By:

Nimas Mayang Sabrina S., STP, MP, MSc

-> Sejarah

Outline

-> Mikroba Lingkungan

-> Bioremediasi

2800 SM India, Kepulauan Orkney (Scotland), PulauCrete dan Lembah Eufrat telah membuatsaluran pembuangan limbah cair rumahtangga.

Awal Masehi Roma membangun tandon air bersih dengansaluran dari pipa timah.

Awal abad 4M Roma telah didirikan jamban umum di pusat-pusataktivitas penduduk.

Abad 6 M Kertas toilet (tisu) sudah digunakan di Cina.

2500 SM Pipa berbahan logam digunakan di Mesir dan 2000 SMdi istana Knossos Crete.

• 1665 Robert Hooke menggunakan lensa sederhana untukmelihat sel mati dari tutup botol (gabus).

• 1676 Anthony van Leuwenhoeck mampu melihat bendamenggunakan mikroskop sederhana hingga perbesaran~300-500.

• 1841 Ignaz Semmelweis (Austria) memulai karir untukdokter rumah sakit bersalin, dan menyadari kematian ibudan anak setelah persalinan 18% berasal dari infeksi daraholeh streptococcus. ---pelopor sanitasi.

• 1859 Louis Pasteur menggunakan tabung gelas leherangsa yang menghubungkan udara luar dengan bejanaberisi kaldu yang sudah direbus.

1970-an, dikenalkan mikrobiologi lingkungan dengan pokok tinjauan pada kesehatan masyarakat dan lingkungan dan terus berkembang hingga mencakup

bidang yang luas dan berkait dengan bidang ilmu lainnya.

Hurst et al. (1997) mendefinisikan bahwa mikrobiologi lingkungan merupakan studi tentang keberadaan mikroba pada lingkungan alami maupun buatan.

Maier et al. (1999) mikrobiologi lingkungan didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari pengaruh penerapan mikroba pada lingkungan, aktivitas, kesehatan dan kesejahteraan manusia.

Ekologi Mikroba

•

Bidang yang erat terkait dan seringkali dipersepsikan sama dengan mikrobiologi lingkungan yaitu: EKOLOGI MIKROBA

Ekologi mikroba yaitu ilmu yang mempelajari interrelasi atau interaksi antara mikroba dengan lingkungannya baik lingkungan biotik maupun abiotik.

-> Sejarah

Outline

-> Mikroba Lingkungan

-> Bioremediasi

Mikroba yang paling banyak berperan dalam

lingkungan

Mikroba Lingkungan

1. Archaeamerupakan bakteri yang dapat hidup pada kondisi yang ekstrim

A. Mikroba Termofilik•Organisme prokariot (bakteri, alga hijau-biru) lebih toleran terhadap temperatur tinggidibanding eukariot

•Termofil: organisme yg tumbuh pd >55o C•Termofil ekstrim : Tumbuh di atas 75o C •Termofil moderat : temp 55 - 75o C

Mikroba Lingkungan

B. Mikroba Barofilik Lingk tekanan hidrostatik tinggi umumnya ditemukan di

perairan dalam dan di pengeboran sumur dalam Di lingkungan akuatik, tekanan meningkat +1 atm untuk

setiap 10 m kedalaman Pd bbrp sumur minyak bumi, tekanan mencapai 400 atm dan

temp 60 – 105o C Mikroba barofilik : mikroba yg hidup di lingk dgn tekanan tinggi

* tekanan 400 – 500 atm : barofilik* tekanan 1 - < 400 atm : eurybaric / baroduric(barotolerant)

Pseudomonas bathycetes mampu mentoleransi tekanan 1.000 atm

Mikroba Lingkungan

C. Mikroba Xerofilik• Mikroba : bakteri, yeast, fungi, alga selain mikroba

halofilik ekstrim• Laju pertumb mikroba xerofilik biasanya lebih

lambat dan waktu germinasi spora lebih pendekdrpd mikroba non-xerofilik

• Torulopsis halonitratophila yg diisolasi dr fermentasikecap mrpk yeast halofilik , obligat pd 30o C tetapidia juga ditemukan halotolerant pd 20o C

• Jadi sifat2 mikroba spt ini bervariasi dlm temp danaw

Mikroba Lingkungan

D. Mikroba Halofilik Ekstrim

Contoh bakteri halofilik ekstrem yg tumbuh dalam NaCljenuh adl archaebacteria Gram-- Halobacterium danHalococcus. Konsentrasi NaCl minimum 2,5 – 3.0 M danoptimal 4 – 5 M NaCl

