DAN LIMBAH OLI BEKAS
ROSARIO TRIJULIAMOS MANALU
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Aplikasi Bakteri Lokal Indonesia dalam Bioremediasi Tanah Terkontaminasi Minyak Berat, Minyak Ringan dan Limbah Oli Bekas adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Juni 2013
Rosario Trijuliamos Manalu
dalam Bioremediasi Tanah Terkontaminasi Minyak Berat, Minyak Ringan dan Limbah Oli Bekas. Dibimbing oleh DWI ANDREAS SANTOSA dan UNTUNG SUDADI.
Aktivitas industri minyak dan gas (migas) berpotensi mengontaminasi lingkungan tanah. Salah satu jenis limbah kegiatan industri migas adalah oil sludge.
Sampai saat ini, pengelolaan limbah oil sludge masih merupakan salah satu masalah utama industri migas. Hal ini terutama disebabkan oleh jumlahnya yang relatif besar. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi efektivitas aplikasi isolat-isolat bakteri lokal Indonesia dalam bioremediasi tanah terkontaminasi minyak berat, minyak ringan dan oli bekas pada skala laboratorium.
Penelitian diawali dengan peremajaan 15 kultur bakteri perombak hidrokarbon dalam media tumbuh LB (Luria Bertani). Masing-masing isolat biakan induk dibiarkan beberapa menit, setelah itu satu persatu dipindahkan ke dalam 20 ml media LB dalam Erlenmeyer menggunakan jarum ose. Selanjutnya biakan diinkubasi di atas shaker selama 24 jam pada suhu ruang. Biakan murni dari 15 isolat tersebut kemudian diseleksi kemampuannya dalam mendegradasi minyak berat dengan cara pengamatan visual terhadap perubahan kondisi minyak dalam Erlenmeyer. Dari tahapan ini dipilih tiga isolat perombak senyawa hidrokarbon oil sludge yang terbaik yaitu Bacillus sp ICBB 7859, Bacillus sp. ICBB 9461 danBacillus sp. ICBB 5071. Selanjutnya dilakukan karakterisasi isolat melalui uji patogenitas hypersensitive response dan uji haemolysis, interpretasi kurva pertumbuhan serta uji antagonis isolat.
Pada percobaan biodegradasi, ketiga isolat bakteri terseleksi diaplikasikan baik secara tunggal maupun kombinasi pada tanah terkontaminasi minyak berat, minyak ringan dan limbah oli bekas. Kemudian setiap minggu ditetapkan nilai pH, laju respirasi dan konsentrasi TPH (Total Petroleum Hydrocarbon) tanah sebagai parameter uji kapasitas biodegradasi.
Perlakuan aplikasi isolat bakteri yang paling efektif dalam menurunkan konsentrasi rata-rata TPH tanah terkontaminasi minyak berat, minyak ringan atau pun oli bekas adalah mixed culture kombinasi tiga isolat Bacillus sp ICBB 7859,
Bacillus sp. ICBB 9461 dan Bacillus sp. ICBB 5071. Nilai TPH tanah
terkontaminasi minyak berat, minyak ringan dan oli bekas dengan aplikasi kombinasi ketiga isolat tersebut berturut-turut 0,40, 0,70, dan 0,41% pada akhir masa inkubasi selama 9, 6 dan 4 minggu. Nilai ini terendah dibandingkan perlakuan lainnya meskipun tidak berbeda nyata pada taraf uji 5%. Nilai ini juga telah memenuhi baku mutu yang dipersyaratkan Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 128 Tahun 2003, yaitu 1%.
Berdasarkan semua parameter yang dievaluasi dalam penelitian ini, perlakuan yang boleh dicobakan untuk aplikasi skala lapang adalah Bacillus sp
ICBB 7859 karena berdasarkan hasil uji haemolisis, bakteri ini tidak dapat melisiskan darah sehingga dikategorikan tidak patogen dan aman diaplikasikan di lapangan.
bacteria for bioremediation of soil contaminated with heavy oil, light oil and used lubricant. Supervised by DWI ANDREAS SANTOSA and UNTUNG SUDADI.
Oil and gas industrial activity has a potency to contaminate soil. One of the waste released by oil and gas industry is oil sludge. Until now, oil sludge is still a major problem in oil and gas industry especially due to its huge amount. This research was aimed to study the effectiveness of Indonesian local bacteria in bioremediation of soil contaminated with heavy oil, light oil and used lubricant at bench scale.
This research was begun by cultivation of 15 strains of hydrocarbon degrading bacteria in Luria Bertani (LB) medium. Each of the cultured isolate was left in a few minutes for thawing, then it was transfered to 20 ml LB medium in erlemeyer using ose. Then, the cultures were incubated in a shaker for 24 hour at ambient temperature. The 15 isolates were selected of their potency in degrading heavy oil by visual assay based on the changes in oil condition in the erlemeyer. The best three heavy oil degrading bacteria selected were Bacillus sp ICBB 7859,
Bacillus sp. ICBB 9461 and Bacillus sp. ICBB 5071. The three selected isolates
were further characterized by hypersensitive response test, growth curves characteristic, haemolysis test, and antagonistm test.
In the main experiment, the three isolates were applicated to soil contaminated with heavy oil, light oil and used lubricant as a single or in combination culture. Parameters used to evaluate their effectiveness in the degradation were soil respiration, pH value, and TPH (Total Petroleum Hydrocarbon).
The combination of the three isolates (Bacillus sp ICBB 7859, Bacillus sp. ICBB 9461, and Bacillus sp. ICBB 5071) was the most effective treatment for reducing TPH value of all tested materials (heavy oil, light oil and used lubricant) although statistically was not significantly different with other treatment at 5% test level. The TPH values of soil contaminated with heavy oil, light oil and used lubricant were respectively 0,40, 0,70, dan 0,41% at the end incubation period for 9, 6 and 4 weeks. Based on the GOI Environment Ministerial Decree No. 128/2003, the TPH value of the oil contaminated soil have to be reduced below 1%, before being used for other purposes.
Although the combination of the three isolates was the best treatment, it can not be applied in the field due to the patogenicity of the two isolates (Bacillus sp. ICBB 9461 and Bacillus sp. ICBB 5071). Only one isolate, Bacillus sp. ICBB 7859, that has been proven as nonpathogenic one and, therefore, can be used for bioremediation of oil contaminated soil in the large scale.
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
pada
Program Studi Bioteknologi Tanah dan Lingkungan
DAN LIMBAH OLI BEKAS
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Nama : Rosario Trijuliamos Manalu
NIM : A154100021
Disetujui oleh Komisi Pembimbing
Dr Ir Dwi Andreas Santosa, MS Ketua
Dr Ir Untung Sudadi, MSc Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Bioteknologi Tanah dan Lingkungan
Dr Ir Dwi Andreas Santosa, MS
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Dahrul Syah, MSc. Agr
Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul “Aplikasi Bakteri Lokal Indonesia dalam Bioremediasi Tanah Terkontaminasi Minyak Berat, Minyak Ringan dan Limbah Oli Bekas”. Penelitian ini merupakan salah satu persyaratan dalam menyelesaikan studi di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Dr. Ir. Dwi Andreas Santosa, M.S dan Bapak Dr. Ir. Untung Sudadi, M.Sc yang telah membimbing penulis menyelesaikan penelitian dan karya ilmiah ini. Terima kasih yang spesial penulis sampaikan kepada Indonesian Center for Biodiversity and Biotechnology (ICBB) yang telah memberi dukungan dana dan fasilitas selama pelaksanaan penelitian. Isolat yang dipakai dalam penelitian ini merupakan isolat koleksi dari
ICBB-Culture Collection of Microorganisms. Penulis juga berterima kasih kepada
kepala dan staf Laboratorium ICBB atas perhatian dan bantuannya selama pelaksanaan penelitian ini. Selain itu, ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada ayahanda Drs. H.T.B. Manalu, MM dan almarhumah ibunda Gloria Rajagukguk atas segala kasih sayangnya, doa, serta dukungannya. Saudaraku Dewi Y.L Manalu, Waisaktini M Manalu, Tenti H.S Manalu, Matheus E.G Manalu atas semangat dan kasih sayangnya selama ini serta terkasih Ferawati N Sinaga, SP yang selalu memberikan motivasi dan pengertian dalam setiap kesulitan yang penulis hadapi dalam menyelesaikan karya ilmiah ini, juga diucapkan terima kasih kepada Agung P Sinaga dan Wildan Dhea G atas kerjasamanya selama penelitian.
Akhirnya, semoga karya ilmiah ini dapat memberikan manfaat bagi penulis, civitas academic, peneliti, pemerintah dan semua pihak yang terkait, sehingga mampu memperkaya khasanah keilmuan di masa mendatang.
Bogor, Mei 2013
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vii
1 PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 2
Hipotesis Penelitian 2
Ruang Lingkup Penelitian 2
Manfaat Penelitian 2
2 TINJAUAN PUSTAKA 3
Karakteristik Minyak Bumi 3
Tanah Terkontaminasi Minyak Bumi 4
Pengaruh Kontaminasi Minyak Bumi terhadap Lingkungan 6
Bioremediasi Minyak Bumi 7
Mikrob Pendegradasi Minyak Bumi 9
Peranan Mikrob dalam Bioremediasi 9
3 METODE 10
Tempat dan Waktu Penelitian 10
Bahan dan Alat Penelitian 10
Metode Penelitian 11
4 HASIL DAN PEMBAHASAN 18
Seleksi dan Karakterisasi 18
Penentuan Kurva Pertumbuhan dan Kurva Standard 23 Uji Aktivitas Bakteri dalam Biodegradasi Hidrokarbon pada Tanah
Terkontaminasi Minyak Bumi 25
5 SIMPULAN DAN SARAN 38
Simpulan 38
Saran 38
DAFTAR PUSTAKA 39
LAMPIRAN 43
2 Morfologi isolat bakteri 19 3 Nilai pH selama proses bioremediasi tanah terkontaminasi minyak berat,
oli bekas dan minyak ringan 26
4 Pengaruh aplikasi isolat bakteri terhadap konsentrasi TPH pada akhir
inkubasi 37
DAFTAR GAMBAR
1 Peremajaan bakteri 11
2 Proses tahapan pengujian Hipersensitive Response 12
3 Metode uji antagonis 2 isolat bakteri 13
4 Metode uji Antagonis 3 isolat bakteri 13
5 Diagram alir kegiatan percobaan 17
6 Hasil seleksi bakteri pendegradasi hidrokarbon selama dua minggu 18
7 Bakteri hasil seleksi selama dua minggu 19
8 Hasil uji Hipersensitive Response 20
9 Hasil uji Haemolysis 22
10 Hasil uji antagonis isolat bakteri 23
11 Kurva pertumbuhan bakteri selama masa inkubasi 48 jam 24
12 Kurva standar populasi bakteri 25
13 Rata-rata respirasi pada tanah terkontaminasi minyak berat 28 14 Rata-rata respirasi pada tanah terkontaminasi limbah oli bekas 28 15 Rata-rata respirasi pada tanah terkontaminasi minyak ringan 29 16 Kurva TPH tanah terkontaminasi limbah minyak berat dengan
perlakuan bakteri Bacillus sp. ICBB 7859 danBacillus sp ICBB 9461 (A) serta perlakuan bakteri Bacillus sp.ICBB 7859 dan Bacillus sp.
