ISOLASI BAKTERI DARI LUMPUR LIMBAH TEKSTIL DAN APLIKASINYA UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH TEKSTIL MENGGUNAKAN SISTEM
KOMBINASI ANAEROB-AEROB
I DEWA KETUT SASTRAWIDANA
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Dengan ini saya nyatakan bahwa disertasi Isolasi Bakteri dari Lumpur Limbah Tekstil dan Aplikasinya untuk Pengolahan Limbah Tekstil Menggunakan Sistem Kombinasi Anaerob-Aerob, adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang telah diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, 18 Februari 2009
I Dewa Ketut Sastrawidana
ABSTRACT
I DEWA KETUT SASTRAWIDANA. Isolation of Bacteria from Textile Wastewater Plants and Its Application for The Textile Wastewater Treatment in an Anaerobic-Aerobic Combination System. Supervised by DWI ANDREAS SANTOSA, BIBIANA W. LAY and ANAS MIFTAH FAUZI.
The objective of this research is to assess the wastewater treatment using bacteria that were adapted to the textile wastewater environment. Bacteria were isolated from the sludge of textile waste water treatment plants of CV Mama & Leon in Tabanan Regency and Badung River, Denpasar Bali. Phases of this research were begun by cultivating the bacteria in liquid media in anaerobic and aerobic condition. Afterwards, bacteria were selected through some phases by re-cultivating them in liquid media containing textile dye at higher concentration. Those selected bacteria were then identified and its efficiency was examined towards textile dye at various pH conditions, glucose concentration, dye concentration and retention time. The dye implemented in this test consisted of yellow remazol, red remazol, black remazol, blue remazol and mixture of the four dyes. Potential bacteria obtained were used in the treatment of artificial textile wastewater using anaerobic-aerobic system. In this wastewater treatment suspended-growth and attached-growth were applied within anaerobic-aerobic reactor. The treatment system by attached growth process used volcanic stone as media for attachment of the bacteria. The best wastewater treatment obtained will later on be applied for processing the textile sludge taken from textile dying industry. A number of 27 selected bacteria were obtained from the mud waste of CV Mama & Leon consisting of Aeromonas sp., Pseudomonas sp., Flavobacterium sp., Plesiomonas sp. and Vibrio sp. Meanwhile, 5 other selected bacteria taken from the mud of Badung River were Vibrio sp and Plesiomonas sp. Textile wastewater treatment in anaerobic-aerobic reactor used bacteria consortia comprising Aeromonas sp. ML6, Aeromonas sp ML14, Pseudomonas sp. ML8 and Flavobacterium sp. ML20 in the anaerobic phase and bacteria consortia consisting of Plesiomonassp.SB1, Plesiomonassp.SB2, Vibrio sp.SB1, Vibrio sp.SB2 and Vibrio sp.SB3 in aerobic phase with 3-day retention time. Each reactor could produce wastewater below the standard required by the Ministerial Decree of Environmental Affairs No. 51/MENLH/10/1995. This technology produced efficiency of dye degradation, TDS, TSS, COD and BOD respectively of 95.72%, 80.87%, 87.50%, 98.38% and 93.90%. Result of textile wastewater treatment in anaerobic phase had higher toxicity level than the one before being processed. However, its toxicity was sharply reduced after passing through aerobic treatment phase.
I DEWA KETUT SASTRAWIDANA, Isolasi Bakteri dari Lumpur Limbah Tekstil dan Aplikasinya untuk Pengolahan Limbah Tekstil Menggunakan Sistem Kombinasi Anaerob-Aerob. Dibimbing oleh DWI ANDREAS SANTOSA, BIBIANA W. LAY dan ANAS MIFTAH FAUZI.
© Hak cipta milik IPB, tahun 2009 Hak cipta dilindungi Undang-Undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber :
a. Pengutipan karya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah.
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
ISOLASI BAKTERI DARI LUMPUR LIMBAH TEKSTIL DAN APLIKASINYA UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH TEKSTIL MENGGUNAKAN SISTEM
KOMBINASI ANAEROB-AEROB
I DEWA KETUT SASTRAWIDANA
Disertasi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Doktor
Pada Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Penguji Luar Komisi Ujian Tertutup: 1. Dr. Ir. Etty Riani, MS.
