i MUSABAQAH KARYA TULIS ILMIAH KANDUNGAN AL-QUR’AN
MTQ MAHASISWA NASIONAL XIV TAHUN 2015
JUDUL PROGRAM
BACTERIAL GOLD MINING: PERTAMBANGAN EMAS DI DASAR LAUT YANG RAMAH LINGKUNGAN MENGGUNAKAN BAKTERI
YANG DIMODIFIKASI SECARA GENETIK (INSPIRASI BIOTEKNOLOGI DARI QS. AN-NAHL: 14
DAN QS. FATHIR: 12)
TEMA KARYA TULIS:
AL-QUR’AN DAN PELESTARIAN LINGKUNGAN
Disusun oleh:
Misbahul Munir (1512100703) Angkatan 2012 Arida Wahyu Barselia (1512100047) Angkatan 2012
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
iii
Halaman Judul ... i
Halaman Pengesahan ... ii
Daftar Isi ... iii
Daftar Gambar ... iii
Ringkasan ... iv
PENDAHULUAN ... 1
Latar Belakang ... 1
Tujuan ... 2
Manfaat ... 2
GAGASAN ... 3
Kondisi Kekinian Pencetus Gagasan ... 3
Solusi yang Pernah Ditawarkan ... 7
Gagasan Baru yang Diajukan ... 8
Pihak-pihak yang Dapat Mengimplementasikan Gagasan ... 11
Langkah Strategis Implementasi Gagasan ... 11
KESIMPULAN ... 12
Konsep Gagasan ... 12
Teknik Implementasi Gagasan ... 12
Prediksi Keberhasilan Gagasan ... 13
Daftar Pustaka ... 14
Lampiran-lampiran ... 16
Biodata Ketua dan Anggota ... 16
Susunan Organisasi Tim Penyusun dan Pembagian Tugas... 19
Surat Pernyatan Ketua Pelaksana ... 21
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Infografis dampak pertambangan dasar laut terhadap ekosistem... 6
Gambar 2. Ilustrasi Metode ekstraksi emas menggunakan robot ... 7
Gambar 3. Mikrogram Electrone Microscop yang menunjukkan keberadaan Au pada bakteri ... 8
Gambar 4. Distribusi Au dalam sel Cupriavidus metallidurans ... 9
Gambar 5. Rangkaian BioBrick pada plasmid bakteri ... 10
Gambar 6. Konsep biooksidasi emas dari bakteri menggunakan bioreaktor ... 10
iv ton emas yang terlarut di dalam lautan di seluruh dunia. Bahkan, setiap liter air laut mengandung rata-rata sekitar 1,3 miliar gram emas. Ekspedisi di Sangihe, Talaud, Sulawesi Utara juga menemukan emas yang potensinya ditaksir berkisar antara 0,5 hingga 1 gram per ton batuan. Adanya kandungan emas di lautan ini telah termaktub dalam firman Allah SWT QS. An-Nahl: 16 yang berbunyi ...dan
kamu mengeluarkan dari lautan itu perhiasan yang kamu pakai....dan dalam QS.
Fathir: 12 ...Dan dari masing-masing laut itu kamu dapat memakan daging yang
segar dan kamu dapat mengeluarkan perhiasan yang dapat kamu memakainya ...
Hal ini menjadi petunjuk bagi manusia untuk meneliti dan mengeksplorasi lebih lanjut mineral emas yang ada di laut.
Hingga saat ini, belum ada perusahaan yang melakukan pertambangan emas di dasar lautan. Namun, beberapa negara telah bersiap-siap mengeksplorasi emas dasar laut. Di sisi lain, pertambangan emas dasar laut menjadi ancaman yang sangat mengkhawatirkan. Pencemaran logam berat dan kerusakan ekosistem laut diperkirakan menjadi dampak utama yang akan terjadi. Hal ini mengingat pertambangan emas di darat menjadi sumber utama penghasil pencemaran merkuri. Pencemaran laut besar-besaran juga akan berdampak bagi kesehatan.
Oleh karena itu, inovasi pertambangan emas berbasis agen biologis yang ramah lingkungan mendesak untuk diterapkan. Kami menggagas pertambangan emas menggunakan bakteri, yang disebut Bacterial Gold Mining. Bakteri
indigenous laut dalam, Cupriavidus metallidurans digunakan sebagai agen utama,
karena memiliki kemampuan melakukan biosorpsi dan biomineralisasi partikel emas di laut dalam. Rekayasa genetika juga diperankan dengan menginsersikan
gen Blue Flourescent Proteins (BFP) supaya C.metallidurans mudah dideteksi
dengan memendarkan warna biru ketika telah mengakumulasi emas. Selain itu,
floating gene juga dirangkai di dalam plasmid C.metallidurans, sehingga selain
memendarkan warna biru, bakteri tersebut akan melayang ke permukaan laut ketika emas telah terakumulasi di dalam selnya.
Bakteri hasil rekayasa genetika ini akan memudahkan para penambang emas untuk mengisolasi bakteri dan melakukan presipitasi serta pemurnian emas. Presipitasi emas dilakukan menggunakan metode biohidrometalurgi. Emas yang dihasilkan dari Bacterial Gold Mining ini dalam bentuk gold nanoparticle.
Sehingga aplikatif untuk diterapkan dalam industri farmasi dan medis, serta penelitian yang berkaitan dengan material, nanoteknologi, lingkungan, biologi, bioteknologi dan kimia. Selain itu, masyarakat juga dapat mengambil keuntungan yang besar untuk meningkatkan taraf ekonomi menuju kesejahteraan.
Bacterial Gold Mining merupakan gagasan visioner yang menawarkan
PENDAHULUAN Latar Belakang
Para ilmuwan dalam dekade ini berhasil mengungkap kekayaan mineral di dalam laut. National Oceanic and Atmospheric Administration‟s (NOAA) National Ocean Service (2014), menyebutkan terdapat sekitar 8 juta ton emas yang terlarut di dalam lautan di seluruh dunia. Emas di lautan bersifat sangat encer dengan konsentrasi dalam bentuk part per million (ppm). Bahkan, setiap liter air laut mengandung rata-rata sekitar 1,3 miliar gram emas.