ICBB 5071 (B) 30
17 Kurva TPH tanah terkontaminasi minyak beratdengan perlakuan bakteri
Bacillus sp. ICBB 9461 danBacillus sp ICBB 5071 (A) serta perlakuan bakteri Bacillus sp.ICBB 7859, Bacillus sp. ICBB 9461 dan Bacillus sp.
5071 (B) 31
18 Kurva TPH tanah terkontaminasi limbah oli bekasdengan perlakuan bakteri Bacillus sp. ICBB 7859 danBacillus sp ICBB 9461 (A) serta perlakuan bakteri Bacillus sp.ICBB 7859 dan Bacillus sp. ICBB 5071 (B) 33 19 Kurva TPH tanah terkontaminasi limbah oli bekasdengan perlakuan
bakteri Bacillus sp. ICBB 9461 danBacillus sp ICBB 5071 (A) serta perlakuan bakteri Bacillus sp.ICBB 7859, Bacillus sp. ICBB 9461 dan
Bacillus sp. 5071 (B) 34
20 Kurva TPH tanah terkontaminasi minyak ringandengan perlakuan bakteri Bacillus sp. ICBB 7859 danBacillus sp ICBB 9461 (A) serta perlakuan bakteri Bacillus sp.ICBB 7859 dan Bacillus sp. ICBB 5071
Bacillus sp. 5071 (B) 36
DAFTAR LAMPIRAN
1 Dosis dan komposisi media tumbuh mikrob tanah yang dipergunakan
pada penelitian 42
2 Hasil Pertumbuhan Bakteri 43
3 Data TPH mingguan perlakuan minyak berat 44
4 Data TPH mingguan perlakuan minyak ringan 49
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Aktivitas industri minyak dan gas (migas) sangat berpotensi mengontaminasi lingkungan tanah. Salah satu jenis limbah kegiatan industri migas adalah oil sludge. Sampai saat ini,pengelolaan limbah oil sludge masih merupakan salah satu masalah utama industri migas. Hal ini terutama disebabkan oleh jumlahnya yang relatif besar (Okoro 2010).
Matthew (2006) menyatakan Oil sludge mengandung senyawa hidrokarbon dan logam berat yang dapat menurunkan kualitas kimia-fisik lingkungan, meracuni biota dan mengganggu rantai makanan. Oleh karena itu,
oil sludgedikategorikan sebagai bahan berbahaya dan beracun sesuai dengan PP
No. 18 Tahun 1999 tentang pengelolaan limbah bahan berbahaya dan beracun, sehingga menurut Simons dan Saginor (2010) pengelolaannya harus mampu mengurangi sifat berbahaya dan beracun tersebut agar tidak membahayakan kesehatan manusia dan lingkungan.
Pencemaran lingkungan oleh minyak telah menimbulkan masalah serius. Penelitian di Jerman menunjukkan bahwa 0,5 – 0,75 ton minyak hilang untuk setiap 1000 ton minyak yang dihasilkan. Kehilangan tersebut terjadi selama proses produksi dan pengilangan sebesar 0,1 ton, selama pengangkutan sebanyak 0,1 ton dan kehilangan terbesar 0,4 ton terjadi selama penyimpanan. Kehilangan minyak ini menyebabkan terjadi pencemaran di lingkungan sekitarnya (Gadd 1998).
Pengendalian secara mikrobiologi merupakan salah satu alternatif untuk mengatasi kontaminasi tanah akibat limbah oil sludge. Kandungan senyawa hidrokarbon dan logam berat dalam oil sludgemenentukan kepekaannya terhadap biodegradasi oleh mikrob. Menurut Schaad et al. (2001) salah satu upaya untuk meningkatkan kecepatan biodegradasi senyawa hidrokarbon oil sludge adalah melalui rekayasa proses untuk mencapai kondisi media dan tingkat metabolisme mikrob yang optimal.
Dengan biodiversitas sangat besar,alam Indonesia menyediakan sumber melimpah isolat mikrob yang dapat dimanfaatkan dalam proses bioremediasi tanah terkontaminasi limbah oil sludge. Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk memanfaatkan isolat-isolat tersebut adalah dengan mengisolasi dan mengeksplorasi kapasitas metabolismenya terhadap senyawa hidrokarbon oil
sludge. Dari hasil isolasi dan identifikasi bakteri di kawasan perairan pantai
Surabaya dan sekitarnya yang tercemar minyak diperoleh beberapa genus yang meliputi Pseudomonas, Alcaligenes, Acinetobacter, Arthrobacter, Moraxella,
Pediococcus, Flavobacterium dan Micrococcus. Genus bakteri tersebut diduga
berpotensi dalam mendegradasi berbagai komponen hidrokarbon sehingga dapat dikembangkan dan dimanfaatkan untuk bioremediasi lingkungan (Ni’matuzahroh 2005).
oksidasi tersebut, hidrokarbon sebagai salah satu donor elektronnya. Artinya mikrob berperan dalam pembersihan tumpahan minyak dengan mengoksidasi minyak bumi menjadi gas karbondioksida (CO2).
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi efektivitas aplikasi isolat-isolat bakteri lokal Indonesia dalam bioremediasi tanah terkontaminasi minyak berat, minyak ringan dan oli bekas pada skala laboratorium.
Tujuan Penelitian
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan sebelumnya, maka tujuan yang ingin dicapai dalam penilitian ini adalah:
1. Untuk menyeleksi 15 isolat bakteri lokal Indonesia yang mempunyai kemampuan dalam mendegradasi hidrokarbon minyak bumi.
2. Untuk mengkarakterisasi tiga isolat bakteri lokal Indonesia terpilih yang mempunyai kemampuan dalam mendegradasi hidrokarbon minyak bumi. 3. Untuk mengevaluasi efektivitas aplikasi tiga isolat bakteri lokal Indonesia
terseleksi dalam bioremediasi tanah terkontaminasi minyak berat, minyak ringan dan oli bekas pada skala laboratorium.
Hipotesis Penelitian
Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah:
1. Diperoleh bakteri hasil eksplorasi dari ekosistem alami di Indonesia yang mampu mendegradasi hidrokarbon minyak bumi.
2. Isolat bakteri yang sudah diseleksi mampu mendegradasi hidrokarbon pada tanah terkontaminasi minyak bumi dengan berbagai konsentrasi hidrokarbon.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap dengan ruang lingkupkegiatan penelitian sebagai berikut:
1. Mengkarakterisasi dan menyeleksi bakteri yang berpotensi sebagai pendegradasi hidrokarbon minyak bumi.
2. Menguji efektivitas bakteri yang terseleksi dalam mendegradasi hidrokarbon minyak bumi.
3. Melakukan uji kemampuan bakteri pendegradasi hidrokarbon yang diaplikasikan baik secara tunggal maupun kombinasinya dalam bioremediasi tanah terkontaminasi minyak bumi dengan berbagai konsentrasi hidrokarbon
Manfaat Penelitian
2 TINJAUAN PUSTAKA
Karakteristik Minyak Bumi
Minyak bumi terbentuk sebagai hasil akhir dari penguraian bahan-bahan organik (sel-sel dan jaringan hewan/tumbuhan) yang tertimbun selama berjuta tahun di dalam tanah, baik di daerah daratan atau pun di daerah lepas pantai. Hal ini menunjukkan bahwa minyak bumi merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui. Terbentuknya minyak bumi sangat lambat, oleh karena itu perlu penghematan dalam penggunaannya.
Di Indonesia, minyak bumi banyak terdapat di bagian utara Pulau Jawa, bagian timur Kalimantan dan Sumatera, daerah kepala burung Papua serta bagian timur Seram. Minyak bumi juga diperoleh di lepas pantai Jawa dan timur Kalimantan.
Minyak bumi kasar (baru keluar dari sumur eksplorasi) mengandung ribuan macam zat kimia baik dalam bentuk gas, cair maupun padatan. Bahan utama yang terkandung di dalam minyak bumi adalah hidrokarbon alifatik dan aromatik. Minyak bumi mengandung senyawa nitrogen antara 0,5%, belerang 0-6%dan oksigen 0-3,5%. Terdapat sedikitnya empat seri hidrokarbon yang terkandung di dalam minyak bumi, yaitu seri n-paraffin (n-alkana) yang terdiri atas metana (CH4) sampai aspal yang memiliki atom karbon (C) lebih dari 25
pada rantainya, seri iso-paraffin (isoalkana) yang terdapat hanya sedikit dalam minyak bumi, seri neptana (sikloalkana) yang merupakan komponen kedua terbanyak setelah n-alkana dan seri aromatik (benzenoid).
Komposisi senyawa hidrokarbon pada minyak bumi tidak sama, bergantung pada sumber penghasil minyak bumi tersebut. Misalnya, minyak bumi Amerika komponen utamanya ialah hidrokarbon jenuh, yang ditambang di Rusia banyak mengandung hidrokarbon siklik, sedangkan yang terdapat di Indonesia banyak mengandung senyawa aromatik dan kadar belerangnya sangat rendah.
