5

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Bioremediasi

Istilah  bioremediasi  digunakan  untuk  menggambarkan  pemanfaatan

mikroorganisme  perombak  polutan  untuk  membersihkan  lingkungan  tercemar.

Kemampuan perombakan tersebut berkaitan dengan kehadiran plasmid mikrobial

yang mengandung gen­gen penyandi berbagai enzim perombak polutan (Sudrajat,

1996).  Menurut  Citroreksoko  (1996),  proses  bioremediasi  didasari  oleh

dekomposisi  bahan  organik  di  biosfer  yang  dilakukan  oleh  bakteri  dan  jamur

heterotropik.  Mikroorganisme  ini  memiliki  kemampuan  memanfaatkan  senyawa

organik alami  (misalnya  hidrokarbon  minyak  bumi)  sebagai  sumber  karbon  dan

energi.  Proses  dekomposisi  yang  terjadi  menghasilkan  karbon  dioksida,  metan,

air,  biomassa  mikroba  dan  hasil  sampingan  yang  lebih  sederhana  dibanding

dengan senyawa awalnya.

Bioremediasi  dipilih  sebagai  teknologi  remediasi  unggulan  karena

teknologi  ini  mempunyai  beberapa  keuntungan  dan  dapat  menyelesaikan

permasalahan  pencemaran  lingkungan  secara  murah  dan  tuntas  (Gunalan,1996).

Wisnjnuprapto  (1996)  menjelaskan  bahwa  dua  keuntungan  utama  teknologi

bioremediasi  adalah  biaya  investasi  yang  rendah  dan  kemampuannya  untuk

melaksanakan  tugas di  lapangan. Namun  dalam  memilih  teknologi  bioremediasi

tetaplah  harus  dipertimbangkan  faktor  kerugiannya.  Tabel  1  menampilkan

keuntungan dan kerugian aplikasi bioremediasi.

Tabel 1. Keuntungan dan kerugian bioremediasiKeuntungan Kerugian

♦ Dapat dilaksanakan di lokasi♦ Penyisihan buangannya permanen

♦ Tidak  semua  bahan  kimia  dapat  diolahsecara bioremediasi

♦ Sistem biologi adalah sistem yang murah ♦ Membutuhkan pemantauan yang ekstensif♦ Masyarakat dapat menerima dengan baik ♦ Membutuhkan lokasi tertentu♦ Menghapus resiko jangka panjang ♦ Pengotornya bersifat toksik♦ Perusakan lokasi minimum ♦ Padat ilmiah♦ Menghapus  biaya  transportasi  dan

kendalanya♦ Berpotensi  menghasilkan  produk  yang

tidak dikenal♦ Dapat digabung dengan teknik pengolahan

lain♦ Persepsi  sebagai  teknologi  yang  belum

terujiSumber: Wisnjnuprapto (1996)

Click t

o buy NOW!

PDF­XCHANGE

www.docu­track.com Clic

k to buy N

OW!PDF­XCHANGE

www.docu­track.com

6

Bioremediasi dapat  berlangsung  secara  alamiah  dalam  beberapa  kasus

pencemaran  lingkungan,  hal  ini  disebabkan  karena  mikroorganisme  pada

lingkungan yang tercemar tersebut telah beradaptasi untuk mendegradasi polutan.

Adaptasi  ini  ditandai  dengan  peningkatan  laju  biodegradasi polutan  oleh

mikroorganisme,  tetapi  laju  bioremediasi alamiah  ini  tidak  cukup  untuk

melindungi lingkungan dari tingkat pencemaran yang lebih serius, oleh karena itu

diperlukan  proses  bioremediasi yang  melibatkan  peran  serta  manusia  dan

kemajuan teknologi terutama bidang bioteknologi (Bollag dan Bollag, 1992).

Berdasarkan  konsep  pengembangan  perancangan  bioremediasi  dapat

dilakukan  secara in  situ, ex  situ   ataupun  kombinasinya.  Bioremediasi in  situ

disebut  juga  dengan intrinsic  bioremediation  atau natural  attenuatio,  pada

prinsipnya  adalah  suatu  proses  bioremediasi  yang  hanya  mengandalkan

kemampuan  mikroorganisme  indigenous  yang  telah  ada  di  lingkungan  tercemar

limbah untuk mendegradasinya. Bioremediasi ex  situ disebut  juga dengan above

ground  treatment  merupakan  proses  bioremediasi  yang  dilakukan  dengan  cara

memindahkan  kontaminan  ke  suatu  tempat  untuk  memberikan  beberapa

perlakuan.  Pemilihan  konsep  perancangan  bioremediasi  ditentukan  oleh  lokasi

kontaminan, kondisi hidrogeologi setempat dan kendala­kendala lokasi.

