PENGARUH KELEMBABAN TEMPERATUR DAN pH TE
PENGARUH KELEMBABAN, TEMPERATUR, DAN pH
TERHADAP PENURUNAN KONSENTRASI OIL AND GREASE
PADA PROSES BIOREMEDIASI DENGAN MENGGUNAKAN
BAKTERI Bacillus sp. DAN BULKING AGENT SEKAM PADI
EFFECT OF MOISTURE, TEMPERATURE AND pH ON THE
DECREASING CONCENTRATION IN OIL AND GREASE
BIOREMEDIATION PROCESS USING BACTERIA Bacillus sp.
AND RICE HUSK BULKING AGENT
Wirapraja Lazuardi1, Ario Wisnu Wicaksono2, Femylia Nur Utama3
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor, Jln. Kamper, Kampus IPB
Dramaga, Bogor, 16680
[email protected], [email protected], [email protected]
Abstrak : Sebagai sumber energi utama, tentu saja minyak bumi dapat ditemukan dimana saja.
Minyak bumi bukan saja berfungsi secara tunggal dalam memenuhi kebutuhan energi, tetapi pada
akhirnya juga menjadi masalah lingungan yang serius karena pencemarannya. Metode
bioremediasi yang digunakan pada praktikum kali ini adalah metode landfarming ex-situ. Proses
ex-situ merupakan proses ekskavasi tanah ke tempat yang berbeda. Pada praktikum kali ini, akan
dibuat model sampel tanah tercemar sebagai miniatur tempat berlangsungnya proses
bioremediasi. Alat dan bahan yang dibutuhkan untuk membuat sampel tanah yaitu empat buah
bak plastik, tanah, oli baru serta oli bekas, bakteri Bacillus sp., serabut buah bintaro, pupuk NPK,
dan pupuk urea. Pada hari ke-10, ditunjukkan data saat suhu berada di 31.8 konsentrasi oil dan
grease sebesar 2.667 gram, sedangkan pada hari ke-15 ditunjukkan bahwa saat suhu berada di
29.9 konsentrasi oil dan grease sebesar 4.671 gram. Hal itu tidak sesuai dengan penjelasan
sebelumnya, yang menyatakan bahwa suhu dan konsentrasi kadarnya berbanding lurus. Hal
tersebut terjadi karena suhu berada di bawah suhu optimal yaitu 38 . Berdasarkan hasil
pengamatan pada reaktor bioremediasi dengan metode biopile dan landfarming terjadi trend
penurunan konsentrasi oil and grease. Penurunan oil and grease terbesar terjadi pada rea ktor
dengan penambahan bakteri Bacillus sp 10 %, selanjutnya penurunan oil and grease pada reaktor
dengan penambahan bakteri Bacillus sp 5% dan yang terakhir adalah reaktor kontrol. Hal
tersebut terjadi karena bakteri Bacillus sp merupakan bakteri petofilik yang menjadikan
hidrokarbon sebagai substratnya sehingga penambahan bakteri tersebut akan mempercepat
proses bioremediasi. Semakin banyak konsentrasi bakteri Bacillus sp yang ditambahkan pada
reaktor tanah terkontaminasi minyak bumi maka proses biodegradasi senyawa hidrokarbon akan
semakin cepat yang ditandai dengan penurunan oil and grease dan Total Petroleum Hydrocarbon
(TPH).
Kata Kunci : Bacillus sp., Bioremediasi, Oil and Grease, Sekam padi
Abstract : As a primary energy source , of course oil can be found anywhere. Petroleum is not
only a single function in meeting energy needs , but in the end also lingungan serious problem
because of pollution . Bioremediation methods used in practice this time is ex - situ landfarming
method . Ex - situ process is the process of excavation of land to a different place . In practice this
time , will be made a model contaminated soil samples as a miniature scene of a bioremediation
process . Tools and materials needed to make the soil samples are four plastic tubs , ground , new
oil and used oil , the bacteria Bacillus sp . , Bintaro fruit fibers , NPK fertilizer and urea fertilizer .
On day 10 , the data show when the temperature was 31.8
in the concentration of oil and
oil and
grease at 2,667 grams , while on day 15 indicated that when the temperature is 29.9
grease concentration of 4,671 grams . It was not in accordance with the previous description ,
which states that the temperature and concentration levels are directly proportional . This
happens because the temperature is below the optimum temperature is 38
. Based on
observations in the reactor with a method of bioremediation and landfarming biopile going trend
in decreased concentrations of oil and grease . The decline in oil and grease occurred in the
reactor with the addition of the bacteria Bacillus sp 10 % , further reduction in oil and grease in
the reactor with the addition of the bacteria Bacillus sp 5 % and the last is the control reactor .
This happens because the bacteria is bacterium Bacillus sp petofilik the hydrocarbons as substrate
so that the addition of the bacteria will accelerate the bioremediation process . The more the
concentration of bacteria Bacillus sp is added to the reactor contaminated soil biodegradation of
petroleum hydrocarbons , the process will be even faster which is characterized by a decrease in
oil and grease and Total Petroleum Hydrocarbon ( TPH ) .
Keywords : Bacillus sp . , Bioremediation , Oil and Grease , Rice husk
PENDAHULUAN
Sebagai sumber energi utama, tentu saja minyak bumi dapat ditemukan
dimana saja. Minyak bumi bukan saja berfungsi secara tunggal dalam memenuhi
kebutuhan energi, tetapi pada akhirnya juga menjadi masalah lingungan yang
serius karena pencemarannya. Besarnya peluang dan kerusakan lingkungan akibat
minyak bumi dan senyawa hidrokarbon lainnya harus ditangani secara serius dan
berkelanjutan.Penanganan pencemaran lingkungan akibat senyawa hidrokarbon
pada dasarnya dapat dilakukan secara fisika, kimia dan biologi. Namun,
penanggulangan pencemaran lingkungan dengan menggunakan metode secara
kimia dan fisika membutuhkan biaya yang sangat besar sehingga penanggulangan
secara biologi lebih dipilih karena rendah biaya (Arsyad dan Rustiadi 2008).
