PENGARUH MICROBAKTERI BACILUS SUPTILUS DAN PSIDOMONAS SP TERHADAP PENURUNAN PERMEABILITAS DAN PENINGKATAN KUAT GESER TANAH PASIR

  

PENGARUH MICROBAKTERI BACILUS SUPTILUS DAN PSIDOMONAS SP

TERHADAP PENURUNAN PERMEABILITAS DAN PENINGKATAN KUAT GESER

_{) 2) 3)}

TANAH PASIR

Muhammad Nurdin , Yusep Muslih Purwana , Bambang Setiawan

_{1) 2),3)} Mahasiswa Program Studi Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret

  Pengajar Program Studi Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret Jln Ir. Sutami 36 A, Surakarta 57126

  Email : mnurdin43@yahoo.com

  ABSTRACT

Basic soil improvement techniques include several methods of mechanical repair, hydraulic repair, physical and chemical soil

improvement, and soil improvement by inclusion, but in this study will try to analyze the addition of eksopolisakarida

producing microbacterials on the sand soil as an alternative material. Expected the addition of microbacteria (inoculation)

can increase soil stability by reducing the permeability and increasing the shear strength value of the soil. The microbacterial

inoculation process is carried out on two varieties of microbacterial species (Bacillus subtilis and Pseudomonas sp). This

research is intended to find out the influence of microbacteria to permeability and increase the shear strength value after t he

inoculation process is complete. The results of this study were supported by a photo scan of SEM test results to prove that

microbakteria can live on sandy soil.Test results can be concluded that the inoculation of microbacteria greatly affect on

permeability and shear strength. Result of permeability test show that percentage of degradation of permeability value of

Bacillus subtilis of 20,23% and sample of inoculation result of Pseudomonas sp equal to 26,52% to. While result of shear

strength test got increase of shear strength value of Bacillus subtilis of 13,64% and result of inoculation of Pseudomonas sp

equal to 18,18%.

  Keywords:

bacillus subtilis, pseudomonas sp, permeability, shear strength, sandy soil.

ABSTRAK

  Teknik perbaikan tanah dasar meliputi beberapa metode yaitu perbaikan secara mekanis, perbaikan secara hidrolis, perbaikan tanah secara fisik dan kimiawi, serta perbaikan tanah secara inklusi, namun pada penelitian ini akan mencoba menganalisa penambahan mikrobakteri penghasil eksopolisakarida pada tanah pasir sebagai alternatif bahan tersebut. Diharapkan penambahan mikrobakteri (inokulasi) ini dapat menambah stabilitas tanah dengan cara mereduksi nilai permeabilitas dan meningkatkan nilai kuat geser tanahnya. Proses inokulasi mikrobakteri ini dilakukan terhadap dua variasi jenis mikrobakteri (Bacillus

  

subtilis dan Pseudomonas sp). Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh mikrobakteri terhadap

  permeabilitas tanah dan meningkatkan nilai kuat geser tanah setelah proses inokulasi selesai. Hasil penelitian ini didukung dengan foto scan hasil uji SEM untuk membuktikan bahwa mikrobakteri dapat hidup pada tanah pasir. Hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa inokulasi mikrobakteri sangat berpengaruh terhadap permeabilitas dan kuat geser. Hasil pengujian permeabilitas menunjukan bahwa prosentase penurunan nilai permeabilitas Bacillus subtilis sebesar 20,23% dan Pseudomonas sp sebesar 26,52%. Sedangkan hasil pengujian kuat geser didapatkan peningkatan nilai kuat geser Bacillus subtilis sebesar 13,64% dan Pseudomonas sp sebesar 18,18%. Kata kunci : bacillus subtilis, pseudomonas sp, permeabilitas, kuat geser, tanah pasir.