Sifat Fisik Minyak Bumi
Berat Jenis (Density, Specific Gravity atau APIGravity)
Berat jenis, Specific Gravity atau API Gravity merupakan satuan yang digunakan untuk menyatakan berat jenis minyak dan digunakan sebagai dasar klasifikasi minyak bumi yang paling sederhana.Makin tinggi berat jenis atau SG
(Specific Gravity) minyak tersebut, makin besar APInya, makin bagus
kualitasnya, semakin banyak mengandung fraksi ringan sehingga harga jualnya akan semakin tinggi. Begitu pula sebaliknya jika SG rendah maka akan semakin buruk kualitas minyak bumi tersebut.
tinggi, maka titik didihnya rendah, dan juga lebih mudah terbakar atau mempunyai titik nyala yang lebih rendah daripada yang derajat APInya rendah.
Titik Tuang
Titik tuang (Pour Point) adalah suhu terendah dimana minyak bumi masih bisa dituangkan atau suhu terendah dimana minyak bumi masih bisa mengalir oleh beratnya sendiri. Dengan mengetahui titik tuang dari minyak bumi dapat dihitung pada suhu berapa minyak bumi tersebut masih bisa dipompa, bisa dihitung berapa jumlah uap air (steam) yang dibutuhkan sebagai pemanas untuk menjaga agar minyak tetap dapat dipompa.
Titik Nyala (Flash Point)
Titik nyala adalah suhu terendah dimana minyak bumi apabila dipanaskan sudah memberikan uap yang cukup campurannya dengan udara sehingga akan menyala sekejap apabila diberi sumber nyala api. Flash point perlu diperhatikan untuk keamanan transportasi dan penimbunan minyak dan gas bumi. Makin tinggi derajat APInya makin ringan minyak tersebut maka makin rendah flash pointnya atau titik nyalanya sehingga makin mudah terbakar.
Sifat Kimia Minyak Bumi
Minyak bumi tersusun dari senyawa hidrokarbon (>90%) dan senyawa non-hidrokarbon (Udiharto 1996a). Berdasarkan struktur molekulnya persenyawaan hidrokarbon digolongkan atas 4 jenis, yaitu paraffin, olefin, naftalen dan aromatic (Kontawa 1993). Senyawa non-hidrokarbon minyak bumi disusun oleh senyawa organik yang mengandung belerang, nitrogen, oksigen dan logam organik yang terkonsentrasi dalam minyak fraksi berat dan residu (Udiharto 1996a).
Menurut Kadarwati et al.(1994), hidrokarbon parafinik dan alifatik adalah senyawa hidrokarbon yang mempunyai rantai karbon dengan ikatan jenuh dan terbuka. Hidrokarbon neptana atau sikloparafin adalah senyawa hidrokarbon dengan ikatan jenuh yang mempunyai rantai tertutup dan berbentuk cincin atau lingkar. Hidrokarbon aromatik merupakan senyawa hidrokarbon dengan molekul berbentuk cincin yang terdiri atas 6 atom karbon dengan ikatan rangkap bergantian.
Suatu persenyawaan hidrokarbon berbeda dari persenyawaan hidrokarbon lainnya karena perbedaan perbandingan bobot unsur-unsur karbon dan hidrokarbon yang terdapat di dalamnya atau perbedaan susunan unsur-unsur karbon dan hidrokarbon di dalam molekul-molekul persenyawaan tersebut (Kontawa 2003).
Tanah Terkontaminasi Minyak Bumi
disebabkan oleh pembuangan sampah yang tidak memenuhi syarat (ilegal
dumping), kebocoran limbah cair dari industri atau fasilitas komersial, atau
kecelakaan kendaraaan pengangkut minyak, zat kimia, atau limbah, yang kemudian tumpah ke permukaan tanah (Gadd 1998)
Ketika suatu zat berbahaya atau beracun telah mencemari permukaan tanah, maka ia dapat menguap, tersapu air hujan dan atau masuk ke dalam tanah. Pencemar yang masuk ke dalam tanah kemudian terendap sebagai zat kimia beracun di tanah. Zat beracun di tanah tersebut dapat berdampak langsung kepada manusia ketika bersentuhan atau dapat mencemari air tanah dan udara di atasnya (Sigiuraet al. 1997).
Eksplorasi dan eksploitasi produksi minyak bumi melibatkan juga aspek kegiatan yang berisiko menumpahkan minyak antara lain: distribusi/pengangkutan minyak bumi dengan menggunakan moda transportasi air, transportasi darat, marine terminal/pelabuhan khusus minyak bumi, perpipaan, eksplorasi dan eksploitasi migas (Citrorekso 1996)
Setiap tahun kebutuhan minyak bumi terus mengalami peningkatan seiring dengan tingginya kebutuhan energi sebagai akibat kemajuan teknologi dan kebutuhan hidup manusia, sehingga potensi pencemaran oleh minyak bumi juga meningkat. Tumpahan minyak dan kebocoran pipa dalam jumlah tertentu dengan luas dan kondisi tertentu, apabila tidak dikendalikan atau ditanggulangi dengan cepat dan tepat, dapat mengakibatkan terjadinya suatu malapetaka “pencemaran lingkungan oleh minyak” yang menyebabkan kualitas lingkungan turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkannya menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi sesuai dengan peruntukannya (Balba et al. 1998).
Tanah yang terkontaminasi minyak bumi dapat merusak lingkungan serta menurunkan estetika. Lebih dari itu tanah yang terkontaminasi limbah minyak dikategorikan sebagai limbah bahan berbahaya dan beracun (B3) sesuai dengan Kep. MenLH 128 Tahun 2003 tentang tatacara dan persyaratan teknis pengolahan limbah dan tanah terkontaminasi oleh minyak bumi secara biologis. Oleh karena itu perlu dilakukan pengelolaan terhadap tanah yang terkontaminasi minyak. Hal ini dilakukan untuk mencegah penyebaran dan penyerapan minyak kedalam tanah (Widyastini 2006).
Pengaruh Kontaminasi Minyak Bumi terhadap Lingkungan
Pengaruh Kontaminasi Minyak Bumi terhadap Manusia
Menurut Udiharto (2000), tingkat toksisitas hidrokarbon minyak bumi dapat bersifat akut atau kronik. Toksisitas akut terjadi dalam jangka waktu yang relatif pendek dengan bahan yang berkontak di lingkungan cukup tinggi sedangkan toksisitas kronik terjadi dalam jangka waktu lama dengan bahan yang berkontak relatif lebih rendah. Pengaruh toksik akut pada umumnya menyerang sistem syaraf pusat. Sifat toksik yang kronik dapat mempengaruhi kerusakan sel sumsum tulang dan menyebabkan penyakit kanker.
Pengaruh Kontaminasi Minyak Bumi terhadap Tumbuhan
Menurut Bossert dan Bartha (1984), tumpahan minyak bumi di permukaan tanah memberikan pengaruh negatif terhadap tumbuhan, yaitu toksisitas akibat kontak langsung atau tidak langsung karena adanya interaksi minyak dengan komponen abiotik dan mikrob tanah.
Toksisitas kontak terjadi karena hidrokarbon melarutkan struktur membran lipid sel. Walaupun komponen minyak bumi bertitik didih rendah cepat hilang melalui evaporasi dan pencucian (pada tanah dengan kondisi lembab dan beraerasi baik), tetapi menyebabkan toksisitas kontak yang tinggi terhadap akar dan daun. Tingkatan toksisitas sebagai berikut: monoaromatik > olefin dan naftalen > paraffin dimana setiap tingkatan berbanding lurus dengan peningkatan polaritas dan berbanding terbalik dengan penambahan bobot molekul (Bossert dan Bartha 1984). Mason (1996) menyebutkan tumpahan minyak dapat menghambat laju fotosintensis karena mempengaruhi permeabilitas membran sel tumbuhan dan mengurangi penyerapan cahaya matahari oleh kloroplas.
Pengaruh tidak langsung terjadi karena adanya kompetisi penggunaan nutrisi mineral dan oksigen antara akar tumbuhan dan mikrob pendegradasi hidrokarbon dan mendorong terbentuknya kondisi anaerobsehingga dihasilkan senyawa fitotoksik seperti H2S. Selain itu, minyak dengan sifatnya yang
hidrofobik dapat menyebabkan struktur tanah menjadi buruk sehingga membatasi kemampuannya dalam menyerap air dan udara (Bossert dan Bartha 1984).
Kontaminasi hidrokarbon minyak bumi di permukaan tanah menyebabkan terhambatnya perkembangan tumbuhan. Mishra et al.(2001) melaporkan di lokasi kilang minyak Mathuria-India yang tercemar limbah minyak tidak ada vegetasi yang tumbuh. Bossert dan Bartha (1984) menyebutkan bahwa tanaman umbi-umbian seperti ubi jalar dan singkong sangat sensitif terhadap hidrokarbon minyak bumi, sedangkan mangga, pisang dan tanaman yang mempunyai rhizome lebih mampu beradaptasi.
Pengaruh Pencemaran Minyak Bumi Terhadap Hewan
Invertebrata tanah mempunyai kandungan lipid yang tinggi dan laju metabolisme yang cepat sehingga sangat sensitif terhadap toksisitas kontak dari minyak bertitik didihrendah. Hidrokarbon dengan titik didih yang lebih tinggi dan kurang fitotoksisitasnya dapat menyumbat stomata mikroartropoda sehingga menghambat proses respirasi. Hal tersebut dijadikan dasar dalam mengendalikan larva nyamuk dengan menggunakan minyak (Bossert dan Bartha 1984).
Amfibi lebih mudah terkena dampak negatif dari minyak karena kulitnya yang permeabel. Pada percobaan menggunakan beberapa konsentrasi minyak, telur amfibi dapat menetas menjadi berudu tanpa dipengaruhi oleh konsentrasi minyak. Tetapi, perkembangan berudu terhambat pada konsentrasi minyak yang tinggi bahkan pada konsentrasi > 100 mg/l tidak ada berudu yang mengalami metamorfosa menjadi katak dewasa (Mason 1996).
Tumpahan minyak bumi menyebabkan terganggunya perkembangbiakan burung karena lingkungan menjadi tidak sesuai untuk penetasan telur dan terdapatnya unsur beracun. Beberapa percobaan menunjukkan bahwa minyak yang diberikan pada kulit telur mallard (Anas platyrhynchos) menyebabkan telur tidak menetas karena terdapat komponen aromatik yang toksik bagi telur. Pada dosis 10 μl, embrio menjadi abnormal yang ditandai dengan berubahnya bentuk paruh, susunan tulang dan bulu burung yang tidak lengkap (Mason 1996).
