Pada penelitian skala laboratorium, pH masing masing perlakuan berkisar pH 6-7. Selama proses biodegradasi berlangsung pH berada pada selang pH
normal. Bakteri pada umumnya dapat tumbuh baik pada pH normal 6-8 yang
merupakan selang pH yang kondusif bagi pertumbuhan bakteri dan proses metabolismenya dalam memanfaatkan HOW sebagai sumber karbonnya.
Biodegradasi minyak bumi dipengaruhi oleh nilai pH yang terjadi pada lingkungan tersebut. Mayoritas mikroorganisme tanah akan tumbuh dengan subur
pada pH antara 6 sampai 8. Ekstrimnya nilai pH pada beberapa tanah dapat memperlambat kemampuan mikroorganisme dalam mendegradasi hidrokarbon
Leahy dan Colwell, 1990. Tingkat keasaman pH merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi
laju pertumbuhan bakteri, kemampuan bakteri dalam membangun sel, transportasi melalui mebran sel dan keseimbangan reaksi katalis Cookson, 1995. Tingkat
keasaman pH dapat berubah selama pertumbuhan mikroba. Peningkatan pH dapat terjadi jika adanya proses reduksi nitrat membentuk ammonia atau gas
nitrogen, sedangkan penurunan pH terjadi bila terbentuknya asam-asam organik sebagai hasil proses fermentasi Tanner, 1997.
Dari pembahasan hasil penelitian skala laboratorium diatas didapatkan kondisi terbaik proses degradasi HOW dengan teknik bioslurry menggunakan
bakteri Salipiger sp. MY7 dan Bacillus altitudinis MY12 yaitu pada kombinasi tingkat cemaran 15 dan 10 padatan dengan nilai degradasi HOW terbaik
sebesar 80,16 yang diterapkan pada penelitian dengan skala yang lebih besar yaitu skala 32 Liter.
4.4. Penelitian Skala 32 Liter
Penelitian tahap skala 32 L ini merupakan lanjutan dari penelitian skala laboratoium dimana percobaan terdiri dari perlakuan kombinasi bahan pencemar
dan persen padatan dengan penambahan mikroba Salipiger sp. MY7 dan Bacillus altutidinis MY12 dengan dua ulangan dan tanpa penambahan mikrobasebagai
kontrol. Penelitian tahap skala 32 L dilakukan selama 28 hari dengan selang
pengamatan 7 hari. Penentuan lama waktu degradasi 28 hari ini berdasarkan penelitian Charlena 2010 bahwa proses degradasi HOW mulai melambat dan
bakteri Salipiger sp. MY7 dan Bacillus altutidinis MY12 mulai mengalami penurunan pertumbuhan jumlah sel pada hari ke ke 21 dan 28.
4.4.1. Degradasi Hidrokarbon
Selama 28 hari proses biodegradasi oleh bakteri Salipiger sp. MY7 dan Bacillus altitudinis MY12 terhadap Heavy Oil Waste HOW, diperoleh
penurunan TPH sebesar 36,61 untuk perlakuan dengan penambahan bakteri. Sedangkan tanpa penambahan bakteri penurunan TPH terjadi sebesar 13,50
Gambar 14.
5 10
15 20
7 14
21 28
Lama Proses Biodegradasi hari
K ad
ar T
P H
Degradasi TPH
perlakuan1 Degradasi
TPH perlakuan2
Degradasi TPH kontrol
10 20
30 40
50
7 14
21 28
Lama Proses Biodegradasi hari L
aj u
d egr
ad as
i
T P
Hh ar
i
Gambar 14 Penurunan persentase TPH dalam proses biodegradasi HOW
Gambar 15 Laju degradasi HOW
Dari hasil proses biodegradasi HOW skala 32 L terlihat bahwa dua perlakuan mengalami penurunan nilai TPH yang lebih rendah dari kontrol. Trend
proses degradasi pada minggu pertama berlangsung lambat atau cenderung datar. Ini memperlihatkan bahwa bakteri yang mempunyai kemampuan dalam degradasi
HOW masih dalam masa adaptasi terhadap bahan pencemar dalam memanfaatkan HOW sebagai sumber karbon. Setelah satu minggu hingga minggu kedua nilai
degradasi TPH dan proses degradasi berjalan lebih cepat dengan grafik yang menurun tajam. Hal ini memperlihatkan bahwa mikroba telah memanfaatkan
HOW sebagai sumber karbon dalam proses metabolismenya. Pada minggu ke tiga hingga keempat penurunan nilai TPH kembali perlahan dan laju degradasi mulai
menurun ditandai dengan grafik terlihat melandai. Hal ini memperlihatkan bahwa bakteri sudah berada pada fase stationer kehidupannya dan menuju pada fase
kematian. Mariano et al. 2007 dan Sook Oh et al. 2001 menyatakan bahwa tingkat
degradasi hidrokarbon juga dipengaruhi oleh keseimbangan nutrien yang dibutuhkan bakteri dalam proses pemanfaatan hidrokarbon untuk hidupnya.
