Penelitian ini untuk mengkaji kemampuan kompos matang sebagai biofilter residu diazinon dalam limbah cair sintetik. Penelitian menggunakan rancangan percobaan dengan perlakuan konsentrasi limbah cair diazinon awal/in let (x1), dan
berat biofilter kompos dalam kolom (x2). Saat penelitian berlangsung diasumsikan,
suhu sama yaitu suhu kamar, jenis kompos, kelembaban kompos dan kandungan oksigen seragam serta pengaruh cahaya ditiadakan. Kemudian tahap berikut dengan menambahkan pompa sirkulasi.
Pada penelitian ini, untuk memperoleh pengaruh konsentrasi larutan diazinon dan berat kompos dalam biofilter terhadap hasil degradasi diazinon terbaik dilakukan optimasi dengan menggunakan metode permukaan respon (respons surface method/RSM) mengikuti rancangan komposit fraksional, masing-masing dengan peubah uji terdiri dari tiga taraf dengan rincian tersaji pada Tabel 3.
Konsentrasi diazinon yang digunakan dalam penelitian ini adalah : C500 = limbah cair dengan konsentrasi diazinon 500 ppm.
C1000 = limbah cair dengan konsentrasi diazinon 1000 ppm.
Perlakuan berat biofilter kompos menggunakan 3 besaran, yaitu: 300 g, 450 g dan 600 g (Tabel 3).
Tabel 3 Kisaran dan taraf peubah uji pada optimasi biofilter kompos
Jenis perlakuan Nilai rendah
(-1) Nilai tengah (0) Nilai tinggi (+1) Konsentrasi diazinon (ppm) 500 1000 1500
Berat kompos dalam biofilter (g) 300 450 600
Central composite design (CCD) menurut Montgomery (1991) dalam percobaan ini digunakan dengan 3 ulangan pada titik pusat sehingga memenuhi model kuadratik, nilai pusat perlakuan digunakan konsentrasi diazinon 1000 ppm dan berat kompos 450 g. Matriks satuan-satuan percobaan pada proses biofilter dalam unit dan nilai asli disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4 Matrik satuan percobaan pada optimasi proses biofilter kompos rancangan komposit fraksional
No Kode Nilai asli Penamaan Diazinon Kompos Diazinon (ppm) Kompos (g)
1 +1 +1 1500 600 B1 2 -1 +1 500 600 B2 3 +1 -1 1500 300 B3 4 -1 -1 500 300 B4 5 0 0 1000 450 B51 6 0 0 1000 450 B52 7 0 0 1000 450 B53 8 1.414 0 1707 450 B6 9 -1.414 0 293 450 B7 10 0 1.414 1000 662 B8 11 0 -1.414 1000 279 B9
Nilai asli = {(nilai tertinggi/rendah-nilai tengah) x nilai kode + nilai tengah}
Adanya dua peubah uji ini, maka model kuadratiknya seperti bentuk persamaan berikut:
Yi = bo + b1x1i + b2x2i + b11x1i2 + b22x2i2 + b12x1i + ri ... (1)
Keterangan :
Y = Respon dari masing-masing perlakuan
X = (x1 : konsentrasi diazinon; x2 : berat kompos dalam kolom)
b = Koefisien parameter r = Error
Parameter respon utama yang digunakan adalah penurunan konsentrasi diazinon (diazinon). Di luar perlakuan tersebut dibuat 3 buah kontrol biofilter kompos tanpa mikroorganisme (kompos yang disterilkan). Pada penelitian ini juga dicoba penggunaan pompa untuk mensirkulasi larutan diazinon.
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Analisis Kompos Jamur Tiram (MSC)
SMC (spent mushroom compost) yang digunakan dalam penelitian ini adalah kompos setengah matang yang telah mengalami proses penguraian selama media tersebut dijadikan sebagai media budidaya jamur. Miselia jamur sebagian besar tersusun atas selulosa, hemiselulosa dan lignin, serta vitamin dan mineral, sehingga limbah substrat (media) tanam jamur masih mengandung sejumlah besar unsur hara yang diperlukan oleh mikroorganisme indigenous. Kompos jamur tiram dengan parameter SNI 19-7030-2004 tertera pada Lampiran 12, unsur makro dan unsur mikro sudah memenuhi syarat, sehingga cukup baik digunakan sebagai media biofilter. Meskipun pada kompos jamur tiram nilai C/N ratio 39.90 lebih besar dari nilai SNI 10-20, dan ini belum memenuhi syarat, namun nilai C/N ratio 39.90 ini baik digunakan untuk biofilter jika ditinjau dari fungsinya sebagai media adsorpsi. Karbon organik adalah faktor utama adsorpsi jika kompos dengan C/N ratio tinggi akan sangat efektif untuk menjerap pestisida (Rao & Davidson 1980; Juri et al. 1987).