Bioremediasi Minyak Bumi
Bioremediasi berasal dari kata bio dan remediasi atau "remediate" yang artinya menyelesaikan masalah. Secara umum bioremediasi dimaksudkan sebagai penggunaan mikrob untuk menyelesaikan masalah-masalah lingkungan atau untuk menghilangkan senyawa yang tidak diinginkan dari tanah, lumpur, air tanah atau air permukaan sehingga lingkungan tersebut kembali bersih dan alamiah. Mikrob yang hidup di tanah dan di air tanah dapat “memakan” bahan kimia berbahaya tertentu, misalnya berbagai jenis minyak. Mikrob mengubah bahan kimia ini menjadi air dan gas yang tidak berbahaya misalnya CO2(Novotny 1995; Vilchez et al. 1997).
Bakteri yang secara spesifik menggunakan karbon dari hidrokarbon minyak bumi sebagai sumber makanannya disebut sebagai bakteri petrofilik. Bakteri inilah yang memegang peranan penting dalam bioremediasi lingkungan yang tercemar limbah minyak bumi. Faktor utama agar mikrob dapat membersihkan bahan kimia berbahaya dari lingkungan, yaitu adanya mikrob yang sesuai dan tersedia kondisi lingkungan yang ideal seperti suhu, pH, nutrien dan jumlah oksigen (Colleran 1997).
Dalam teknologi bioremediasi dikenal dua cara menstimulasi pertumbuhan mikrob, yaitu dengan biostimulasi dan bioaugmentasi. Biostimulasi ádalah memperbanyak dan mempercepat pertumbuhan mikrob yang sudah ada di daerah tercemar dengan cara memberikan lingkungan pertumbuhan yang diperlukan, yaitu penambahan nutrien dan oksigen. Jika jumlah mikrob yang ada sangat sedikit, maka harus ditambahkan mikrob dalam konsentrasi yang tinggi sehingga bioproses dapat dimulai. Mikrob yang ditambahkan adalah mikrob yang sebelumnya diisolasi dari lahan tercemar kemudian setelah melalui proses penyesuaian di laboratorium diperbanyak dan kembalikan ke tempat asalnya untuk memulai bioproses. Penambahan mikrob dengan cara ini disebut sebagai bioaugmentasi (Sillia 2003).
Kondisi lingkungan yang memadai akan membantu mikrob tumbuh, berkembang dan “memakan” polutan. Sebaliknya jika kondisi yang dibutuhkan tidak terpenuhi, mikrob akan tumbuh dengan lambat atau mati. Secara umum kondisi yang diperlukan ini tidak dapat ditemukan di area yang tercemar. Dengan demikian, perencanaan teknis (engineering design) yang benar memegang peranan penting untuk mendapatkan proses bioremediasi yang efektif. Dalam aplikasi teknik bioremediasi dikenal dua teknik yang sangat umum diterapkan yaitu biopiledan landfarming(Cookson 1995)
Pada teknik biopile, tanah tercemar ditimbun diatas lapisan kedap air dan disuplai dengan udara yang diperlukan oleh mikrob dengan cara memasang perpipaan untuk aerasi (pemberian udara) dibawah tumpukan tanah tercemar. Pompa udara dipasang diujung perpipaan sehingga semua bagian tanah yang mengandung mikrob dan polutan berkontak dengan udara. Dengan teknik ini, ketinggian tanah timbunan adalah 1 sampai 1,5 meter (Suprihadi 1999).
Teknik landfarming dilakukan dengan menghamparkan tanah tercemar diatas lapisan kedap air. Ketebalan hamparan tanah 30 – 50 cm memungkinkan kontak mikrob dengan udara. Untuk menjamin bahwa semua bagian dari tanah yang diolah terkontak dengan udara maka secara berkala hamparan tanah tersebut dibalikkan. Nama landfarming digunakan karena proses pembalikan tanah yang dilakukan sama dengan pembalikan tanah pada saat persiapan lahan untuk pertanian (Suprihadi 1999).
Beberapa kelebihan bioremediasi menurut Cookson (1995), yaitu : 1. Teknologi ini dapat dilakukan pada tempat yang tercemar.
2. Agen remediator (mikrob) yang berperan pada proses ini relatif murah. 3. Pelaksanaannya dapat dipadukan dengan teknik perlakuan yang lain. 4. Teknologinya dapat diterima oleh mayarakat.
Biodegradasi hidrokarbon oleh mikrob berlangsung pada suasana aerob. Hidrokarbon tersebut digunakan sebagai nutrisi dan terurai menjadi karbondioksida dan oksigen. Faktor-faktor yang mempengaruhi biodegradasi hidrokarbon antara lain (Dwita 2002):
1. Kemampuan adaptasi bakteri terhadap lingkungannya.
Mikrob Pendegradasi Minyak Bumi
Bakteri pendegradasi hidrokarbon (hidrokabonoklastik) merupakan bakteri yang memiliki kapasitas untuk mendegradasi senyawa yang terdapat di dalam
petroleum hydrocarbon. Penanganan pencemaran limbah cair dapat dilakukan
secara biologis, terutama dengan menggunakan mikrob, dalam hal ini adalah bakteri hidrokabonoklastik, dimana teknik ini merupakan teknik yang paling ramah lingkungan dan relatif murah. Teknik ini dikenal dengan nama bioremediasi (Santosa 2003).
Kumpulan bakteri (konsorsium) dari genus Pseudomonas dan Bacillus
yang diisolasi dari tanah-tanah terkontaminasi di Indonesia, diharapkan telah cukup survive dengan kondisi lingkungan dimana inokulum ini akan diterapkan.Hal ini penting dikarenakan kondisi lingkungan merupakan salah satu syarat utama keberhasilan suatu inokulan (Santosa 2003). Bakteri pendegradasi hidrokarbon harus memiliki sifat non-pathogenic dan tidak mengandung bahan-bahan yang berisiko tinggi. Selain sifat tersebut bakteri pendegradasi hidrokarbon memiliki sifat yang lain seperti tidak mudah terbakar dan tidak membahayakan lingkungan sekitarnya (Lembaga Penelitian dan Pemberdayaan Masyarakat ITB 2004).
Jenis mikrob yang sudah diketahui dapat memecah hidrokarbon dengan berat molekul rendah antara lain Mycobacterium, Nocardia, Streptomyces,
Pseudomonas, Flavobacterium, kelompok bakteri cocci dan beberapa kapang
berfilamen. Senyawa hidrokarbon dengan berat molekul tinggi dapat didegradasi oleh berbagai kelompok bakteri seperti Carcynobacterium, Acinetobacter,
Bacillus, kelompok Khamir, Candida,Rhodotorula dan beberapa kelompok
kapang. Adapun kelompok bakteri yang dapat mendegradasi senyawa hidrokarbon aromatik adalah Pseudomonas, Mycobacterium,Bacillus, Nocardia,
AcinetobacterdanArthrobacter(Alexander 1997).
Banyak senyawa hidrokarbon aromatik digunakan sebagai donor elektron secara aerob oleh mikrob seperti bakteri dari genus Pseudomonas (Chapman et al.
1995). Salah satu jenis dari Pseudomonas antara lain Pseudomonas aeruginosa
yang memiliki kemampuan untuk tumbuh pada media minimalis yang dilengkapi dengan minyak mentah sehingga sumber karbon yang menandakan kemampuannya di dalam proses metabolisme minyak mentah tersebut.
Peranan Mikrob dalam Bioremediasi
Proses biodegradasi dapat menjadi hal yang paling utama dalam penyusutan petroleum hydrocarbon secara alami terutama yang terdapat pada lumpur minyak (oil sludge), karena mikrob mampu mendegradasi atau merombak
petroleum hydrocarbon secara signifikan dengan sangat ramah lingkungan (US.
EPA1999).
tersebut memanfaatkan hidrokarbon sebagai sumber karbon dan energi (Muslimin 1995; Suprihadi 1999).
Selain itu keaktifan mikrob pendegradasi hidrokarbon juga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti temperatur dan pH. Kondisi lingkungan yang tidak sesuai menyebabkan mikrob ini tidak aktif bekerja mendegradasi minyak bumi. Sebagai contoh, penambahan nutrien anorganik seperti fosfor dan nitrogen untuk area tumpahan minyak meningkatkan kecepatan bioremediasi secara signifikan (Balba et al. 1998). Jadi menggubahkan mikrob sebagai pendegradasi tanah kontaminan oleh minyak merupakan tindakan yang tepat karena bersahabat terhadap lingkungan sekitarnya.
3 METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan mulai bulan Januari sampai dengan September 2012 di Laboratorium Bioteknologi Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Institut Pertanian Bogor serta Laboratorium Bioteknologi Lingkungan, Indonesian Center for Biodiversity and Biotechnology (ICBB), Bogor.
Bahan dan Alat Penelitian
Bahan
Bahan yang digunakan adalah sludgeminyak berat (API 21,93), minyak ringan (API 40-45) dan oli bekas (API 34,9) serta 15 isolat bakteri koleksi ICBB-CC (Indonesian Center for Biodiversity and Biotechnology-Culture Collection of
Microorganisms) yang telah teruji berpotensi mendegradasi hidrokarbon. Bahan
lain yang digunakan meliputilarutan fisiologis steril, DCM : n-heksan (1:1), Na2SO4, pupuk urea, pupuk SP-36, contoh tanah, KOH, HCl, phenolphtaleine,
metil oranye, aquadest dan alkohol 70%, media NA (Nutrient Agar) dan media
LB (Luria-Bertani) untuk pertumbuhan mikrobserta Media Minimal Cair yang
mengandung bahan-bahan pemasok kebutuhan hidup bakteri dalam jumlah minimal (10gNaCl, 1g NH4NO3, 0,5g MgSO4, 0,7g K2HPO4, 0,3g KH2PO4,
0,1ml FeCl3, 5-10% minyak berat dan 20g Agar) untuk seleksi isolat.
Penambahan minyak berat bertujuan untuk memperoleh bakteri yang benar-benar mampu beradaptasi dengan lingkungan yang bercampur dengan oil sludge.