Penanggulangan pencemaran lingkungan dengan menggunakan metode
biologi dilakukan dengan memanfaatkan mikroorganisme.Pemanfaatan mikroba
tidak hanya dapat mereduksi dan memproses hidrokarbon tetapi juga menjadi
keuntungan tersendiri bagi mikroba tersebut. Terdapat beberapa cara yang
digunakan mikroba dalam memanfaatkan hidrokarbon sebagai nutrisinya, salah
satunya adalah dengan bioremediasi. Bioremediasi adalah salah satu teknologi
alternatif untuk mengatasi masalah lingkungan dengan memanfaatkan bantuan
mikroorganisme. Mikroorganisme yang dimaksud adalah khamir, fungi
(mycoremediasi), yeast, alga dan bakteri yang berfungsi sebagai agen
bioremediator.Bakteri yang sering digunakan dalam penguraian adalah bakteri
Bacillus sp.Pemilihan bakteri tersebut karena Bacillus sp. mudah didapat
dibandingkan dengan bakteri lain dan bahaya kontaminasi sangat rendah dalam
skala kecil. Tanpa adanya mikroba, proses penguraian di lingkungan tidak akan
berlangsung. Kotoran, sampah, hewan, dan tumbuhan yang mati akan menutupi
permukaan bumi. Sebagai akibatnya, siklus nutrisi atau rantai makanan akan
terputus. Proses bioremediasi juga tergantung pada kondisi lingkungan
diantaranya pengaruh oksigen karena sebagian besar jenis mikroorganisme yang
digunakan dalam proses bioremediasi bersifat aerob (Arsyad dan Rustiadi).
Oksigen sangat diperlukan oleh bakteri untuk metabolisme terutama bakteri
aerob. Kosentrasi oksigen biasanya membatasi pertumbuhan bakteri. Bakteri
aerob menghendaki oksigen untuk pertumbuhannya. Pada kondisi kaya oksigen
(aerob) proses pendegradasian suatu bahan tercemar lebih cepat terjadi.Pemberian
oksigen pada suatu proses bioremediasi dimaksudkan sebagai penambahan
penerima elektron. Penambahan oksigen dapat dilakukan dengan penambahan
agen pengembang (bulking agent) selain berfungsi sebagai fasilitas aerasi bagi
mikroba juga dapat memperluas bidang kontak antara bahan pencemar dengan
mikroba. Agen pengembang yang digunakan dapat berupa kayu apung, serutan
kayu, komponen tumbuhan yang berserat, kulit kayu dan sebagainya (Haris 2003).
TINJAUAN PUSTAKA
Bioremediasi merupakan proses yang memanfaatkan makhluk hidup
terutama mikroorganisme dalam menguraikan polutan organik maupun non
organik . Degradasi senyawa kimia oleh mikroba di lingkungan merupakan proses
yang sangat penting untuk mengurangi kadar bahan-bahan berbahaya di
lingkungan yang berlangsung melalui suatu seri reaksi kimia yang cukup
kompleks. Dalam proses degradasinya, mikroba menggunakan senyawa kimia
tersebut untuk pertumbuhan dan reproduksinya melalui berbagai proses
oksidasi.Mikroorganisme mempunyai peran utama dalam proses bioremediasi.
Mikroorganisme yang mampu menguraikan atau mendegradasi kontaminan
didalam tanah adalah bakteri, jamur, yeast, dan alga. Salah satu bakteri yang
sering digunakan adalah bakteri Bacillus sp. Umumnya bakteri ini merupakan
mikroorganisme sel tunggal, berbentuk batang pendek (biasanya rantai panjang).
Mempunyai ukuran lebar 1,0-1,2 m dan panjang 3-5m. Merupakan bakteri gram
positif dan bersifat aerob. Adapun suhu pertumbuhan maksimumnya yaitu 3050oC dan minimumnya 5-20oC dengan pH pertumbuhan 4,3-9,3 (Haris 2003).
Bakteri ini mempunyai kemampuan dalam mendegradasi minyak bumi.
Bakteri ini menggunakan minyak bumi sebagai satu-satunya sumber karbon untuk
menghasilkan energi dan pertumbuhannya. Pada konsentrasi yang rendah, bakteri
ini dapat merombak hidrokarbon minyak bumi dengan cepat. Jenis Bacillus sp
yang umumnya digunakan seperti Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus
laterospor .Proses bioremediasi berlangsung secara aerob sehingga keberadaan
oksigen sangat berpengaruh terhadap proses kecepatan bioremediasi. Proses untuk
mempercepat proses penguraian dapat dilakukan dengan menggunakan bioreaktor
atau rekayasa yang dianggap perlu (Notodarmojo 2005).
Selain itu setting aerasi dan nutrisi juga sangat mempengaruhi, karena
mikroba akan menguraikan dengan berbagai cara seperti memotong rantai
kompleks, terjadi proses penyederhanaan molekul, proses anionisasi dan
kationisasi serta berbagai cara dan metode dengan mensetting mikroba tersebut
sesuai kebutuhan. Demikian juga pada saat landfill tidak sekedar hanya
menambahakan tanah dan menyiram dengan mikroba tetapi perlu ditambahkan
dengan bulking agent yang berfungsi sebagai sarana penguraian dan juga tempat
mikroba bertahan hidup selama proses perkembangan biakan dan penguraian
terjadi. bulking agent dapat berfungsi sebagai penyerap cemaran dan kemudian di
dalam bulking agent ini dilakukan penguraian. Peran bulking agent yang paling
penting adalah untuk mempermudah proses aerasi (Notodarmojo 2005).
METODE PRAKTIKUM
Metode bioremediasi yang digunakan pada praktikum kali ini adalah
metode landfarming ex-situ. Proses ex-situ merupakan proses ekskavasi tanah ke
tempat yang berbeda. Pada praktikum kali ini, akan dibuat model sampel tanah
tercemar sebagai miniatur tempat berlangsungnya proses bioremediasi. Alat dan
bahan yang dibutuhkan untuk membuat sampel tanah yaitu empat buah bak
plastik, tanah, oli baru serta oli bekas, bakteri Bacillus sp., serabut buah bintaro,
pupuk NPK, dan pupuk urea.