Terdapat dua metode untuk meningkatkan kecepatan  biodegradasi  dalam

bioremediasi  yaitu  dengan  menambahkan  nutrien  untuk  menstimulasi

mikroorganisme indigenous  (biostimulasi)  dan  penambahan  mikroorganisme

eksogenous  (bioaugmentasi)  (Walter,  1997).  Walaupun  mikroorganisme

indigenous  tersebar  luas  di  alam,  bioaugmentasi  tetap  dipertimbangkan  sebagai

strategi  potensial  dalam  proses  bioremediasi.  Alasan  rasional  penambahan

mikroorganisme eksogenous  ialah  populasi  mikroorganisme indigenous  tidak

mampu mendegradasi substrat potensial  yang terdapat dalam campuran komplek

seperti  hidrokarbon.  Bioaugmentasi  dilakukan  dengan  panambahan

mikroorganisme yang telah diketahui dapat mendegradasi kontaminan.

Click t

o buy NOW!

PDF­XCHANGE

www.docu­track.com Clic

k to buy N

OW!PDF­XCHANGE

www.docu­track.com

7

Bacher  dan  Herson  (1994) dalam  Citroreksoko  (1996)  serta  Boopathy

(2000) menggolongkan perlakuan teknologi bioremediasi menjadi:

a.   Bioaugmentasi

  Merupakan  perlakuan  penambahan  bakteri  terhadap  medium  yang

terkontaminasi, sering digunakan dalam bioreaktor dan sistem ex situ

b.   Biofilter

  Merupakan perlakuan penggunaan kolom berjalur mikrobial untuk perlakuan

terhadap emisi udara

c.  Biostimulasi

  Merupakan  perlakuan  stimulasi  populasi  mikroba  asli  dalam  tanah  dan/atau

air tanah; dilakukan secara in situ  atau  ex situ

d.  Bioreaktor

  Merupakan  perlakuan  biodegradasi  dalam  bejana  (container)  atau  reaktor;

digunakan untuk perlakuan terhadap cairan atau bubur (slurry)

e.  Bioventing

  Merupakan  perlakuan  tanah  terkontaminasi  oleh  oksigen  terhisap  melalui

tanah untuk menstimulasi pertumbuhan dan aktivitas mikroba

f.  Pengomposan

  Merupakan  perlakuan  termofilik,  aerobik,  dimana  bahan  terkontaminasi

dicampur dengan pereaksi yang jumlahnya besar.

g.  Landfarming

  Merupakan sistem perlakuan fase padat untuk tanah terkontaminasi, dilakukan

secara in situ atau dalam suatu ruang terkonstruksi dalam tanah.

2.2. Minyak Diesel

Minyak  bumi  merupakan  suatu  senyawa  organik  yang  berasal  dari  sisa­

sisa  organisme  tumbuhan  dan  hewan  yang  tertimbun  selama  berjuta­juta  tahun.

Umumnya minyak bumi berupa cairan dan gas yang tepat disebut sebagai minyak

mentah dan gas alam. Pada tingkatan  yang  lebih  rendah, minyak bumi berwujud

endapan pada ter, pasir dan serpihan (Fitriana, 1999).

Beberapa komponen yang menyusun minyak bumi diketahui bersifat racun

terhadap mahluk hidup, tergantung dari struktur dan berat molekulnya. Komponen

Click t

o buy NOW!

PDF­XCHANGE

www.docu­track.com Clic

k to buy N

OW!PDF­XCHANGE

www.docu­track.com

8

hidrokarbon  jenuh  yang  mempunyai  titik  didih  rendah  diketahui  dapat

menyebabkan anastesi dan narkosis pada berbagai hewan tingkat rendah, dan bila

terdapat pada konsentrasi tinggi dapat menyebabkan kematian (Fitriana, 1999).

Minyak  bumi  dan  produknya  sangat  kompleks  karena  terdiri  dari

campuran  bermacam­macam  senyawa  yang  terdiri  dari  ribuan  senyawa  tunggal

sehingga  menyebabkan  sifat  fisiknya  berbeda­beda.  Minyak  bumi  terdiri  dari

senyawa hidrokarbon (sekitar 50 ­ 98% dari total komposisinya) dan senyawa non

hidrokarbon  (yaitu  sulfur,  nitrogen,  oksigen  dan  berbagai  macam  logam  berat)

dalam  berbagai  susunan  kombinasi.  Senyawa  hidrokarbon  minyak  bumi

merupakan  campuran  dari  senyawa  hidrokarbon  cair,  gas  yang  terlarut,  dan

hidrokarbon  padat. Senyawa  ini  tersusun  dari  beberapa  golongan  yaitu  senyawa

alkana  (parafinik),  sikloalkana  (naftenik),  aromatik,  dan  olifinik  (Meyer  dan