Dalam ekspedisi Indonesia-Australia Survey for Submarine Hydrothermal
Activity (IASSHA) berhasil ditemukan sumber-sumber emas di dasar laut Sangihe,
Talaud, Sulawesi Utara. Potensinya ditaksir berkisar antara 0,5 hingga 1 gram per ton batuan. Selain menemukan sumber logam mulia itu, juga diketahui adanya sumber mineral lain dari ventilasi hidrotermal (hydrotermal vent), yaitu perak, tembaga, seng dan timbal (Manado Post, 2015).
Melimpahnya logam mulia di laut ini telah dijelaskan dalam firman Allah SWT dalam QS. An-Nahl: 14.
“Dan Dialah, Allah yang menundukkan lautan (untukmu), agar kamu dapat
memakan daripadanya daging yang segar (ikan), dan kamu mengeluarkan dari lautan itu perhiasan yang kamu pakai; dan kamu melihat bahtera berlayar padanya, dan supaya kamu mencari (keuntungan) dari karunia -Nya, dan supaya
kamu bersyukur.”(QS. An-Nahl: 14).
Greenpeace (2013) menyebutkan, perusahaan multinasional tengah bersiap-siap untuk memulai eksploitasi pertambangan dasar laut (seabed mining) di sejumlah perairan negara-negara berkembang menggunakan robot. Namun menurut Greenpeace, pertambangan dasar laut merupakan ancaman besar bagi lautan. Organisme yang tumbuh di dasar laut akan tertahan akibat gangguan sedimen dan debit limbah. Padahal, ventilasi hidrotermal yang menjadi sumber mineral di lautan merupakan sumber karbon dan energi untuk metabolisme organisme laut dalam. Pertambangan dasar laut juga dapat berdampak terhadap penurunan populasi ikan, pencemaran logam berat, dan potensi kecelakaan bagi penambang.
merkuri dan sianida. Bahkan, perusahaan tambang menghasilkan sekitar 20 ton limbah beracun untuk setiap 0,333 ons cincin emas (Brilliant Earth, 2014).
Apabila perusahaan pertambangan dasar laut mengeksploitasi emas tanpa memperhatikan dampak lingkungan yang ditimbulkan, maka bukan tidak mungkin, laut akan menjadi sangat tercemar oleh aktivitas tersebut. Parahnya lagi apabila organisme dan habitat di bawah laut rusak dan punah akibat polusi yang berlebihan. Sehingga jelas, manusia yang tidak bijak dalam mengolah sumber daya alam lah yang menjadi penyebabnya. Seperti firman Allah dalam Al-Quran. “Telah tampak kerusakan di darat dan di laut disebabkan karena perbuatan
tangan manusia, supaya Allah merasakan kepada mereka sebahagian dari
(akibat) perbuatan mereka, agar mereka kembali (ke jalan yang benar).” (QS. Ar-Ruum: 41).
Oleh karena itu, inovasi pertambangan dasar laut yang ramah lingkungan sangat mendesak untuk diterapkan, sebelum bahaya mengancam. Karena pemulihan kerusakan lingkungan, terutama lautan akan membutuhkan waktu yang sangat lama. Sehingga kami menggagas inovasi pertambangan emas menggunakan bakteri indigenous, yang secara alami tinggal di dasar laut. Beberapa jenis bakteri diketahui memiliki kemampuan mengekstraksi emas dari lautan. Bakteri tersebut direkayasa secara genetika agar mampu mengirimkan sinyal berupa pemendaran warna ketika berhasil mengakumulasi emas.
Tujuan
Adapun tujuan dari penulisan karya tulis ini adalah:
1. Memberikan inovasi terhadap adsorpsi dan mineralisasi partikel emas di lautan yang ramah lingkungan menggunakan bakteri
2. Mendeteksi keberadaan partikel emas melalui pemendaran warna pada bakteri yang dimodifikasi secara genetika
3. Melakukan ekstraksi dan pemurnian nanopartikel emas pada bakteri dengan metode yang ramah lingkungan
Manfaat
Manfaat yang dapat diperoleh dari karya tulis ini di antaranya adalah:
1. Mencegah praktik eksploitasi emas di lautan yang tidak memperhatikan aspek lingkungan dan biologis
2. Mengurangi dampak kerusakan lingkungan akibat perbuatan manusia terhadap eksploitasi mineral di alam
3. Menghasilkan nanopartikel emas secara alami yang memiliki kemurnian tinggi, tanpa proses pemurnian kembali dari skala bijih menjadi skala nano. 4. Meningkatkan devisa negara melalui hilirisasi logam mulia yang dikelola
GAGASAN
Kondisi Kekinian Pencetus Gagasan
Penjelasan Al-Quran mengenai Logam Mulia di Lautan
Penjelasan Al-Quran mengenai kandungan logam mulia di lautan selain terdapat dalam QS. An-Nahl: 14, juga terdapat pada QS. Fathir: 12.
“Dan tiada sama (antara) dua laut; yang ini tawar, segar, sedap diminum dan
yang lain asin lagi pahit. Dan dari masing-masing laut itu kamu dapat memakan daging yang segar dan kamu dapat mengeluarkan perhiasan yang dapat kamu memakainya, dan pada masing-masingnya kamu lihat kapal-kapal berlayar membelah laut supaya kamu dapat mencari karunia-Nya dan supaya kamu
bersyukur.” (QS. Fathir: 12)
Al-Zamakshari dalam Tafsir Al-Kasyaf menyebutkan yang berarti perhiasan dalam ayat tersebut menunjuk kepada mutiara (lu’lu’) dan marjan. Sedangkan Kementerian Agama (2012) dalam Tafsir Tematik Pelestarian Lingkungan Hidup menjelaskan penyebutan perhiasan dalam dua ayat tersebut merupakan representasi dari hasil laut yang menjadi komoditas bukan makanan yang memiliki nilai ekonomis tinggi. Seperti kerang mutiara yang menghasilkan mutiara, yang telah lama diketahui dan diperdagangkan untuk dijadikan perhiasan. Begitu juga cangkang moluska yang bertebaran di pantai apabila diolah dengan baik dapat menjadi benda seni yang bernilai kreativitas tinggi.
