Upload
chimcim
View
1.553
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
PERANAN BAKTERI
DALAM PEMBUATAN BIOGAS
NAMA : Anatyara Safitri
NIM : 0904015015
SMESTER : III/B
JURUSAN FARMASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF. DR. HAMKA
JAKARTA
2010
I. PENDAHULUAN
Tidak semua bakteri yang kita ketahui bersifat merugikan, banyak
jenis bakteri yang membantu berbagi proses kehidupan serta mampu
menghasilkan berbagai produk yang berguna bagi manusia.
Kemampuan bakteri untuk menguraikan zat-zat organik dapat
dipergunakan untuk menguraikan sampah-sampah dan kotoran ternak.
Melalui biokonversi, limbah organik seperti tinja, sampah domestik dan
limbah pertanian dapat dikonversi menjadi bioenergi. Bioenergi
merupakan gas kompleks yang terdiri dari Metana, karbondioksida, Asam
sulfida, dan gas-gas lainnya. Biokonversi limbah organik ini melibatkan
proses fermentasi. Proses biokonversi seperti ini dikenal pula sebagai
proses Pencernaan Anaerob. Proses biokonversi secara alami terjadi
pula di alam, yakni dalam pembentukan gas rawa atau sebagai produk
samping dari pencernaan hewan, khususnya hewan-hewan pemamah
biak. Gas rawa sebenarnya merupakan gas metan yang terbentuk dari
bahan-bahan organik tanaman melalui proses dekomposisi tanaman oleh
bakteri. Selanjutnya, gas ini dikeluarkan dari rawa dan dalam kondisi
tertentu dapat terbakar secara spontan. Gas ini secara ekonomi
merupakan bahan bakar penting yang dapat digunakan sebagai pengganti
bahan bakar minyak, tetapi karena tumbuhan yang didekomposisi secara
alami jumlahnya terbatas, maka perlu dicari bahan baku dan teknologi
penggantinya.
Pembentukan gas pada hewan pemamah biak terjadi di dalam
lambung dan berlangsung bersamaan dengan proses pencernaan
makanan. Di dalam lambung, bahan-bahan berselulosa dari rumput-
rumputan atau bahan lain yang menjadi makanan hewan pemamah biak
dengan penambahan air diubah menjadi asam organik. Asam organik ini
selanjutnya diurai secara anaerob menjadi gas metan dan karbondioksida.
Diperkirakan sekitar 75 jutan ton gas metan dikeluarkan oleh hewan
pemamah biak setiap tahunnya.
Proses pembuatan gas metan secara anaerob melibatkan interaksi
kompleks dari sejumlah bakteri yang berbeda, protozoa maupun jamur.
Beberapa bakteri yang terlibat adalah Bacteroides, Clostridium
butyrinum, Escericia coli dan beberapa bakteri usus lainnya,
Methanobacterium, dan Methanobacillus. Dua bakteri terakhir
merupakan bakteri utama penghasil metan dan hidup secara anaerob.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Pada proses pembuatan biogas melibatkan mikroorganisme yaitu:
A. Bakteri
Bakteri adalah suatu mikroorganisme prokariotik, yaitu tidak
mempunyai membran inti sel. Pada umumnya bakteri mempunyai ukuran
sel 0,5-1,0 µm kali 2,0-5,0 µm, dan terdiri dari tiga bentuk dasar yaitu
berbentuk bulat atau kokus, berbentuk batang atau basilus, dan berbentuk
spiral. [1]
STRUKTUR SEL BAKTERI
1. Dinding sel
Merupakan struktur yang melindungi
protoplasma dari kerusakan. Dinding sel
mengandung peptidoglikan yaitu suatu
struktur rantai yang terdiri dari turunan-
turunan gula yaitu N-asetilglukosamin
dan asam N-asetilmuramat serta
beberapa asam amino yaitu L-alanin, D-
alanin, asam D-glutamat, dan lisin atau asam diaminopimelat. [1]
2. Sitoplasma
Istilah sitoplasma secara tradisional digunakan untuk memerikan
segala sesuatu didalam sel kecuali nukleus. Namun sebagian besar
fungsi sitoplasma itu merupakan fungsi organel-organel yang terdapat
didalamnya. [2]
3. Membran sitoplasma
Terletak diantara sitoplasma dan dinding sel. Membran sitoplasma
tersusun oleh fosfolipid dan protein, sehingga membentuk membran
Gambar bentuk bakteri
berlapis ganda yang mengandung grup hidrofobik dan grup hidrofilik
atau ionik. [1]
4. Organela
Beberapa jenis bakteri bersifat motil yaitu dapat bergerak. Alat
geraknya disebut flagela, terletak dipermukaan sel. Ukuran flagel yaitu
sekitar 20 nm. Macam-macam flagel yaitu:
Flagel tidak dapat dilihat dengan mikroskop elektron dengan cara
pembayangan atau dengan pewarnaan negatif. [1]
Selain flagel ada juga bakteri yang mempunyai pili, yaitu
menyerupai flagel tapi fungsinya bukan untuk pergerakan. Ukuran pili
jauh lebih kecil dibandingkan flagela. [1] Pili berfungsi untuk
penempelan pada suatu permukaan sel atau substrat dan berfungsi
untuk konjugasi.
