Biodesulfurisasi Dibenzothiopena dalam Model Minyak Tetradekana oleh Bakteri Pendegradasi Sulfur Isolat SBJ8 pada Suhu, Ph, dan Sumber Karbon yang Berbeda.
BIODESULFURISASI DIBENZOTHIOPENA DALAM MODEL MINYAK
TETRADEKANA OLEH BAKTERI PENDEGRADASI SULFUR ISOLAT
SBJ8 PADA SUHU, pH, DAN SUMBER KARBON YANG BERBEDA
SKRIPSI
OLEH:
GDE AGUNG BAGUS SURYA ADNYANA
NIM. 1111205043
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS UDAYANA
BUKIT JIMBARAN
2016
BIODESULFURISASI DIBENZOTIOPENA DALAM MODEL MINYAK
TETRADEKANA OLEH BAKTERI PENDEGRADASI SULFUR ISOLAT SBJ 8
PADA SUHU, pH, DAN SUMBER KARBON YANG BERBEDA
SKRIPSI
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar
Sarjana Teknologi Pertanian pada Fakultas Teknologi Pertanian
Universitas Udayana
Oleh:
Gde Agung Bagus Surya Adnyana
NIM : 1111205043
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS UDAYANA
BUKIT JIMBARAN
2016
i
Gde Agung Bagus Surya Adnyana (1111205043). Biodesulfurisasi Dibenzotiopena
Dalam Model Minyak Tetradekana Oleh Bakteri Pendegradasi Sulfur Isolat SBJ8
Pada Suhu, pH, dan Sumber Karbon Yang Berbeda. Di bawah bimbingan Ir. Ida
Bagus Wayan Gunam, MP., Ph.D dan Anak Agung Made Dewi Anggreni, S.TP.,
M.Si.
ABSTRAK
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui suhu, pH, dan sumber karbon
yang optimal untuk kegiatan biodesulfurisasi oleh isolat SBJ8. Isolat ditumbuhkan
pada media MSSF-TD dengan konsentrasi 200 ppm DBT di tetradekana diuji pada
berbagai suhu 33˚C, 37˚C, 41˚C, 45˚C, dan 49˚C, Tahap kedua adalah media awal pH
berbagai 5; 5,5; 6; 6,5; 7; 7,5 dan; 8 menggunakan suhu terbaik telah diperoleh pada
tahap pertama. Tahap ketiga adalah variasi dari sumber karbon untuk menggunakan
glukosa, gliserol, sukrosa dan asam sitrat dengan suhu dan pH yang terbaik yang telah
diperoleh dari tahap sebelumnya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa isolat SBJ8
memiliki suhu terbaik 37˚C, pH awal 7 dan glukosa sebagai sumber karbon. Dalam
kondisi ini, isolat SBJ 8 memiliki pertumbuhan tertinggi masing- masing 0.552, 0.468
dan 0.358, serta bisa menurunkan DBT dalam tetradekana berturut-turut masingmasing 80.83%, 88.99% dan 85.66%.
Kata kunci: Biodesulfurisasi, SBJ 8, dibenzotiopena, tetradekana
ii
Gde Agung Bagus Surya Adnyana (1111205043). Biodesulfurisasi Dibenzotiopena
in Oil Tetradekana by Bacteria Degrading Sulfur SBJ8 Isolates at a Temperature,
Ph, and Different Carbon Source. Supervised by Ir. Ida Bagus Wayan Gunam,
MP., Ph.D and Anak Agung Made Dewi Anggreni, S.TP., M.Si.
ABSTRACT
The objective of this research was to determine the temperature, pH, and the
optimal carbon source for biodesulfurization activity of SBJ 8 isolate. The isolate was
grown on MSSF-TD medium with a concentration of 200 ppm DBT in tetradecane
tested at various temperature of 33˚C, 37˚C, 41˚C, 45˚C, 49˚C, The second stage was
the initial media pH various 5; 5.5; 6; 6.5; 7; 7.5 and; 8 using the best temperature have
been obtained in the first stage. The third stage was the variation of the carbon source to
use glucose, glycerol, sucrose and citric acid with the temperature and pH of the best
that has been obtained from the preceding stage. The results showed that the isolate of
SBJ 8 had an optimum temperature of 37˚C, initial medium pH of 7 and glucose as a
carbon source. In these conditions, SBJ 8 isolate had the highest growth of 0.552, 0.468
and 0.358, and could degrade DBT in row tetradekane of 80.83%, 88.99% and 85.66%
respectively.
Keywords: biodesulfurization, dibenzothiopene, SBJ8, tetradecane
iii
RINGKASAN
Penggunaan energi fosil terutama minyak bumi juga mempunyai dampak yang
negatif yaitu hasil pembakaran tidak sempurna dari minyak bumi dan batu bara
menghasilkan SOx yang dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan seperti polusi
udara dan hujan asam (Laras, 2006). Hujan asam akan memberikan pengaruh pada
daerah yang terkena seperti tanah di daerah hutan ataupun persawahan, air, mesin
industri dan bahan-bahan material lainnya. Hujan asam akan menurunkan pH tanah dan
air yang menyebabkan kerusakan tanaman, ekosistem air, mempercepat proses
pengkaratan dari beberapa material dan menyebabkan gangguan kesehatan (Cahyono,
2007).