Bahkan, material berharga yang dieksplorasi dari dasar laut pun telah dikenal lama. Nabi Sulaiman telah mempekerjakan makhluk-makhluk gaib sebangsa jin untuk menyelam ke dasar lautan mengambil batuan permata untuk memperindah istana Sulaiman (Kementerian Agama, 2012). Hal ini dapat dipahami dari firman Allah dalam QS. Al-Anbiya‟: 82.
“Dan Kami telah tundukkan (pula kepada Sulaiman) segolongan syaitan-syaitan
yang menyelam (ke dalam laut) untuknya dan mengerjakan pekerjaan selain
Dalam menafsirkan ayat tersebut, Sayyid Qutub dalam Tafsir Zhilal
Al-Quran mengemukakan bahwa salah satu pengkhidmatan jin (dalam ayat di atas,
peran syaitan) kepada Nabi Sulaiman yang diberikan Allah SWT adalah kemampuannya menyelam sampai ke dasar samudera dan juga masuk ke lapisan-lapisan bumi untuk mengeluarkan isi kandungannya yang sangat berharga (Qutub, 2005). Sehingga ketiga ayat di atas menjadi petunjuk bagi manusia dari Allah SWT bahwa terdapat banyak bahan tambang di lautan.
Di sisi lain, Thayyarah (2013) mengemukakan bahwa makna hilyatan
talbasuunaha dalam ayat tersebut lebih merujuk kepada emas (Au) atau logam
mulia lain seperti perunggu, tembaga (Cu), dan Nikel (Ni). Hal ini karena emas adalah logam mulia yang paling banyak digunakan untuk perhiasan. Seperti halnya perhiasan para penghuni surga. “(Bagi mereka) surga 'Adn, mereka masuk ke dalamnya, di dalamnya mereka diberi perhiasan dengan gelang-gelang dari
emas...” (QS. Fathir: 33). Bahkan, emas menjadi simbol kejayaan manusia, serta
paling banyak dicari dan diperdagangkan.
Thayyarah menyebutkan, jika manusia mampu mengeluarkan kandungan emas yang ada di lautan dan membagikannya kepada seluruh penduduk bumi (sekitar 6 miliar jiwa), maka tidak akan ada lagi kemiskinan dan kekurangan harta, karena setiap orang mendapatkan lebih dari satu ton emas. “Dialah Allah, yang
menjadikan segala yang ada di bumi untuk kamu...” (QS. Al-Baqarah: 29).
Penulis setuju dengan penafsiran Thayyarah yang memaknai kalimat
hilyatan talbasuunaha sebagai emas. Ada beberapa ayat Al-Quran yang
memberikan petunjuk ke arah tersebut. “Sesungguhnya orang-orang yang kafir dan mati sedang mereka tetap dalam kekafirannya, maka tidaklah akan diterima dari seseorang diantara mereka emas sepenuh bumi. walaupun dia menebus diri
dengan emas (yang sebanyak) itu....” (QS. Ali Imron: 91). Kalimat mil ul ardhi
dzahaban yang berarti emas sepenuh bumi menunjukkan bahwa di seluruh bagian
di muka bumi ini terdapat kandungan emas, termasuk di lautan.
Kandungan Emas di Lautan
Emas di lautan ditemukan dalam bentuk ion auric (Au (III)) atau aurous (Au (I)), serta dalam bentuk tersuspensi di dalam batuan, dan materi organik yang mengandung emas (Caldwell, 1938). Ketika berada dalam lingkungan asam dan oxic, emas berikatan sebagai kompleks dengan Cl- (AuCl2- atau AuCl4-) di wilayah dengan konsentrasi Cl- tinggi, seperti medan arid lateritic dan ventilasi hidrotermal (Lengke, 2006).
Tingginya kandungan emas di air laut ini disebabkan karena berasal dari air sungai yang mengandung bijih logam dan mineral-mineral penting. Selain itu, konsentrasi tersebut juga berasal dari ventilasi hidrotermal, yaitu suatu daerah geologis aktif di dasar laut (Wisegeek, 2014).
Penambangan Dasar Laut dan Ancaman Kerusakan Lingkungan
Penambangan dasar laut belum pernah dilakukan di manapun di dunia (Deutsche Welle, 2014). Namun, perusahaan-perusahaan multinasional dari beberapa negara seperti Jerman, Kanada, Jepang, Korea Selatan, China dan Inggris tengah bersiap-siap untuk melakukan eksplorasi. Salah satu perusahaan yang telah mendapatkan izin pertambangan di area ventilasi hidrotermal adalah Nautilus Mineral. Perusahaan tersebut akan menambang sulfida di kedalaman 1500 meter di bawah laut Papua New Guinea (Greenpeace, 2013).
Logam berat dan kontaminan lainnya diperkirakan muncul dari pertambangan dasar laut selama proses penambangan atau pun operasi pengolahan. Dampaknya, beberapa bahan kimia berbahaya bisa terakumulasi di dalam jaringan organisme laut, termasuk ikan. Para ilmuwan dan masyarakat yang hidup di sekitar calon lokasi pertambangan mengungkapkan kekhawatirannya mengenai potensi pencemaran dari pertambangan bawah laut terhadap ikan dan keseimbangan rantai makanan (Luick, 2012).
Pertambangan dasar laut juga dapat memicu polusi cahaya. Hal ini berbahaya bagi organisme di dalam laut, karena mereka hidup dalam habitat yang gelap dan sunyi (Rountree, et al., 2011). Seperti yang difirmankan Allah dalam Al-Quran sebagai berikut.
“Atau (keadaan orang-orang kafir) seperti gelap gulita di lautan yang dalam,
yang diliputi oleh gelombang demi gelombang, di atasnya ada (lagi) awan gelap. Itulah gelap gulita yang berlapis-lapis. Apabila dia mengeluarkan tangannya, dia hampir tidak dapat melihatnya. Barangsiapa tidak diberi cahaya (petunjuk) oleh
Allah, maka dia tidak mempunyai cahaya sedikit pun.” (QS. An-Nur: 40).
Dalam ayat tersebut Thayyarah (2013) menafsirkan, kalimat Au
kadzulumaatin yang berarti gelap gulita menunjukkan kondisi yang sama sekali
adalah ubur-ubur (Schypozoa), cumi-cumi, dan ikan laut dalam. Oleh karena itu, polusi cahaya dari pertambangan dasar laut yang tidak ramah lingkungan dikahawatirkan mengganggu keberlangsungan hidup organisme tersebut.