  PENDAHULUAN Latar Belakang

  Kebutuhan lahan untuk pembangunan terus bertambah, sehingga bangunan didirikan pada daerah

• – daerah / lahan dengan kondisi tanah yang kurang baik. Salah satunya pada daerah Gunturan Kecamatan Srandakan Kabupaten Bantul dengan jenis tanah pasir.Tanah pasir dengan plastisitas yang rendah sering ditemukan pada pekerjaan konstruksi di lapangan. Teknik perbaikan tanah dasar meliputi beberapa metode yaitu perbaikan secara mekanis, perbaikan secara hidrolis, perbaikan tanah secara fisik dan kimiawi, serta perbaikan tanah secara inklusi.Tujuan peneliti melakukan percobaan stabilisasi tanah pasir menggunakan metode pencampuran tanah dengan mikrobakteri, yaitu Bacillus Subtillis dan Pseudomonas SP. Penggunaaan mikrobakteri sebagai bahan bioremediasi merupakan alternatif yang lebih potensial karena lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan menggunakan bahan-bahan kimia. Bioremediasi merupakan penggunaan pengaruh mikrobakteri dalam memperbaiki struktur tanah. Maksud dan tujuan peneitian ini adalah sebagai berikut :

  1. Mengidentifikasi karakteristik mekanis tanah yang telah distabilisasi dengan bakteri Bacillus subtilis dan

  Pseudomonas sp dengan variasi waktu pemeraman 15 dan 30 hari.

  2. Membandingkan nilai koefisien permeabilitas dan kuat geser tanah antara tanah tanpa asli dan tanah yang telah terpengaruh bakteri.

  3. Menganalisis morfologi (bentuk) dan topografi (ukuran) tanah yang diaplikasi mikrobakteri dengan uji SEM (Scan Electron Microscope).

TINJAUAN PUSTAKA

  Handayani (2014) menjelaskan hasil pengujian permeabilitas dengan uji tinggi tekan konstan didapatkan prosentase reduksi nilai permeabilitas terendah yaitu sampel hasil inokulasi Bacillus Subtilis sebesar 74,425% terhadap sampel natural tanah kepasiran sebagai kontrol. Handayani juga mengatakan pada pegujian kuat geser dengan uji geser langsung didapatkan prosentase peningkatan nilai kuat geser tertinggi yaitu sampel hasil inokulasi Pseudomonas SP sebesar 78,913% terhadap sampel natural tanah kepasiran sebagai kontrol.

  Fadliah (2013) melakukan penelitian permeabilitas tanah yang distabilisasi dengan bakteri menunjukkan penurunan nilai koefisien permeabilitas dan hasil pengujian geser langsung terjadi kenaikan nilai kohesi (c) seiring dengan penambahan volume bakteri ke dalam sampel tanah. Hal ini disebabkan oleh bakteri Lactobasillus Sakei selama masa pemeraman sudah mencapai tahap maksimal menghasilkan Kristal/ Kalsit yang membentuk batuan pada pasir tersebut. Hasil penelitian ini juga didukung oleh dari hasil foto SEM (Scanning Electron Microscope) yang menunjukkan adanya kristal di dalam kandungan tanah lempung kepasiran tersebut. Pengamatan yang dilakukan Puspita (2011) didapatkan jenis bakteri Bacillus Subtilis menunjukan bahwa bakteri yang dapat berkembang biak dengan suhu di Indonesia serta menghasilkan kalsit/Kristal terbanyak berasal dari wilayah Papua. Hasil yang didapatkan peneliti menunjukan perubahan dari pasir 1 menjadi batuan pasir hal ini disebabkan oleh bakteri Bacillus Subtilis selama masa pemeraman sudah mencapai tahap maksimal menghasilkan Kristal/kalsit yang membentuk batuan pasda pasir tersebut. Hasil penelitian ini juga didukung oleh dari hasil foto SEM yang menunjukan adanya Kristal didalam kandungan pasir tersebut.