Praktikum kali ini dilakukan untuk melakukan pengamatan pada empat buah
kondisi yang berbeda. Keempat kondisi itu dibedakan atas bak kontrol, reaktor 1
%, reaktor 2 %, reaktor 3 %, dan reaktor 4 %. Keempat reaktor memiliki
kondisinya masing-masing. Variabel kontrol yang digunakan dalam empat reaktor
berbeda ini yaitu jumlah bakteri. Bak kontrol merupakan tanah terkontaminasi
tanpa penambahan bakteri. Reaktor 1 % merupakan tanah terkontaminasi dengan
perlakuan tambahan sejumlah 1 % bakteri. Reaktor 2 % merupakan tanah
terkontaminasi dengan penambahan 2 % Bacillus sp. Reaktor 3 % merupakan
reaktor dengan kandungan tanah terkontaminasi minyak (oli) yang dilakukan
penambahan bakteri Bacillus sp. sebanyak 3 %.
Beberapa prosedur yang harus ditempuh untuk membuat keempat model
tersebut antara lain: Sejumlah tanah dengan ukuran homogen dimasukkan ke
dalam bak plastik hingga mencapai ketinggian tertentu. Kontaminan minyak
berupa oli yang akan ditambahkan ditimbang terlebih dahulu kemudian
ditambahkan secara merata pada tanah yang telah disiapkan sebelumnya. Pada
reaktor 1 % dilakukan penambahan konsorsium Bacillus sp sebesar 1 % (50 gram)
yang dituang secara merata sehingga bakteri tersebar dengan merata. Pada reaktor
2 % dan 3 % pula dilakukan penambahan bakteri masing-masing 100 gram dan
500 gram. Pemberian serabut buah bintaro yang telah dicacah halus sebagai
bulking agent dilakukan pada masing-masing reaktor sebesar 1 % dan diaduk
secara merata. Selanjutnya, tanah tersebut ditambahkan pupuk NPK sebesar 0.50.8 % serta urea sebesar 1 % dan diaduk secara merata. Langkah penutup dari
penyiapan sampel tanah terkontaminasi yaitu pengadukan. Bak plastik kemudian
ditutup dengan menggunakan plastik berpori untuk menjaga keberlangsungan
sirkulasi udara serta menjaga kelembaban tanah. Pengadukan tanah idealnya
dilakukan tiga hari sekali untuk menjaga kondisi aerob pada tanah. Selama 47 hari
proses bioremediasi, pada sampel tanah dilakukan penyiraman air selama 3 hari
sekali dengan menambahkan air sebesar 10 % untuk mempertahankan
kelembaban tanah. Air yang digunakan untuk penyiraman ini haruslah air bersih
dengan pH normal, tidak tercemar oleh minyak, bahan anorganik maupun bakteri
lain.
Pengukuran nilai oil and grease diawali dengan mencuci bersih 4 buah botol
vial dan mengeringkannya di dalam oven pada suhu 105ºC selama kurang lebih
1 jam. Pinset digunakan dalam proses pengambilan botol vial dari awal hingga
akhir analisis laboratorium. Kemudian botol vial dimasukkan ke dalam
desikator selama kurang lebih 30 menit dan ditimbang (a1, a2, a3, dan a4).
Selanjutnya, ekstraksi sampel tanah sebanyak 5 gram pada larutan n-hexane 20 ml
lalu kocok di dalam labu erlenmeyer menggunakan stiler selama 15 menit hingga
tanah dan n-hexane tercampur. Kedua, sampel didiamkan hingga terjadi
pemisahan fasa padatan dan cairan secara sempurna, sehingga cairan yang
mengandung minyak yang diikat oleh n-hexane dapat diambil seluruhnya. Ketiga,
minyak disaring terlebih dahulu dengan menggunakan kertas saring melalui
pemindahan cairan dari labu erlenmeyer dan dimasukkan ke dalam botol vial.
Lakukan kembali penambahan n-hexane ke dalam labu erlenmeyer yang masih
berisi tanah sebanyak 10 ml. Pengadukan kembali dilakukan selama 5 menit
melalui stiler. Minyak yang baru terpisah disaring kembali untuk ditambahkan ke
dalam botol vial. Teteskan n-hexane untuk mempermudah proses penyaringan
minyak. Kemudian, prosedur yang sama dilakukan sekali lagi dimulai pada tahap
penambahan 10 ml n-hexane hingga penyaringan untuk meminimalkan
tertinggalnya minyak pada padatan tanah. Larutan antara minyak dengan n-hexane
terdapat pada botol vial. Larutan dipanaskan hingga seluruh n-hexane menguap.
Botol vial dengan kandungan minyak di dalamnya dimasukkan ke dalam oven
selama 30 menit kemudian dipindahkan ke dalam desikator. Berat minyak yang
tertinggal beserta botol vial kemudian ditimbang sebagai b (b1, b2, b3, dan b4).
Untuk mendapatkan nilai oil and grease, dilakukan dengan perhitungan melalui
persamaan (1):
..... (1)
Kemudian, masukan silika ke dalam botol vial, dan tambahkan kembali nhexane 20 ml, kemudian kocok di dalam labu erlenmeyer menggunakan stiler
selama kurang lebih 15 menit hingga oil and grease dan n-hexane tercampur
sempurna. Setelah tercampur sempurna, timbang botol vial (c), sehingga
didapatkan konsentrasi TPH.
....... (2)
Setelah mendapatkan konsentrasi TPH di tiap wadah, maka langkah terkahir
yang harus dilakukan adalah menghitung efisiensi TPH, melalui persamaan (3).
HASIL DAN PEMBAHASAN
|
|
....... (3)
Pada praktikum kali ini mencoba melihat pengaruh kelembapan, temperatur
dan pH pada proses bioremediasi menggunakan Bakteri Bacillus sp. dan bulking
agent sekam padi.