Hidrodesulfurisasi (HDS) adalah teknologi yang sama digunakan oleh kilang
untuk mengurangi kandungan belerang. Dalam proses hidrodesulfurisasi (HDS) ini
katalitik belerang dikonversi menjadi hidrogen sulfida dengan mengkonversi belerang
menjadi hidrogen sulfida sehingga pada hidrodesulfurisai ini hanya menggunakan suhu
dan tekanan yang tinggi, oleh karena itu biaya modal serta biaya operasi terkait dengan
HDS sangat tinggi, dan tidak bekerja dengan baik pada senyawa sulfur organik (Nidhi
et al., 2005).
Salah satu usaha untuk mengatasi kandungan senyawa sulfur aromatik yang tinggi
dalam minyak bumi adalah dengan proses biodesulfurisasi. Dalam proses tersebut,
mikroba menggunakan sulfur dari minyak bumi sebagai sumber energi untuk
pertumbuhannya (Jasrizal, 2009). Biodesulfurisasi menggunakan mikroorganisme
dipakai sebagai cara memisahkan sulfur secara spesifik dari fraksi hidrokabon tanpa
mengubah struktur karbon yang ramah lingkungan dengan kondisi tekanan suhu rendah
(Monticello, 2000).
iv
Sebelumnya telah dilakukan isolasi bakteri pendegradasi sulfur yang diambil
dari tanah tercemar minyak bumi selama bertahun-tahun di daerah Samboja,
Kalimantan Timur. Penelitian sebelumnya telah menemukan bakteri isolat SBJ 8 yang
mampu mendegradasi sulfur aromatik dengan taraf tertinggi sebesar 80,827% dari
berbagai isolat lain yang mampu mendegradasi sulfur aromatik. Penelitian ini
menggunakan model minyak n-Tetradecane dengan substrat dibenzothiopena (Issassam,
2015).
Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mengetahui kondisi suhu yang optimal
sehingga isolat strain SBJ 8 dapat tumbuh baik dengan degradasi DBT tertinggi, (2)
mengetahui kondisi pH awal media yang optimal sehingga isolat strain SBJ 8 dapat
tumbuh baik dengan degradasi DBT tertinggi, (3) mengetahui sumber karbon yang
sesuai sehingga isolat strain SBJ 8 dapat tumbuh baik dengan degradasi DBT tertinggi.
Analisis data menggunakan metode deskriptif. Data hasil penelitian disusun
dalam bentuk tabel dan diklarifikasikan sehingga merupakan suatu susunan urutan data
dan digambarkan dalam bentuk grafik untuk kemudian diinterpretasikan sesuai dengan
pengamatan yang ada. Variabel yang diamati yaitu Optical Density (OD)/tingkat
kekeruhan, derajat keasaman (pH), dan kadar DBT sesudah proses desulfurisasi.
Perlakuan suhu inkubasi selama proses desulfurisasi selama 4 hari (96 jam)
menunjukkan bahwa perlakuan pada suhu 37˚C menghasilkan degradasi DBT tertinggi
yaitu sebesar 80,83%, sedangkan yang terendah ditunjukkan oleh perlakuan suhu 49 oC
yaitu sebesar 21,25%. Perlakuan pH awal media selama proses desulfurisasi selama 4
hari menunjukkan bahwa perlakuan oleh pH awal media 7 menghasilkan degradasi
DBT tertinggi yaitu sebesar 88,99% dan terendah ditunjukkan oleh pH awal media 5
yaitu sebesar 10,62%. Perlakuan sumber karbon media selama proses desulfurisasi
v
selama 4 hari menunjukkan bahwa sumber karbon glukosa menghasilkan degradasi
DBT tertinggi yaitu sebesar 85.66% dan terendah ditunjukkan oleh asam sitrat hanya
25,102 %.
vi
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Penelitian
: Biodesulfurisasi Dibenzothiopena dalam Model Minyak
Tetradekana oleh Bakteri Pendegradasi Sulfur Isolat SBJ 8 pada
Suhu, pH, dan Sumber Karbon yang Berbeda
Nama
: Gde Agung Bagus Surya Adnyana
Nim
: 1111205043
Tanggal Lulus
:
Skripsi ini telah mendapat persetujuan pembimbing
Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. Ida Bagus Wayan Gunam, MP., Ph.D.
NIP. 19630424 198903 1 003
A A Made Dewi Anggreni, S.TP., M.Si.
NIP. 19741117 199903 2 001
Mengesahkan,
Dekan Fakultas Teknologi Pertanian
Universitas Udayana
Dr. Ir. I Dewa Gede Mayun Permana, MS
NIP. 19591107 198603 1 004
vii
RIWAYAT HIDUP
Gde Agung Bagus Surya Adnyana dilahirkan di Denpasar pada tanggal 13 Juni
1993. Penulis merupakan putra pertama dari dua bersaudara pasangan I Gede
Suadnyana Putra, SE dan Dewa Ayu Putu Mertanadi, S.Pd.
Penulis mulai memasuki dunia pendidikan di TK Purnayasa, Mengwi, tahun 1998.
Penulis melanjutkan pendidikan dasar di SD Negeri 1 Mengwi pada tahun 1999 dan
lulus pada tahun 2005, lalu melanjutkan pendidikan di SMP Negeri 4 Mengwi tahun
2005 dan lulus pada tahun 2008. Tahun 2008 penulis melanjutkan pendidikan ke SMA
Negeri 1 Mengwi lulus pada tahun 2011. Pada tahun 2011 penulis diterima di perguruan
tinggi melalui jalur PMDK dan tercatat sebagai mahasiswa Fakultas Teknologi
Pertanian, Universitas Udayana.