  Suprapto (2011) melakukan penelitian menggunakan mikroorganisme untuk meningkatkan kapasitas tanah telah dilaporkan oleh beberapa penelitian tentang bioclogging dan biosementasi. Kedua metode memiliki tujuan yang sama untuk memenuhi pori tanah. Cara yang dilakukan adalah dengan menyuntikkan bakteri ke dalam tanah, bisa menghasilkan kalsit untuk memenuhi pori-pori antara itu. Setelah pengobatan, hal itu bisa meningkatkan kapasitas tanah hingga lima kali lipat. Aplikasi bakteri dalam pembenahan pencampuran beton telah berhasil diterapkan pada beberapa penelitian. Metode ini diyakini lebih ekonomis dan memiliki keuntungan yang lebih bagi enviromement tersebut. Penambahan bakteri mampu menghasilkan kalsit untuk mengisi pori beton, dapat meningkatkan nilai kekuatan tekan. Hal itu mampu memenuhi retak beton. Metode ini sangat tergantung ke kondisi lingkungan. Uji eksperimental di laboratorium, metode untuk menumbuhkan Bacillus Subtilis adalah dengan menggunakan media glukosa, kita dapat memperoleh hasil memuaskan bahwa bakteri dapat tumbuh dengan cepat. Penelitian yang dilakukan pada tanah lempung dengan menggunakan mikrobakteri dengan masa pemeraman 15 dan 30 hari nilai permeabilitas yang di didapat sebesar 1,11 x 10-9 hingga 4,85 x 10-10 m/dt dimana lempung hampir tidak dapat dirembes oleh air. Kuat geser sampel natural sebagai kontrol mempunyai nilai qu sebesar 176,80 kN/m2 yang termasuk lempung dengan konsistensi sedang. Sampel tanah setelah dicampur mikrobakteri dengan masa pemeraman 15 hari dan 30 hari menunjukan adanya perubahan dari tanah lempung konsistensi sedang menjadi tanah lempung dengan konsistensi kaku qu sebesar 239,53 hingga 317,47 kN/m2 ( Thomas, 2016 ).

  Tanah Pasir

  Tanah pasir merupakan tanah yang terbentuk dari batuan beku serta batuan sedimen yang memiliki butir kasar dan berkerikil. Kapasitas serap air pada tanah pasir sangat rendah, ini disebabkan karena tanah pasir tersusun atas 70% partikel tanah berukuran besar (0,02-2mm).

  Permeabilitas Uji permeabilitas dengan alat modifikasi Constant pressure head (Fatoni, 2014).

  Koefisien permeabilitas (k), dapat dihitung dengan persamaan:

  ∙ ∙

  …………………………………………………………………………………….…. ( 1 ) =

  ∙ ∙

  dengan :

  k

  : Koefisien permeabilitas (cm/detik)

3 V : Volume air rembesan (cm )

  L : Panjang benda uji (cm) _w

  3 γ : Berat jenis air (gr/cm )

  2 P : Tekanan yang diberikan (gr/cm )

  2 A

  : Luas penampang benda uji (cm )

  t

  : Waktu pengamatan (detik)

  Uji Tekan Bebas

  Tegangan aksial yang diterapkan di atas benda uji berangsur-angsur ditambah sampai benda uji

  σ ³

  mengalami keruntuhan (Soedarmo dkk, 1997). Pada saat keruntuhannya, karena = 0, maka pada persamaan:

  1

  …………………………………………………………………….……….…. ( 2 ) = = =

  2

  2

  dengan : ₁ = Kuat geser = Tegangan utama

  = Kuat tekan bebas tanah

  c

  = Kohesi

METODE PENELITIAN

  1. Persiapan Pada tahapan persiapan ini, sampel tanah pasir yang ada dianalisa: a.

  Gradasi butiran tanah

  b. Berat jenis tanah

  c. Kadar air tanah

  d. Permeabilitas tanah

  e. Kekuatan geser tanah Hasil dari analisa permeabilitas dan kekuatan geser tanah ini nantinya akan menjadi kontrol yang bersifat sebagai pembanding sampel tanah lain yang nantinya akan diinokulasikan dengan mikrobakteri.

  2. Pembuatan media dan kultur bakteri a. Sampel bakteri Bacillus subtilis dan Pseudomonas sp, masing-masing bakteri Bacillus subtilis diambil satu ose kemudian digoreskan kedalam cawan pada suhu 37

  ο C selama waktu 24 jam.