(Sekretaris Eksekutif Pengelolan Sumberdaya Alam dan Lingkungan, IPB) 2. Dr. Ir. Suprihatin, Dipl. Eng
(Sekretaris Departemen Teknologi Industri Pertanian, IPB)
Penguji Luar Komisi Ujian Terbuka 1. Dr. Ir. I Made Sudiana, M.Sc
( Peneliti Utama, Pusat Penelitian Biologi, LIPI) 2. Prof. Dr. Ir. Nastiti Siswi Indrasti)
Judul Disertasi : Isolasi Bakteri dari Lumpur Limbah Tekstil dan Aplikasinya untuk Pengolahan Limbah Tekstil Menggunakan Sistem Kombinasi Anaerob-Aerob
Nama : I Dewa Ketut Sastrawidana NRP : P062050051
Program Studi : Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Dwi Andreas Santosa, M.S Ketua
Prof. Dr. drh. Bibiana W. Lay, M.Sc Dr. Ir. Anas Miftah Fauzi, M.Eng Anggota Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Pengelolaan Dekan Sekolah Pascasarjana Sumberdaya Alam dan Lingkungan
Prof. Dr. Ir. Surjono H. Sutjahjo, M.S Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, M.Si
segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini adalah pengolahan limbah industri tekstil, dengan judul “Isolasi Bakteri dari Lumpur Limbah Tekstil dan Aplikasinya untuk Pengolahan Limbah Industri Tekstil Sistem Kombinasi Anaerob-Aerob” Pencarian bakteri
isolat lokal potensial dan metode pengolahan cair industri tekstil ini sangat penting untuk dikaji, karena keberhasilan pengolahan limbah secara biologis sangat ditentukan oleh faktor jenis bakteri dan sistem pengolahan limbah yang digunakan.
Disertasi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan, Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Seiring dengan selesainya penulisan disertasi ini, penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Prof. Dr. Ir. Surjono H. Sutjahjo, M.S, sebagai Ketua Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan, Sekolah Pascasarjana IPB, yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melakukan penelitian serta arahannya dalam menyelesaikan studi.
2. Dr. Ir. Dwi Andreas Santosa, M.S, sebagai ketua komisi pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, pengarahan, dorongan dan nasehat kepada penulis dalam menyelesaikan disertasi ini.
3. Prof. Dr. drh. Bibiana W. Lay, M.Sc, sebagai anggota komisi pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan dan pengarahan dalam menyelesaikan disertasi ini.
4. Dr. Ir. Anas Miftah Fauzi, M.Eng, sebagai anggota komisi pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, pengarahan dan dorongan kepada penulis dalam menyelesaikan disertasi ini.
5. Departemen Pendidikan Nasional yang telah memberikan beasiswa BPPS dan Yayasan DAMANDIRI di Jakarta yang telah memberikan bantuan dana dalam penulisan disertasi ini.
7. Dekan FPMIPA, Universitas Pendidikan Ganesha, Singaraja yang telah memberikan dukungan moril dan bantuan dana.
8. Ketua Jurusan Pendidikan Kimia dan Jurusan Pendidikan Biologi Universitas Pendidikan Ganesha yang telah memberikan fasilitas penggunaan laboratorium serangkaian pengambilan data.
9. Staf Laboratorium ICBB yang telah banyak membantu dalam pengambilan data.
10. Penghargaan yang tak terhingga juga disampaikan kepada istri tercinta Desak Ketut Armini, S.S, dan anak tersayang Desak Putu Pramesti Ardhaswari yang telah banyak berkorban dan telah memberikan dorongan, bantuan yang tak ternilai dengan penuh kesabaran serta pengertiannya sehingga penulis tetap semangat menyelesaikan disertasi ini.
11. Rekan-rekan PSL angkatan 2005 dan Wisma Pinus IPB
12. Semua pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung yang tidak mungkin untuk disebutkan satu per satu, semoga Tuhan Yang Maha Esa memberkatinya.
Penulis dilahirkan di Desa Belatungan Kecamatan Pupuan Kabupaten Tabanan Propinsi Bali pada tanggal 17 April 1968. Pendidikan SD, SMP dan SMA, diselesaikan di Tabanan. Pada tahun 1994 lulus S1 Jurusan Kimia di Universitas Udayana Denpasar. Pada tahun 1998 penulis berkesempatan melanjutkan studi Pascasarjana (S2) Kimia Murni di UGM bidang Kimia Analitik. Pada tahun 2005 menempuh program S3 di Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan, Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Pada tahun 1995, penulis diangkat menjadi staf pengajar di Jurusan Pendidikan Kimia, Sekolah Tinggi Keguruan dan Ilmu Pendidikan Negeri Singaraja, Bali sekarang menjadi Universitas Pendidikan Ganesha Singaraja (UNDIKSHA). Penulis menjadi pengajar mata kuliah kimia lingkungan, kimia analitik dan kimia instrumen. Penulis menikah dengan Desak Ketut Armini, S.S pada tanggal 25 januari 2002 dan telah dikarunia seorang anak perempuan yaitu Desak Putu Pramesti Ardhaswari umur 6 tahun.