Colwell, 1990)

Merujuk  pada Udiharto  (1996) mengenai  jenis  produk  minyak  bumi  dan

komposisinya,  maka  yang  digolongkan  sebagai  minyak  diesel  adalah  produk

minyak bumi dengan jumlah rantai karbon antara 12 – 25. Minyak diesel dengan

rantai karbon antara 12 – 18 disebut minyak diesel ringan sedangkan untuk rantai

karbon  yang  lebih  panjang  disebut  minyak  diesel  berat  yang  juga  digunakan

sebagai minyak pelumas ringan.

Minyak diesel terdiri atas komponen minyak dan bahan aditif. Komponen

minyak dari bahan ini sebagian besar merupakan hidrokarbon yaitu normal alkana

atau n­parafin, sikloalkana, olefin, dan campuran aromat dengan olefin. Senyawa

hidrokarbon merupakan komponen terbesar dari produk minyak bumi (lebih dari

90%),  sedangkan  komponen  sisanya  berupa  senyawa  non  hidrokarbon  yaitu

senyawa  organik  yang  mengandung  belerang,  nitrogen,  dan  oksigen  (Udiharto,

1996)

Menurut environmental  technology  centre,  Kanada,  minyak  diesel

mengandung hidrokarbon jenuh, aromatik dan resin. Hidrokarbon jenuh memiliki

komposisi terbesar (79%) pada penguapan 14% sedangkan hidrokarbon aromatik

sebesar  19%  dan  sisanya  resins  sebesar  2%.  Komposisi  minyak  diesel  pada

berbagai macam penguapan dapat dilihat pada Tabel 2.

Click t

o buy NOW!

PDF­XCHANGE

www.docu­track.com Clic

k to buy N

OW!PDF­XCHANGE

www.docu­track.com

9

Tabel 2. Komposisi minyak diesel pada penguapan 0, 8, dan 14%Komposisi (berat %) pada penguapan (berat%)Kelompok

Hidrokarbon 0 8 14Jenuh 76 75 79Aromatik 23 23 19Resins 1 1 2Asphaltenes 0 0 0

Sumber: www.etcentre.org

Minyak diesel juga mengandung sejumlah VOCs seperti benzena, toluena,

ethylbenzena,  xylem,  dan C3­benzenes.  Komposisi  terbesar  VOCs  pada C3­

benzenes untuk setiap nilai penguapan dan senyawa ini  juga memiliki komposisi

terbesar pada total BTEX.

Tabel 3. Komposisi VOCs minyak diesel pada penguapan 0, 8, dan 14%Komposisi (ppm) pada penguapan (berat%)Volatile Organic

Compounds 0 8 14Benzena 94 0 0toluen a 1416 2 1ethylbenzena 485 7 0xylen 4855 154 1C3­benzenes 10943 3328 269Total BTEX 6850 162 3Total VOCs 17793 3490 272

Sumber: www.etcentre.org

Minyak  diesel  mengandung  2000­4000  jenis  hidrokarbon  yang  secara

keseluruhan  tidak  dapat  dipisahkan  dengan  gas  kromatografi.  Kenyataannya,

hanya  n­alkana  dan beberapa  rantai  bercabang  yang  dapat diidentifikasi  sebagai

senyawa terpisah. Bagaimanapun juga pemisahan dari struktur utama hidrokarbon

dapat  dilakukan  dengan  menggunakan  prosedur  standar liquid  chromatograph.

Komposisi dari minyak diesel  terdiri dari  isoalkana + sikloalkana 46%, n­alkana

24% dan aromatik 30% (Marchal et al., 2003)

2.3. Mikroorganisme Pendegradasi Hidrokarbon

Dalam kegiatan biodegradasi diperlukan adanya aktivitas biologi. Mikroba

merupakan  organisme  yang  potensial  digunakan  untuk  mendegradasi  minyak

diesel.  Telah  lama  diketahui  bahwa  beberapa  mikroorganisme  mampu

mendegradasi minyak diesel. Selama kegiatan degradasi tersebut, mikroorganisme

akan memanfaatkan karbon dari minyak diesel sebagai sumber energinya.

Click t

o buy NOW!

