POTENSI SEBAGAI PEWARNA ALAM
PENGGUNAAN BAHAN ORGANIK TANAH SEBAGAI SUMBER INOKULUM DALAM MENGATASI LAHAN TERCEMAR LUMPUR MINYAK
2. BAHAN DAN CARA KERJA
2.1. Bahan
Lumpur minyak dari tangki penyimpanan lumpur minyak Pertamina UP V Balikpapan. Sumber inokulum berupa tanah bakau, tanah gambut, tanah hutan, dan kompos sampah.
2.2. Metode Kerja
Bahan sumber inokulum dan lumpur minyak dilakukan analisis pendahuluan yang meliputi : analisis C-organik metode Walkey dan Black (Black et al. 1965), analisis N total
metode micro kjehdahl (Prawirowardoyo et al. 1097), analisis P-total menggunakan
metode Bray Kurtz (Prawirowardoyo et al. 1987) dan penentuan kadar lengas
(Prawirowardoyo et al. 1987). Kemudian setiap sumber inokulum diperlakukan pada
lumpur minyak dengan perbandingan 1 : 1 berdasarkan kandungan C organiknya. Untuk optimasi kondisi pada proses biodegradasi, kapasitas menahan air diatur agar mencapai kadar air 90% dan nisbah C : N : P diatur sebesar 360 : 60 : 1 dengan menambahkan sumber N dan P masing–masing dari NH4NO3 dan KH2HPO4. Masing–masing perlakuan
selanjutnya dimasukkan ke dalam wadah tertutup. Setiap wadah terdapat gelas piala dan selanjutnya dimasukkan ke dalam wadah tertutup. Setiap wadah terdapat gelas piala yang berisi larutan NaOH 0,2 N untuk penentuan evolusi CO2. Selanjutnya inkubasi
selama 12 minggu.
Selama masa inkubasi, evolusi CO2 diukur setiap 3 hari dengan mentitrasi asam
oksalat pada NaOH yang terdapat dalam wadah. Analisis residu total hidrokarbon ditentukan dengan menggunakan pelarut dietileter pada ekstraktor soxhlet dan analisis fraksi-fraksi hidrokarbon yang terdiri dari alifatik, aromatik, dan asphaltik ditentukan dengan menggunakan khromotografi kolom alumina gel dilakukan setiap empat minggu masing–masing menggunakan pelarut hexana, benzena dan metanol : kloroform 1 : 1 (v/v).
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Studi kasus ini mempelajari penggunaan empat jenis sumber inokulum untuk mempercepat biodegradasi lumpur minyak. Jenis bahan organik tanah sebagai sumber inokulum yang digunakan adalah tanah hutan, sedimen bakau, tanah gambut, dan kompos. Keempat jenis bahan organik tanah tersebut dilakukan analisi pendahuluan yang meliputi analisis karbon organik, total fosfor, total nitrogen, dan kadar lengas (Tabel 1).
Tabel 1. Hasil analisis pendahuluan pada sumber inokulum
Jenis Tanah C-organik (%) P-total (%) N-total (%) Kadar lengas
Sedimen bakau 31,94 0,14 0,26 15,44 Tanah gambut 72.22 0,14 1,24 116,36
Tanah hutan 34,65 0,03 0,13 15,47
Kompos 26,68 0,08 0,45 8,69
Hasil analisis tersebut digunakan sebagai dasar untuk mengoptimalkan kondisi bagi proses biodegradasi hidrokarbon lumpur minyak. Penambahan setiap sumber inokulum pada lumpur minyak berdasarkan perbandingan kandungan kadar C-organik antara sumber inokulum dengan lumpur minyak 1:1. Selanjutnya masing–masing perlakuan hasil penambahan tersebut ditentukan kadar airnya. Untuk mendapatkan nisbah C:N:P sebesar 360 : 60 : 1 pada masing–masing perlakuan ditambahkan NH4NO3 sebagai sumber
nitrogen dan K2HPO4 sebagai sumber fosfor.