Alat
Alat yang digunakan adalah neraca analitik, autoklaf, laminar air flow,
Metode Penelitian
Peremajaan Isolat, Seleksi dan Karakterisasi
Peremajaan Isolat dan Seleksi
Peremajaan bakteri dilakukan dengan tujuan agar bakteri awal yang merupakan biakan induk yang masih dalam keadaan dorman menjadi biakan segar sehingga ketika digunakan, bakteri dalam keadaan yang segar. Terdapat sebanyak 15 biakan bakteri ICBB yang telah teruji mampu mendegradasi hidrokarbon. Media tumbuh untuk peremajaan isolat yaitu media LB (Luria-Bertani). Biakan murni dari 15 isolat kemudian diseleksi kemampuannya dalam mendegradasi minyak berat.
Masing-masing isolat yang ada di biakan induk dibiarkan dahulu beberapa menit, setelah itu satu persatu biakan dipindahkan ke dalam 20 ml media LB dalam tabung erlenmeyer dengan menggunakan jarum ose (Gambar 1). Biakan diinkubasi di atas shaker selama 24 jam pada suhu ruang.
Gambar 1 Peremajaan Bakteri
Bakteri yang telah diremajakan kemudian diseleksi yang bertujuan untuk memperoleh tiga bakteri terbaik dari ke-15 bakteri yang mampu mendegradasi hidrokarbon. Media yang digunakan pada proses seleksi ini adalah Media Minimal Cair yang mengandung minyak mentah (crude oil). Media Minimal Cair merupakan media yang mengandung bahan-bahan pemasok kebutuhan hidup bakteri dalam jumlah yang minimal. Penambahan minyak mentah bertujuan supaya diperoleh bakteri yang benar-benar mampu beradaptasi dengan lingkungan yang bercampur dengan minyak bumi.
Karakterisasi Bakteri
karakter bakteri tersebut untuk mendegradasi hidrokarbon. Pengujian yang dilakukan:
a. Pengamatan morfologi bakteri
Pengamatan morfologi bakteri dilakukan dengan mengamati koloni bakteri yang meliputi warna, bentuk koloni, elevasi (kenampakan dari samping), bentuk pinggiran dan tekstur permukaan (Hadioetomo 1993).
b. Pengujian Hipersentive Response
Pengujian menurut Schaad et al. (2001) yang dimodifikasi dilakukan untuk menguji patogenitas bakteri pada tanaman. Bakteri dengan kerapatan 109 CFU/ml dalam media cair disuntikkan ke daun tanaman tembakau (Nicotiana tabacum L.) berumur 2 bulan menggunakan syringe
1 ml (tanpa jarum) dan diamati selama 1 minggu. Pengujian menggunakan kontrol negatif berupa air steril dan kontrol positif bakteri pathogen tanaman.
Tujuan pengujian ini adalah untuk menguji bakteri yang berpotensi sebagai patogen pada tanaman, dalam hal ini pengujian menggunakan tembakau (Schaad et al. 2001). Pada Gambar 2 adalah tahapan dari pengujian hipersentive response, bakteri yang sudah terseleksi diremajakan kembali hingga kerapatan 109 CFU/ml, lalu disuntikkan ke daun tanaman tembakau (Nicotiana tabacum L.) berumur 2 bulan menggunakan syringe 1 ml (tanpa jarum) dan diamati selama 1 minggu.
Gambar 2 Proses tahapan pengujian Hipersentive Response.
Ket: a : Meremajakan isolat selama 24 jam, b : mempersiapkan bahan dan alat: isolat, tembakau, syringe 1 ml dan masker), c: isolat dimasukan ke dalam
c. Pengujian Haemolysis
Pengujian ini untuk menguji patogenitas bakteri pada manusia dan hewan. Bakteri ditumbuhkan pada media Blood Agar (Difco) yang telah dicampur darah domba 5%. Pengujian menggunakan kontrol positif bakteri pathogen pada manusia atau hewan, kemudian diinkubasi selama 18-24 jam pada suhu ruang. Adanya zona bening sekeliling koloni menunjukkan bakteri yang diuji termasuk pathogen (Difco 2009).
d. Pengujian Antagonis
Bakteri-bakteri yang digunakan untuk uji antagonis adalah bakteri yang mampu mendegradasi hidrokarbon. Satu koloni bakteri yang tumbuh terpisah di cawan petri, diambil menggunakan jarum ose dan digoreskan pada media NA yang telah disiapkan. Pengujian antagonis empat isolat bakteri tersebut dilakukan pada media agar (Gambar 3 dan 4).Pengamatan dilakukan setiap hari terhadap koloni bakteri dengan cara melihat pertumbuhan empat bakteri bersama-sama.
Gambar 4 Metode uji antagonis 3 isolat bakteri Isolat Bakteri 2 Isolat
Bakteri 1
Gambar 3 Metode uji antagonis 2 isolat bakteri
Cawan petri Isolat Bakteri 2
Isolat Bakteri1 2
Isolat Bakteri 3
Penentuan Kurva Pertumbuhan dan Kurva Standard
Penentuan Kurva Pertumbuhan Bakteri
Kurva pertumbuhan isolat pada media LB ditentukan dengan mengukur kerapatan optik (620 nm) pada waktu tertentu. Bacillus sp.ICBB 7859, Bacillus
sp. ICBB 9461 dan Bacillus sp. ICBB 5071 masing-masing diambil 1 ose kemudian dimasukkan ke dalam 100 ml media LB dan dilakukan pengocokan. Kerapatan optik diukur pada jam ke: 0, 4, 8, 12, 16, 20, 24, 48. Hasil pengukutan dibuat kurva dengan sumbu x adalah waktu inkubasi dan sumbu y adalah nilai kerapatan optik.
Penentuan Kurva Standar Populasi Bakteri
Kurva standar populasi menggambarkan hubungan antara nilai kerapatan optik suspensi bakteri (sumbu x) dengan jumlah satuan pembentuk koloni (SPK) bekteri per ml biakan (sumbu y).
Kurva baku populasi mikrob terpilih ditentukan untuk memudahkan teknik inokulasi pada percobaan selanjutnya. Kurva ini menyatakan hubungan antara nilai kerapatan optik suspensi mikrob dengan Satuan Pembentuk Koloni (SPK) yang ditentukan dengan metode cawan hitung. Sehingga, inokulasi pada percobaan selanjutnya dapat menggunakan populasi mikrob yang seragam.
Isolat-isolat yang telah didapatkan diambil menggunakan ose kemudian ditumbuhkan pada media NB. Setelah 2 hari diinkubasi di atas shaker, suspensi bakteri di dalam medium NB diencerkan berurut 2,3,4,8dan 10 kali dan diukur nilai kerapatan optiknya dengan menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 620nm. Pada waktu yang bersamaan setiap tingkat pengenceran ditentukan populasi mikrob dengan metodecawan hitung. Populasi mikrob dan nilai kerapatan optisnya dihubungkan dengan persamaan regresi linier, yang digunakan sebagai kurva baku populasi mikrob dalam medium.
Uji Aktivitas Bakteri dalam Biodegradasi Hidrokarbon Minyak Bumi pada Tanah Tercemar Minyak Bumi
Pengukuran pH Tanah
Sebanyak 10 g tanah ditambahkan akuades dengan perbandingan 1:1 kemudian dikocok selama 30 menit. Selanjutnya pH tanah diukur dengan menggunakan pH meter (SNI 06-6989-2004)
Pengukuran Respirasi Tanah
Pengukuran CO2-C bertujuan untuk mengetahui tingkat aktivitas bakteri
Pada akhir inkubasi ditambahkan 2 tetes phenolphtalein ke dalam tabung film KOH kemudian dititrasi dengan HCl sampai warna merah hilang dan dicatat volume HCl yang diperlukan. Selanjutnya ditambahkan 2 tetes metil oranye dan dititrasi lagi dengan HCl sampai warna kuning berubah menjadi pink lalu volume HCl yang diperlukan dicatat.
Menurut Anas (1989) jumlah CO2-C yang dihasilkan per kg tanah lembab
per hari dihitung dengan rumus:
r =
(a െ b)x t x 12 x ଵ
n
Dimana: a = HCl contoh tanah (ml), b = HCl control (ml), t = normalitas HCl (N), n = jumlah hari inkubasi dan BKM = bobot kering mutlak tanah (g).
Pengukuran Total Petroleum Hydrocarbon (TPH)
Pengukuran Total Petroleum Hydrocarbon bertujuan untuk mengetahui kemampuan bakteri mendegradasi senyawa hidrokarbon.TPH diukur dengan metode gravimetri. Sampel sedimen kering dimasukkan ke dalam screw cap
sebanyak 5 g. Setelah itu diekstraksi dengan menambahkan DCM : n-heksan sebanyak 5 ml (perbandingan sampel dengan DCM : n-heksan adalah 1:1) dan dihomogenkan.
Setelah itu, larutan DCM : n-heksan yang berada di lapisan atas di dalam
screw cap diambil dan disisakan sedikit lalu dimasukkan ke dalam tabung reaksi
yang berisi 1,5 g Na2SO4. Selanjutnya DCM : n-heksan 7 ml dimasukkan lagi ke
dalam screw cap dalam dua tahap ekstraksi (5 ml kemudian 2 ml). Setelah ekstraksi selesai, tabung reaksi yang berisi hasil ekstrak ditutup dengan aluminium foildan didiamkan selama 24 jam. Setelah itu hasil ekstrak dimasukkan ke dalam cawan porselin yang telah ditimbang beratnya terlebih dahulu. Cawan tersebut ditutup dengan aluminium foil dan ditunggu hingga hasil ekstrak menguap. Setelah kering cawan porselin ditimbang kembali.