PDF­XCHANGE

www.docu­track.com Clic

k to buy N

OW!PDF­XCHANGE

www.docu­track.com

10

Mikroorganisme  pendegradasi  hidrokarbon  dapat  ditemukan  di  berbagai

tempat  yaitu  lingkungan  yang  mengandung  cukup  limbah  hidrokarbon.  Jenis

mikroorganisme yang mendominasi pada lingkungan tersebut terdiri atas beberapa

genera,  yaitu Alcaligenes,  Arthrobacter,  Acenitobacter,  Nocardia,

Achromobacter, Bacillus, Flavobacterium, Pseudomonas dan lain­lain (Cookson,

1995).  Genera Aspergillus dan Penicillium berhasil  diisolasi  dari  laut dan  tanah

dan ternyata dapat berperan dalam mendegradasi hidrokarbon.

Atlas  dan  Bartha  (1973)  mengemukakan  bahwa  ada  22  genera  bakteri

yang dapat menguraikan hidrokarbon minyak mentah, yang mana bakteri tersebut

dapat  diisolasi  dari  lingkungan minyak bumi.  Bakteri  tersebut  yaitu dari genera

Pseudomonas,  Arthrobacter,  Corynobacterium,  Mycobacterium dan

Mavobacterium (Wong et  al., 1997).  Mikroorganisme  tersebut  menggunakan

hidrokarbon sebagai satu­satunya sumber energi dan sumber karbon.

Eksplorasi mikroorganisme pendegradasi hidrokarbon dapat diperoleh dari

beberapa sumber potensial, seperti: ekosistem tanah, tanah gambut, sludge/lumpur

aktif, septic  tank, pupuk/kotoran  hewan,  dan  sebagainya.  Jenis  bakteri  lokal

(indigenous bacteria) dianalisis dari sampel  limbah cair di salah satu perusahaan

minyak  bumi  telah  dapat  diisolasi  dan  diidentifikasi  terhadap  mikroorganisme

yang  dominan.  Dari  10  jenis  mikroorganisme  dominan  tersebut  adalah

Enterobacter  agglomerans,  Bacillus  sp.,  Clostridium  sp.,  Arthrobacter  sp.,

Shigella  sp., Pseudomonas aeruginosa, Aeromonas hydrophyla, dan Citrobacter

freundi. Selain  itu  dapat  diidentifikasi  pula  beberapa  bakteri  Coliform (E.  coli)

dan Salmonela, namun  tidak  dilakukan  identifikasi  lanjut.  Bakteri  yang  dapat

mendegradasi  minyak  bumi  antara  lain Aeromonas  hydrophyla,  Arthrobacter,

Bacillus sp. dan Pseudomonas aeruginosa (Anonim, 2002).

Eksplorasi  mikroorganisme  dari  berbagai  jenis  kotoran  atau  pupuk

kandang  telah dilakukan  dengan  menggunakan  prosedur  isolasi,  identifikasi  dan

pengujian kemampuan isolat bakteri dan kapang terhadap substrat minyak tanah,

minyak bumi, minyak goreng, dan minyak diesel, serta sludge minyak bumi. Dari

sekian  isolat diperoleh 3  jenis  isolat Pseudomonas pseudomallei, P. aeruginosa,

dan Enterobacter  agglomerans  dan  sejumlah  kapang  yang  belum  seluruhnya

diidentifikasi  (Anggraeni,  2003).  Suatu  penelitian  di  LEMIGAS  menemukan

Click t

o buy NOW!

PDF­XCHANGE

www.docu­track.com Clic

k to buy N

OW!PDF­XCHANGE

www.docu­track.com

11

suatu  kultur  campuran  yang  didominasi  oleh Pseudomonas  yang  mampu

mendegradasi minyak bumi dan fenol. Mikroorganisme tersebut diisolasi dari air

buangan  kilang  minyak  (Udiharto,  1992).  Beberapa  kelompok  mikroorganisme

yang  dikenal  sebagai  pendegradasi  senyawa  hidrokarbon  dapat  dilihat  pada

Tabel 4 berikut ini:

Tabel 4. Kelompok mikroorganisme pendegradasi senyawa hidrokarbonSenyawa Parafinik Senyawa Naftenik Senyawa Aromatik

Pseudomonas Pseudomonas PseudomonasAcinetobacter Mycobacterium Achromobacter

Bacillus Achromobacter NocardiaArthrobacter Nocardia Flavobacterium

Mycobacterium Acetobacter CorynebacteriumBrevibacterium Alcaligenes Aeromonas

Sumber: Kardena dan Suhardi, 2001

Kemampuan degradasi  hidrokarbon oleh mikroorganisme  tergantung dari

faktor­faktor  lingkungan  seperti  temperatur,  nutrisi,  dan  oksigen  (Higgins  dan

Gilbert, 1978). Suatu studi laboratorium menunjukkan bahwa penambahan fosfat

dan  nitrat  atau  amonia  akan  mempercepat  biodegradasi  hidrokarbon.  Mikroba

dalam  pertumbuhannya  selain  membutuhkan  karbon  juga  memerlukan  unsur­

unsur  hara  lain  seperti  nitrogen,  fosfor,  kalium,  magnesium,  besi  dan  sulfur

(Wardley, 1983).