3.1. Penghasilan Gas CO2
Dari hasil pengamatan evolusi CO2 (Gambar 1) menunjukkan perlakuan dengan
penambahan tanah gambut selalu menunjukkan penghasilan CO2 lebih tinggi, disusul
PENGGUNAAN BAHAN ORGANIK TANAH Biosains
penambahan sumber inokulum dari tanah bakau menunjukkan pelepasan CO2 lebih tinggi
dibandingkan kontrol dan meningkat tajam melebihi perlakuan dengan penambahan tanah hutan mulai pada hari ke-62. Diantara semua perlakuan, penghasilan CO2 yang
paling tinggi berturut–turut dijumpai pada perlakuan dengan penambahan sumber inokulum dari tanah gambut, kompos, tanah hutan, dan kemudian tanah bakau. Sedangkan gas CO2 yang terbentuk pada kontrol, kemungkinan disebabkan oleh adanya
mikroba yang terdapat dalam lumpur minyak melakukan aktifitas perombakan hidrokarbon.
Gambar 1. Evolusi CO2 pada perlakuan lumpur minyak bumi dengan penambahan tanah hutan (H),
tanah gambut ( G), tanah bakau (B), kompos (B) dan kontrol (L)
Menurut Rosenberg dan Ron (1998). Proses mineralisasi komponen organik yang
terkandung dalam sumber inokulum, dilakukan oleh mikroba akan menghasilkan gas CO2.
Laju CO2 yang dihasilkan tersebut bervariasi tergantung pada sumber inokulum yang
ditambahkan. Sumber inokulum yang berbeda mengandung jumlah dan jenis mikroba yang berbeda. Disamping itu komposisi bahan organik juga berbeda. Senyawa organik yang lebih sederhana akan dirombak lebih cepat. Perbedaan penambahan sumber inokulum tersebut berpengaruh terhadap mineralisasi hidrokarbon, sehingga tampak dari setiap jenis penambahan sumber inokulum memberikan perbedaan peningkatan evolusi CO2.
3.2. Residu Total dan Fraksi – Fraksi Hidrokarbon Lumpur Minyak
Residu total hidrokarbon lumpur minyak pada semua perlakuan menunjukkan adanya penurunan (Gambar 2). Penurunan paling besar terjadi pada hari ke-28, kemudian pada hari ke-84 penurunan residu total hidrokarbon relatif sedikit. Bila
dihubungkan jumlah mikroba pendegradasi hidrokarbon pada hari ke-28 memperlihatkan pertumbuhan yang relatif masih sedikit. Penurunan residu total hidrokarbon disebabkan oleh mineralisasi yang tidak mendukung pertumbuhan sel. Mineralisasi hidrokarbon tidak selalu mendukung pertumbuhan sel mikroba, karena banyaknya mikroba yang melakukan kometabolisme hidrokarbon yang tidak menggunakan hidrokarbon lumpur minyak sebagai sumber energi dan karbon untuk pertumbuhan. Kemungkinan lain adalah adanya proses abiotik melalui volatilisasi yang terjadi lebih cepat setelah penambahan tanah pada media biodegradasi minyak bumi(Cerniglia,1981)
Secara kuantitatif, jumlah hidrokarbon yang berubah tidak banyak. Akan tetapi secara kualitatif mungkin terjadi perombakan yang tidak sempurna pada tahap tertentu, akan menghasilkan perubahan struktur kimia fraksi hidrokarbon lumpur minyak. Pada perombakan seperti ini, terjadi akumulasi senyawa intermediat yang menyebabkan pertumbuhan mikroba dapat terhambat (Dibble dan Bartha. 1979). Hal ini didukung hasil penelitian adanya penurunan jumlah mikroba pendegradasi pada semua perlakuan pada hari ke-84, kecuali pada perlakuan dengan penambahan kompos.