  Batas-batas Konsistensi Notasi Nilai Tanah asli

  0.25

  0.62

  17.07 3) Indeks plastisitas PI

  15.89

  18.77

  17.38 2) Batas plastis (%) PL

  19.94 16,14

  B. Subtillis Tanah + Pseudomonas SP 1) Batas cair (%) LL

  Tanah +

  1,440 Lolos saringan no. 200 (%) 31,28 Tabel 2. Konsistensi tanah penelitian

  b.

  Tabel. 1. Karakteristik fisik tanah Propertis tanah Notasi Nilai Kadar air (%) w 25,84 Berat jenis tanah Gs 2.639 Kadar air optimum (%) wopt 22,95 Berat Isi Kering maksimum (Kg/cm3) d max

  Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui sifat-sifat yang dimiliki tanah pasir, sehingga hasilnya dapat untuk mengklasifikasikan tanah pasir di daerah Desa Triharjo, Bantul. Sifat-sifat fisik tanah dapat diketahui dengan melakukan uji klasifikasi tanah di laboratorium. Berdasarkan hasil pengujian di laboratorium diperoleh data-data karakteristik fisik tanah dapat dilihat pada tabel 1 dan 2 :

  HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Uji Klasifikasi Tanah

  5. Pengujian kuat geser dengan metode kuat tekan bebas/UCS (unconfined compression test) uji kuat tekan bebas mengacu pada standart pengujian ASTM D2166-06

  4. Pengujian permeabilitas dengan metode constant pressure head. uji permeabilitas mengacu pada ASTMD 2434-68

  3. Uji scanning electron microscopy (SEM) Sampel tanah pada masa pemeraman 30 hari dilakukan analisa Scanning Electron Microscopy guna mengetahui potensi mikroorganisme dalam mengisi pori tanah,. Pengujian dilakukan di Laboratorium Teknik Sipil Universitas Kristen Indonesia Jakarta.

  C dengan waktu 15 menit pada tekanan 1 atm, kemudian di dinginkan. Setelah medium dingin selanjutnya dilakukan proses pencampuran bakteri kedalam medium B4 yang telah dipersiapkan dan semua pengerjaan dilakukan di dalam alat laminar airflow untuk menjaga kesterilannya. Bakteri pada medium B4 kemudian ditumbuhkan selama 3 hari pada suhu ruang di ruang shaker. Tutup labu dengan aluminium foil. Panaskan dalam pemanas. Setelah dipanaskan selama +1jam, keluarkan labu dari pemanas. Tunggu hingga labu dingin dengan sendirinya. Setelah labu benar-benar dingin, masukkan biang bakteri. Beri label nama setiap labu untuk setiap jenis bakteri. Taruh labu pada tempat yang tidak terlalu banyak terkena sinar cahaya matahari. Tempatkan pada suhu ruangan, dan tunggu hingga beberapa hari.

  erlenmeyer selanjutnya dimasukkan ke dalam alat autoclave dengan suhu 121 ο

  c. Pembuatan media kultur bakteri Air sebanyak 1 Liter dicampurkan dengan komposisi Medium B4 ke dalam gelas erlenmeyer. Gelas

  Pembuatan Media B4 Komposisi; Urea (20 gr), Nutrien Brouth (3 gr), NaHCO3 (2.12 gr), CaCl2.2H2O (4.14 gr), NH4Cl (10 gr)

  0.31 Klasifikasi tanah (USCS) SC SC SC Hasil uji SEM Uji SEM dalam penelitian ini bertujuan untuk mengetahui secara visual adanya ekstraselular polisakarida yang terbentuk pada sampel yang telah diinokulasi dengan jenis mikrobakteri tertentu selama 30 hari

  .