Selama tercatat sebagai mahasiswa di Fakultas Teknologi Pertanian Universitas
Udayana, penulis aktif dalam berbagai kepanitiaan dan organisasi kemahasiswaan.
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa, Tuhan
Yang Maha Esa atas berkat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi yang berjudul “Biodesulfurisasi Dibenzothiopena dalam Model Minyak
Tetradekana oleh Bakteri Pendegradasi Sulfur Isolat SBJ 8 pada Suhu, pH, dan
Sumber Karbon yang Berbeda” dengan baik. Skripsi ini disusun berdasarkan hasil
penelitian dan diajukan sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknologi
Pertanian di Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana.
Skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik oleh penulis atas dukungan, bantuan,
dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan
terima kasih sedalam-dalamnya kepada :
1. Bapak Ir Ida Bagus Wayan Gunam, MP., Ph.D sebagai pembimbing I, dan Ibu
Anak Agung Made Dewi Anggreni, S.TP., M.Si sebagai pembimbing II yang telah
banyak membantu, membimbing, dan mengarahkan selama pelaksanaan penelitian
dan penyusunan skripsi.
2. Bapak Dr. Ir. I Dewa Gede Mayun Permana, MS selaku Dekan Fakultas Teknologi
Pertanian Universitas Udayana.
3. Ibu Ir. Amna Hartiati, MP selaku Ketua Jurusan Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana.
4. Segenap staf dosen dan pegawai Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana.
ix
5. Segenap teknisi laboratorium Mikrobiologi Pangan dan Lab. Forensik POLDA Bali
atas bimbingan, kemudahan dan petunjuknya selama penelitian hingga penyusunan
skripsi ini selesai.
6. Penyandang dana dari Dikti yang diketuai oleh Bapak Ir. Ida Bagus Wayan Gunam,
MP., Ph.D., dalam penelitian Hibah Kompetensi (Hikom) yang telah memberikan
dana untuk kelancaran penelitian.
7. Ayah, ibu, adik, kakek, nenek, dan seluruh keluarga tercinta yang telah memberikan
motivasi, dukungan dan doa kepada penulis selama masa kuliah, penelitian dan
penyusunan skripsi.
8. Teman-temanku Genk Mikroba dan Bodong Crew: Hendra, Iqbal, Krisna, Subakti,
Trikun, Budi, Bimby, Dekwan, Tebo, Made, Deba, Lucha, Eka, Dona, Maron,
Baskara, Darma Sadiya, dan yang tidak dapat disebutkan satu persatu serta semua
teman-teman di FTP Angkatan 2011 dan seluruh angkatan 2010, 2012, 2013, 2014,
terima kasih atas segala bantuannya dalam perkuliahan, membuat tugas, praktikum
dan penelitian hingga akhir skripsi ini.
9. Rekan-rekan Kribing All Day Mengwi: Mande Nesa, Arik, Jarum, Kebayan, Rahde,
Rah Febri, Surya, Yoga, Tonya, Dole, Gus Oka, Tu Becol, Godoh dan yang tidak
dapat penulis sebutkan satu persatu terimakasi atas dukungan dan bantuannya.
Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa, Tuhan Yang Maha Esa membalas semua
budi baik ini dengan balasan yang lebih baik. Penulis menyadari bahwa laporan skripsi
ini jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan segala bentuk
kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan di masa mendatang.
Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
x
Bukit Jimbaran, September 2016
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN PERSYARATAN…........................................................................
i
ABSTRAK ...………………………………………………………………........
ii
ABSTRACT .........................................................................................................
iii
RINGKASAN ......................................................................................................
iv
HALAMAN PERSETUJUAN………………………………………..…….......
vii
RIWAYAT HIDUP..............................................................................................
viii
KATA PENGANTAR ………………………………………………...…..........
ix
DAFTAR ISI ..…………………………………………………………….........
xi
DAFTAR TABEL ...............................................................................................
xiv
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................
xv
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................
xvi
I. PENDAHULUAN ……………………………………………………........
1
1.1. Latar Belakang ........................................................................................
1
1.2. Rumusan Masalah ..................................................................................
4
1.3. Hipotesis .................................................................................................
5
1.4. Tujuan Penelitian ....................................................................................
5
1.5. Manfaat Penelitian ..................................................................................
5
II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................
6
2.1. Bahan Bakar Fosil dan Pencemaran Udara..............................................
6
xi
2.2. Senyawa Sulfur Dalam Minyak...............................................................
7
2.3. Dibenzothifena.........................................................................................
8
2.4. Penurunan Kandungan Sulfur...................................................................
9
2.4.1. Proses Hidrodesulfurisasi (HDS)…………………………………
9
2.4.2. Biodesulfurisasi (BDS).…………………………………….…....
10
2.5. Isolat SBJ8…………………………......................................................
11
2.6. Pertumbuhan Bakteri (Growing Cells).....................................................
11
2.6.1. Suhu…………………...…………………………………………
13
2.6.2. Derajat Keasaman (pH)………………………………………..…
14
2.6.3. Sumber Karbon…………………………………………..………
15
2.6.3.1. Glukosa…………………………………………...……..
15
2.6.3.2. Sukrosa……………...…………………………………..
16
2.6.3.3. Gliserol……………...…………………………………..
17
2.6.3.4. Asam Sitrat……...………………………………………
18
III. METODE PENELITIAN .............................................................................
19
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................................