Tabel 1. Faktor berbagai Parameter terhadap Bioremediasi
Kontrol
bakteri 5%
t
oil and
grease
suhu
kelembaban
oil and
grease
1
7,928
38,3
7,8
7,004
3
2,823
29,2
9,8
4,971
8
3,374
35
10,24
3,710
10
2,667
31,8
10,68
15
4,671
29,9
17
4,590
22
bakteri 10 %
kelembaban
oil and
grease
Suhu
kelembaban
33,6
8,6
7,773
34,8
10,6
31,14
10,6
5,211
30,5
11
37,4
10,9
3,650
36,8
11,28
3,703
33,3
10,84
4,022
34,4
10,9
10,46
5,394
33,7
11,14
4,625
34,2
10,66
29,5
10,2
5,198
33,4
10,9
4,018
33,9
10,4
4,456
30,88
10,22
5,102
32,6
10,34
4,012
31,7
11
24
4,349
31,44
12,6
5,003
35
10,44
4,010
34,6
10,68
29
4,337
31,2
12,3
5,001
30
10,1
3,984
34,3
10,5
32
3,383
31
10,38
5,207
30
10,78
4,981
30
10,52
36
4,267
32,1
10,02
3,449
32
17,7
4,443
31,1
10,14
38
4,258
31,8
9,8
3,421
31,8
17,5
4,345
30,8
9,9
43
2,380
30,9
10,62
4,969
31,6
10,3
4,040
31
10,1
46
3,532
30,7
10,4
4,664
31,4
10,2
1,826
30,8
9,8
suhu
Tabel 1 menjelaskan tentang pengaruh beberapa parameter seperti suhu dan
kelembaban terhadap proses bioremediasi. Berdasarkan tabel dapat diketahui
bahwa suhu cenderung berbanding lurus dengan konsentrasi oil dan grease,
artinya saat suhu semakin tinggi, konsentrasi oil dan grease akan semakin tinggi
pula, begitu pula sebaliknya. Akan tetapi, hal tersebut bisa terjadi dengan syarat
suhu berada di bawah suhu optimal. Pada hari ke-3 ditunjukkan bahwa saat suhu
berada pada 29.2 konsentrasi oil dan grease sebesar 2.283 gram, dan pada hari
ke-8 data menunjukkan bahwa saat suhu berada pada 35 konsentrasi oil dan
grease sebesar 3.374 gram.
Pada hari ke-10, ditunjukkan data saat suhu berada di 31.8 konsentrasi oil
dan grease sebesar 2.667 gram, sedangkan pada hari ke-15 ditunjukkan bahwa
saat suhu berada di 29.9 konsentrasi oil dan grease sebesar 4.671 gram. Hal itu
tidak sesuai dengan penjelasan sebelumnya, yang menyatakan bahwa suhu dan
konsentrasi kadarnya berbanding lurus. Hal tersebut terjadi karena suhu berada di
bawah suhu optimal yaitu 38 .
Gambar 1. Pengaruh oil dan grease terhadap suhu.
Berdasarkan data diatas ditunjukkan bahwa terjadi fluktasi nilai konsentrasi
oil dan grease pada suhu-suhu tertentu. Hal ini terjadi karena suhu berada di
bawah suhu optimum dan adanya kesalahan yang terjadi saat praktikum
berlangsung. Kurangnya ketelitian saat pengamatan membuat data yang diambil
tidak tepat.
Gambar 2. Pengaruh kelembaban terhadap konsentrasi oil dan grease.
Berdasarkan grafik dapat terlihat bahwa nilai kelembaban sangat berpengaruh
terhadap nilai konsentrasi oil dan grease. Berdasarkan grafik dapat terlihat bahwa
terjadi fluktuasi nilai konsentrasi oil dan grease akibat perubahan nilai
kelembaban.
Simpulan
Berdasarkan hasil pengamatan pada reaktor bioremediasi dengan metode
biopile dan landfarming terjadi trend penurunan konsentrasi oil and grease.
Penurunan oil and grease terbesar terjadi pada reaktor dengan penambahan bakteri
Bacillus sp 10 %, selanjutnya penurunan oil and grease pada reaktor dengan
penambahan bakteri Bacillus sp 5% dan yang terakhir adalah reaktor kontrol. Hal
tersebut terjadi karena bakteri Bacillus sp merupakan bakteri petofilik yang
menjadikan hidrokarbon sebagai substratnya sehingga penambahan bakteri
tersebut akan mempercepat proses bioremediasi. Semakin banyak konsentrasi
bakteri Bacillus sp yang ditambahkan pada reaktor tanah terkontaminasi minyak
bumi maka proses biodegradasi senyawa hidrokarbon akan semakin cepat yang
ditandai dengan penurunan oil and grease dan Total Petroleum Hydrocarbon
(TPH).
Penurunan TPH juga terjadi pada setiap reaktor dengan rincian reaktor yang
ditambahkan bakteri Bacillus sp penurunannya lebih besar dibandingkan dengan
reaktor kontrol. Hal tersebut terjadi karena proses biodegradasi minyak bumi pada
reaktor yang mengandung bakteri Bacillus sp lebih cepat dibandingkan reaktor
kontrol. Bakteri Bacillus sp yang digunakan merupakan bakteri aerob yang
membutuhkan oksigen sehingga pada metode biopile penambahan aerasi
dilakukan dengan memasang mesin aerator sedangkan pada metode landfarming
ditambahkan bulking agent untuk memperlancar masuknya oksigen kedalam
tanah agar proses bioremediasi berjalan dengan lancar. Keberhasilah proses
bioremediasi ditunjukkan dengan penurunan konsentrasi oil and grease dan
besarnya penurunan Total Petroleum Hydrocarbon (TPH).
Saran
Untuk mengefektivitaskan bakteri dalam proses remediasi tanah, dapat
dilakukan dengan optimal jika waktu pelaksanaannya benar-benar secara penuh
untuk mendapatkan nilai laju pertumbuhan bakteri yang aktual, karena dalam
waktu praktikum nilai yang didapat masih belum ideal karena tidak sesuai dengan
teori karena fase lag, eksponensial dan stasioner tidak terlalu jelas pembatasannya.
DAFTAR PUSTAKA
Arsyad S, Rustiadi E.2008.Penyelamatan Tanah, Air dan Lingkungan.Bogor:IPB
Press.
Haris A. 2003. Peranan Mikroba Dalam Mendegredasi Minyak Bumi dan Fenol
pada Air Terproduksi dari Industri Perminyakan. Bogor: Institut Pertanian
Bogor.