Kedua bakteri diatas tidak autolisis meskipun pd medium dgn konsentrasi garam rendah atau dalamakuades. Struktur permukaan sel yang kaku dan tebalmengandung polisakarida dgn rasio 1/3 sampai ½ drpdstruktur

Polisakarida tersusun dr asam uronat dari glukosamindan galaktosamin, dan asam uronat diduga memiliki fungsiyg sama dengan asam muramat dalam dinding seleubacteria

Mikroba Lingkungan

2. Fungi• Cendawan : organisma berfilamen, non-fotosintetik,

merupakan organisma heterotrofik, eukaryotik. Struktur satuan selulernya berupa hifa yang merupakan bentukan seperti benang tubular, tunggal.

• Dinding sel cendawan tersusun oleh khitin mikrofibril semikristalin yang terpadu dengan mathriks amorf -glukan, mungkin juga protein

• Secara umum talus cendawan terdiri dari 2 bagianyaitu miselium dan spora. Sebagaimana diutarakandi atas bahwa miselium tersusun oleh jalinan hifa.

• Dalam lingkungan berfungsi sebagai dekomposer

Kerusakan buah strawberry akibat fungi

Mikroba Lingkungan

3. Simbiosis antara:JamurBakteriOrganisme tingkat tinggi

Interaksi bakteri-tumbuhan,infeksiAgrobacterium tumefaciens (kiri),pembentukan bintil akar akibatinteraksi Rhizobium-tumbuhan(tengah dan kanan).

Koloni mikroba daritanah pada perakarantumbuhan yang berbeda

Interaksi tumbuhan Rhododendron dengan lichene

Lichene pada permukaan batuan

Lichene pada permukaan batuan

-> Sejarah

Outline

-> Mikroba Lingkungan

-> Bioremediasi

Limbah pencemar di lingkungan

Berbagai metode penanggulanganlimbah pencemar

• Secara fisik

• Secara kimiawi

• Secara biologi

–Bioteknologi pengolahan limbahpencemar (Bioremediasi)

This Powerpoint is hosted on www.worldofteaching.comPlease visit for 1000+ free powerpoints

Bioremidiasi

Bioremediasi merupakan suatu upaya pemulihan kondisi lingkungan dengan menggunakan aktivitas biologis untuk mendegradasi dan/atau menurunkan toksisitas dari berbagai senyawa pencemar. Mikroorganisme dari kelompok bakteri, khamir, dan kapang merupakan kelompok utama yang berperan penting dalam bioremediasi limbah pencemar di lingkungan

Bioremidiasi

Teknologi bioremediasi oleh mikroba merupakan hasil pemikiran yang sistematik dari integrasi berbagai bidang ilmu, antara lain mikrobiologi, ekologi, fisiologi, biokimia, dan genetika yang dipadukan dengan menggunakan prinsip rekayasa untuk memaksimumkan reaksi metabolik mikroba yang diinginkan dalam pemulihan lingkungan yang tercemar.

Pemahaman tentang mikrobiologi dan lingkungannya merupakan faktor penting dalam perkembangan teknologi biodegradasi.

Kunci utama penentu keberhasilan pengolahan limbah pencemar di lingkungan secara biologi adalah mengetahui faktor-faktor yang berinteraksi dalam biodegradasi itu sendiri.

Advantages of bioremediation

• Can be done on site

• Keeps site disruption to a minimum

• Eliminates transportation cost and liabilities

• Eliminates waste permanently

• Eliminates long term liability

• Biological systems, often less expensive, are used

• Can be coupled with other treatment techniques into a treatment train

Bioremediasi didasarkan pada suatu pemahaman atas tiga prinsip utama yaitu:

(1) pengetahuan tentang fisiologi mikroba meliputi proses metabolisme yang mengarah pada detoksifikasi senyawa berbahaya dan pengendalian genetik mikroba yang mengontrol fungsi-fungsi tersebut;

(2) pengetahuan tentang ekologi mikroba yang meliputi struktur dan fungsi dari komunitas mikroba di alam;

(3) pengetahun tentang kerekayasaan (engineering) yaitu cara-cara aplikasi proses-proses metabolisme mikroba di alam sesuai dengan yang diinginkan.