Pertumbuhan  mikroorganisme  secara  umum  dapat dibagi  menjadi  empat

fase,  yakni  fase  lag  (pertumbuhan  lambat),  fase  pertumbuhan  logaritmik,  fase

stasioner  dan  fase  kematian.  Keberadaan  mikroorganisme  ditentukan  oleh

kemampuan  metabolisme  tiap­tiap  individu  serta  ketahanan  terhadap  metabolik

toksik.  Gambar  2  menunjukkan  degradasi  senyawa  hidrokarbon  berhubungan

dengan  populasi  bakteri,  pada  tahap  awal  mikroorganisme  beradaptasi  di

lingkungan  minyak  diesel,  kemudian  pada  saat  pertumbuhan  sel  bakteri  berada

pada  fase  pertumbuhan  logaritmik  maka  senyawa  hidrokarbon  yang  ada  akan

semakin  berkurang  akibat  aktivitas  mikroorganisme  dan  pada  saat

mikroorganisme tersebut sudah tidak mampu mendegradasi senyawa hidrokarbon

yang  ada  maka  pertumbuhannya  akan  terus  menurun  dan  akhirnya  sel  bakteri

tersebut akan mati.

Click t

o buy NOW!

PDF­XCHANGE

www.docu­track.com Clic

k to buy N

OW!PDF­XCHANGE

www.docu­track.com

12

Gambar  2.  Hubungan  kurva  pertumbuhan  bakteri  dengan  total  hidrokarbon(MECHEA, 1991).

2.4. Biodegradasi Minyak Diesel

Atlas  (1981)  menyatakan  bahwa  degradasi  hidrokarbon  oleh  populasi

mikroorganisme  merupakan  mekanisme  utama  dalam  penanganan  minyak

mentah.  Biodegradasi  minyak  mentah  pada  proses  alami  sangat  komplek.

Kecepatan  menguraikan  minyak  mentah  bergantung  kepada  komposisi  minyak

mentah tersebut dan faktor lingkungan.

Komponen  minyak  diesel  yang  sebagian besar  tersusun  atas hidrokarbon

digunakan  oleh  mikroba  sebagai  sumber  karbon  bagi  pertumbuhannya.

Pertumbuhan  mikroorganisme  terlihat  dengan  adanya  penambahan  populasi

mikroorganisme.  Kemampuan  degradasi  hidrokarbon  minyak  diesel  oleh

mikroorganisme  tergantung  dari  kemampuan  adaptasi  mikroorganisme  tersebut

terhadap  lingkungannya.  Rosenberg  dan  Ron  (1996)  mengemukakan  bahwa

degradasi  hidrokarbon  minyak  diesel  terjadi  bila  mikroorganisme  menempel  di

permukaan  butiran­butiran  minyak  karena  enzim  oksigenase  yang  dibutuhkan

untuk memecah rantai karbon yang sifatnya terikat pada membran sel.

Menurut Environmental  Technology  Centre,  Kanada,  minyak  diesel

mengandung hidrokarbon jenuh, aromatik dan resin. Hidrokarbon jenuh memiliki

komponen  terbesar  (79%)  sedangkan  hidrokarbon  aromatik  sebesar  19%  dan

sisanya resin sebesar 2%. Minyak diesel juga mengandung sejumlah VOCs seperti

benzene,  toluene,  etilbenzena,  xilena,  dan  C3­benzena.  Udiharto  (1996)

menyatakan bahwa minyak diesel terdiri atas komponen minyak dan bahan aditif.

Click t

o buy NOW!

PDF­XCHANGE

www.docu­track.com Clic

k to buy N

OW!PDF­XCHANGE

www.docu­track.com

13

Komponen  minyak  dari  bahan  ini  sebagian  besar  merupakan  hidrokarbon  yaitu

normal  alkana  atau  n­parafin,  isoalkana  atau  isoparafin,  sikloalkana  atau

naftalena, olefin dan campuran aromat dan olefin.

Beberapa  senyawa  polutan  hasil  pembakaran  minyak  diesel  adalah

hidrokarbon,  oksida  nitrogen,  partikulat,  benzene,  dan  karbon  monoksida.