Notodarmojo S. (2005). Pencemaran Tanah & Air Tanah.Bandung:Penerbit ITB.
TERHADAP PENURUNAN KONSENTRASI OIL AND GREASE
PADA PROSES BIOREMEDIASI DENGAN MENGGUNAKAN
BAKTERI Bacillus sp. DAN BULKING AGENT SEKAM PADI
EFFECT OF MOISTURE, TEMPERATURE AND pH ON THE
DECREASING CONCENTRATION IN OIL AND GREASE
BIOREMEDIATION PROCESS USING BACTERIA Bacillus sp.
AND RICE HUSK BULKING AGENT
Wirapraja Lazuardi1, Ario Wisnu Wicaksono2, Femylia Nur Utama3
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor, Jln. Kamper, Kampus IPB
Dramaga, Bogor, 16680
[email protected], [email protected], [email protected]
Abstrak : Sebagai sumber energi utama, tentu saja minyak bumi dapat ditemukan dimana saja.
Minyak bumi bukan saja berfungsi secara tunggal dalam memenuhi kebutuhan energi, tetapi pada
akhirnya juga menjadi masalah lingungan yang serius karena pencemarannya. Metode
bioremediasi yang digunakan pada praktikum kali ini adalah metode landfarming ex-situ. Proses
ex-situ merupakan proses ekskavasi tanah ke tempat yang berbeda. Pada praktikum kali ini, akan
dibuat model sampel tanah tercemar sebagai miniatur tempat berlangsungnya proses
bioremediasi. Alat dan bahan yang dibutuhkan untuk membuat sampel tanah yaitu empat buah
bak plastik, tanah, oli baru serta oli bekas, bakteri Bacillus sp., serabut buah bintaro, pupuk NPK,
dan pupuk urea. Pada hari ke-10, ditunjukkan data saat suhu berada di 31.8 konsentrasi oil dan
grease sebesar 2.667 gram, sedangkan pada hari ke-15 ditunjukkan bahwa saat suhu berada di
29.9 konsentrasi oil dan grease sebesar 4.671 gram. Hal itu tidak sesuai dengan penjelasan
sebelumnya, yang menyatakan bahwa suhu dan konsentrasi kadarnya berbanding lurus. Hal
tersebut terjadi karena suhu berada di bawah suhu optimal yaitu 38 . Berdasarkan hasil
pengamatan pada reaktor bioremediasi dengan metode biopile dan landfarming terjadi trend
penurunan konsentrasi oil and grease. Penurunan oil and grease terbesar terjadi pada rea ktor
dengan penambahan bakteri Bacillus sp 10 %, selanjutnya penurunan oil and grease pada reaktor
dengan penambahan bakteri Bacillus sp 5% dan yang terakhir adalah reaktor kontrol. Hal
tersebut terjadi karena bakteri Bacillus sp merupakan bakteri petofilik yang menjadikan
hidrokarbon sebagai substratnya sehingga penambahan bakteri tersebut akan mempercepat
proses bioremediasi. Semakin banyak konsentrasi bakteri Bacillus sp yang ditambahkan pada
reaktor tanah terkontaminasi minyak bumi maka proses biodegradasi senyawa hidrokarbon akan
semakin cepat yang ditandai dengan penurunan oil and grease dan Total Petroleum Hydrocarbon
(TPH).
Kata Kunci : Bacillus sp., Bioremediasi, Oil and Grease, Sekam padi
Abstract : As a primary energy source , of course oil can be found anywhere. Petroleum is not
only a single function in meeting energy needs , but in the end also lingungan serious problem
because of pollution . Bioremediation methods used in practice this time is ex - situ landfarming
method . Ex - situ process is the process of excavation of land to a different place . In practice this
time , will be made a model contaminated soil samples as a miniature scene of a bioremediation
process . Tools and materials needed to make the soil samples are four plastic tubs , ground , new
oil and used oil , the bacteria Bacillus sp . , Bintaro fruit fibers , NPK fertilizer and urea fertilizer .
On day 10 , the data show when the temperature was 31.8
in the concentration of oil and
oil and
grease at 2,667 grams , while on day 15 indicated that when the temperature is 29.9
grease concentration of 4,671 grams . It was not in accordance with the previous description ,
which states that the temperature and concentration levels are directly proportional . This
happens because the temperature is below the optimum temperature is 38
. Based on
observations in the reactor with a method of bioremediation and landfarming biopile going trend
in decreased concentrations of oil and grease . The decline in oil and grease occurred in the
reactor with the addition of the bacteria Bacillus sp 10 % , further reduction in oil and grease in
the reactor with the addition of the bacteria Bacillus sp 5 % and the last is the control reactor .
This happens because the bacteria is bacterium Bacillus sp petofilik the hydrocarbons as substrate
so that the addition of the bacteria will accelerate the bioremediation process . The more the
concentration of bacteria Bacillus sp is added to the reactor contaminated soil biodegradation of
petroleum hydrocarbons , the process will be even faster which is characterized by a decrease in
oil and grease and Total Petroleum Hydrocarbon ( TPH ) .
Keywords : Bacillus sp . , Bioremediation , Oil and Grease , Rice husk
PENDAHULUAN
Sebagai sumber energi utama, tentu saja minyak bumi dapat ditemukan
dimana saja. Minyak bumi bukan saja berfungsi secara tunggal dalam memenuhi
kebutuhan energi, tetapi pada akhirnya juga menjadi masalah lingungan yang
serius karena pencemarannya. Besarnya peluang dan kerusakan lingkungan akibat
minyak bumi dan senyawa hidrokarbon lainnya harus ditangani secara serius dan
berkelanjutan.Penanganan pencemaran lingkungan akibat senyawa hidrokarbon
pada dasarnya dapat dilakukan secara fisika, kimia dan biologi. Namun,
penanggulangan pencemaran lingkungan dengan menggunakan metode secara
kimia dan fisika membutuhkan biaya yang sangat besar sehingga penanggulangan
secara biologi lebih dipilih karena rendah biaya (Arsyad dan Rustiadi 2008).