Selain polusi cahaya, kebisingan juga menjadi dampak buruk yang diperkirakan akan timbul. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa paus Balin mengalami stres kronis bila terjadi peningkatan kebisingan pada frekuensi rendah (Roland, et al., 2012). Apalagi kebisingan dari pertambangan bisa memiliki frekuensi yang jauh lebih besar dan berdampak luas. Kebisingan dari operasi Nautilus di Papua New Guinea diperkirakan bisa merambat hingga jarak 600 km dari lokasi tambang (Steiner, 2009). Hal ini tentu berdampak negatif terhadap pergerakan paus dalam berenang (Greenpeace, 2013).
Gambar 1. Infografis dampak pertambangan dasar laut terhadap ekosistem (Greenpeace, 2013)
Padahal, Allah SWT melarang dengan tegas segala bentuk praktik-praktik pertambangan yang merusak lingkungan. Akan tetapi para pemangku kebijakan dan perusahaan penambang menganggap itu bukan sebagai praktik pertambangan yang merusak, dengan dalih mengeruk keuntungan untuk memperbaiki ekonomi dunia. Seperti yang termaktub dalam QS. Al-Baqarah: 11 sebagai berikut.
Dan bila dikatakan kepada mereka: “Janganlah kamu membuat kerusakan di
muka bumi.” Mereka menjawab: “Sesungguhnya kami orang-orang yang
Solusi yang Pernah Ditawarkan
Beberapa solusi alternatif yang diajukan para ilmuwan untuk melakukan ekstraksi emas dari laut adalah sebagai berikut:
1. Ekstraksi menggunakan sentrifugasi skala besar
Metode ini diperkenalkan oleh ilmuwan Jerman, Fritz Haber. Emas dipisahkan dari air laut menggunakan sistem sentrifugasi raksasa. Besarnya energi yang dibutuhkan untuk menjalankan sentrifugasi dan banayaknya volume air laut yang perlu diproses melalui sentrifugasi, membuat pendekatan ini sangat tidak praktis dan tidak ekonomis (Innovate Us, 2013).
2. Ekstraksi menggunakan Besi Sulfat
Metode ini disarankan oleh Ilmuwan Austria, Oskar Nagel. Menurut penelitian Nagel, setiap 200.000 part air laut menghasilkan 1 part emas. Dr Nagel mengatakan diperlukan pabrik bawah laut untuk mengekstraksi emas. Komponen yang diperlukan di antaranya adalah 28,18 inchi pompa sentrifugal dan 18 tank
slag dengan diameter 15 kaki dan
kedalaman 16 kaki. Rencananya ia akan mengalirkan air laut melalui tungku slag
dengan larutan pekat Besi sulfat yang akan memisahkan emas senilai $15 dari air laut setiap 5 jam. Estimasi total biaya untuk pabrik ini adalah $242.000 (Innovates Us, 2013). Namun, jelas, pembuatan pabrik bawah laut ini akan merusak ekosistem yang ada, termasuk terumbu karang
3. Ekstraksi menggunakan Robot Metode ini dikembangkan oleh Stef Kapusniak dari Soil Machine Dynamics, perusaahan yang mengembangkan robot bawah laut. Dilengkapi dengan kamera dan sensor pendeteksi 3D, robot penambang dikemudikan dari jarak jauh oleh dua orang pilot. Sonar 3D menungkinkan robot membuat gambar dan mengirimkannya kembali ke ruang kontrol (Deutsche Welle, 2014). Metode ini paling banyak diterima, namun dampak lingkungan justru jauh lebih besar, karena medan di dalam laut harus disesuaikan dengan mobilisasi robot, sehingga merusak ekosistem di dasar laut.
Gagasan Baru yang Diajukan
Mekanisme Biosorpsi dan Biomineralisasi Emas di Lautan
Menanggapi permasalahan tersebut, kami mengusulkan gagasan baru dalam mengakumulasi dan mengekstraksi emas dari lautan, yaitu menggunakan bakteri yang dimodifikasi secara genetika. Beberapa mikroorganisme laut, seperti Alga dari jenis Clhorellla vulgaris dan diatom diketahui memiliki kemampuan dalam mengakumulasi emas (Au) dalam selnya (Hoesa, et al., 1985). Begitu juga Cyanobacteria seperti Plectonema boryanum yang mengakumulasi Au dari AuCl4- (Lengke, et al., 2006) dan Rhodobacter capsulatus yang menyerap Au (III) melalui mekanisme biosorpsi (Feng, et al, 2007).
Gambar 3. A) Mikrograf TEM yang menunjukkan jumlah utuh nanopartikel Au dan C) Mikrograf SEM menunjukkan emas bentuk oktahedral, B dan D) Analisis
TEM-EDS yang menunjukkan keberadaan Au dan Carbon. (Lengke et al, 2006) Selain melalui proses biosorpsi, partikel emas di lautan juga bisa diserap oleh mikroorganisme dengan mekanisme biomineralisasi. Emas di lautan yang tersedia dalam bentuk ion terlarut dikonversi oleh bakteri menjadi mineral padat.
Cupriavidus metallidurans mampu melakukan biomineralisasi emas dengan cara
mereduksi Au (III) menjadi Au (0) dan membentuk kompleks butiran Au di lapisan biofilmnya (Reith, et al, 2009). Seperti yang terlihat pada gambar 4.
C. metallidurans merupakan β-proteobakterium gram negatif yang bersifat
kemolitoautotrof, yaitu menggunakan senyawa kimia sebagai sumber energi dan senyawa organik sebagai sumber karbon. Bakteri ini juga memiliki resistensi yang tinggi terhadap logam berat, sehingga disebut metalofilik. Kemampuan unik tersebut menjadikan bakteri ini banyak dimanfaatkan sebagai agen biomineralisasi logam berat di lingkungan yang tercemar. Reith et al (2006) berhasil mengungkap kemampuan C. metallidurans untuk biomineralisasi emas murni dan pembentukan partikel emas berukuran nano. Penelitian ini menjadi landasan untuk proses akumulasi emas secara besar-besaran menggunakan bakteri C. metalidurans.