Hidrokarbon  minyak  diesel  sebagian  besar  berupa  n­alkana  sederhana  tidak

bercabang,  dengan  kandungan  senyawa  poliaromatik  kurang  dari  empat  persen.

N­alkana  dengan  jumlah  atom  karbon  6­12  bisa  melarutkan  fosfolipida  yang

menyusun  membran  sel  mikroorganisme,  walaupun  demikian  beberapa

mikroorganisme tertentu diketahui dapat memetabolisme senyawa­senyawa toksik

tersebut (Johnson, 2000)

Proses  penguraian  hidrokarbon  oleh  mikroorganisme  dimulai  dengan

terjadinya  perlekatan  mikroorganisme  pada  globula  minyak,  yang  dilanjutkan

dengan  proses  pelarutan  hidrokarbon  oleh  surfaktan  yang  diproduksi  oleh

mikroorganisme  tersebut.  Hidrokarbon  yang  telah  teremulsi  ini  selanjutnya

diserap  ke  dalam  sel  dan  diurai  melalui  proses  katabolisme.  Untuk  n­alkana,

proses  katabolisme  ini  diawali  dengan  proses  hidroksilasi  n­alkana  yang

menghasilkan alkan­l­o1, yang selanjutnya dioksidasi oleh enzim dehydrogenase

dan  menghasilkan  asam  lemak.  Jika  sistem  oksidasi  mikroorganisme  pengurai

hidrokarbon dapat berjalan  secara optimal, maka  asam  lemak yang  terbentuk  ini

akan  diurai  sempurna  menjadi  energi,  H2O  dan  CO2  melalui  proses  ­oksidasi

(Godfrey, 1986).

Faktor­faktor yang mendukung proses bioremediasi minyak adalah  faktor

fisik­kimia dan faktor biologi. Faktor fisik­kimia adalah komposisi kimia minyak,

kondisi  fisik  minyak,  konsentrasi  minyak,  suhu,  oksigen,  nutrisi,  salinitas,

tekanan,  air  aktivitas,  dan  pH,  sedangkan  faktor  biologi  adalah  kemampuan

mikroorganisme  itu  sendiri.  Menurut  Cookson  (1995),  bioremediasi

membutuhkan faktor­faktor seperti yang terlihat pada Gambar 3.

Click t

o buy NOW!

PDF­XCHANGE

www.docu­track.com Clic

k to buy N

OW!PDF­XCHANGE

www.docu­track.com

14

Gambar 3.  Faktor­faktor yang diperlukan untuk bioremediasi (Cookson, 1995)

a.   Tipe dan jumlah hidrokarbon pencemar

Tingkat degradasi hidrokarbon oleh mikroorganisme berbeda­beda tergantung

dengan  jenis  hidrokarbon.  Tingkat  biodegradasi  hidrokarbon  ini  semakin

menurun  dari  urutan  senyawa  hidrokarbon  ini  yaitu:  n­alkana  >  alkana

bercabang > hidrokarbon aromatik yang mempunyai MR kecil > alkana siklik

(Leahy  dan  Colwell,  1990).  Kondisi  fisik  hidrokarbon  juga  mempengaruhi

biodegradasi.  Biodegradasi  mikrobial  dapat  diubah  berdasarkan  tingkat

penyebaran  bahan  pencemar  dan  keheterogenitasan  komposisi  (Leahy  dan

Colwell, 1990), dan dapat dalam bentuk ikatan hidrokarbon­air  yang muncul

dalam bentuk padatan (Atlas, 1981).

b.   Temperatur

Temperatur  mempengaruhi  kondisi  fisik  hidrokarbon  yang mencemari  tanah

dan  mikroorganisme  yang  mengkonsumsinya. Pada  temperatur  yang  rendah,

viskositas  dari  minyak  meningkat  sehingga  penguapan  rantai  pendek  alkana

terkurangi  dan  kelarutan  air  menurun  sehingga  menunda  terjadinya

biodegradasi.  Temperatur  yang  semakin  tinggi  dapat  meningkatkan  tingkat

metabolisme hidrokarbon menjadi maksimum yaitu antara 30 –40 oC. Di atas

temperatur ini, aktivitas enzim akan menurun dan toksisitas hidrokarbon pada

membran sel akan semakin tinggi (Leahy dan Colwell, 1990).

c.   Nutrien

Hidrokarbon  merupakan  sumber  karbon  dan  energi  yang  bagus  untuk

mikroorganisme. Hidrokarbon  ini  merupakan  makanan  yang  tidak  sempurna

karena  hidrokarbon  tidak  berisi  konsentrasi  nutrien  lain  yang  cukup  besar

Mikroorganisme

      Sumber              Penerima       Energi                Elektron

      Kelembaban               pH

          Nutrisi      Suhu

      BIOREMEDIASI

Tidak adanyaracun

OrganismeKompetitif

Metabolit     yang Dihasilkan

Click t

o buy NOW!

