi dan reaktor ertumbuhan melekat. Pada reaktor pertumbuhan tersuspensi, mikrob tumbuh dan berkembang dalam keadaan tersuspensi; sedangkan pada reaktor pertumbuhan melekat, bakteri tumbuh pada media pendukung dengan membentuk lapisan film atau biofilm untuk melekatkan dirinya. Pertumbuhan bakteri akan melekat bila tumbuh pada medium padat sebagai pendukung dan aliran limbah kontak dengan organisme. Media pendukung dapat berupa batuan vulkanik, batu-batu besar karang, lembaran plastik bergelombang atau cakram yang berputar. Batuan vulkanik yang berperan sebagai media pendukung dimana bakteri pereduksi merkuri tumbuh diatas media tersebut membentuk lapisan biofilm untuk melekatkan diri pada permukaan batu Tjokrokusumo, 1998. Menurut Barus 2007, dari hasil foto scanning electron micrograph SEM memperlihatkan morfologi batu vulkanik yang tidak teratur dan memiliki banyak rongga-rongga didalamnya. Rongga-rongga tersebut berfungsi sebagai tempat melekat bagi bakteri, membentuk koloni pertumbuhan biofilm, dan memberikan perlindungan terhadap abrasi aliran limbah cair dalam bioreaktor Elfrida, 1999. Biofilm merupakan suatu fenomena alamiah dimana sebagian besar bakteri di alam berasosiasi dengan permukaan padatan. Biofilm terdiri dari sel-sel bakteri yang melekat erat ke suatu permukaan sehingga berada dalam keadaan diam sesil, tidak mudah lepas atau berpindah tempat irreversible. Pelekatan ini seperti pada bakteri disertai oleh penumpukan bahan-bahan organik yang diselubungi oleh matrik polimer ekstraseluller yang dihasilkan oleh bakteri tersebut. Matrik ini berupa struktur benang-benang bersilang satu sama lain yang dapat berupa perekat bagi biofilm. Biofilm terbentuk karena adanya interaksi antara bakteri dan permukaan yang ditempeli. Interaksi ini terjadi dengan adanya faktor-faktor yang meliputi kelembaban permukaan, makanan yang tersedia, pembentukan matrik ekstraseluller exopolimer yang terdiri dari polisakarida, faktor-faktor fisikokimia seperti interaksi muatan permukaan dan bakteri, ikatan ion, ikatan Van Der Waals, pH dan tegangan permukaan serta pengkondisian permukaan. Dengan kata lain terbentuknya biofilm adalah karena adanya daya tarik antara kedua permukaan psikokimia dan adanya alat yang menjembatani pelekatan matrik eksopolisakarida. Odergaard et al. 1994 menyatakan bahwa keuntungan reaktor biofilm dalam menangani limbah industri yaitu: 1 perlakuan yang diterapkan dapat dibuat lebih kompak karena membutuhkan tempat yang relatif sedikit, 2 hasil perlakuan tidak terikat oleh pemisahan slugde pada akhir proses, dan 3 biomassa yang terjerat dapat digunakan dengan cara lain yang lebih khusus karena tidak tercampur dengan sludge. Menurut Barus 2007 pengolahan limbah cair dengan menggunakan sistem bioreaktor mempunyai kemampuan yang tinggi untuk mereduksi merkuri dalam waktu yang relatif singkat. Pembentukan biofilm 6 hari merupakan kondisi paling optimum untuk mereduksi merkuri. Pada perlakuan tersebut menggunakan bakteri Pseudomonas pseudomallei ICBB 1512 yang mampu hidup pada 6 ppm HgCl 2 dan dapat menurunkan merkuri sebesar 98.54 dari 6.53 menjadi 0.10 ppm. Pengoperasian bioreaktor menggunakan kultur tunggal bakteri pereduksi merkuri lebih efisien daripada penggunaan kultur campuran karena memiliki aktivitas yang tinggi sehingga dapat digunakan dalam pengolahan limbah tercemar merkuri Zulkifli, 2002. Karbon aktif merupakan karbon yang memiliki luas permukaan yang sangat besar sehingga dapat digunakan untuk berbagai aplikasi seperti menyerap bau, warna, pengotor, bahkan logam berat seperti merkuri. Karbon aktif dalam bentuk serbuk kecepatan adsorpsinya lebih cepat daripada dalam bentuk butiran granula. Sumber bahan baku karbon aktif terdiri dari kayu, ampas tebu, kulit buah, batok kelapa, dan batubara muda. Karbon aktif memiliki 2 bentuk yang biasa digunakan dalam pengolahan air minum yaitu: bentuk bubuk dan bentuk butiran granular. Karbon aktif selain dapat menghilangkan zat -zat organik, juga digunakan untuk menjerap bahan-bahan anorganik seperti Fe, Pb, Ag, Cd, Hg dan sebagainya dalam jumlah tertentu. Menurut Gluszcz et al. 2008 penggunaan karbon aktif dengan a fixed-bed bioreaktor dapat digunakan dalam proses bioreduksi ion merkuri karena dapat menurunkan konsentrasi merkuri sekitar 50. Suhu berperan penting dalam mengatur jalannya reaksi metabolisme bagi semua makhluk hidup. Khususnya bagi bakteri, suhu lingkungan yang berada lebih tinggi dari suhu yang dapat ditoleransi akan menyebabkan denaturasi protein dan komponen sel esensial lainnya sehingga sel akan mati. Demikian pula bila suhu lingkungannya berada di bawah batas toleransi, membran sitoplasma tidak akan berwujud cair sehingga transportasi nutrisi akan terhambat dan proses kehidupan sel akan terhenti. Power of Hidrogen yang lazimnya disingkat pH derajat keasaman untuk menyatakan tingkat keasaman dan atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Yang dimaksudkan “keasaman” adalah konsentrasi ion hydrogen H + dalam pelarut air, sedangkan “kebasaan” adalah konsentrasi ion OH - dalam pelarut air. Suatu larutan dikatakan netral apabila memiliki nilai pH=7, nilai pH7 menunjukkan larutan memiliki sifat basa, dan nilai pH7 menunjukan keasaman Bibiana, 1994. Pertumbuhan dan kemampuan hidup bakteri sangat dipengaruhi sangat dipengaruhi oleh pH lingkungan dan tiap bakteri menunjukkan kebutuhan yang berbeda. Tiap mikrob memiliki kemampuan tumbuh dalam kisaran pH yang spesifik yang mungkin lebar atau sempit dengan laju pertumbuhan yang cepat dalam kisaran optimum yang sempit.