  (a) Perbesaran 500 kali (b) Perbesaran 5000 kali (d) Perbesaran 10000 kali

  (c) Perbesaran 10000 kali

  

Gambar 1. Hasil uji SEM sampel tanah pasir dengan bakteri Bacillus subtilis pada masa pemeraman 30 hari

  Gambar (a) menunjukkan partikel tanah berpasi yang diperbesar dengan perbesaran 500 kali kemudian di perbesar dengan perbesaran sebesar 5000 kali seperti pada Gambar (b). Gambar (b) menunjukkan koloni

  Bacillus subtillis

  yang terdapat pada dinding partikel tanah pasir. Gambar (c) dan (d) menunjukkan koloni

  

Bacillus subtillis terlihat tersebar pada dinding partikel tanah dan mengalami pertumbuhan secara soliter dan

menghasilkan eksopolisakarida senyawa kalsium karbonat sebagai perekat antar partikel tanah.

  a)

  b)

  c)

Perbesaran 500 kali Perbesaran 5000 kali Perbesaran 10000 kali d) Perbesaran 10000 kali

Gambar 2. Hasil uji SEM sampel tanah dengan Bakteri Pseudomonas sp pada masa pemeraman 30 hari

  Gambar (a) adalah sampel tanah pasir yang menggunakan pengaruh bakteri pseudomonas sp. Gambar (b) perbesaran dilakukan pada partikel tanah pasir guna mengetahui keberadaan bakteri Pseudomonas sp. Gambar (c) dan (d) menunjukkan koloni bakteri Pseudomonas sp dapat tumbuh dan berkembang yang terdapat pada tanah sampel.

  Hasil uji kuat geser

  Prosentase peningkatan yang didapat akan menentukan seberapa besar pengaruh mikrobakteri tersebut dalam skala persen. Rekapitulasi prosentase peningkatan kuat geser sampel yang telah diinokulasi mikrobakteri terhadap sampel natural sebagai kontrol dapat dilihat pada tabel 3 :

  Tabel 3. Prosentase peningkatan nilai kuat geser Masa Nilai Kuat Kuat Geser Besarnya Prosentasi Jenis Mikrobarkteri

  Pemeraman Geser Kontrol Peningkatan Peningkatan (Hari) (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) (%) 15 46,58 4,75 11,36 Bacilus Subtilis 41,82 30 49,43 7,60 18,18 15 43,72 1,90 4,55

  Pseudomonas SP 41,82 30 47,53 5,70 13,64

  

Gambar 3. Hubungan tegangan dan regangan masa pemeraman 15 hari sampel tanah asli, tanah dengan

pengaruh bakteri Bacillus subtilis dan tanah dengan pengaruh bakteri Pseudomonas sp.

  

Gambar 4. Hubungan tegangan dan regangan masa pemeraman 30 hari sampel tanah asli, tanah dengan

  pengaruh bakteri Bacillus subtilis dan tanah dengan pengaruh bakteri Pseudomonas sp

  

Gambar 5. Hubungan tegangan dan masa inokulasi bakteri sampel tanah asli dan tanah dengan pengaruh

  bakteri Bacillus subtilis dan Pseudomonas sp

  Hasil uji permeabilitas

  Rekapitulasi prosentase penurunan permeabilitas sampel yang telah diinokulasi beberapa jenis mikrobakteri terhadap sampel natural sebagai kontrol dapat dilihat pada tabel 4 :

  Tabel 4. Prosentase penurunan nilai permeabilitas Masa Nilai Permeabilitas Besarnya Prosentasi Jenis Mikrobarkteri Pemeraman Permeabilitas Tanah Asli Penurunan Peurunan (Hari) (cm/dt) (cm/dt) (cm/dt) (%) 15 1,13 x 10-5 1,78 x 10-6 13,60 Tanah + Bacilus Subtilis 30 9,62 x 10-6 3,47 x 10-6 26,52 1,31 x 10-5 15 1,17 x 10-5 1,36 x 10-6 10,37 Tanah + Pseudomonas SP 30 1,04 x 10-5 2,65 x 10-6 20,23

  Klasifikasi permeabilitas tanah, dapat dinyatakan bahwa tanah pasir asli dengan permeabilitas sebesar 1,31 x 10-5 cm/dt merupakan tanah dengan pori-pori cukup tinggi sehingga air dengan mudah dapat melewati pori-pori antar partikel tanah. Nilai koefisien permeabilitas mengalami penurunan saat tanah sudah di inokulasi mikrobakteri dengan masa pemeraman 15 hari maupun 30 hari. nilai permeabilitas yang didapat sebesar 1,04 x 10-5 hingga 9,62 x 10-6 cm/dt dimana tanah pasir tersebut mengalami penurunan nilai permeabilitasnya.