19
3.2. Bahan dan Alat Penelitian ......................................................................
19
3.2.1. Bahan Penelitian............................................................................
19
3.2.2. Alat Penelitian......……………………………………………..
20
3.3. Pelaksanaan Penelitian ............................................................................
20
3.3.1. Pembuatan Media selektif MSSF (Mineral salt sulfur free) ……
20
3.3.2.Persiapan Kultur…...…….. ...........................................................
20
3.3.3. Penentuan kondisi Pertumbuhan....................................................
21
3.4. Variabel yang Diamati…………………...……......................................
27
xii
3.4.1. Pengukuran Optical Density (OD)................................................
28
3.4.1. Pengukuran Derajat Keasaman (pH).............................................
28
3.4.1. Pengukuran Kadar DBT…………................................................
29
3.5. Analisis Data............................................................................................
30
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN………………………………….…….......
31
4.1. Penentuan Suhu Optimal Pertumbuhan Isolat SBJ 8..............................
31
4.2. Penentuan pH awal Media Optimal Pertumbuhan Isolat SBJ 8.............
33
4.3. Pertumbuhan Isolat SBJ 8 pada Sumber Karbon yang Berbeda ............
36
V. KESIMPULAN DAN SARAN .....................................................................
38
5.1. Kesimpulan …………………...……………………………………...…
38
5.2. Saran …………………......………………………………….................
38
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………….........
39
LAMPIRAN ........................................................................................................
43
xiii
DAFTAR TABEL
No.
Judul
Halaman
1. Pertumbuhan, pH, dan degradasi DBT isolat SBJ 8 pada suhu inkubasi yang
berbeda setelah inkubasi 4 hari (96 jam).........................................................
31
2. Pertumbuhan, pH setelah inkubasi4 hari (96 jam), dan degradasi DBT isolat
SBJ 8 pada pH awal media yang berbeda........................................................
34
3. Pertumbuhan, pH, dan degradasi DBT isolat SBJ 8 pada sumber karbon
yang berbeda setelah inkubasi 4 hari (96 jam)................................................
36
xiv
DAFTAR GAMBAR
No.
Judul
Halaman
Sumber polusi udara (Christopherson (2000) dalam Gunam
2006.)………………………………………………………………..………
7
Struktur kimia dari senyawa sulfur organik dalam minyak bumi
(Kirkwood, et al 1996) ………......................................................................
8
3.
Struktur kimia dibenzotiofena (Oshiro et al., 1996).......................................
9
4.
Kurva pertumbuhan bakteri, menunjukkan empat fase pertumbuhan :
a=fase lag; b=fase log; c=fase stasioner dan d=fase kematian (Brock &
Madigan, 2003)………………………….......................................................
12
5.
Rantai Hidrokarbon Glukosa……………………………………………......
16
6.
Struktur kimia Asam Sitrat (sumber: Anonim, 2015)…..………………......
18
7.
Diagram alir persiapan kultur ........................................................................
21
8.
Diagram alir penentuan kondisi pertumbuhan berdasarkan suhu ..................
23
9.
Diagram alir penentuan kondisi pertumbuhan berdasarkan pH ....................
25
10. Diagram alir penentuan kondisi pertumbuhan berdasarkan sumber karbon..
27
11. Pengaruh variasi suhu terhadap aktivitas pertumbuhan dan desulfurisasi
strain SBJ8 selama diinkubasi 96 jam dalam 200 ppm DBT yang
dilarutkan pada model minyak tetradekana dan didapatkan suhu terbaik
pada suhu 37˚C yang memiliki aktivitas pertumbuhan dan
desulfurisasi…………………………...…....................................................
33
12. Pengaruh variasi pH terhadap aktivitas pertumbuhan dan desulfurisasi
strain SBJ 8 selama diinkubasi 96 jam dalam 200 ppm DBT yang
dilarutkan pada model minyak tetradekana dan didapatkan pH terbaik pada
pH 7 yang memiliki aktivitas pertumbuhan dan desulfurisasi.......................
35
13. Pengaruh variasi sumber karbon terhadap aktivitas pertumbuhan dan
desulfurisasi strain SBJ 8 selama diinkubasi 96 jam dalam 200 ppm DBT
yang dilarutkan pada model minyak tetradekana dan didapatkan sumber
karbon terbaik pada glukosa sebagai sumber karbon yang memiliki
aktivitas pertumbuhan dan desulfurisasi….....…………...............................
37
1.
2.
xv
DAFTAR LAMPIRAN
No.
Judul
Halaman
1.
Tahap preparasi kultur kerja isolat SBJ8…………….……….....................
43
2.
Penentuan suhu kondisi pertumbuhan isolat SBJ8…...................................
44
3.
Penentuan pH awal media kondisi pertumbuhan isolat SBJ8………..….…
45
4.
Penentuan sumber karbon kondisi pertumbuhan isolat SBJ8... …………...
46
5.
Hasil Inkubasi 96 jam pada variasi pH media awal dan sumber
karbon……………………….…………………….………………………...
47
6.
Tabel luas area standar dibenzotiofena dan grafik persamaan linier …..…...
48
7.
Tabel data hasil pengamatan pengujian dengan variasi suhu…………..…...
49
8.
Tabel data hasil pengamatan pengujian dengan variasi pH media awal.…...
50
9.
Tabel data hasil pengamatan pengujian dengan variasi sumber karbon..…...
51
Kromatogram hasil pengamatan…...……..…..……………………………...
52
10a. Kromatogram Standart DBT 200 ppm…….....……………….……………...
52
10b. Kromatrogram hasil pengamatan pada perlakuan suhu 37˚C………………...