PDF­XCHANGE

www.docu­track.com Clic

k to buy N

OW!PDF­XCHANGE

www.docu­track.com

15

(seperti  nitrogen  dan  fosfor)  untuk  pertumbuhan  mikroorganisme  (Prince et

al.,  2002).  Masuknya  sumber  karbon  yang  sangat  besar  akan  menyebabkan

berkurang  secara  cepatnya  nutrien  anorganik  (Margesin et  al.,  1999)  yang

akan membatasi  tingkat biodegradasi, sehingga biostimulasi dapat digunakan

untuk memaksimalkan proses bioremediasi (Trinidade et al., 2002).

d.   pH

Biodegradasi  minyak  bumi  dipengaruhi  oleh  nilai  pH  yang  terjadi  pada

lingkungan  tersebut.  Mayoritas  mikroorganisme  tanah  akan  tumbuh  dengan

subur pada pH antara 6  sampai 8. Ekstrimnya  nilai pH pada beberapa  tanah

dapat  memperlambat  kemampuan  mikroorganisme  dalam  mendegradasi

hidrokarbon (Leahy dan Colwell, 1990).

e.   Oksigen

Mikroorganisme  pendegradasi  minyak  bumi  umumnya  tergolong  dalam

mikroorganisme aerob, sehingga adanya oksigen sangat penting dalam proses

degradasi. Ketersediaan oksigen pada tanah tergantung pada tingkat konsumsi

oksigen oleh mikroorganisme, jenis tanah dan keberadaan substrat yang dapat

digunakan untuk mengurangi oksigen.  Keberadaan oksigen merupakan faktor

pembatas  laju  degradasi  hidrokarbon.  Kebutuhan  akan  oksigen  digunakan

untuk  mengkatabolisme  senyawa  hidrokarbon  dengan  cara  mengoksidasi

substrat dengan katalis enzim oksigenase. Hidrokarbon juga dapat didegradasi

secara anaerobik  tetapi  laju degradasi  hidrokarbon  tersebut  lebih  lambat  jika

di  bandingkan  dengan  hidrokarbon  yang  didegradasi  secara  aerobik  (Leahy

dan Colwell, 1990).

Mikroorganisme dapat memperoleh oksigen dalam bentuk oksigen bebas yang

terdapat di udara dan tanah, serta oksigen yang terlarut dalam air. Dalam studi

laboratorium, penambahan oksigen  dapat dilakukan dengan  pengadukan dan

aerasi. Pengadukan menyebabkan pecahnya  lapisan minyak pada permukaan

air  sehingga  berlangsung  suplai  oksigen  dari  udara.  Dengan  demikian

kebutuhan mikroorganisme akan oksigen terpenuhi. Di samping itu, aerasi dan

pengadukan  menyebabkan  terjadinya  kontak  yang  lebih  intensif  antara

mikroorganisme  dengan  senyawa  hidrokarbon  pencemar  sehingga  degradasi

oleh mikroorganisme dapat berlangsung lebih cepat.

Click t

o buy NOW!

PDF­XCHANGE

www.docu­track.com Clic

k to buy N

OW!PDF­XCHANGE

www.docu­track.com

16

f.   Kadar Air

Kadar  air  merupakan  salah  satu  faktor  penting  dalam  bioremediasi.

Kandungan  air  tanah  dapat  mempengaruhi  keberadaan  kontaminan,  transfer

gas dan tingkat toksisitas dari kontaminan. Kelembaban sangat penting untuk

hidup,  tumbuh  dan  aktivitas  metabolik  mikroorganisme.  Tanpa  air,

mikroorganisme      tidak      dapat      hidup    dalam    limbah    minyak.

Mikroorganisme akan hidup aktif di daerah antara minyak dengan air. Selama

bioremediasi, jika kandungan air terlalu tinggi akan berakibat sulitnya oksigen

untuk masuk ke dalam tanah (Fletcher, 1991).