Gambar 4. Lapisan citra warna pada peta µXRF yang menggambarkan distribusi Au (merah), Ca (hijau), dan Zn (biru) dalam klaster sel C. metallidurans setelah
144 jam diinkubasi pada pH 7,0 (Sumber: Reith, et al, 2009).
Perangkaian BioBrick dalam Plasmid Bakteri
Akan tetapi, masih terlalu dini untuk mengaplikasikan berbagai jenis mikroorganisme tersebut dalam praktik pertambangan emas dasar laut yang ramah lingkungan. Para penambang akan kesulitan dalam memanen bakteri yang telah mengakumulasi nanopartikel emas. Hal ini karena bakteri berukuran mikroskopik, sehingga tidak dapat dibedakan secara kasat mata mana yang sudah mengakumulasi emas, dan mana yang belum.
Oleh karena itu, gagasan yang kami ajukan adalah merekayasa bakteri, spesifik untuk C. metallidurans dengan menginsersikan gen Blue Fluorescent
Protein (BFP) pada plasmidnya. BFP merupakan gen yang mampu memendarkan
warna biru yang diisolasi dari Scyphozoa. Dengan adanya gen BFP yang dirangkai bersama gen pengkode biomineralisasi Au dalam plasmid C.metallidurans, maka ketika C. metallidurans bekerja menyerap Au, bakteri tersebut akan memendarkan warna biru. Semakin banyak Au yang terserap, semakin cerah warna biru yang dihasilkan. Ini merupakan pendekatan terbaru menggunakan dasar-dasar Bioteknologi modern dan Biologi Sintetik.
Selain itu, plasmid bakteri juga dilengkapi gen pengkode mekanisme mengapung (floating gene) pada Scyphozoa. Gen tersebut diisolasi dan kemudian diinsersikan bersama BFP ke dalam plasmid. C. metallidurans yang telah banyak mengakumulasi emas akan mengapung ke permukaan, sehingga mudah untuk dipanen karena dapat dideteksi melalui pemendaran warna.
Bakteri C. metallidurans dipilih karena merupakan bakteri indigenous
yang hidup secara alami di dasar laut. Bakteri tersebut memanfaatkan logam yang dikeluarkan dari ventilasi hidrotermal sebagai sumber energi, sehingga disebut metalofilik, atau suka terhadap logam. Proses perangkaian BioBrick yang terdiri dari tiga gen tersebut dilakukan dengan metode restriksi-ligasi menggunakan
Gambar 5. Perangkaian BioBrick pada plasmid C. metallidurans. BFP adalah
Blue Fluorescent Protein, CamR merepresentasikan gen pengatur biomineralisasi
Au, pMB 1 mewakili floating gene. lasR mewakili promoter.
Pemanenan dan Pemurnian Emas dari Bakteri
Bakteri yang telah banyak mengakumulasi emas, akan mengapung ke permukaan laut. Secara berkala, bakteri tersebut dipanen menggunakan teknologi presipitasi modern dengan bantuan kapal. Kapal yang digunakan dilengkapai dengan sensor pendeteksi C. metallidurans hasil rekayasa genetika, sehingga akan terkumpul secara otomatis. Selanjutnya sampel bakteri yang telah diisolasi dari laut diberikan treatment di dalam bioreaktor. Emas diisolasi dari bakteri menggunakan teknologi biooksidasi atau biohidrometalurgi. Dari proses tersebut, akan dihasilkan emas dalam ukuran nano, yang disebut nanopartikel emas (gold
nanoparticle). Nanopartikel emas yang dihasilkan bisa dipurifikasi menjadi emas
murni, atau bisa langsung diaplikasikan dalam industri farmasi, kedokteran, dan penelitian yang berhubungan dengan bioteknologi.
Pihak-pihak yang Dapat Mengimplementasikan Gagasan
Untuk merealisasikan Bacterial Gold Mining di Indonesia, perlu sinergisitias antara berbagai pihak sebagai berikut:
1. Pemerintah Pusat
Pemerintah pusat bertanggung jawab penuh terhadap kebijakan pertambangan dasar laut menggunakan bakteri ini. Koordinasi antara berbagai kementerian patut dilakukan. Di antaranya adalah Kementerian Koordinator Kemaritiman, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral, Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan, Kementerian Kelautan dan Perikanan, serta Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi.
2. Pemerintah Daerah
Pemerintah daerah berperan dalam memegang kendali dan memonitoring proses Bacterial Gold Mining.
3. Ilmuwan dan Engineer
Perlu perencanaan yang matang untuk merealisasikan Bacterial Gold Mining. Penelitian terhadap segala potensi mineral, metode yang efisien, serta ancaman luar terhadap Bacterial Gold Mining harus terus menerus dilakukan. 4. Swasta dan Investor
Perusahaan swasta nasional yang bergerak di bidang pertambangan juga berperan. Namun, saham yang dimiliki harus lebih banyak mengalir ke negara. Sedangkan investor berperan dalam menanamkan modal untuk realisasi Bacterial Gold Mining.
5. Masyarakat di Sekitar Area Tambang
Pelibatan masyarakat juga penting agar Bacterial Gold Mining memberikan dampak peningkatan ekonomi yang signifikan bagi masyarakat di sekitar area pertambangan.
Langkah Strategis Implementasi Gagasan
Langkah strategis dalam mewujudkan Bacterial Gold Mining di Indonesia adalah sebagai berikut:
1. Tahap Konsepsi
Konsepsi ini terdiri dari identifikasi mengenai potensi eksplorasi emas di lautan Indonesia, sehingga bisa dilakukan perumusan rencana jangka panjang. 2. Tahap Pendefinisian
Tahap ini meliputi perencanaan SDM, dokumen DED (Detailed Engineering
Design), RAB (Rencana Anggaran Biaya), dan pemetaan rencana menyeluruh
konsep Bacterial Gold Mining ke dalam Rancangan Eksplorasi Mineral Indonesia Tahun 2050.