53
10c. Kromatrogram hasil pengamatan pada perlakuan pH 7…….………………...
54
10d. Kromatrogram hasil pengamatan pada perlakuan glukosa…………………...
55
10.
xvi
TETRADEKANA OLEH BAKTERI PENDEGRADASI SULFUR ISOLAT
SBJ8 PADA SUHU, pH, DAN SUMBER KARBON YANG BERBEDA
SKRIPSI
OLEH:
GDE AGUNG BAGUS SURYA ADNYANA
NIM. 1111205043
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS UDAYANA
BUKIT JIMBARAN
2016
BIODESULFURISASI DIBENZOTIOPENA DALAM MODEL MINYAK
TETRADEKANA OLEH BAKTERI PENDEGRADASI SULFUR ISOLAT SBJ 8
PADA SUHU, pH, DAN SUMBER KARBON YANG BERBEDA
SKRIPSI
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar
Sarjana Teknologi Pertanian pada Fakultas Teknologi Pertanian
Universitas Udayana
Oleh:
Gde Agung Bagus Surya Adnyana
NIM : 1111205043
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS UDAYANA
BUKIT JIMBARAN
2016
i
Gde Agung Bagus Surya Adnyana (1111205043). Biodesulfurisasi Dibenzotiopena
Dalam Model Minyak Tetradekana Oleh Bakteri Pendegradasi Sulfur Isolat SBJ8
Pada Suhu, pH, dan Sumber Karbon Yang Berbeda. Di bawah bimbingan Ir. Ida
Bagus Wayan Gunam, MP., Ph.D dan Anak Agung Made Dewi Anggreni, S.TP.,
M.Si.
ABSTRAK
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui suhu, pH, dan sumber karbon
yang optimal untuk kegiatan biodesulfurisasi oleh isolat SBJ8. Isolat ditumbuhkan
pada media MSSF-TD dengan konsentrasi 200 ppm DBT di tetradekana diuji pada
berbagai suhu 33˚C, 37˚C, 41˚C, 45˚C, dan 49˚C, Tahap kedua adalah media awal pH
berbagai 5; 5,5; 6; 6,5; 7; 7,5 dan; 8 menggunakan suhu terbaik telah diperoleh pada
tahap pertama. Tahap ketiga adalah variasi dari sumber karbon untuk menggunakan
glukosa, gliserol, sukrosa dan asam sitrat dengan suhu dan pH yang terbaik yang telah
diperoleh dari tahap sebelumnya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa isolat SBJ8
memiliki suhu terbaik 37˚C, pH awal 7 dan glukosa sebagai sumber karbon. Dalam
kondisi ini, isolat SBJ 8 memiliki pertumbuhan tertinggi masing- masing 0.552, 0.468
dan 0.358, serta bisa menurunkan DBT dalam tetradekana berturut-turut masingmasing 80.83%, 88.99% dan 85.66%.
Kata kunci: Biodesulfurisasi, SBJ 8, dibenzotiopena, tetradekana
ii
Gde Agung Bagus Surya Adnyana (1111205043). Biodesulfurisasi Dibenzotiopena
in Oil Tetradekana by Bacteria Degrading Sulfur SBJ8 Isolates at a Temperature,
Ph, and Different Carbon Source. Supervised by Ir. Ida Bagus Wayan Gunam,
MP., Ph.D and Anak Agung Made Dewi Anggreni, S.TP., M.Si.
ABSTRACT
The objective of this research was to determine the temperature, pH, and the
optimal carbon source for biodesulfurization activity of SBJ 8 isolate. The isolate was
grown on MSSF-TD medium with a concentration of 200 ppm DBT in tetradecane
tested at various temperature of 33˚C, 37˚C, 41˚C, 45˚C, 49˚C, The second stage was
the initial media pH various 5; 5.5; 6; 6.5; 7; 7.5 and; 8 using the best temperature have
been obtained in the first stage. The third stage was the variation of the carbon source to
use glucose, glycerol, sucrose and citric acid with the temperature and pH of the best
that has been obtained from the preceding stage. The results showed that the isolate of
SBJ 8 had an optimum temperature of 37˚C, initial medium pH of 7 and glucose as a
carbon source. In these conditions, SBJ 8 isolate had the highest growth of 0.552, 0.468
and 0.358, and could degrade DBT in row tetradekane of 80.83%, 88.99% and 85.66%
respectively.
Keywords: biodesulfurization, dibenzothiopene, SBJ8, tetradecane
iii
RINGKASAN
Penggunaan energi fosil terutama minyak bumi juga mempunyai dampak yang
negatif yaitu hasil pembakaran tidak sempurna dari minyak bumi dan batu bara
menghasilkan SOx yang dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan seperti polusi
udara dan hujan asam (Laras, 2006). Hujan asam akan memberikan pengaruh pada
daerah yang terkena seperti tanah di daerah hutan ataupun persawahan, air, mesin
industri dan bahan-bahan material lainnya. Hujan asam akan menurunkan pH tanah dan
air yang menyebabkan kerusakan tanaman, ekosistem air, mempercepat proses
pengkaratan dari beberapa material dan menyebabkan gangguan kesehatan (Cahyono,
2007).
Hidrodesulfurisasi (HDS) adalah teknologi yang sama digunakan oleh kilang
untuk mengurangi kandungan belerang. Dalam proses hidrodesulfurisasi (HDS) ini
katalitik belerang dikonversi menjadi hidrogen sulfida dengan mengkonversi belerang
menjadi hidrogen sulfida sehingga pada hidrodesulfurisai ini hanya menggunakan suhu
dan tekanan yang tinggi, oleh karena itu biaya modal serta biaya operasi terkait dengan
HDS sangat tinggi, dan tidak bekerja dengan baik pada senyawa sulfur organik (Nidhi
et al., 2005).