Bersihnya  proses  penguraian  hidrokarbon  oleh  mikroorganisme

menyebabkan  proses  bioremediasi  daerah  yang  tercemar  minyak  bumi  menjadi

sangat  menarik  sebagai  pelengkap  dari  metoda  fisik  dan  kimia.  Penerapan

bioremediasi  ini  pertama  kali  dilakukan  oleh  Environmental  Protection  Agency

(EPA)  Amerika  untuk  mengatasi  pencemaran  minyak  bumi  di  daerah  Alaska,

Amerika akibat karamnya kapal Exxon Valdez pada bulan Maret 1989. Pada saat

itu, proses  remediasi  tidak menggunakan mikroorganisme pengurai  hidrokarbon,

tetapi  menggunakan  nutrien  (sumber  nitrogen  dan  fosfor)  untuk  merangsang

mikroorganisme  pengurai  hidrokarbon  yang  ada  secara  alami  untuk  melakukan

proses penguraian lebih cepat walaupun metoda ini menunjukkan hasil yang baik

dan  mikroorganisme  pengurai  hidrokarbon  secara  alami  mungkin  ada  di  daerah

yang  tercemar,  namun  proses  remediasi  sebaiknya  tidak  hanya  bergantung  pada

mikroorganisme  yang  tersedia  secara  alami.  Penambahan  mikroorganisme

pengurai hidrokarbon dan penambahan nutrien atau bahan kimia  lain  yang dapat

mengoptimalkan  kondisi  kimia  lingkungan  akan  mempercepat  proses  remediasi

(Shaheen, 1992).

Senyawa hidrokarbon minyak bumi berdasarkan kerentanannya agar dapat

didegradasi secara biologis dapat diklasifikasikan seperti dalam Tabel 5.

Click t

o buy NOW!

PDF­XCHANGE

www.docu­track.com Clic

k to buy N

OW!PDF­XCHANGE

www.docu­track.com

17

Tabel 5. Klasifikasi senyawa hidrokarbonKerentanan Hidrokarbon

Sangat rentan   n dan iso­alkanaKerentanan tinggi 1­,2­,5­ dan 6­ cincin sikloalkana, 1­ cincin aromatik, dan senyawa

aromatik bersulfur

Agak rentan   3­ dan 4­ cincin sikloalkana, 2­ dan 3­ cincin aromatikSangat resisten Tetra aromatik, stearin, triterpen dan senyawa aromatik yang

mengandung naptenResisten tinggi Penta aromatik, aspal dan resin

Sumber: Blackburn dan Hafker (1993)

2.5. Slurry Bioreaktor

Bioreaktor  merupakan  perlakuan  biodegradasi  dalam  bejana  (container)

atau  reaktor;  digunakan  untuk  perlakuan  terhadap  cairan  atau  bubur  (slurry)

(Bacher  dan  Herson,  1994 dalam  Citroreksoko,  1996).  Teknik  bioremediasi

dengan  menggunakan  bioreaktor merupakan  pengembangan  bioremediasi  secara

ex situ.

Slurry  bioreaktor  tidak  hanya  digunakan  untuk  mendegradasi  limbah

berbentuk fase cairan dan slurry namun juga limbah padat/tanah. Menurut Banerji

(1996) fase slurry dapat diperoleh dari limbah padat/tanah  yang dicampurkan air

sehingga  slurry  memiliki  tingkat  kepadatan  10­40%.  Slurry  ini  kemudian

disimpan dalam bioreaktor. Dalam bioreaktor slurry akan diberikan nutrisi dalam

kondisi lingkungan yang terkontrol agar mikroorganisme dapat melakukan proses

degradasi  dengan  baik.  Selain  penambahan  nutrisi,  ke  dalam  reaktor  diberikan

suplai gas atau oksigen untuk menjaga agar kondisi aerobik pada bioreaktor tetap

terjaga. Selain itu juga dilakukan pengadukan secara mekanik atau pneumatik.

Keuntungan  proses  bioremediasi  dengan  menggunakan  slurry  bioreaktor

adalah  mempercepat  proses  transfer  massa  antara  fase  padat  dan  cair;  kontrol

lingkungan  seperti  nutrisi, pH, dan  suhu dapat berlangsung dengan baik; mudah

dalam  memelihara  tingkat  penerimaan  elektron  dalam  reaktor;  dan  berpotensial

dalam mencegah kontaminasi oleh mikroorganisme pengganggu (Banerji, 1996).

Click t

o buy NOW!

PDF­XCHANGE

www.docu­track.com Clic

k to buy N

OW!PDF­XCHANGE

www.docu­track.com

18

Gambar 4. Detail slurry bioreaktor (Banerji, 1996)

Rake drivegearmotor

Impeller drivegearmotor

Impeller

Rake blades

Airlift supply

Airlifts

Sample anddrain valves

Diffuser air supply

Click t

o buy NOW!

PDF­XCHANGE

www.docu­track.com Clic

k to buy N

OW!PDF­XCHANGE

www.docu­track.com