Kekurangan unsur N dan P dapat menghambat kerja bakteri dalam mendegradasi hidrokarbon yang berakibat pada rendahnya tingkat degradasi bakteri terhadap
sumber karbon yang tersedia yang berasal HOW. Perbedaan disain reaktor, metode dan disain agitator dan kecepatan agitasi
diduga juga mempengaruhi proses biodegradasi oleh bakteri Salipiger sp. MY7 dan Bacillus altutidinis MY12. Beberapa kondisi ini diduga mempengaruhi
ketersediaan oksigen bagi mikroba. Mikroorganisme pendegradasi minyak bumi umumnya tergolong dalam
mikroorganisme aerob, sehingga adanya oksigen sangat penting dalam proses degradasi. Ketersediaan oksigen pada tanah tergantung pada tingkat konsumsi
oksigen oleh mikroorganisme, jenis tanah dan keberadaan substrat yang dapat digunakan untuk mengurangi oksigen. Keberadaan oksigen merupakan faktor
pembatas laju degradasi hidrokarbon. Kebutuhan akan oksigen digunakan untuk mengkatabolisme senyawa hidrokarbon dengan cara mengoksidasi substrat
dengan katalis enzim oksigenase. Hidrokarbon juga dapat didegradasi secara
anaerobik tetapi laju degradasi hidrokarbon tersebut lebih lambat jika di bandingkan dengan hidrokarbon yang didegradasi secara aerobik Leahy dan
Colwell, 1990. Mikroorganisme dapat memperoleh oksigen dalam bentuk oksigen bebas
yang terdapat di udara dan tanah, serta oksigen yang terlarut dalam air. Dalam studi laboratorium, penambahan oksigen dapat dilakukan dengan pengadukan dan
aerasi. Pengadukan menyebabkan pecahnya lapisan minyak pada permukaan air sehingga berlangsung suplai oksigen dari udara. Dengan demikian kebutuhan
mikroorganisme akan oksigen terpenuhi. Di samping itu, aerasi dan pengadukan menyebabkan terjadinya kontak yang lebih intensif antara mikroorganisme
dengan senyawa hidrokarbon pencemar sehingga degradasi oleh mikroorganisme dapat berlangsung lebih cepat.
Bioremediasi tanah terkontaminsai petroleum hydracarbon dengan proses Bioslurry pada skala pilot oleh Banerji et al. 1997 mendapatkan hasil bahwa
degradasi kandungan TPH berlangsung cepat pada 7 hari pertama hingga minggu kedua, setelah itu penurunan TPH berlangsung lambat hingga hari ke 30. Setelah
48 hari proses biodegradasi dengan proses bioslurry , penurunan TPH mencapai 91. Bioslurry reaktor dengan sirkulasi yang memadai dapat menurunkan TPH
pada tanah lebih besar dari 90 dalam waktu 48 hari, Namun demikian untuk beberapa tanah yang terkontaminasi petroleum hidrokarbon jangka waktu ini
mungkin tidak cukup dan membutuhkan proses bioremediasi lebih lanjut.
4.4.2. Pertumbuhan Mikroba
Pertumbuhan mikroorganisme secara umum dapat dibagi menjadi empat fase, yakni fase lag pertumbuhan lambat, fase pertumbuhan logaritmik, fase
stasioner dan fase kematian. Keberadaan mikroorganisme ditentukan oleh kemampuan metabolisme tiap-tiap individu serta ketahanan terhadap metabolic
toksik. Degradasi senyawa hidrokarbon berhubungan dengan populasi bakteri, pada tahap awal mikroorganisme beradaptasi di lingkungan minyak heavy oil,
kemudian pada saat pertumbuhan sel bakteri berada pada fase pertumbuhan logaritmik maka senyawa hidrokarbon yang ada akan semakin berkurang akibat
aktivitas mikroorganisme dan pada saat mikroorganisme tersebut sudah tidak
mampu mendegradasi senyawa hidrokarbon yang ada maka pertumbuhannya akan terus menurun dan akhirnya sel bakteri tersebut akan mati. MECHEA, 1991.