Penanggulangan pencemaran lingkungan dengan menggunakan metode
biologi dilakukan dengan memanfaatkan mikroorganisme.Pemanfaatan mikroba
tidak hanya dapat mereduksi dan memproses hidrokarbon tetapi juga menjadi
keuntungan tersendiri bagi mikroba tersebut. Terdapat beberapa cara yang
digunakan mikroba dalam memanfaatkan hidrokarbon sebagai nutrisinya, salah
satunya adalah dengan bioremediasi. Bioremediasi adalah salah satu teknologi
alternatif untuk mengatasi masalah lingkungan dengan memanfaatkan bantuan
mikroorganisme. Mikroorganisme yang dimaksud adalah khamir, fungi
(mycoremediasi), yeast, alga dan bakteri yang berfungsi sebagai agen
bioremediator.Bakteri yang sering digunakan dalam penguraian adalah bakteri
Bacillus sp.Pemilihan bakteri tersebut karena Bacillus sp. mudah didapat
dibandingkan dengan bakteri lain dan bahaya kontaminasi sangat rendah dalam
skala kecil. Tanpa adanya mikroba, proses penguraian di lingkungan tidak akan
berlangsung. Kotoran, sampah, hewan, dan tumbuhan yang mati akan menutupi
permukaan bumi. Sebagai akibatnya, siklus nutrisi atau rantai makanan akan
terputus. Proses bioremediasi juga tergantung pada kondisi lingkungan
diantaranya pengaruh oksigen karena sebagian besar jenis mikroorganisme yang
digunakan dalam proses bioremediasi bersifat aerob (Arsyad dan Rustiadi).
Oksigen sangat diperlukan oleh bakteri untuk metabolisme terutama bakteri
aerob. Kosentrasi oksigen biasanya membatasi pertumbuhan bakteri. Bakteri
aerob menghendaki oksigen untuk pertumbuhannya. Pada kondisi kaya oksigen
(aerob) proses pendegradasian suatu bahan tercemar lebih cepat terjadi.Pemberian
oksigen pada suatu proses bioremediasi dimaksudkan sebagai penambahan
penerima elektron. Penambahan oksigen dapat dilakukan dengan penambahan
agen pengembang (bulking agent) selain berfungsi sebagai fasilitas aerasi bagi
mikroba juga dapat memperluas bidang kontak antara bahan pencemar dengan
mikroba. Agen pengembang yang digunakan dapat berupa kayu apung, serutan
kayu, komponen tumbuhan yang berserat, kulit kayu dan sebagainya (Haris 2003).
TINJAUAN PUSTAKA
Bioremediasi merupakan proses yang memanfaatkan makhluk hidup
terutama mikroorganisme dalam menguraikan polutan organik maupun non
organik . Degradasi senyawa kimia oleh mikroba di lingkungan merupakan proses
yang sangat penting untuk mengurangi kadar bahan-bahan berbahaya di
lingkungan yang berlangsung melalui suatu seri reaksi kimia yang cukup
kompleks. Dalam proses degradasinya, mikroba menggunakan senyawa kimia
tersebut untuk pertumbuhan dan reproduksinya melalui berbagai proses
oksidasi.Mikroorganisme mempunyai peran utama dalam proses bioremediasi.
Mikroorganisme yang mampu menguraikan atau mendegradasi kontaminan
didalam tanah adalah bakteri, jamur, yeast, dan alga. Salah satu bakteri yang
sering digunakan adalah bakteri Bacillus sp. Umumnya bakteri ini merupakan
mikroorganisme sel tunggal, berbentuk batang pendek (biasanya rantai panjang).
Mempunyai ukuran lebar 1,0-1,2 m dan panjang 3-5m. Merupakan bakteri gram
positif dan bersifat aerob. Adapun suhu pertumbuhan maksimumnya yaitu 3050oC dan minimumnya 5-20oC dengan pH pertumbuhan 4,3-9,3 (Haris 2003).
Bakteri ini mempunyai kemampuan dalam mendegradasi minyak bumi.
Bakteri ini menggunakan minyak bumi sebagai satu-satunya sumber karbon untuk
menghasilkan energi dan pertumbuhannya. Pada konsentrasi yang rendah, bakteri
ini dapat merombak hidrokarbon minyak bumi dengan cepat. Jenis Bacillus sp
yang umumnya digunakan seperti Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus
laterospor .Proses bioremediasi berlangsung secara aerob sehingga keberadaan
oksigen sangat berpengaruh terhadap proses kecepatan bioremediasi. Proses untuk
mempercepat proses penguraian dapat dilakukan dengan menggunakan bioreaktor
atau rekayasa yang dianggap perlu (Notodarmojo 2005).
Selain itu setting aerasi dan nutrisi juga sangat mempengaruhi, karena
mikroba akan menguraikan dengan berbagai cara seperti memotong rantai
kompleks, terjadi proses penyederhanaan molekul, proses anionisasi dan
kationisasi serta berbagai cara dan metode dengan mensetting mikroba tersebut
sesuai kebutuhan. Demikian juga pada saat landfill tidak sekedar hanya
menambahakan tanah dan menyiram dengan mikroba tetapi perlu ditambahkan
dengan bulking agent yang berfungsi sebagai sarana penguraian dan juga tempat
mikroba bertahan hidup selama proses perkembangan biakan dan penguraian
terjadi. bulking agent dapat berfungsi sebagai penyerap cemaran dan kemudian di
dalam bulking agent ini dilakukan penguraian. Peran bulking agent yang paling
penting adalah untuk mempermudah proses aerasi (Notodarmojo 2005).
METODE PRAKTIKUM
Metode bioremediasi yang digunakan pada praktikum kali ini adalah
metode landfarming ex-situ. Proses ex-situ merupakan proses ekskavasi tanah ke
tempat yang berbeda. Pada praktikum kali ini, akan dibuat model sampel tanah
tercemar sebagai miniatur tempat berlangsungnya proses bioremediasi. Alat dan
bahan yang dibutuhkan untuk membuat sampel tanah yaitu empat buah bak
plastik, tanah, oli baru serta oli bekas, bakteri Bacillus sp., serabut buah bintaro,
pupuk NPK, dan pupuk urea.