  KESIMPULAN 1.

  Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut:

  2. Hasil uji kuat geser tanah natural adalah 41,82 kN/m² dijadikan kontrol dalam pengujian kuat geser tanah pasir.

  3. Kuat geser tanah pasir setelah dicampur mikrobakteri dengan masa pemeraman 15 hari dan 30 hari menunjukan adanya kenaikan nilai kuat geser qu sebesar 4,55 % sampai dengan 18,18 %.

  4. Jenis bakteri Bacillus Subtilis dan Pseudomonas Sp ternyata dapat menurunkan nilai permebilitas terhadap tanah pasir.

5. Nilai koefisien permeabiltas mengalami penurunan saat tanah pasir diinokulasi mikrobakteri Bacillus Subtilis dan Pseudomonas Sp dengan masa pemeraman 15 dan 30 hari.

  6. Nilai permeabilitas tanah pasir mengalami penurunan pada masa pemeraman 15 hari sebesar 10,37 % sampai dengan 13,60 %.

  7. Tanah pasir pada masa pemeraman 30 hari mengalami penurunan nilai permeabiltas sebesar 20,23 % sampai dengan 26,52 %.

  8. Bakteri Bacillus Subtilis dan Pseudomonas Sp dapat digunakan untuk stabilisasi tanah pasir.

  9. Bentuk bakteri Bacillus subtilis lebih menguntungkan dibandingkan dengan Pseudomonas sp.

  Bacillus subtilis lebih efektif dalam mengisi rongga dan merekatkan antar partikel tanah hal ini didasari sifat koloni yang berkelompok dan bukan menyebar seperti Pseudomonas sp.

  SARAN

  Saran dan masukan yang di sampaikan oleh peneliti yaitu :

  1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mengetahui optimalisasi konsentrasi bakteri terhadap tanah pasir menggunakan variasi takaran mikrobakteri yang berbeda.

  2. Perlu penelitian lanjutan untuk melihat lebih jauh pengaruh bakteri Bacillus Subtilis dan Pseudomonas sp menggunakan variasi waktu yang berbeda.

  3. Diperlukan tes dilapangan sebagai tindak lanjut dari hasil uji laboratorium.

  DAFTAR PUSTAKA Budiyanto, M.A.K. 2002. Mikrobiologi Terapan. UMM Press. Malang.

  Fadliah, I., 2013. Studi Eksperimental Stabilisasi Biogrouting Bacillus subtilis pada Tanah Lempung Kepasiran.

  Thesis. Program Pasca Sarjana Universitas Hasanuddin, Makassar. Fatoni, M., 2014. Tinjauan Kuat Tekan Bebas dan Permeabilitas Terhadap Tanah Lempung Yang Distabilisasi

  Dengan Kapur Dan Abu Ampas Tebu . Fakultas Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Graumann, P. 2007. Bacillus: Cellular and Molecular Biology. Caister Academic press. Handayani, M., 2014. Studi Efektivitas Penurunan Permeabilitas dan Peningkatan Kuta Geser Tanah Pasir Pantai

  Dengan Menggunakan Biopolimer Eksopolisakarida . Malang, Universitas Brawijaya

  Puspita, L., 2011. Bacterial Carbonate Precipitation for Biogrouting. Prosiding Simposium Nasional Ekohidrologi, PP 219-232. Soedarmo, G. D. dkk, S. J. E. 1997. Mekanika Tanah I. Yogyakarta : Kanisius.

  

Suprapto H, 2011. Application Of Microbiology To Improve Mechanical Properties Of Soil and Concrete. Faculty Of

Engineering University Indonesia.

  Thomas. E., 2016. Studi Pengaruh Mikrobakteri Terhadap Permeabilitas Dan Kuat Geser Tanah Lempung Dengan Variasi Waktu Pemeraman. Surakarta, Universitas Sebelas Maret Surakarta.