2.5. Bioremediasi Menggunakan Tanaman

Bioremediasi tidak hanya terbatas pada pemanfaatan aktifitas mikrob, tetapi juga menggunakan tanaman yang disebut fitoremediasi. Istilah fitoremediasi berasal dari kata Inggris „phytoremediation‟; kata ini sendiri tersusun atas dua kata, yaitu phyto yang berasal dari kata Yunani phyton tumbuhan dan remediation yang berasal dari kata Latin remedium menyembuhkan, dalam hal ini berarti juga menyelesaikan masalah dengan cara memperbaiki kesalahan atau kekurangan. Dengan demikian fitoremediasi dapat didefinisikan: penggunaan tumbuhan untuk menghilangkan, memindahkan, menstabilkan, atau menghancurkan bahan pencemar baik itu senyawa organik maupun anorganik. Fitoremediasi dapat diaplikasikan pada limbah organik maupun anorganik dalam bentuk padat, cair, dan gas Salt et al., 1998. Fitoremediasi adalah salah satu teknologi yang bersahabat dengan lingkungan yang tidak mahal dan efektif. Tanaman-tanaman hiperakumulator logam dapat digunakan untuk mengubah logam baik yang berasal dari daratan maupun lautan Shah, 2007. Menurut Suthersan 2001 bahwa proses dalam fitoremediasi berlangsung secara alami dengan enam tahap proses secara serial yang dilakukan tumbuhan terhadap zat kontaminan pencemar yang berada disekitarnya, yaitu: 1. Phytoacumulation adalah proses tumbuhan menarik zat kontaminan dari media sehingga berakumulasi disekitar akar tumbuhan, proses ini disebut juga Hyperacumulation. 2. Rhizofiltration adalah proses adsorpsi atau pengendapan zat kontaminan oleh akar untuk menempel pada akar. 3. Phytostabilization adalah penempelan zat-zat contaminan tertentu pada akar yang tidak mungkin terserap kedalam batang tumbuhan. Zat-zat tersebut menempel erat stabil pada akar sehingga tidak akan terbawa oleh aliran air dalam media.

4. Rhyzodegradation adalah penguraian zat-zat kontaminan oleh aktivitas

mikrob yang berada disekitar akar tumbuhan. Misalnya ragi, fungi dan bakteri. 5. Phytodegradation adalah proses yang dilakukan tumbuhan menguraikan zat kontaminan yang mempunyai rantai molekul yang kompleks menjadi bahan yang tidak berbahaya dengan dengan susunan molekul yang lebih sederhana yang dapat berguna bagi pertumbuhan tumbuhan itu sendiri. Proses ini dapat berlangsung pada daun, batang, akar atau di luar sekitar akar dengan bantuan