Salah satu usaha untuk mengatasi kandungan senyawa sulfur aromatik yang tinggi
dalam minyak bumi adalah dengan proses biodesulfurisasi. Dalam proses tersebut,
mikroba menggunakan sulfur dari minyak bumi sebagai sumber energi untuk
pertumbuhannya (Jasrizal, 2009). Biodesulfurisasi menggunakan mikroorganisme
dipakai sebagai cara memisahkan sulfur secara spesifik dari fraksi hidrokabon tanpa
mengubah struktur karbon yang ramah lingkungan dengan kondisi tekanan suhu rendah
(Monticello, 2000).
iv
Sebelumnya telah dilakukan isolasi bakteri pendegradasi sulfur yang diambil
dari tanah tercemar minyak bumi selama bertahun-tahun di daerah Samboja,
Kalimantan Timur. Penelitian sebelumnya telah menemukan bakteri isolat SBJ 8 yang
mampu mendegradasi sulfur aromatik dengan taraf tertinggi sebesar 80,827% dari
berbagai isolat lain yang mampu mendegradasi sulfur aromatik. Penelitian ini
menggunakan model minyak n-Tetradecane dengan substrat dibenzothiopena (Issassam,
2015).
Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mengetahui kondisi suhu yang optimal
sehingga isolat strain SBJ 8 dapat tumbuh baik dengan degradasi DBT tertinggi, (2)
mengetahui kondisi pH awal media yang optimal sehingga isolat strain SBJ 8 dapat
tumbuh baik dengan degradasi DBT tertinggi, (3) mengetahui sumber karbon yang
sesuai sehingga isolat strain SBJ 8 dapat tumbuh baik dengan degradasi DBT tertinggi.
Analisis data menggunakan metode deskriptif. Data hasil penelitian disusun
dalam bentuk tabel dan diklarifikasikan sehingga merupakan suatu susunan urutan data
dan digambarkan dalam bentuk grafik untuk kemudian diinterpretasikan sesuai dengan
pengamatan yang ada. Variabel yang diamati yaitu Optical Density (OD)/tingkat
kekeruhan, derajat keasaman (pH), dan kadar DBT sesudah proses desulfurisasi.
Perlakuan suhu inkubasi selama proses desulfurisasi selama 4 hari (96 jam)
menunjukkan bahwa perlakuan pada suhu 37˚C menghasilkan degradasi DBT tertinggi
yaitu sebesar 80,83%, sedangkan yang terendah ditunjukkan oleh perlakuan suhu 49 oC
yaitu sebesar 21,25%. Perlakuan pH awal media selama proses desulfurisasi selama 4
hari menunjukkan bahwa perlakuan oleh pH awal media 7 menghasilkan degradasi
DBT tertinggi yaitu sebesar 88,99% dan terendah ditunjukkan oleh pH awal media 5
yaitu sebesar 10,62%. Perlakuan sumber karbon media selama proses desulfurisasi
v
selama 4 hari menunjukkan bahwa sumber karbon glukosa menghasilkan degradasi
DBT tertinggi yaitu sebesar 85.66% dan terendah ditunjukkan oleh asam sitrat hanya
25,102 %.
vi
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Penelitian
: Biodesulfurisasi Dibenzothiopena dalam Model Minyak
Tetradekana oleh Bakteri Pendegradasi Sulfur Isolat SBJ 8 pada
Suhu, pH, dan Sumber Karbon yang Berbeda
Nama
: Gde Agung Bagus Surya Adnyana
Nim
: 1111205043
Tanggal Lulus
:
Skripsi ini telah mendapat persetujuan pembimbing
Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. Ida Bagus Wayan Gunam, MP., Ph.D.
NIP. 19630424 198903 1 003
A A Made Dewi Anggreni, S.TP., M.Si.
NIP. 19741117 199903 2 001
Mengesahkan,
Dekan Fakultas Teknologi Pertanian
Universitas Udayana
Dr. Ir. I Dewa Gede Mayun Permana, MS
NIP. 19591107 198603 1 004
vii
RIWAYAT HIDUP
Gde Agung Bagus Surya Adnyana dilahirkan di Denpasar pada tanggal 13 Juni
1993. Penulis merupakan putra pertama dari dua bersaudara pasangan I Gede
Suadnyana Putra, SE dan Dewa Ayu Putu Mertanadi, S.Pd.
Penulis mulai memasuki dunia pendidikan di TK Purnayasa, Mengwi, tahun 1998.
Penulis melanjutkan pendidikan dasar di SD Negeri 1 Mengwi pada tahun 1999 dan
lulus pada tahun 2005, lalu melanjutkan pendidikan di SMP Negeri 4 Mengwi tahun
2005 dan lulus pada tahun 2008. Tahun 2008 penulis melanjutkan pendidikan ke SMA
Negeri 1 Mengwi lulus pada tahun 2011. Pada tahun 2011 penulis diterima di perguruan
tinggi melalui jalur PMDK dan tercatat sebagai mahasiswa Fakultas Teknologi
Pertanian, Universitas Udayana.
Selama tercatat sebagai mahasiswa di Fakultas Teknologi Pertanian Universitas
Udayana, penulis aktif dalam berbagai kepanitiaan dan organisasi kemahasiswaan.