Komposisi hidrokarbon yang terkandung dalam lumpur minyak terdiri dari 57% hidrokarbon alifatik, 29% hidrokarbon aromatik, dan 14% hidrokarbon asphaltik, sedangkan sisanya berupa komponen non hidrokarbon seperti asam naftenat, nitrogen heterosiklik, senyawa sulfur, dan berbagai fenol dan thiol serta bahan–bahan organik lain. Komposisi tersebut sesuai dengan hasil penelitian fraksi–fraksi hidrokarbon lumpur minyak yang diperoleh menunjukkan berturut-turut dari yang paling tinggi pada alifatik, aromatik dan asphaltik(Crawford, 1996; Glazer dan Nikaido. 1994).
Gambar 2. Perubahan residu total hidrokarbon dan fraksi – fraksinya selama inkubasi pada perlakuan lumpur minyak dengan tanah hutan (H), tanah gambut (G), tanah bakau (B), kompos (K) dan kontrol (L).
PENGGUNAAN BAHAN ORGANIK TANAH Biosains
Dapat dijelaskan pula, bahwa fraksi alifatik yang merupakan hidrokarbon jenuh dengan berat molekul kecil, berdasarkan struktur molekulnya lebih mudah dan lebih cepat mengalami biodegradasi dibandingkan dengan fraksi aromatik yang berupa senyawa dengan struktur molekul berbentuk cincin, bersifat tahan terhadap biodegradasi. Menurut Mueller (1996), fraksi aromatik masih dapat mengalami biodegradasi walaupun sangat lambat atau terjadi secara parsial, yaitu melalui proses kometabolisme yang menghasilkan senyawa intermediat berupa hidrokarbon alifatik, sehingga hasil biodegradasi hidrokarbon aromatik masih berupa senyawa hidrokarbon yang terekstrak dan bisa terdeteksi sebagai bagian dari total hidrokarbon. Mekanisme tersebut menyebabkan pula teramati sebagai fraksi alifatik pada hari ke-84.
Fraksi asphaltik merupakan fraksi hidrokarbon lumpur minyak dengan struktur molekul lebih kompleks dan berat molekul lebih tinggi, merupakan fraksi yang lebih tahan terhadap biodegradasi. Diperoleh, fraksi asphaltik selama biodegradasi mengalami peningkatan konsentrasi, terutama pada perlakuan dengan penambahan sumber inokulum dari kompos dan tanah gambut. Kecenderungan peningkatan konsentrasi asphaltik dalam lumpur minyak disebabkan oleh adanya transformasi fraksi hidrokarbon yang lain menjadi komponen asphaltik, melalui suatu reaksi kimia yang dikatalisis oleh enzim oksigenase yang menghasilkan radikal bebas dan senyawa–senyawa antara yang reaktif membentuk ikatan silang(Leahy dan Colwell, 1990).
4. KESIMPULAN
Hasil penelitian dalam penggunaan empat macam sumber inokulum untuk mempercepat biodegradasi hidrogen lumpur minyak, dapat disimpulkan sebagai berikut:
• Penurunan residu total hidrokarbon dari yang paling banyak adalah tanah hutan, diikuti oleh penambahan sumber inokulum dari kompos, gambut dan bakau.
• Fraksi alfatik paling cepat dan paling banyak mengalami penurunan terutama pada perlakuan penambahan sumber inokulum dari tanah bakau. Fraksi aromatik hanya sedikit mengalami penurunan pada semua perlakuan, sedangkan pada fraksi asphaltik, cenderung mengalami peningkatan selama biodegradasi, terutama pada perlakuan penambahan sumber inokulum dari tanah gambut dan kompos.
5. PROSPEK
Prospek penelitian ini adalah memberikan kontribusi dalam penanganan lahan yang tercemar limbah minyak bumi, terutama pada lahan yang terletak di sekitar industri pengilangan minyak.