3. Tahap Implementasi
Terakhir dilakukan implementasi dengan sinergisitas antara pemerintah pusat, pemerintah daerah, masyarakat sekitar area pertambangan, peneliti dan
KESIMPULAN Konsep Gagasan
Bacterial Gold Mining merupakan gagasan visioner dalam mengeksploitasi emas di lautan menggunakan metode yang ramah lingkungan. Konsepnya adalah emas diakumulasi oleh bakteri melalui proses biosorpsi dan biomineralisasi. Partikel emas yang telah diserap oleh bakteri akan disimpan di dalam selnya dalam bentuk gold nanoparticle. Pertambangan emas berbasis biologi ini menggunakan bakteri indigenous dari laut dalam, yaitu Cupriavidus
metallidurans. Selain itu, C. metallidurans juga direkayasa secara genetika
dengan insersi gen BFP dan floating gene dalam plasmidnya. Dengan modifikasi tersebut, ketika C. metallidurans telah banyak mengakumulasi emas, akan mengurangi massa jenisnya sehingga melayang ke permukaan laut. C.
metallidurans hasil rekayasa genetika juga mampu memendarkan warna biru saat
malam hari, sehingga memudahkan penambang untuk mengisolasinya.
Gambar 7. Ilustrasi C. metallidurans yang mengekspresikan BFP sehingga memendarkan warna biru pada malam hari
Teknik Implementasi Gagasan
Adapun teknik dalam mengimplementasikan gagasan ini adalah sebagai berikut:
1. Kerjasama antara pemerintah pusat, pemerintah daerah dan masyarakat di sekitar wilayah rencana pertambangan.
2. Eksplorasi dan penelitian secara mendalam terkait potensi mineral emas di beberapa lautan di Indonsia dengan menggandeng lembaga penelitian dan perguruan tinggi.
3. Melakukan pemetaan wilayah yang potensial untuk aplikasi Bacterial Gold
Mining dengan mempertimbangkan aspek lingkungan dan ekonomi
masyarakat
4. Memasukkan konsep Bacterial Gold Mining ke dalam Rancangan Eksplorasi Mineral Indonesia Tahun 2050
Prediksi Keberhasilan Gagasan
Aplikasi Bacterial Gold Mining untuk mengeksplorasi emas di lautan Indonesia merupakan pendekatan pertambangan yang ramah lingkungan. Gagasan ini akan menjawab permasalahan pertambangan yang selama ini dianggap sebagai sumber utama pencemaran logam berat, terutama merkuri di lingkungan perairan. Nanopartikel emas yang berhasil dipresipitasi dan dimurnikan, dapat digunakan untuk aplikasi teknologi dan mendukung penelitian di bidang ilmu material, fisika, kimia, biologi, nanoteknologi, ilmu lingkungan, dan kesehatan. Masyarakat juga dapat menambang emas secara mandiri sehingga mampu meningkatkan taraf ekonomi dan kesejahteraan masyarakat.
Berikut ini merupakan tahapan realisasi gagasan Bacterial Gold mining di Indonesia:
1. Tahun 1-3: Melakukan identifikasi bakteri di laut dalam mengenai kemampuannya dalam mengadsorpsi emas dan menyeleksi bakteri yang
hiperacumulator emas
2. Tahun 1-3: Melakukan proses analisis gen dan potensi insersi gen untuk bakteri yang dapat mengakumulasi emas
3. Tahun 3-5: Melakukan riset rekayasa genetika untuk insersi biobrick BFP dan
floating gene
4. Tahun 1-10: Identifikasi kandungan mineral emas di berbagai lautan di Indonesia
5. Tahun 7-10: Pemetaan wilayah lautan yang potensial untuk aplikasi Bacterial Gold Mining
6. Tahun 12-15: Inisiasi kerjasama dengan swasta dan atau pembentukan Badan Usaha Milik Negara (BUMN) khusus untuk mengelola Bacterial Gold Mining
8. Tahun 11-15: Sosialisasi kepada masyarakat dan pengembangan industri lokal yang dikelola secara mandiri oleh masyarakat
9. Tahun 15-20 : Realisasi proses penambangan dengan konsep Bacterial Gold
mining untuk menghasilkan nanopartikel emas dari laut menggunakan bakteri.
DAFTAR PUSTAKA
Al-Zamakhsyari, Abu Al-Qasim Mahmud bin „Amr bin Ahmad. Al-Kasysyaf, Juz 3, hal. 341.
Brilliant Earth (2014). Gold Mining and The Environment. <http://www.brilliantearth.com/gold-mining-environment/> [Diakses pada 17 Maret 2015]
Brooks, R.R (1992). Noble Metals and Biological Systems: Their Role in
Medicine, Mineral Exploration, and the Environment. Florida: CRC Press Inc.
Caldwell, W.M.E (1938). The Gold Content of Sea Water. Journal of Chemical
Education, November 1938
Deutsche Welle (2014). Jerman Siap Menambang di Samudera Hindia. <http://www.dw.de/jerman-siap-menambang-di-samudera-hindia/a-17337521 > [Diakses pada 21 Mei 2015].
______________ (2014). Robot Siap Tambang Mineral di Dasar Laut. < http://www.dw.de/robot-siap-tambang-mineral-di-dasar-laut/a-17587509 > [Diakses pada 15 Mei 2015].
Feng, Y. et al (2007). Biosorption and Bioreduction of Trivalent Aurum by Photosynthetic Bacteria Rhodobacter capsulatus. Current Microbiology, 55:402–408
Greenpeace (2013). Deep Seabed Mining: An Urgent Wake-up Call do Protect
Our Oceans. Amsterdam: Greenpeace International.
Hoesa, M. et al (1986). Accumulation of Elemental Gold on The Alga Chlorella
vulgaris. Inorganica Chimica Acta, 123 (1986) 161-165.
Innovate Us (2013). Can gold be extracted from sea water?
<http://www.innovateus.net/innopedia/can-gold-be-extracted-sea-water > [Diakses pada 23 Mei 2015]
Kementerian Agama (2012). Tafsir Al-Qur’an Tematik: Pelestarian Lingkungan
Hidup. Jakarta: Lajnah Pentashihan Mushaf Al-Qur‟an, Kementerian Agama.