%TPH =BPM െ BP
BS x 100%
Dimana: BPM = Berat cawan Porselin + Minyak (g), BP = Berat Porselin (g), B = Berat Sampel (g)
Rancangan Percobaan
Pengujian dilakukan berdasarkan rancangan acak lengkap 2 faktor dan 3 ulangan. Untuk faktor yang berpengaruh nyata dilakukan uji lanjut Duncan. Kedua faktor tersebut adalah:
1. Faktor bakteri (B) terdiri 8 taraf, yaitu (i) B0 = tanpa inokulasi bakteri
(ii) B1 = inokulasi A
(iii) B2 = inokulasi B
(iv) B3 = inokulasi C
(vi) B5 = inokulasi B + C
(vii) B6 = inokulasi A + C
(viii) B7 = inokulasi A + B + C
Ket :
A =Bacillus sp. ICBB 7859
B =Bacillus sp. ICBB 9461
C =Bacillus sp. ICBB 5071
2. Faktor kontaminan (K) terdiri dari 3 taraf, yaitu;
(i) K1 = Penambahan minyak berat(API Gravity 21,93)
(ii) K2 = Penambahan minyak ringan(API Gravity 40,6)
(iii)K3 = Penambahan limbah oli bekas(API Gravity 34,9)
Sebelum diinokulasikan ke media tanah, Bacillus sp. ICBB 7859, Bacillus sp. ICBB 9461 dan Bacillussp ICBB 5071 ditumbuhkan dalam media LB selama 24 jam dengan pengocokan. Kemudian diukur nilai kerapatan optiknya untuk menetapkan jumlah per ml biakan bakteri dengan menggunakan kurva standar. Penelitian ini menggunakan masing-masing bakteri sebanyak 106. Sedangkan pada kontrol, dilakukan penambahan bakteri yang sudah dibunuh atau sel mati bakteri.
Bagan alir kegiatan penelitian disajikan pada gambar 5.
Gambar 5. Diagram alir kegiatan percobaan
Gambar 5 Diagram alir kegiatan percobaan.
Peremajaan 15 Isolat
Seleksi dengan medium minimal cair yang mengandung
sludge minyak API Gravity 21,93
Tiga Isolat yang terbaik
Kurva Pertumbuhan OD dan є bakteri
Bioremediasi skala Laboratorium
Analisis Mingguan Aktivitas Bakteri (pH tanah, Respirasi tanah dan TPH)
Karakterisasi Isolat
Uji Antagonis Uji Hypersensitive Response
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Seleksi dan Karakterisasi
Berdasarkan penyeleksian terhadap ke-15 bakteri (Gambar 6) diperoleh tiga bakteri yang paling baik dalam mendegragadasi hidrokarbon yaitu ICBB 7859, ICBB 9461 dan ICBB 5071. Hasil Seleksi bakteri disajikan pada Tabel 1.
Gambar 6 Hasil seleksi bakteri pendegradasi hidrokarbon selama dua minggu Tabel 1 Hasil Seleksi Bakteri
No Kode Isolat Seleksi
hal itu mengindikasikan bahwa bakteri mampu dengan baik mendegradasi hidrokarbon minyak bumi. Ketiga bakteri tersebut disajikan pada Gambar 7.
Gambar 7 Bakteri hasil seleksi selama dua minggu, (a)Bacillus sp. ICBB 7859, (b) Bacillus sp. ICBB 9461, dan (c)Bacillus sp. ICBB 5071.
a. Pengamatan Morfologi bakteri
Pengamatan morfologi bakteri dilakukan dengan mengamati koloni bakteri yang meliputi warna, bentuk koloni, elevasi (kenampakan dari samping), bentuk pinggiran, dan tekstur permukaan seperti ditunjukkan pada Tabel 2.
Isolat Bentuk Warna Tepi Elevasi Struktur
Dalam
ICBB 7859
Irregular Putih
Kekuningan
Lobate Raised Coarsely
Granular
ICBB 9461 ICBB 5071
Irregular
Irregular
Putih Kekuningan Putih Kekuningan
Lobate
Lobate
Raised
Raised
Coarsely Granular
Coarsely Granular
(c)
(a) (b)
(c)
Isolat ini mempunyai warna koloni putih berpigmen kekuningan, bentuk yang irregular, dengan bentuk tepi yang tinggi (lobate), elevasi tinggi (raised), dan struktur dalam yang kasar dan beraturan. Secara khusus isolat ini berbentuk sel batang dan berujung tumpul yang terkait seperti rantai dengan panjang 3 – 10 mikron, lebar 1 – 3 mikron, berspora sentral dan tidak bergerak, berkapsul, bersifat Gram positif, berbentuk batang. Isolat ini dapat tumbuh pada kondisi pH 7,0 – 7,4, suhu pertumbuhan 37oC, dan sifatnya aerob sehingga pertumbuhan jarang terjadi jika tidak ada oksigen.
b. Hasil ujiHipersensitive Response (HR)
Ketiga bakteri yang sudah terseleksi dilakukan uji Hipersensitive Response
yang tersaji pada Gambar 8. Ketiga bakteri disuntikkan pada setiap tulang daun dan disimbolkan dengan angka 1, 2 dan 3 dan kontrol bakteri patogen disimbolkan dengan angka 4. Pada hari pertama setelah inokulasi bakteri ke dalam jaringan daun tembakau, belum ada perubahan yang signifikan pada daun yang diinokulasi ketiga bakteri dan pada daun yang diinokulasi bakteri patogen. Pada hari kedua setelah inokulasi sudah ada perubahan pada tulang daun angka 4 yang diinokulasi bakteri patogen sebagai kontrol, dan pada tulang daun 1, 2 dan 3 belum ada perubahan yang signifikan. Perubahan yang terlihat pada tulang daun dengan angka 4 adalah adanya bercak berwarna coklat yang diduga bagian daun sudah terserang patogen yang telah disuntikkan.
4 3 2 1 4
3
2
Gambar 8. Hasil ujiHipersensitive Response
Pada hari keempat dan kelima perubahan semakin signifikan pada kontrol, bercak tulang daun lebih berwarna cokelat kehitaman dan pada tulang daun 1, 2 dan 3 perubahan yang terlihat hanya sedikit.
Pada hari keenam, perubahan warna pada tulang daun yang disuntikkan bakteri 1, 2 dan 3 tidak berbeda nyata dengan warna pada tulang daun 4 yang disuntikkan bakteri patogen. Tulang daun 4 kini sudah mulai berwarna kuning di sekitar warna bercak cokelat. Dan pada hari ketujuh, bakteri 1, 2 dan 3 terlihat tidak adanya gejala-gejala yang ditimbulkan oleh adanya patogen. Hal ini sesuai dengan pendapat Kerr dan Gibb (1977) bahwa apabila bakteri yang diuji berupa bakteri patogen maka akan terjadi nekrosis pada daun tembakau, dimana terjadi hubungan yang compatible antara patogen dan tembakau.
Isolat bakteri 1, 2 dan 3 tidak menunjukkan gejala nekrosis pada daerah suntikan sampai satu minggu setelah perlakuan. Daun hanya menunjukkan kebasah-basahan segera setelah diinfiltrasi inokulum bakteri dan setelah 24 jam, bagian daun tersebut menjadi segar kembali dengan warna hijau seperti semula. Bakteri tidak dapat berkembang di dalam daun tembakau karena sel bakteri inkompatible dengan sel daun tembakau. Ini berarti bakteri tersebut bukan merupakan bakteri patogen tumbuhan pada tembakau.
c. Hasil UjiHaemolysis
Hasil uji hemolysis pada penelitian ini disajikan pada Gambar 9, bila terdapat zona bening sekeliling koloni maka bakteri tersebut termasuk patogen karena mampu melisiskan darah. Menurut Difco (2009), proses lisis sempurna terlihat dari zona yang benar-benar MHUQLK ȕ-hemolysis), proses hemolisis tidak VHPSXUQD PHPSHUOLKDWNDQ PHGLD EHUZDUQD NHKLMDXDQ Į-hemolysis). Proses lisis yang tidak nyata menyebabkan tidak terjadi perubahan warna media (J
-hemolysis). Berdasarkan pada Gambar 6, yang digoreskan pada cawan petri
sebanyak 4 isolat bakteri yang terdiri (A) Bacillus sp. ICBB 7859, (B) Bacillus sp. ICBB 9461, (C)Bacillus sp. ICBB 5071 dan (D) Escherichia coli.
Inkubasi hingga 4 jam, keempat isolat belum memberikan perbedaan signifikan pada media darah. Pada 8 jam inkubasi, Escherichia coli mulai menghemolisis media agar darah sehingga di sekeliling koloni terdapat zona bening. Saat 12-24 jam inkubasi dua isolat bakteri yaitu Bacillus sp. ICBB 9461,
Bacillus sp. ICBB 5071 mulai terlihat zona bening sekeliling koloni seperti isolat
Gambar 9 Hasil ujiHaemolysis
(A) Bacillus sp. ICBB 7859, (B) Bacillus sp. ICBB 9461, (C)Bacillus sp. ICBB 5071 dan (D) Escherichia coli. Pada saat inkubasi 8 jam, Escherichia colimulai menghemolisis media agar darah sehingga disekeliling koloni terdapat zona bening. Saat 12-24 jam inkubasi dua isolat bakteri yaitu Bacillus sp. ICBB 9461, Bacillus sp. ICBB 5071 mulai terlihat zona bening sekeliling koloni seperti isolat Escherichia coli. Sedangkan Bacillus sp. ICBB 7859 hingga akhir inkubasi tidak memperlihatkan tanda-tanda menghemolisis media darah.
Hemolisin merupakan enzim yang bersifat toksik, dapat melisiskan sel darah merah, berperan dalam meningkatkan permeabilitas sel, sehingga sel lebih rentan terhadap agen infeksi. Menurut Park et al. (2004) hemolisin pada
Escherichia coli berperan sebagai faktor patogenisitas dan merupakan salah satu
toksin penting yang dibentuk oleh Escherichia coli. Reaksi toksin ini dalam kondisi dingin (pada suhu 4°C) akan meningkat dan dapat menyebabkan kerusakan membran sel dan meningkatkan hemolisis (Joklik et al.1992). Hingga masa inkubasi 48 jam, hanya 1 isolat bakteri saja yang tidak dapat melisiskan darah yaitu bakteri Bacillus sp. ICBB 7859. Maka bakteri ini tidak patogen, sedangkan bakteri lainnya adalah patogen.
d. Uji Antagonis Isolat Bakteri
Pengujian antagonis ketiga isolat bakteri yaitu Bacillus sp. ICBB 7859,
Bacillus sp. ICBB 9461 dan Bacillus sp. ICBB 5071 dilakukan dengan metode
akan tetap tumbuh dan tidak saling menghambat. Hasil pertumbuhan dari setiap isolat bakteri yang ditumbuhkan bersamaan dalam satu media menujukkan bahwa interaksi antara isolat bakteri berbeda menunjukkan hasil pertumbuhan yang sama dengan pertumbuhan setiap bakteri secara tunggal dalam media.