Praktikum kali ini dilakukan untuk melakukan pengamatan pada empat buah
kondisi yang berbeda. Keempat kondisi itu dibedakan atas bak kontrol, reaktor 1
%, reaktor 2 %, reaktor 3 %, dan reaktor 4 %. Keempat reaktor memiliki
kondisinya masing-masing. Variabel kontrol yang digunakan dalam empat reaktor
berbeda ini yaitu jumlah bakteri. Bak kontrol merupakan tanah terkontaminasi
tanpa penambahan bakteri. Reaktor 1 % merupakan tanah terkontaminasi dengan
perlakuan tambahan sejumlah 1 % bakteri. Reaktor 2 % merupakan tanah
terkontaminasi dengan penambahan 2 % Bacillus sp. Reaktor 3 % merupakan
reaktor dengan kandungan tanah terkontaminasi minyak (oli) yang dilakukan
penambahan bakteri Bacillus sp. sebanyak 3 %.
Beberapa prosedur yang harus ditempuh untuk membuat keempat model
tersebut antara lain: Sejumlah tanah dengan ukuran homogen dimasukkan ke
dalam bak plastik hingga mencapai ketinggian tertentu. Kontaminan minyak
berupa oli yang akan ditambahkan ditimbang terlebih dahulu kemudian
ditambahkan secara merata pada tanah yang telah disiapkan sebelumnya. Pada
reaktor 1 % dilakukan penambahan konsorsium Bacillus sp sebesar 1 % (50 gram)
yang dituang secara merata sehingga bakteri tersebar dengan merata. Pada reaktor
2 % dan 3 % pula dilakukan penambahan bakteri masing-masing 100 gram dan
500 gram. Pemberian serabut buah bintaro yang telah dicacah halus sebagai
bulking agent dilakukan pada masing-masing reaktor sebesar 1 % dan diaduk
secara merata. Selanjutnya, tanah tersebut ditambahkan pupuk NPK sebesar 0.50.8 % serta urea sebesar 1 % dan diaduk secara merata. Langkah penutup dari
penyiapan sampel tanah terkontaminasi yaitu pengadukan. Bak plastik kemudian
ditutup dengan menggunakan plastik berpori untuk menjaga keberlangsungan
sirkulasi udara serta menjaga kelembaban tanah. Pengadukan tanah idealnya
dilakukan tiga hari sekali untuk menjaga kondisi aerob pada tanah. Selama 47 hari
proses bioremediasi, pada sampel tanah dilakukan penyiraman air selama 3 hari
sekali dengan menambahkan air sebesar 10 % untuk mempertahankan
kelembaban tanah. Air yang digunakan untuk penyiraman ini haruslah air bersih
dengan pH normal, tidak tercemar oleh minyak, bahan anorganik maupun bakteri
lain.
Pengukuran nilai oil and grease diawali dengan mencuci bersih 4 buah botol
vial dan mengeringkannya di dalam oven pada suhu 105ºC selama kurang lebih
1 jam. Pinset digunakan dalam proses pengambilan botol vial dari awal hingga
akhir analisis laboratorium. Kemudian botol vial dimasukkan ke dalam
desikator selama kurang lebih 30 menit dan ditimbang (a1, a2, a3, dan a4).
Selanjutnya, ekstraksi sampel tanah sebanyak 5 gram pada larutan n-hexane 20 ml
lalu kocok di dalam labu erlenmeyer menggunakan stiler selama 15 menit hingga
tanah dan n-hexane tercampur. Kedua, sampel didiamkan hingga terjadi
pemisahan fasa padatan dan cairan secara sempurna, sehingga cairan yang
mengandung minyak yang diikat oleh n-hexane dapat diambil seluruhnya. Ketiga,
minyak disaring terlebih dahulu dengan menggunakan kertas saring melalui
pemindahan cairan dari labu erlenmeyer dan dimasukkan ke dalam botol vial.
Lakukan kembali penambahan n-hexane ke dalam labu erlenmeyer yang masih
berisi tanah sebanyak 10 ml. Pengadukan kembali dilakukan selama 5 menit
melalui stiler. Minyak yang baru terpisah disaring kembali untuk ditambahkan ke
dalam botol vial. Teteskan n-hexane untuk mempermudah proses penyaringan
minyak. Kemudian, prosedur yang sama dilakukan sekali lagi dimulai pada tahap
penambahan 10 ml n-hexane hingga penyaringan untuk meminimalkan
tertinggalnya minyak pada padatan tanah. Larutan antara minyak dengan n-hexane
terdapat pada botol vial. Larutan dipanaskan hingga seluruh n-hexane menguap.
Botol vial dengan kandungan minyak di dalamnya dimasukkan ke dalam oven
selama 30 menit kemudian dipindahkan ke dalam desikator. Berat minyak yang
tertinggal beserta botol vial kemudian ditimbang sebagai b (b1, b2, b3, dan b4).
Untuk mendapatkan nilai oil and grease, dilakukan dengan perhitungan melalui
persamaan (1):
..... (1)
Kemudian, masukan silika ke dalam botol vial, dan tambahkan kembali nhexane 20 ml, kemudian kocok di dalam labu erlenmeyer menggunakan stiler
selama kurang lebih 15 menit hingga oil and grease dan n-hexane tercampur
sempurna. Setelah tercampur sempurna, timbang botol vial (c), sehingga
didapatkan konsentrasi TPH.
....... (2)
Setelah mendapatkan konsentrasi TPH di tiap wadah, maka langkah terkahir
yang harus dilakukan adalah menghitung efisiensi TPH, melalui persamaan (3).
HASIL DAN PEMBAHASAN
|
|
....... (3)
Pada praktikum kali ini mencoba melihat pengaruh kelembapan, temperatur
dan pH pada proses bioremediasi menggunakan Bakteri Bacillus sp. dan bulking
agent sekam padi.