Bioremediasi mempunyai dua tujuan yaitu

menstimulasi pertumbuhan mikroba baik yang indigenus yaitu mikroba asli maupun non indigenus non indigenus atau mikroba yang sengaja dimasukkan dari luar ke daerah yang terkontaminasi, dan

menciptakan kondisi lingkungan yang sesuai untuk meningkatkan intensitas kontak langsung antara mikroba dengan senyawa kontaminan di lingkungan baik yang terlarut maupun yang terikat oleh partikel untuk mengalami biotransformasi, biodegradasi, bahkan sampai biomineralisasi.

Keberhasilan bioremediasi bergantung pada banyak faktor diantaranya

• karakteristik substrat pencemar yang akan didegradasi oleh mikroba.

• keanekaragaman mikroba indigenus dan non indigenus potensial pendegradasi limbah pencemar,

• faktor biotik dan abiotik lingkungan yang mempengaruhi aktivitas biodegradasi limbah pencemar

Aplikasi kajian mikroba dalam bioremediasi limbah pencemar di lingkungan meliputi :

• Eksplorasi mikroba potensial dari lingkungan alami terutama dari kawasan tercemar.

• Isolasi, karakterisasi, dan identifikasi mikroba potensial pendegradasi limbah pencemar.

• Uji aktivitas mikroba dalam mendegradasi limbah pencemar.

• Pengukuran faktor-faktor yang memengaruhi proses degradasi oleh mikroba

• Studi mekanisme interaksi mikroba dengan substrat pencemar

• Pencarian kondisi optimum yang dibutuhkan oleh mikroba dalam mendegradasi limbah pencemar.

Aplikasi kajian mikroba dalam bioremediasi limbah pencemar di lingkungan meliputi :

• Deteksi hasil metabolisme dari proses biodegradasi.

• Eksplorasi gen-gen yang bertanggung jawab dalam proses biodegradasi.

• Pengembangan metode pembuatan konsorsium mikroba potensial pendegradasi limbah pencemar

• Pengembangan metode inokulasi mikroba potensial ke lingkungan tercemar.

• Monitoring viabilitas dan aktivitas mikroba (indigenus dan non indigenus) dalam mendegradasi limbah pencemar.

Hasil penelitian

Aplikasi metode bioremediasi dalam penanggulangan pencemaran memberikan hasil yang bervariasi – Memacu

– Menghambat ???

– Tidak berpengaruh ???

Bioremediasi tetap merupakan alternatif yang paling aman meskipun membutuhkan biaya yang mahal

Bioremediation technologies can be broadly classified as :

– Ex situ technique• Are those treatment modalities which involve the physical

removal of the contaminated material to another area (possibly within the site) for treatment

• Examples : Bioreactors, land farming, composting, some form of solid phase treatment

– In situ technique• Involve treatment of the contaminated material in place

• Examples : Bioventing for the treatment of contaminated soils and biostimulation of indigenous aquifer microorganism

Bioremediation treatment technologies

Treatments Definition

Bioaugmentation Addition of bacterial cultures to a contaminated medium; frequently used in bioreactors and ex situ systems

Biofilters Use of microbial stripping columns to treat air emission

Biostimulation Stimulation of indigenous microbial populations in soils and/ or ground water;may be done in situ or ex situ

Bioreactors Biodegradation in a container or reactor; may be used to treat liquids or slurries

Bioventing Methods of treating contaminated soils by drawing oxygen through the soil to stimulate microbial growth and activity

Bioremediation treatment technologies

Treatments Definition

Composting Aerobic, thermophilic treatmentprocess in which contaminated materials is mixed with a bulking agent; can be done using static piles, aerated piles, or continuously fed reactor

Land farming Solid-phase treatment systems for contaminated soils; may be done in situ or in a constructed soil treatment cell

Pencemaran di lingkungan

Bioremediasi

Biodegradasi

Mikroorganisme

Faktor lingkungan yang menjaminSurvival mikroba dan interaksinya

Jenis substrat

Monitoring

Metode bioremediasi

Metode bioremediasi in situ

Tahapan bioremediasi tanah

Tahapan bioremediasi tanah

Eksplorasi mikroba potensial

• Eksplorasi mikroba potensial yang dapat digunakan sebagai agen dalam bioremediasi umumnya dilakukan pada lingkungan yang terkontaminasi oleh limbah pencemar baik di tanah maupun di perairan.

• Kegiatan tersebut diarahkan selain untuk mendapatkan koleksi isolat mikroba indigenus juga untuk mengurangi kemungkinan terjadinya interaksi negatif ketika dilakukan penambahan mikroba potensial tersebut ke suatu lingkungan tercemar.