Kompas (2013). Polutan Terbesar Ada di Kalimantan Tengah. <http://foto.kompas.com/photo/detail/2013/10/13/6678916531301138159724 2/polutan-terbesar-ada-di-kalimantan-tengah> [Diakses pada 17 Maret 2015] Lengke, M. F., et al (2006). Biaccumulation of Gold by Filamenteous
Cyanobacteria Between 25 and 200oC. Geomicrobiology Journal, 23: 591. Luick J (2012). Physical oceanographic assessment of the Nautilus EIS for the
Solwara 1 project.
<http://www.deepseaminingoutofourdepth.org/wp-content/uploads/EIS-Review-FINAL-low-res.pdf> [Diakses pada 10 Mei 2015]
Manado Post (2005). Emas Berserakan di Dasar Laut Sulut. <http://manadopostonline.com/read/2015/03/26/Emas-Berserakan-di-Dasar-Laut-Sulut/8244> [Diakses pada 16 Mei 2015].
NOAA (2014). Is there gold in the ocean? National Oceanic and Atmospheric Administration‟s (NOAA) National Ocean Service <http://oceanservice.noaa.gov/facts/gold.html> [Diakses pada 15 Mei 2015].
Qur‟an. <www.quran.com> [Diakses pada 22 Mei 2015]
Qutub, S. (2005). Tafsir fi Zhilaal Al-Qur’an (terj.). As‟ad Yasin, dkk. Jakarta: Gema Insani
Reith, F. et al (2006) Biomineralization of Gold: Biofilms on Bacterioform Gold.
Science, Volume 313, 233-236
___________ (2009). Mechanism of gold biomineralization in the bacterium
Cupriavidus metallidurans. Proceedings of the National Academy of
Science (PNAS), Vol. 106, No. 42, 17757–17762
Rolland R, Parks S, Hunt K, Castellote M, Corkeron P, Nowacek D, Wasser S & Kraus S (2012). Evidence that ship noise increases stress in right whales.
Proceedings of the Royal Society B: doi:10.1098/rspb.2011.2429
Rountree R, Juanes F, Goudey C & Ekstrom K (2011). Is biological sound production important in the deep sea? In: Popper A & Hawkins A (Eds). The effects of Noise on Aquatic Life. Advances in Experimental Medicine
and Biology vol 730. Springer, Pp.695.
Srivastava N & Mausumi Mukhopadhyay (2015) Ralstonia eutropha
(Cupriavidus metallidurans) Mediated Biosynthesis of Gold Nanoparticles
and Catalytic Treatment of 2, 4 Dichlorophenol. Synthesis and Reactivity
in Inorganic, Metal-Organic, and Nano-Metal Chemistry, 45:2, 238-247
Steiner R (2009). Independent review of the environmental impact statement for the proposed Nautilus Minerals Solwara 1 seabed mining project, Papua New Guinea. Bismarck-Solomon Indigenous Peoples Council. <http://www.deepseaminingoutofourdepth.org/wpcontent/uploads/Steiner-Independent-review-DSM1.pdf> [Diakses pada23 Mei 2015].
Thayyarah, N (2013). Buku Pintar Sains dalam Al-Quran: Mengerti Mukjizat
Ilmiah Firman Allah (terj.). Arifin, M. Z., dkk. Jakarta: Penerbit Zaman.
Wisegeek (2014). Can Gold be Extracted from Seawater?
LAMPIRAN
Lampiran 1. Biodata Ketua dan Anggota 1. Biodata Ketua Kelompok
A. Identitas Diri
1 NamaLengkap Misbahul Munir
2 JenisKelamin Laki-laki 3 Program Studi Biologi
4 NRP 1512100703
5 TTL Jepara, 17 Mei 1996
6 E-mail misbahulmunir.its@gmail.com
7 Nomortelpon/HP 085640666248 B. Riwayat Pendidikan
SD SMP SMA
Nama Institusi SDN 03
Tulakan, Jepara
MTs Darul Falah, Pati
MA Darul Falah, Pati
Jurusan - - IPA
Tahun masuk-lulus 2000-2006 2006-2009 2009-2012 C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation)
No Nama Pertemuan
Ilmiah/ Seminar Judul Artikel Ilmiah
Waktu dan Tempat
1
Indonesian Scholars International
Convention (ISIC) 2014
Revitalization of Land Structure and Productivity Use BIOMYC in Rice Agriculture as Effort to Reduce Phosporus
Degradation and Drought Stress 24-26 Oktober 2014 di University of Oxford, United Kingdom 2. Pekan Ilmiah Mahasiswa Nasional (PIMNAS) 27
Surabaya Underground Aqua Project: Konsep Pengelolaan Air Minum, Air Limbah, dan Air Hujan Perkotaan di Bawah Tanah sebagai Solusi
Permasalahan Air di Kota Besar 25-29 Agustus 2014, di Universitas Diponegoro, Semarang 3. Konferensi Ilmuwan Muda Indonesia (KIMI) 2013
Inventarisasi Biodiversitas Flora Dan Fauna Dalam Upaya Konservasi
Keanekaragaman Hayati dan Mendukung Desa Wisata
Berbasis Educonservation Di Hutan Desa Tempur,
Kabupaten Jepara
4.
Konferensi Ilmuwan Muda Indonesia (KIMI) 2014
Studi Analisis Biodiversitas, Kerapatan dan Penutupan Komunitas Lamun sebagai
Carbon Sink di Pantai Bama,
Taman Nasional Baluran
18-23 Agustus 2014 di Universitas Indonesia, Depok 5. Seminar Nasional Teknologi Pertanian, Biologi Oentoek Negeri
Mico-Phospat: Rekayasa Asosiasi Simbiotik Mikoriza dan Biofosfat pada Benih Padi
(Oryza sativa) untuk
Meningkatkan Produktivitas dan Mengatasi Krisis Pangan
09 November 2013, di UIN Syarif
Hidayatullah Jakarta
6.