Gambar 10 Hasil uji antagonis isolat bakteri
Ket: A : Bacillus sp. ICBB 7859, B : Bacillus sp. ICBB 9461, dan C :Bacillus sp. ICBB 5071
Penentuan Kurva Pertumbuhan dan Kurva Standard
Kurva Pertumbuhan Bakteri
Kurva Pertumbuhan Bacillus sp. ICBB 7859, Bacillus sp. ICBB 9461, dan
Bacillus sp. ICBB 5071 pada media Luria Bertani disajikan pada Gambar 7.
Inokulasi bakteri dilakukan secara aseptik supaya tidak ada kontaminasi dari udara. Bakteri yang telah diinokulasikan dalam media cair dibiarkan berkembang sampai mencapai fase eksponensial, pada fase ini bakteri akan mengalami tingkat pertumbuhan yang sangat tinggi, setelah itu bakteri akan mengalami fase stasioner dan selanjutnya fase kematian.
Menurut Udiharto (1996b), bakteri yang berpotensi dan aktif mendegradasi minyak bumi akan memperlihatkan laju pertumbuhan yang tinggi pada medium yang mengandung minyak bumi dibandingkan dengan medium yang tidak mengandung minyak bumi.
sangat baik untuk dilakukan aplikasi di lapangan untuk percobaan degradasi hidrokarbon.
Gambar 11 Kurva pertumbuhan bakteri selama masa inkubasi 48 jam. (Sumber: Sinaga, 2013)
Ketiga isolat bakteri mengalami fase adaptasi pada jam ke 0-8. Selanjutnya pada jam ke 8-40 bakteri-bakteri tersebut berada pada fase pertumbuhan eksponensial. Selama pengukuran pertumbuhan bakteri-bakteri ini (48 jam), belum ada tanda-tanda yang menunjukkan bahwa bakteri dalam keadaan fase stasioner dan kematian.
Pada Gambar 11 terlihat adanya fase pertumbuhan naik setelah fase pertumbuhan turun. Hal ini menunjukkan bahwa pada awal terjadinya biodegradasi minyak bumi bakteri menggunakan fraksi minyak yang paling mudah untuk didegradasi sehingga mencapai pertumbuhan yang maksimal. Setelah fraksi minyak tersebut habis maka akan terjadi penurunan pertumbuhan. Bakteri memulai kembali pertumbuhannya dengan menggunakan fraksi minyak bumi yang lebih sulit untuk didegradasi. Menurut Leahly dan Colwell (1990), dalam proses biodegradasi hidrokarbon minyak bumi akan terjadi penguraian fraksi parafinik, naftenik dan aromatik. Parafinik merupakan fraksi yang paling mudah didegradasi oleh bakteri sedangkan naftenik dan aromatik lebih sulit untuk didegradasi.
Kurva Standar Populasi Bakteri
Kurva Standar Populasi Bacillus sp. ICBB 7859, Bacillus sp. ICBB 9461,
dan Bacillus sp. ICBB 5071 disajikan pada Gambar 12, yaitu memperlihatkan
Gambar 12 Kurva standar populasi Bacillus sp. ICBB 7859, ICBB 9461 dan ICBB 5071. (Sumber: Sinaga, 2013)
Gambar 12 memperlihatkan bahwa semakin tinggi kerapatan optik sebuah larutan yang mengandung bakteri yang tertangkap spectofotometer maka jumlah bakteri per koloni juga akan meningkat/bertambah. Semakin tinggi kerapatan optik suatu larutan ditandai dengan semakin keruhnya larutan tersebut.
Uji Aktivitas Bakteri dalam Biodegradasi Hidrokarbon pada Tanah Terkontaminasi Minyak Bumi
Pengukuran pH Tanah
Hasil pengukuran pH tanah disajikan pada Tabel 3. Pengukuran pH tanah dilakukan hingga konsentrasi TPH mencapai <1%, yaitu selama 9, 6 dan 4 minggu berturut-turut pada tanah terkontaminasi minyak berat, oli bekas dan minyak ringan.
Tabel 3 Nilai pH selama proses bioremediasi tanah terkontaminasi minyak berat, oli bekas dan minyak ringan
Minggu pH tanah pada perlakuan aplikasi isolat bakteri terseleksi *)
ke A B C AB AC BC ABC
Tanah terkontaminasi Minyak Berat
0 4,15 3,96 3,99 4,02 4,05 3,97 3,88
1 4,32 4,28 4,33 4,35 4,30 4,37 4,38
2 4,59 4,65 4,67 4,62 4,66 4,61 4,71
3 5,16 5,13 5,14 5,23 5,18 5,27 5,23
4 5,58 5,58 5,56 5,61 5,67 5,6 5,71
5 6,03 5,94 6,11 6,04 6,07 6,08 6,05
6 6,32 6,41 6,36 6,32 6,3 6,32 6,41
7 6,60 6,61 6,61 6,63 6,63 6,57 6,69
8 6,52 6,5 6,45 6,49 6,45 6,41 6,52
9 6,23 6,27 6,32 6,28 6,29 6,31 6,32
Tanah terkontaminasi Oli Bekas
0 4,46 4,36 4,41 4,39 4,41 4,27 4,37
1 4,81 4,82 4,7 4,73 4,87 4,84 4,79
2 5,46 5,51 5,45 5,47 5,43 5,44 5,51
3 6,27 6,29 6,25 6,27 6,25 6,29 6,28
4 6,7 6,65 6,68 6,66 6,5 6,53 6,71
5 6,51 6,44 6,45 6,43 6,39 6,4 6,47
6 6,5 6,46 6,38 6,34 6,33 6,35 6,42
Tanah terkontaminasi Minyak Ringan
0 4,49 4,40 4,41 4,43 4,4 4,28 4,35
1 4,79 4,81 4,81 4,77 4,86 4,82 4,79
2 5,49 5,51 5,46 5,48 5,47 5,51 5,52
3 6,30 6,32 6,30 6,27 6,26 6,33 6,34
4 6,71 6,67 6,69 6,67 6,53 6,53 6,72
*)
Nilai rataan dari 3 ulangan; A: Bacillus sp. ICBB 7859, B: ICBB 9461; C: ICBB 5071
Tabel 3 menunjukkan terjadinya peningkatan pH tanah pada masing-masing perlakuan. Pada minggu ke-0, setiap perlakuan menunjukkan nilai pH tanah terendah, dengan rata-rata 4,26. Pada minggu ke-3, pH tanah pada perlakuan minyak berat meningkat menjadi rata-rata 5,19 dan pada perlakuan oli bekas dan minyak ringan kenaikan pH tanah mencapai nilai rata-rata 6,27 dan 6,30. Pada minggu ke-7 pada perlakuan minyak berat dan minggu ke-6 pada perlakuan oli bekas, pH tanah masing-masing mencapai 6,62 dan 6,39, sedangkan pada perlakuan minyak ringan pada minggu ke-4 pH tanah sudah meningkat menjadi 6,64. Dengan baiknya reaksi tanah tersebut, maka aktivitas mikroorganisme tanah akan meningkat dan degradasi hidrokarbon lebih cepat bila dilakukan pada kondisi pH di atas 6 dibandingkan dengan pH di bawah 5 (Cookson 1995).
Nilai pH yang optimum untuk bakteri tumbuh paling baik dalam rentang 6-8, nilai pH seperti ini diharapkan dapat meningkatkan aktivitas bakteri perombak hidrokarbon dalam mendegradasi senyawa minyak bumi. Meningkatnya aktivitas bakteri perombak hidrokarbon ini akan diikuti dengan menurunnya konsentrasi TPH dan meningkatnya respirasi tanah.
Respirasi Tanah
Respirasi tanah merupakan salah satu parameter aktivitas mikrob tanah (bakteri). Respirasi adalah satu parameter aktif atau tidaknya inokulan yang dilepaskan, karena respirasi merupakan proses metabolik bakteri. Semakin tinggi nilai respirasi bakteri, berarti semakin tinggi aktivitasnya dalam memanfaatkan dan merombak minyak mentah menjadi senyawa-senyawa baik senyawa antara (senyawa intermediat) atau senyawa akhir yang tidak lagi membahayakan lingkungan. Grafik respirasi untuk tiga kontaminan tersaji pada Gambar 13, 14 dan 15.
Gambar 13 Rata-rata respirasi pada tanah terkontaminasi minyak berat
Gambar 15 Rata-rata respirasi pada tanah terkontaminasi minyak ringan Peningkatan nilai respirasi tanah ini menunjukkan kerja atau aktivitas mikrob bersifat sinergis setelah adanya aplikasi bakteri di dalam lapangan dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon. Peningkatan aktivitas bakteri ini menggambarkan bahwa kondisi lingkungan cukup mendukung untuk terjadinya proses bioremediasi minyak mentah ini.
Wonget al. (2008) menerangkan bahwa adanya produksi CO2 merupakan
penunjuk dari adanya tingkat respirasi pada mikroorganisme, yang diproduksi selama proses bioremediasi. Mahecha et al. (2010) juga mengungkapkan demikian dan menerangkan bahwa gas CO2 merupakan hasil dari semua proses
bioremediasi intrinsik. Tingginya produksi gas yang dihasilkan bisa menjadi petunjuk bahwa proses bioremediasi intrinsik ini berlangsung. Peningkatan kelarutan CO2 pada air dalam tanah menunjukkan adanya proses biodegradasi.
Degradasi pada hidrokarbon berhubungan dengan respirasi mikrob dan hasilnya ditunjukkan dengan terbentuknya gas CO2.
Pengukuran Total Petroleum Hydrocarbon (TPH) a. Tanah Terkontaminasi Minyak Berat
Kadar TPH tanah terkontaminasi limbah minyak berat menurun hingga di bawah 1% pada minggu ke sembilan. Bacillus sp ICBB 7859 mampu mendegradasi limbah minyak berat dari TPH awal sebesar 9,50% menjadi 0,46%.