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa, Tuhan
Yang Maha Esa atas berkat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi yang berjudul “Biodesulfurisasi Dibenzothiopena dalam Model Minyak
Tetradekana oleh Bakteri Pendegradasi Sulfur Isolat SBJ 8 pada Suhu, pH, dan
Sumber Karbon yang Berbeda” dengan baik. Skripsi ini disusun berdasarkan hasil
penelitian dan diajukan sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknologi
Pertanian di Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana.
Skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik oleh penulis atas dukungan, bantuan,
dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan
terima kasih sedalam-dalamnya kepada :
1. Bapak Ir Ida Bagus Wayan Gunam, MP., Ph.D sebagai pembimbing I, dan Ibu
Anak Agung Made Dewi Anggreni, S.TP., M.Si sebagai pembimbing II yang telah
banyak membantu, membimbing, dan mengarahkan selama pelaksanaan penelitian
dan penyusunan skripsi.
2. Bapak Dr. Ir. I Dewa Gede Mayun Permana, MS selaku Dekan Fakultas Teknologi
Pertanian Universitas Udayana.
3. Ibu Ir. Amna Hartiati, MP selaku Ketua Jurusan Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana.
4. Segenap staf dosen dan pegawai Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana.
ix
5. Segenap teknisi laboratorium Mikrobiologi Pangan dan Lab. Forensik POLDA Bali
atas bimbingan, kemudahan dan petunjuknya selama penelitian hingga penyusunan
skripsi ini selesai.
6. Penyandang dana dari Dikti yang diketuai oleh Bapak Ir. Ida Bagus Wayan Gunam,
MP., Ph.D., dalam penelitian Hibah Kompetensi (Hikom) yang telah memberikan
dana untuk kelancaran penelitian.
7. Ayah, ibu, adik, kakek, nenek, dan seluruh keluarga tercinta yang telah memberikan
motivasi, dukungan dan doa kepada penulis selama masa kuliah, penelitian dan
penyusunan skripsi.
8. Teman-temanku Genk Mikroba dan Bodong Crew: Hendra, Iqbal, Krisna, Subakti,
Trikun, Budi, Bimby, Dekwan, Tebo, Made, Deba, Lucha, Eka, Dona, Maron,
Baskara, Darma Sadiya, dan yang tidak dapat disebutkan satu persatu serta semua
teman-teman di FTP Angkatan 2011 dan seluruh angkatan 2010, 2012, 2013, 2014,
terima kasih atas segala bantuannya dalam perkuliahan, membuat tugas, praktikum
dan penelitian hingga akhir skripsi ini.
9. Rekan-rekan Kribing All Day Mengwi: Mande Nesa, Arik, Jarum, Kebayan, Rahde,
Rah Febri, Surya, Yoga, Tonya, Dole, Gus Oka, Tu Becol, Godoh dan yang tidak
dapat penulis sebutkan satu persatu terimakasi atas dukungan dan bantuannya.
Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa, Tuhan Yang Maha Esa membalas semua
budi baik ini dengan balasan yang lebih baik. Penulis menyadari bahwa laporan skripsi
ini jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan segala bentuk
kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan di masa mendatang.
Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
x
Bukit Jimbaran, September 2016
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN PERSYARATAN…........................................................................
i
ABSTRAK ...………………………………………………………………........
ii
ABSTRACT .........................................................................................................
iii
RINGKASAN ......................................................................................................
iv
HALAMAN PERSETUJUAN………………………………………..…….......
vii
RIWAYAT HIDUP..............................................................................................
viii
KATA PENGANTAR ………………………………………………...…..........
ix
DAFTAR ISI ..…………………………………………………………….........
xi
DAFTAR TABEL ...............................................................................................
xiv
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................
xv
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................
xvi
I. PENDAHULUAN ……………………………………………………........
1
1.1. Latar Belakang ........................................................................................
1
1.2. Rumusan Masalah ..................................................................................
4
1.3. Hipotesis .................................................................................................
5
1.4. Tujuan Penelitian ....................................................................................
5
1.5. Manfaat Penelitian ..................................................................................
5
II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................
6
2.1. Bahan Bakar Fosil dan Pencemaran Udara..............................................
6
xi
2.2. Senyawa Sulfur Dalam Minyak...............................................................
7
2.3. Dibenzothifena.........................................................................................
8
2.4. Penurunan Kandungan Sulfur...................................................................
9
2.4.1. Proses Hidrodesulfurisasi (HDS)…………………………………
9
2.4.2. Biodesulfurisasi (BDS).…………………………………….…....
10
2.5. Isolat SBJ8…………………………......................................................
11
2.6. Pertumbuhan Bakteri (Growing Cells).....................................................
11
2.6.1. Suhu…………………...…………………………………………
13
2.6.2. Derajat Keasaman (pH)………………………………………..…
14
2.6.3. Sumber Karbon…………………………………………..………
15
2.6.3.1. Glukosa…………………………………………...……..
15
2.6.3.2. Sukrosa……………...…………………………………..
16
2.6.3.3. Gliserol……………...…………………………………..
17
2.6.3.4. Asam Sitrat……...………………………………………
18
III. METODE PENELITIAN .............................................................................
19
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................................
19
3.2. Bahan dan Alat Penelitian ......................................................................
19
3.2.1. Bahan Penelitian............................................................................
19
3.2.2. Alat Penelitian......……………………………………………..
20
3.3. Pelaksanaan Penelitian ............................................................................
20
3.3.1. Pembuatan Media selektif MSSF (Mineral salt sulfur free) ……
20
3.3.2.Persiapan Kultur…...…….. ...........................................................