2 4
6 8
10
7 14
21 28
Lama proses biodegradasi hari log T
P C
cf u
m l
Gambar 16 Populasi bakteri dalam proses biodegradasi HOW
Populasi bakteri pendegradasi HOW berlangsung cepat hingga hari ke 14, kemudian cenderung datar hingga hari ke 28. Dari gambar 16 terlihat bahwa
jumlah populasi mikroba masih cukup tinggi pada hari ke 28 yang memungkinkan proses biodegradasi masih dapat terus berlajut dengan menjaga kondisi yang
optimum bagi mikroba untuk tumbuh dan memanfaatkan HOW sebagai sumber energinya sehingga proses biodgradasi dapat terus berlanjut.
Hasil penelitian Hidayati 2009, bakteri pendegradsi PAH menunjukkan pertumbuhan yang tajam pada hari ke 0 hingga hari ke 7 dan pertumbuhan mulai
melambat estela hari ke 14 dan menurun secara perlahan hingga hari ke 28. Sementara Charlena 2010 mendapati bahwa bakteri pendegradasi HOW
megalami pertumbuhan yang pesat pada minggu pertama dan mulai melambat hingga minggu ke-2 dan menurun perlahan hingga hari ke 28. Jumlah
pertumbuhan bakteri berkisar antara 10
6
hingga 10
9
CFUml yang merupakan kisaran jumlah bakteri yang optimum dalam mendegradsi hidrokarbon Trinidad,
2004.
4.4.3. Perubahan pH
Biodegradasi minyak bumi dipengaruhi oleh nilai pH yang terjadi pada lingkungan tersebut. Mayoritas mikroorganisme tanah akan tumbuh dengan subur
pada pH antara 6 sampai 8. Ekstrimnya nilai pH pada beberapa tanah dapat memperlambat kemampuan mikroorganisme dalam mendegradasi hidrokarbon
Leahy dan Colwell, 1990.
2 4
6 8
10
7 14
21 28
Lama proses biodegradasi hari pH
pH perlakuan pH kontrol
Gambar 17 Nilai pH selama proses biodegradasi HOW
Selama 28 hari proses biodegradasi HOW, terjadi perubahan pH baik pada bioreaktor dengan perlakuan penambahan bakteri maupun bioreaktor tanpa
penambahan bakteri kontrol. Pada perlakuan dengan penambahan bakteri, pH berkisar 7-9 sedangkan perlakuan tanpa penambahan bakteri pH berkisar 7-8.
Kisaran pH ini merupakan kondisi lingkungan yang optimal untuk pertumbuhan bakteri dimana mikroba dapat tumbuh dengan baik dan optimal dalam melakukan
proses degradasi bahan pencemar. Peningkatan pH selama proses biodegradasi dan cenderung basa ini memperlihatkan bahwa selama proses biodegradasi
berlangsung terjadi reaksi yang menghasilkan amoniak Hasil penelitian Charlena 2010, bakteri pendegradasi HOW tumbuh baik
pada selang pH 6-8. Sedangkan pada penelitian Hidayati 2009 selama proses biodegradasi PAH menggunakan bakteri Bacillus megaterium pH berkisar pada
selang 7-8. Dalam proses biodegardasi minyak diesel didapat nilai pH 7-9 Eris, 2006
4.4.4. Perubahan Temperatur
Temperatur mempengaruhi kondisi fisik hidrokarbon yang mencemari tanah dan mikroorganisme yang mengkonsumsinya. Pada temperatur yang rendah,
viskositas dari minyak meningkat sehingga penguapan rantai pendek alkana terkurangi dan kelarutan air menurun sehingga menunda terjadinya biodegradasi.
Temperatur yang semakin tinggi dapat meningkatkan tingkat metabolisme hidrokarbon menjadi maksimum yaitu antara 30 – 40
o
5 10
15 20
25 30
35 40
7 14
21 28
Lama proses biodegradasi hari Suhu oC
Suhu perlakuan Suhu kontrol
C. Di atas temperatur ini, aktivitas enzim akan menurun dan toksisitas hidrokarbon pada membran sel akan
semakin tinggi Leahy dan Colwell, 1990.
Gambar 18 Suhu selama proses biodergradasi HOW
Dalam proses biodegradasi skala 32 L, suhu perlakuan berkisar antara 28 – 30
o
C sedangkan suhu kontrol berkisar antara 29 – 34
o
C. Suhu yang optimum untuk pertumbuhan bakteri dan proses degradasi adalah berada pada kisaran 30 –
40
o
Pemerintah Republik Indonesia telah mengeluarkan peraturan tentang Tatacara dan Persyaratan Teknis Pengolahan Limbah Minyak Bumi dan Tanah
C.
4.5. Skala Laboratorium Vs Skala Lebih besar 32 L