Bacillus sp ICBB 9461 mampu mendegradasi limbah minyak berat dari TPH awal
sebesar 10,77% menjadi 0,36%, dan Bacillus sp ICBB 5071 mampu mendegradasi limbah minyak berat dari TPH awal sebesar 9,24% menjadi 0,67%.
0.39%. Kombinasi Bacillus sp ICBB 7859 dan Bacillus sp ICBB 5071 mampu mendegradasi limbah minyak berat dari TPH awal sebesar 11.04% menjadi 0.43%. Kombinasi dari Bacillus sp ICBB 9461 dan Bacillus sp ICBB 5071 mampu mendegradasi limbah minyak berat dari TPH awal sebesar 11.14% menjadi 0.32%. Kombinasi dari tiga jenis Bacillus sp ICBB 7859, Bacillus sp ICBB 9461 dan Bacillus sp ICBB 5071 mampu mendegradasi limbah minyak berat dari TPH awal 11.15% menjadi 0.40%.
Dampak penurunan TPH tanah terkontaminasi limbah minyak bumi (minyak berat) oleh bakteri pendegradasi minyak bumi terlihat nyata dibandingkan dengan kontrol masing-masing perlakuan, penurunan TPH kontrol tanah terkontaminasi limbah minyak bumi dengan penambahan Bacillus sp ICBB 7859 yang sudah dibunuh adalah dari 10,12% menjadi 2,53%, penurunan TPH kontrol tanah terkontaminasi limbah minyak berat dengan penambahan Bacillus
sp ICBB 9461 yang sudah dibunuh adalah dari 11,49% menjadi 2,23%. Penurunan TPH kontrol tanah terkontaminasi limbah minyak berat dengan penambahan Bacillus sp ICBB 5071 yang sudah dibunuh adalah dari 9,99% menjadi 2,23%. Sedangkan penurunan TPH kontrol tanah terkontaminasi limbah minyak berat dengan penambahan campuran Bacillus sp ICBB 7859 dan Bacillus
sp ICBB 9461 yang sudah dibunuh adalah dari 11,31% menjadi 2,53%. Penurunan TPH kontrol tanah terkontaminasi limbah minyak berat dengan penambahan Bacillus sp ICBB 7859 dan Bacillus sp ICBB 5071 yang sudah dibunuh adalah dari 11,23% menjadi 3,71%. Penurunan TPH kontrol tanah terkontaminasi limbah minyak berat dengan penambahan Bacillus sp ICBB 9461
dan Bacillus sp ICBB 5071 yang sudah dibunuh adalah dari 11,19% menjadi
4,48%. Sedangkan penurunan TPH kontrol tanah terkontaminasi limbah minyak berat dengan penambahan tiga jenis bakteri Bacillus sp ICBB 7859, Bacillus sp ICBB 9461 dan Bacillus sp ICBB 5071 yang sudah dibunuh adalah dari 11,14% menjadi 3,66%. Kurva perhitungan TPH tanah terkontaminasi minyak berat dengan perlakuan campuran bakteri Bacillus sp. ICBB 7859, Bacillus sp. ICBB 9461, danBacillus sp. ICBB 5071 disajikan pada Gambar 16 dan 17.
Gambar 16 Kurva TPH tanah terkontaminasi limbah minyak berat
dengan perlakuan bakteri Bacillus sp. ICBB 7859 dan ICBB 9461 (A) serta perlakuan bakteri Bacillus sp. ICBB 7859 dan
Bacillus sp. ICBB 5071 (B)
B
B
B
B
Pada Gambar 16A proses degradasi minggu pertama berlangsung cepat dengan grafik yang menurun tajam hingga minggu ke dua dan tiga. Sedangkan pada Gambar 16B, degradasi berlangsung cepat hingga minggu ke empat. Hal ini memperlihatkan bahwa bakteri Bacillus sp. ICBB 7859 dan Bacillus sp. 9461 serta campuran bakteri Bacillus sp. ICBB 7859 dan ICBB 5071 langsung memanfaatkan minyak berat sebagai sumber karbon dalam awal proses metabolismenya. Setelah tiga minggu nilai degradasi TPH dan proses degradasi berjalan lebih lambat dengan grafik terlihat melandai turun hingga akhir inkubasi atau dengan TPH < 1% pada minggu ke sembilan. Hal ini memperlihatkan bahwa sumber karbon yang digunakan semakin sedikit dan penurunan degradasi lambat oleh karena itu setiap minggu perlu dilakukan pemberian pupuk urea dan SP36 sebagai nutrisi tambahan untuk bakteri.
Mariano et al. (2007) dan Sook Oh et al. (2001) menyatakan bahwa tingkat degradasi hidrokarbon juga dipengaruhi oleh keseimbangan nutrien yang dibutuhkan bakteri dalam proses pemanfaatan hidrokarbon untuk hidupnya. Kekurangan unsur N dan P dapat menghambat kerja bakteri dalam mendegradasi hidrokarbon yang berakibat pada rendahnya tingkat degradasi bakteri terhadap sumber karbon tersedia yang berasal minyak berat.
Kurva perhitungan TPH tanah terkontaminasi minyak berat dengan perlakuan bakteri Bacillus sp. ICBB 9461 dan ICBB 5071 serta perlakuan campuran tiga bakteri bakteri Bacillus sp. ICBB 7859, ICBB 9461 dan ICBB 5071 disajikan pada Gambar 17.
Gambar 17. Kurva TPH tanah terkontaminasi limbah Minyak berat dengan perlakuan bakteriBacillus sp. ICBB 9461 dan ICBB 5071(A) serta perlakuan bakteri Bacillus sp. ICBB 7859,
Bacillus sp ICBB 9461 dan Bacillus sp ICBB 5071 (B)
Berbeda dengan Gambar 16A dan Gambar 16B, Gambar 17A pada proses degradasi hanya berlangsung cepat sampai minggu ke dua, dan Gambar 13B berlangsung cepat pada minggu pertama. Pada Gambar 17A penurunan nilah TPH berlangsung lambat hingga minggu ke tujuh ditandai dengan grafik yang agak landai. Hal ini diduga karena kinerja antara campuran bakteri Bacillus sp. ICBB 9461 dan ICBB 5071 kurang baik, sehingga penurunan TPH sangat lambat. Sedangkan pada Gambar 17B dengan perlakuan tiga jenis bakteri penurunan nilai TPH setelah minggu ke dua cenderung cepat hingga minggu ke tujuh dengan
A B
A B
grafik yang menurun tajam, hal ini memperlihatkan ketiga campuran bakteri telah memanfaatkan minyak berat sebagai sumber karbon dalam proses metabolismenya.
Minyak berat mempunyai kandungan PAH (Polycyclic Aromatic
Hidrocarbon) yang cukup tinggi sehingga diduga bakteri belum mendapatkan
kondisi yang optimal dalam mendegradasi hidrokarbon rantai panjang dan rantai karbon struktur cincin. Bakteri diduga juga kesulitan mendegradasi rantai-rantai hidrokarbon secara monokultur atau hanya dua jenis saja. Diduga dalam proses biodegaradasi minyak berat dibutuhkan konsorsium bakteri lain untuk membantu proses biodegrasi minyak berat lebih baik. Hasil penelitian Charlena (2010) mendapatkan bahwa campuran 3 species bakteri mampu mendegradasi minyak berat lebih baik dari pada campuran 2 jenis species bakteri. Selain itu perlu penambahan substrat lain seperti serbuk gergaji dan pupuk untuk meningkatkan kinerja bakteri dalam mendegradasi minyak berat terutama fraksi aromatik dan alifatik.
b. Tanah Terkontaminasi Limbah Oli Bekas
Kadar TPH tanah terkontaminasi limbah oli bekas menurun hingga di bawah 1% pada minggu ke enam. Bacillus sp ICBB 7859 mampu mendegradasi limbah oli bekas dari TPH awal sebesar 7,69% menjadi 0,90%.Bacillus sp ICBB 9461 mampu mendegradasi limbah oli bekas dari TPH awal sebesar 7,45% menjadi 0,92%, bakteri Bacillus sp ICBB 5071 mampu mendegradasi limbah oli bekas dari TPH awal sebesar 7,34% menjadi 0,67%.
Sedangkan campuran antara Bacillus sp ICBB 7859 dan Bacillus sp ICBB 9461 mampu mendegradasi limbah oli bekas dari TPH awal sebesar 8,88% menjadi 0,81%. Perlakuan campuran Bacillus sp ICBB 9461 dan Bacillus sp ICBB 5071 mampu mendegradasi limbah oli bekas dari TPH awal sebesar 8,95% menjadi 0,72%, Bacillus sp ICBB 7859 dan Bacillus sp ICBB 5071 mampu mendegradasi limbah oli bekas dari TPH awal sebesar 9,21% menjadi 0,74%. Sedangkan campuran Bacillus sp ICBB 7859, Bacillus sp ICBB 9461 dan Bacillus
sp ICBB 5071 mampu mendegradasi limbah oli bekas dari TPH awal 8,98% menjadi 0,70%.
Dampak penurunan TPH tanah terkontaminasi limbah oli bekas oleh bakteri pendegradasi minyak bumi terlihat nyata dibandingkan dengan kontrol masing-masing perlakuan, di mana penurunan TPH kontrol tanah terkontaminasi limbah oli bekas dengan penambahan Bacillus sp ICBB 7859 yang sudah dibunuh adalah dari 7,69% menjadi 2,36%,. Penurunan TPH kontrol tanah terkontaminasi limbah oli bekas dengan penambahan bakteri Bacillus sp ICBB 9461 yang sudah dibunuh adalah dari 7,80% menjadi 2,64%. Penurunan TPH kontrol tanah terkontaminasi limbah oli bekas dengan penambahan bakteri Bacillus sp ICBB 5071 yang sudah dibunuh adalah dari 8,02% menjadi 1,87%.
Sedangkan penurunan TPH kontrol tanah terkontaminasi limbah oli bekas dengan penambahan Bacillus sp ICBB 7859 dan Bacillus sp ICBB 9461 yang sudah dibunuh adalah dari 9,23% menjadi 5,61%. Penurunan TPH kontrol tanah terkontaminasi limbah oli bekas dengan penambahan Bacillus sp ICBB 7859 dan