Young Engineers and Scientist (YES) Summit 2014
Optimalisasi Pemanfaatan Biogas dalam Upaya
Mengurangi Ketergantungan terhadap Kayu Bakar, Mitigasi Krisis Energi, dan Adaptasi
Climate Change di Desa
Tulakan, Kabupaten Jepara
09-12 Mei 2013, di Institut Teknologi Sepuluh Nopember
D. Penghargaan dalam 10 TahunTerakhir
No Jenis Penghargaan Institusi Pemberi
Penghargaan Tahun
1. Juara 1 Konferensi Ilmuan Muda Indonesia, MIPA Untuk Negeri
BEM FMIPA Universitas
Indonesia 2013
2. Juara 1 Lomba Karya Tulis Al-Quran (LKTA) Nasional
JMMI Institut Teknologi
Sepuluh Nopember 2014 3. Juara 1 MITI Paper Challenge
Masyarakat Ilmuan dan Teknolog Indonesia Klaster Mahasiswa
2014
4.
Juara III Olimpiade Al-Quran Cabang Karya Tulis Ilmiah Kandungan Al-Quran
LTTQ UIN Syarif
Hidayatullah 2014
5.
Juara III Science Project Competition Biologi Oentoek Negeri (BONE)
Himbio UIN Syarif
Hidayatullah 2013
6.
Harapan II Musbaqah Karya Tulis Ilmiah Al-Quran dalam MTQ Mahasiswa Jawa Timur
7.
Duta Promosi Pariwisata
Wakatobi dalam Indonesia Youth Forum (IYF) 2014
Indonesia Student and
Youth Forum (ISYF) 2014 8. Finalis Indonesian Scholars
International Convention (ISIC) PPI United Kingdom 2014 9. Finalis Pekan Ilmiah Mahasiswa
Nasional (PIMNAS) 27 DIKTI 2014
10.
Kontingen ITS dalam MTQ Mahasiswa Nasional XIII Cabang Tartil Al-Quran
DIKTI 2013
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini benar dan dapat dipertanggungjawakan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi.
Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan Karya Tulis Ilmiah Al-Qur‟an, MTQ Mahasiswa Nasional XIV.
Surabaya, 27 Mei 2015 Pengusul,
2. Biodata Anggota Kelompok 2.1 Biodata Anggota 1
A. Identitas Diri
1 Nama Lengkap Arida Wahyu Barselia 2 Jenis Kelamin Perempuan
3 Program Studi Biologi
4 NRP 1512100047
5 Tempat tanggal lahir Kediri, 1 Agustus 1992
6 E-mail arie.delight@gmail.com
7 Nomor telepon/HP 085736855949 B. Riwayat Pendidikan
SD SMP SMA
Nama Institusi SDS Pawyatan Daha 1,2 Kediri
SMP Negeri 1 Kediri
SMA Negeri 2 Kediri
Jurusan - - IPA
Tahun masuk-lulus 1998-2005 2005-2008 2008-2011 C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation)
No Nama Pertemuan
Ilmiah/Seminar Judul Artikel Ilmiah
Waktu dan Tempat
1
Konferensi Ilmuwan Muda Indonesia (KIMI) 2013
Inventarisasi Biodiversitas Flora Dan Fauna Dalam Upaya Konservasi
Keanekaragaman Hayati dan Mendukung Desa Wisata Berbasis Educonservation Di Hutan Desa Tempur,
Kabupaten Jepara
1 -7 September 2013, di Universitas Indonesia, Depok
2. International Marine Technology Conference
Integrated Study of Small Island Potential
27 September 2014, di ITS Surabaya 3. International Biology
Conference
Analysis of Soil Structure using Fertilizer
Desember 2014, di ITS Surabaya
D. Penghargaan dalam 10 Tahun Terakhir
No JenisPenghargaan Institusi Pemberi
Penghargaan Tahun
1. Juara 1 Konferensi Ilmuan Muda Indonesia, MIPA Untuk Negeri
BEM FMIPA Universitas
2. Finalis Indonesian Scholars
International Convention (ISIC) PPI United Kingdom 2014 3. Finalis Olimpiade Nasional MIPA
Bidang Biologi Tingkat Jawa Timur
DIKTI 2013
4. Finalis Olimpiade Nasional MIPA Bidang Biologi Tingkat Jawa Timur
DIKTI 2014
5. Kontingen ITS dalam MTQ Mahasiswa Nasional XIII Cabang Debat Kandungan Al-Quran Berbahasa Inggris
DIKTI 2013
6. The Best Ten Finalist of Maritime Essay Contest
Institut Teknologi Sepuluh
Nopember 2013
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan Karya Tulis Ilmiah Al-Qur‟an, MTQ Mahasiswa Nasional XIV.
Surabaya, 27 Mei 2015 Pengusul,
Lampiran 2. Susunan Organisasi Tim Penyusun dan Pembagian Tugas
No Nama/NIM Program
Studi Bidang Ilmu Uraian Tugas
1. Misbahul
Munir/1512100703 Biologi
Biologi Molekuler Tumbuhan dan Biologi Sintetik
Pendahuluan, kondisi kekinian pencetus gagasan, solusi yang pernah ditawarkan, gagasan baru yang diajukan
2. Arida Wahyu
Barselia/1512100047 Biologi
Mikrobiologi dan Bioteknologi
Pihak-pihak implementasi gagasan, langkah strategis
Lampiran 3. Surat Pernyataan Ketua Peneliti/Pelaksana
SURAT PERNYATAAN KETUA PENELITI/PELAKSANA
Yang bertandatangan di bawah ini: Nama :Misbahul Munir NIM :1512100703 Program Studi :Biologi Fakultas :MIPA
Dengan ini menyatakan bahwa Karya Tulis Al-Quran saya dengan judul: Bacterial Gold Mining: Pertambangan Emas di Dasar Laut yang Ramah
Lingkungan Menggunakan Bakteri yang Dimodifikasi secara Genetik (Inspirasi Bioteknologi dari QS. An-Nahl: 14 dan QS. Fathir: 12)
yang diusulkan untuk MTQ Mahasiswa Nasional 2015 bersifat original dan belum pernah menjuarai atau diikutkan dalam kompetisi apa pun.
Bilamana di kemudian hari ditemukan ketidaksesuaian dengan pernyataan ini, maka saya bersedia dituntut dan diproses sesuai dengan ketentuan yang berlaku dan mengembalikan seluruh biaya penelitian yang sudah diterima ke kas negara. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sesungguhnya dan dengan sebenar-benarnya.
Surabaya, 17 Juni 2015 Mengetahui,
Yang Menyatakan,
(Misbahul Munir)
NIM. 1512100703
