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.