5. Endospora
Merupakan struktur spesifik yang ditemukan pada beberapa jenis
bakteri. Kandungan air endospora sangat rendah bila dibandingkan
dengan sel vegetatifnya oleh karena itu endospora berbentuk sangat
padat dan refraktil bila dilihat dibawah mikroskop. Endospora sangat
sukar diwarnai dengan pewarna biasa, oleh karena itu harus
digunakan pewarna spesifik, dan yang biasa digunakan adalah hijau
malasit. Setiap sel bakteri hanya dapat membentuk satu spora. [1]
6. Kapsul
Terdiri dari polisakarida, polipeptida atau kompleks polisakarida-
protein. Kapsul bukan merupakan organ terpenting untuk kehidupan
sel, sel yang tidak dapat
memproduksi kapsul masih
bisa bertahan hidup. Meskipun kapsul tidak berperan dalam
pertumbuhan sel, kemungkinan kapsul berperan dalam menyesuaikan
diri dengan lingkungannya. [1]
REPRODUKSI BAKTERI
1. Pembelahan biner adalah jenis pembelahan
sel yang secara umum dilakukan bakteri satu
sel untuk mereproduksi secara aseksual.
Pada proses ini, satu kromosom sel yang
telah bereplikasi dibagi kedalam setiap kedua
sel anak yang dipisahkan oleh jepitan
membran plasma. [3]
2. Konjugasi adalah jenis perkawinan yang dilakukan bakteri dengan
pemindahan DNA antara kedua sel yang mempunyai hubungan
sementara. [3]
RESPIRASI BAKTERI
Respirasi yang menggunakan oksigen sebagai penerima elektron
disebut respirasi aerobik. Sedangkan yang menggunakan senyawa
anorganik sebagai penerima elektron disebut respirasi anaerobik. [1]
1. Respirasi aerobik
Pada respirasi aerobik, oksigen bertindak sebagai aseptor hidrogen,
dan reaksi oksigen dengan hidrogen akan membentuk air. Dengan
kata lain, respirasi aerobik adalah reaksi oksidasi substrat menjadi CO2
dan air, membentuk energi dalam bentuk ATP. [1]
2. Respirasi anaerobik
Beberapa bakteri tidak menggunakan oksigen sebagai oksidan, tetapi
menggunakan senyawa anorganik seperti sulfat, dan nitrat. Proses
demikian disebut respirasi anaerobik. [1]
B. Archaebakteria
Beberapa diantara mereka memiliki sifat-sifat yang dapat
memungkinkan mereka menjadi salah satu
bentuk-bentuk kehidupan yang pertama di
bumi. Archaebakteria menyerupai bakteri
lainnya. Merka prokariotik, memiliki dinding sel
tetapi sama sekali tidak terbuat dari
peptidoglikan seperti bakteri yang lain. [4]
Diantara kelompok arkaebakteria yang
paling menyebar ialah gugus yang dinamakan metanogen. Metanogen
merupakan hemoautotrof yang memperoleh keperluan metabolismenya
dengan menghasilkan metana dari karbon dioksida dan nitrogen. [4]
4H2 + CO2-CH4 + 2H2O
Metanogen ini anaerob dan mungkin dapat bertahan dalam kondisi
yang diduga telah ada dibumi massa awal. Sekarang mereka hidup ditepi
rawa bisa dinamakan gas rawa. Metanogen juga menghuni rumen sapi,
terdapat pada hidrogen fan karbon dioksida yang dihasilkan
mikroorganisme lain yang hidup disitu. [4]
Archaebacteria adalah jenis yang menghuni habitat seperti laut mati
dan great salt lake. Archaebacteria juga ditemukan dalam air asam dari
beberapa mata air blerang panas. [4]
III. PEMBAHASAN
Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau
fermentasi dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya; kotoran
manusia dan hewan, limbah domestik (rumah tangga), sampah
biodegradable atau setiap limbah organik yang biodegradable dalam
kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah metana dan
Great salt lake
karbon dioksida. Biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan
maupun untuk menghasilkan listrik. [5]
Biogas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik sangat populer
digunakan untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar
dapat dihasilkan sambil menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus
mengurangi volume limbah buangan. Metana dalam biogas, bila terbakar
akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi
yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit.
Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen
limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya
dalam pemanasan global bila dibandingkan dengan karbon dioksida.
Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh
fotosintesis tanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan
menambah jumlah karbon diatmosfer bila dibandingkan dengan
pembakaran bahan bakar fosil. [5]
Sejak tahun 1970an, Denmark telah melakukan riset,
pengembangan, dan aplikasi teknologi ini; mereka tercatat memiliki 20
instalasi pengolahan biogas tersentralisasi (centralized plant) dan 35
instalasi farming plant. China juga telah membangun 7 juta unit reaktor
biogas pada tahun 1980 an, sedangkan India juga mencanangkan tak
kurang dari 400,000 reaktor biogas pada kurun waktu yang sama. [6]
Teknologi biogas pada dasarnya memanfaatkan proses
pencernaan yang dilakukan oleh bakteri methanogen yang produknya
berupa gas methana (CH4). Gas methana hasil pencernaan bakteri
tersebut bisa mencapai 60% dari keseluruhan gas hasil reaktor biogas,
sedangkan sisanya didominasi CO2. Bakteri ini bekerja dalam lingkungan
yang tidak ada udara (anaerob), sehingga proses ini juga disebut sebagai
pencernaan anaerob (anaerob digestion). [6]
Bakteri methanogen akan secara natural berada dalam limbah
yang mengandung bahan organik, seperti kotoran binatang, manusia, dan
sampah organik rumah tangga. Keberhasilan proses pencernaan
bergantung pada kelangsungan hidup bakteri methanogen di dalam
reaktor, sehingga beberapa kondisi yang mendukung berkembangbiaknya
bakteri ini di dalam reaktor perlu diperhatikan, misalnya temperatur,
keasaman, dan jumlah material organik yang hendak dicerna. [6]
TAHAP PENCERNAAN MATERIAL ORGANIK
1. Hidrolisis.
Pada tahap ini, molekul organik yang komplek diuraikan menjadi
bentuk yang lebih sederhana, seperti karbohidrat (simple sugars),
asam amino, dan asam lemak. [6]
2. Asidogenesis.
Pada tahap ini terjadi proses penguraian yang menghasilkan amonia,
karbon dioksida, dan hidrogen sulfida. [6]
3. Asetagenesis.
Pada tahap ini dilakukan proses penguraian produk acidogenesis;
menghasilkan hidrogen, karbon dioksida, dan asetat. [6]
4. Methanogenesis.
Ini adalah tahapan terakhir dan sekaligus yang paling menentukan,
yakni dilakukan penguraian dan sintesis produk tahap sebelumnya
untuk menghasilkan gas methana (CH4). Hasil lain dari proses ini
berupa karbon dioksida, air, dan sejumlah kecil senyawa gas lainnya. [6]
Di dalam reaktor biogas, terdapat dua jenis bakteri yang sangat
berperan, yakni bakteri asam dan bakteri methan. Kedua jenis bakteri ini
perlu eksis dalam jumlah yang berimbang. Kegagalan reaktor biogas bisa
dikarenakan tidak seimbangnya populasi bakteri methan terhadap bakteri
asam yang menyebabkan lingkungan menjadi sangat asam (pH kurang
dari 7) yang selanjutnya menghambat kelangsungan hidup bakteri
methan. Keasaman substrat/media biogas dianjurkan untuk berada pada
rentang pH 6.5 s/d 8. Bakteri methan ini juga cukup sensitif dengan
temperatur. Temperatur 35 oC diyakini sebagai temperatur optimum untuk
perkembangbiakan bakteri methan. [6]
IV. PENUTUP
Tidak semua mikroorganisme diduniaini bersifat merugkan.
Salahsatu contohnya adalah bakteri yang bias dimanfaatkan untuk
pembuatan biogas. Selain biogas, bakteri juga dapat di bermanfaat dalam
rekayasa genetika, bidang industri dan pangan. Contohnya adalah
Acetobacter penghasil asam cuka, Lactobacillus bulgaricus untuk
membuat yoghurt dan lain sebagainya.
Biogas yang telah terkumpul di dalam digester
DAFTAR PUSTAKA
Fardiaz, Srikandi. 1992. Mikrobiologi Pangan 1. Gramedia Pustaka
Utama. Jakarta
Kimball, John W. 1983. Biologi Jilid 1. Erlangga. Jakarta.
Bresnick, Stephen. 1996. Intisari Biologi. Hipokrates. Jakarta.
Kimball, John W. 1983. Biologi Jilid 3. Erlangga. Jakarta.
http://id.wikipedia.org/wiki/Biogas#cite_note-1
http://www.kamusilmiah.com/teknologi/reaktor-biogas-skala-
kecilmenengah/