Hasil analisis unsur hara SMC jamur tiram yang digunakan pada penelitian ini tertera pada Tabel5. Kompos awal adalah SMC yang akan digunakan sebagai biofilter dan telah dikeringanginkan, partikelnya seragam serta tidak tercemar diazinon, sedangkan kompos akhir adalah SMC yang telah digunakan sebagai biofilter semasa penelitian dan telah dicemari diazinon 1701 ppm. Analisis kompos berdasarkan berat kering 100 g sampel kompos jamur tiram.
Hasil analisis unsur hara SMC jamur tiram yang digunakan sebagai biofilter (Tabel 5), karbon organik sebesar 44.69% dan nitrogen organik sebesar 1.12%, menunjukkan kompos jamur tiram ini cukup baik digunakan sebagai biofilter. Karbon organik adalah elemen dasar untuk hidup mikroorganisme diperlukan dalam jumlah besar daripada elemen lainnya. Nutrisi makro yang diperlukan oleh mikroorganisme adalah karbon dan nitrogen. Kondisi yang dibutuhkan untuk
pertumbuhan dan aktifitas mikroorganisme yang berperan pada proses pengomposan dan degradasi diazinon, yaitu nutrisi makro karbon dan nitrogen dengan ratio 25 : 1 atau 40 : 1 (Dickson et al. 1991) dan 30 :1 (Brown et al. 1998), pH 6.5-8.2, kadar air 25-85% dan temperatur 20-30oC (Vidali 2001).
Tabel 5 Hasil analisis unsur hara SMC yang digunakan sistem Batch
No Parameter Kompos Awal Kompos Akhir
(+Diazinon1707 ppm) 1 pH 7.39 8.20 2 N-organik (%) 1.12 0.86 3 N-NH4+ (ppm) 18360.5 - 4 N-NO3- (ppm) 201.15 - 5 P2O3 (%) 0.64 0.45 6 K2O (%) 0.98 0.65 7 Ca (%) 2.60 1.74 8 Mg (%) 0.78 0.50 9 C-organik (%) 44.69 42.78 10 Fe (ppm) 907.6 864.8 11 Cu (ppm) 14.1 12.3 12 Zn (ppm) 40.1 26.0 13 Mn (ppm) 188.9 148.7 14 KTK (meq/100g) 27.43 23.60 15 S (ppm) 37.84 - 16 C/N (%) 39.90 49.74 17 Kadar air (%) 25.00 63.93 18 Kadar Abu (%) 21.2 22.9
Kandungan Cu dalam tanah sebesar 2-250 ppm adalah normal ( Alloway 1995) dan kandungan Cu pada kompos jamur tiram sebesar 14.1 ppm, kadar Zn kompos sebesar 40.1 ppm, sedangkan kadar Zn 71-81 ppm dikatagorikan tinggi (Lindsay 1972) dan jika kadar Zn tinggi akan menekan serapan P dan Fe oleh tanaman (Andriano et al. 1971). Selain terjadi proses degradasi juga diharapkan terjadi proses pengomposan karena adanya aktivitas konsorsium mikroorganisme.
Pseudomonas stutzeri, Bacillus mycoides, Bacillus cereus, Bacillus brevis, Chromobacterium sp, Bacillus azotoformans dan Micrococcus agalis dapat
memanfaatkan bahan organik seperti selulosa, hemiselulosa maupun lignin sebagai sumber energi sehingga terjadi proses dekomposisi.