Tabel 1. Faktor berbagai Parameter terhadap Bioremediasi
Kontrol
bakteri 5%
t
oil and
grease
suhu
kelembaban
oil and
grease
1
7,928
38,3
7,8
7,004
3
2,823
29,2
9,8
4,971
8
3,374
35
10,24
3,710
10
2,667
31,8
10,68
15
4,671
29,9
17
4,590
22
bakteri 10 %
kelembaban
oil and
grease
Suhu
kelembaban
33,6
8,6
7,773
34,8
10,6
31,14
10,6
5,211
30,5
11
37,4
10,9
3,650
36,8
11,28
3,703
33,3
10,84
4,022
34,4
10,9
10,46
5,394
33,7
11,14
4,625
34,2
10,66
29,5
10,2
5,198
33,4
10,9
4,018
33,9
10,4
4,456
30,88
10,22
5,102
32,6
10,34
4,012
31,7
11
24
4,349
31,44
12,6
5,003
35
10,44
4,010
34,6
10,68
29
4,337
31,2
12,3
5,001
30
10,1
3,984
34,3
10,5
32
3,383
31
10,38
5,207
30
10,78
4,981
30
10,52
36
4,267
32,1
10,02
3,449
32
17,7
4,443
31,1
10,14
38
4,258
31,8
9,8
3,421
31,8
17,5
4,345
30,8
9,9
43
2,380
30,9
10,62
4,969
31,6
10,3
4,040
31
10,1
46
3,532
30,7
10,4
4,664
31,4
10,2
1,826
30,8
9,8
suhu
Tabel 1 menjelaskan tentang pengaruh beberapa parameter seperti suhu dan
kelembaban terhadap proses bioremediasi. Berdasarkan tabel dapat diketahui
bahwa suhu cenderung berbanding lurus dengan konsentrasi oil dan grease,
artinya saat suhu semakin tinggi, konsentrasi oil dan grease akan semakin tinggi
pula, begitu pula sebaliknya. Akan tetapi, hal tersebut bisa terjadi dengan syarat
suhu berada di bawah suhu optimal. Pada hari ke-3 ditunjukkan bahwa saat suhu
berada pada 29.2 konsentrasi oil dan grease sebesar 2.283 gram, dan pada hari
ke-8 data menunjukkan bahwa saat suhu berada pada 35 konsentrasi oil dan
grease sebesar 3.374 gram.
Pada hari ke-10, ditunjukkan data saat suhu berada di 31.8 konsentrasi oil
dan grease sebesar 2.667 gram, sedangkan pada hari ke-15 ditunjukkan bahwa
saat suhu berada di 29.9 konsentrasi oil dan grease sebesar 4.671 gram. Hal itu
tidak sesuai dengan penjelasan sebelumnya, yang menyatakan bahwa suhu dan
konsentrasi kadarnya berbanding lurus. Hal tersebut terjadi karena suhu berada di
bawah suhu optimal yaitu 38 .
Gambar 1. Pengaruh oil dan grease terhadap suhu.
Berdasarkan data diatas ditunjukkan bahwa terjadi fluktasi nilai konsentrasi
oil dan grease pada suhu-suhu tertentu. Hal ini terjadi karena suhu berada di
bawah suhu optimum dan adanya kesalahan yang terjadi saat praktikum
berlangsung. Kurangnya ketelitian saat pengamatan membuat data yang diambil
tidak tepat.
Gambar 2. Pengaruh kelembaban terhadap konsentrasi oil dan grease.
Berdasarkan grafik dapat terlihat bahwa nilai kelembaban sangat berpengaruh
terhadap nilai konsentrasi oil dan grease. Berdasarkan grafik dapat terlihat bahwa
terjadi fluktuasi nilai konsentrasi oil dan grease akibat perubahan nilai
kelembaban.
Simpulan
Berdasarkan hasil pengamatan pada reaktor bioremediasi dengan metode
biopile dan landfarming terjadi trend penurunan konsentrasi oil and grease.
Penurunan oil and grease terbesar terjadi pada reaktor dengan penambahan bakteri
Bacillus sp 10 %, selanjutnya penurunan oil and grease pada reaktor dengan
penambahan bakteri Bacillus sp 5% dan yang terakhir adalah reaktor kontrol. Hal
tersebut terjadi karena bakteri Bacillus sp merupakan bakteri petofilik yang
menjadikan hidrokarbon sebagai substratnya sehingga penambahan bakteri
tersebut akan mempercepat proses bioremediasi. Semakin banyak konsentrasi
bakteri Bacillus sp yang ditambahkan pada reaktor tanah terkontaminasi minyak
bumi maka proses biodegradasi senyawa hidrokarbon akan semakin cepat yang
ditandai dengan penurunan oil and grease dan Total Petroleum Hydrocarbon
(TPH).
Penurunan TPH juga terjadi pada setiap reaktor dengan rincian reaktor yang
ditambahkan bakteri Bacillus sp penurunannya lebih besar dibandingkan dengan
reaktor kontrol. Hal tersebut terjadi karena proses biodegradasi minyak bumi pada
reaktor yang mengandung bakteri Bacillus sp lebih cepat dibandingkan reaktor
kontrol. Bakteri Bacillus sp yang digunakan merupakan bakteri aerob yang
membutuhkan oksigen sehingga pada metode biopile penambahan aerasi
dilakukan dengan memasang mesin aerator sedangkan pada metode landfarming
ditambahkan bulking agent untuk memperlancar masuknya oksigen kedalam
tanah agar proses bioremediasi berjalan dengan lancar. Keberhasilah proses
bioremediasi ditunjukkan dengan penurunan konsentrasi oil and grease dan
besarnya penurunan Total Petroleum Hydrocarbon (TPH).
Saran
Untuk mengefektivitaskan bakteri dalam proses remediasi tanah, dapat
dilakukan dengan optimal jika waktu pelaksanaannya benar-benar secara penuh
untuk mendapatkan nilai laju pertumbuhan bakteri yang aktual, karena dalam
waktu praktikum nilai yang didapat masih belum ideal karena tidak sesuai dengan
teori karena fase lag, eksponensial dan stasioner tidak terlalu jelas pembatasannya.
DAFTAR PUSTAKA
Arsyad S, Rustiadi E.2008.Penyelamatan Tanah, Air dan Lingkungan.Bogor:IPB
Press.
Haris A. 2003. Peranan Mikroba Dalam Mendegredasi Minyak Bumi dan Fenol
pada Air Terproduksi dari Industri Perminyakan. Bogor: Institut Pertanian
Bogor.
Notodarmojo S. (2005). Pencemaran Tanah & Air Tanah.Bandung:Penerbit ITB.