20
3.3.3. Penentuan kondisi Pertumbuhan....................................................
21
3.4. Variabel yang Diamati…………………...……......................................
27
xii
3.4.1. Pengukuran Optical Density (OD)................................................
28
3.4.1. Pengukuran Derajat Keasaman (pH).............................................
28
3.4.1. Pengukuran Kadar DBT…………................................................
29
3.5. Analisis Data............................................................................................
30
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN………………………………….…….......
31
4.1. Penentuan Suhu Optimal Pertumbuhan Isolat SBJ 8..............................
31
4.2. Penentuan pH awal Media Optimal Pertumbuhan Isolat SBJ 8.............
33
4.3. Pertumbuhan Isolat SBJ 8 pada Sumber Karbon yang Berbeda ............
36
V. KESIMPULAN DAN SARAN .....................................................................
38
5.1. Kesimpulan …………………...……………………………………...…
38
5.2. Saran …………………......………………………………….................
38
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………….........
39
LAMPIRAN ........................................................................................................
43
xiii
DAFTAR TABEL
No.
Judul
Halaman
1. Pertumbuhan, pH, dan degradasi DBT isolat SBJ 8 pada suhu inkubasi yang
berbeda setelah inkubasi 4 hari (96 jam).........................................................
31
2. Pertumbuhan, pH setelah inkubasi4 hari (96 jam), dan degradasi DBT isolat
SBJ 8 pada pH awal media yang berbeda........................................................
34
3. Pertumbuhan, pH, dan degradasi DBT isolat SBJ 8 pada sumber karbon
yang berbeda setelah inkubasi 4 hari (96 jam)................................................
36
xiv
DAFTAR GAMBAR
No.
Judul
Halaman
Sumber polusi udara (Christopherson (2000) dalam Gunam
2006.)………………………………………………………………..………
7
Struktur kimia dari senyawa sulfur organik dalam minyak bumi
(Kirkwood, et al 1996) ………......................................................................
8
3.
Struktur kimia dibenzotiofena (Oshiro et al., 1996).......................................
9
4.
Kurva pertumbuhan bakteri, menunjukkan empat fase pertumbuhan :
a=fase lag; b=fase log; c=fase stasioner dan d=fase kematian (Brock &
Madigan, 2003)………………………….......................................................
12
5.
Rantai Hidrokarbon Glukosa……………………………………………......
16
6.
Struktur kimia Asam Sitrat (sumber: Anonim, 2015)…..………………......
18
7.
Diagram alir persiapan kultur ........................................................................
21
8.
Diagram alir penentuan kondisi pertumbuhan berdasarkan suhu ..................
23
9.
Diagram alir penentuan kondisi pertumbuhan berdasarkan pH ....................
25
10. Diagram alir penentuan kondisi pertumbuhan berdasarkan sumber karbon..
27
11. Pengaruh variasi suhu terhadap aktivitas pertumbuhan dan desulfurisasi
strain SBJ8 selama diinkubasi 96 jam dalam 200 ppm DBT yang
dilarutkan pada model minyak tetradekana dan didapatkan suhu terbaik
pada suhu 37˚C yang memiliki aktivitas pertumbuhan dan
desulfurisasi…………………………...…....................................................
33
12. Pengaruh variasi pH terhadap aktivitas pertumbuhan dan desulfurisasi
strain SBJ 8 selama diinkubasi 96 jam dalam 200 ppm DBT yang
dilarutkan pada model minyak tetradekana dan didapatkan pH terbaik pada
pH 7 yang memiliki aktivitas pertumbuhan dan desulfurisasi.......................
35
13. Pengaruh variasi sumber karbon terhadap aktivitas pertumbuhan dan
desulfurisasi strain SBJ 8 selama diinkubasi 96 jam dalam 200 ppm DBT
yang dilarutkan pada model minyak tetradekana dan didapatkan sumber
karbon terbaik pada glukosa sebagai sumber karbon yang memiliki
aktivitas pertumbuhan dan desulfurisasi….....…………...............................
37
1.
2.
xv
DAFTAR LAMPIRAN
No.
Judul
Halaman
1.
Tahap preparasi kultur kerja isolat SBJ8…………….……….....................
43
2.
Penentuan suhu kondisi pertumbuhan isolat SBJ8…...................................
44
3.
Penentuan pH awal media kondisi pertumbuhan isolat SBJ8………..….…
45
4.
Penentuan sumber karbon kondisi pertumbuhan isolat SBJ8... …………...
46
5.
Hasil Inkubasi 96 jam pada variasi pH media awal dan sumber
karbon……………………….…………………….………………………...
47
6.
Tabel luas area standar dibenzotiofena dan grafik persamaan linier …..…...
48
7.
Tabel data hasil pengamatan pengujian dengan variasi suhu…………..…...
49
8.
Tabel data hasil pengamatan pengujian dengan variasi pH media awal.…...
50
9.
Tabel data hasil pengamatan pengujian dengan variasi sumber karbon..…...
51
Kromatogram hasil pengamatan…...……..…..……………………………...
52
10a. Kromatogram Standart DBT 200 ppm…….....……………….……………...
52
10b. Kromatrogram hasil pengamatan pada perlakuan suhu 37˚C………………...
53
10c. Kromatrogram hasil pengamatan pada perlakuan pH 7…….………………...
54
10d. Kromatrogram hasil pengamatan pada perlakuan glukosa…………………...
55
10.
xvi