Analisis hasil SMC sebelum dan sesudah penelitian berlangsung, terjadi perubahan unsur-unsur hara. Hasil ini akibat dari pemanfaatan unsur hara SMC baik unsur hara makro maupun unsur mikro oleh mikroorganisme, disamping itu mikroorganisme juga memanfaatkan karbon dan fosfat dari diazinon sebagai sumber energi. Unsur hara mikro contohnya Fe (907.6 ppm menjadi 864.8 ppm) dimanfaatkan oleh mikroorganisme, berguna untuk proses reaksi biokimia seperti fotosintesis, respirasi, transportasi electron, reduksi nitrat, detoksifikasi radikal O2 (Juli & Neil 1999). Menurut Amer (2011), bahwa bakteri pendegradasi diazinon mampu memanfaatkan diazinon sebagai sumber karbon dan fosfor. Judoamidjojo
etal. (1989) menyatakan sumber karbon merupakan faktor yang berpengaruh pada pertumbuhan mikroorganisme optimal, tetapi apabila sumber karbon melewati kebutuhan mikroorganisme maka akan menimbulkan efek penghambatan terhadap pertumbuhan. Bakteri-bakteri pendegradasi diazinon yang mampu menggunakan diazinon sebagai sumber karbon yaitu Pseudomonas sp. (Rani et al. 2008),
Agrobacterium sp. (EXTOXNET 1996: Yasouri 2006), Arthrobacter sp. (Ohshiro 1996), dan Flavobacteriumsp. (EXTOXNET 1996).
Pada Tabel 5 dapat dilihat bahwa sebelum dan sesudah percobaan terjadi perubahan nilai C/N dan perubahan kandungan unsur-unsur hara lainnya. Penambahan nilai C/N dari 39.90% menjadi 49.74%, berkaitan dengan peningkatan populasi mikroorganisme pengurai yang membebaskan CO2, dimana pemanfaatan
bahan organik oleh mikroorganisme tersebut akan menurunkan kandungan karbon organik dari 44.69% menjadi 42.78% dan kandungan nitrogen organik berkurang dari 1.12% menjadi 0.86%, hal ini akibat terjadi fiksasi N. Amonium digunakan mikroorganisme untuk berkembangbiak membentuk sel baru, sebagian diubah menjadi nitrat dan sebagian lagi menguap. Karena terjadinya penurunan kandungan karbon dan penurunan kandungan nitrogen sehingga menyebabkan nilai C/N bertambah. Hal ini disebabkan oleh dekomposisi sel-sel bakteri yang mengalami fase kematian (death phase). Kondisi pH (7.39-8.20) dan kadar air (25.00-63.93%) pada saat penelitian berlangsung adalah kondisi yang optimum untuk pertumbuhan bakteri, pH optimum untuk aktifitas bakteri berkisar antara 6-7.5 (Golueke 1972), sedangkan menurut Kim etal. (2004) mengatakan bahwa pH ideal untuk degradasi selullosa adalah 7.5.
Proses biodegradasi diazinon ini berlangsung pada suhu 28-32oC, sehingga
bakteri yang ada pada SMC dapat bekerja secara optimal, mengingat bakteri
Pseudomonas sp, Chromobacterium sp, Bacillus azotoformans dan Micrococcus agalis merupakan bakteri mesofilik (20o-40oC), sedangkan bakteri Bacillus mycoides, Bacillus cereus, Bacillus brevis merupakan bakteri thermofilik (>40oC). Menurut Amer (2011) bakteri Serratia sp mampu mendegradasi diazinon secara sempurna dalam waktu 11 hari pada suhu 25o-30oC, namun pada suhu 20oC diperlukan waktu lebih lama yaitu 13 hari.
Proses degradasi dapat mencapai maksimum jika kadar air optimum (Beck 1997; Bueno et al. 2008). Recycled organics unit (2007) merekomendasikan menjaga kandungan air tetap 60%, sedangkan Zang et al. (2009) menyarankan kondisi kadar air dipertahankan di bawah 65%. Penelitian ini berlangsung pada kadar air 25-63.93%, sehingga faktor kadar air sangat mendukung proses degradasi diazinon. Bakteri Bacillus sp dan Pseudomonas sp sangat berperanan dalam proses dekomposisi bahan-bahan organik SMC, tetapi bila didukung dengan kondisi yang optimal mengakibatkan proses degradasi berjalan cepat sehingga membutuhkan waktu pengomposan yang singkat.