Publikasi ilmiah yang merupakan bagian dari penelitian dalam disertasi ini antara lain :
1. Diterbitkan pada Jurnal Ilmiah Nasional Berita Biologi (Terakreditasi A) Volume 9, Nomor 2, Agustus 2008. Judul : Pemanfaatan Konsorsium Bakteri Lokal untuk Bioremediasi Limbah Tekstil Menggunakan Sistem Kombinasi Anaerob-Aerob
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR GAMBAR... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xviii
I. PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Kerangka Pemikiran ... 4
1.3 Perumusan Masalah ... 6
1.4 Tujuan ... ... 7
1.5 Hipotesis ... 8
1.6 Manfaat Penelitian ... 8
1.7 Keterbaruan ... 8
II TINJAUAN PUSTAKA ... 11
2.1 Profil Industri Tekstil Indonesia ... 11
2.2 Zat Warna Pencelupan Tesktil... 11
2.3 Proses Produksi Tekstil dan Karakteristik Limbah... 13
2.4 Metode Pengolahan Limbah Cair ... 15
2.4.1 Pengolahan Fisika ... 16
2.4.2 Pengolahan Kimia ... 17
2.4.3 Pengolahan Biologi ... 18
2.4.3.1 Pengolahan Menggunakan Proses Pertumbuhan Tersuspensi... 18
2.4.3.2 Pengolahan Menggunakan Proses Pertumbuhan Terlekat... 21
2.5 Pengolahan Air Limbah Tekstil ... 25
2.6 Perombakan Zat Warna Tekstil Secara Biologi ... 27
2.6.1 Perombakan Zat Warna Tekstil Pada Kondisi Anaerob... 28
2.7 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Efisiensi Perombakan
Limbah Tekstil Secara Biologi... 34
2.8 Toksisitas Zat Warna Tekstil ... 36
III METODE PENELITIAN ... 38
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian... 38
3.2 Alat dan Bahan Penelitian ... 38
3.3 Rancangan Penelitian... 39
3.4 Pelaksanaan Penelitian ... 42
3.4.1 Isolasi dan Identifikasi Bakteri Perombak Zat Pewarna Tekstil... 42
3.4.2 Efisiensi Perombakan Zat Warna Pada Kondisi Anaerob Diberbagai Kondisi Lingkungan ... 44
3.4.3 Pengolahan Limbah Tekstil Buatan ... 46
3.4.3.1 Pengolahan Limbah Pada Kondisi Anaerob... 47
3.4.3.2 Pengolahan Limbah Lanjutan Pada Kondisi Aerob... 50
3.4.4 Pengolahan Limbah tekstil Sistem Kombinasi Anaerob- Aerob ... 52
3.4.5 Uji Kualitas Hasil Pengolahan Limbah Tekstil ... 53
3.5 Analisis Data ... 54
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 56
4.1 Kultivasi, Seleksi dan Identifikasi ... . 56
4.2 Efisiensi Perombakan Zat Warna Pada Variasi Kondisi Lingkungan ... 62
4.2.1 Efisiensi Perombakan Pada Variasi pH... 62
4.2.2 Efisiensi Perombakan Pada Variasi Konsentrasi Glukosa.... 64
4.2.3 Efisiensi Perombakan Pada Variasi Konsentrasi Zat Warna. 67
4.2.4 Efisiensi Perombakan Pada Variasi Lama Waktu Inkubasi... 68
4.3 Pengolahan Limbah Tekstil Buatan... 69
4.4 Pengolahan Air limbah Tekstil Sistem Kombinasi Anaerob- Aerob Menggunakan Proses pertumbuhan Terlekat... 79
V. SIMPULAN DAN SARAN ... 86
5.1 Simpulan ... 86
5.2 Saran ... 67
DAFTAR PUSTAKA ... 88
1. Perkembangan ekspor tekstil dan produk tekstil Indonesia ... 11
2. Penggolongan zat warna menurut sifat dan cara pencelupannya... 12
3. Karakteristik limbah cair tekstil... 15
4 Potensial redoks setengah reaksi untuk sistem biologi ... 30
5 Parameter kualitas air limbah yang diukur dan metode pengukurannya... 54
6 Morfologi dan karakter fisiologi bakteri hasil isolasi dari lumpur Instalasi pengolahan limbah tekstil CV. Mama & Leon Tabanan dan lumpur Sungai Badung Denpasar Bali... 61
7 Jumlah koloni bakteri teramobil pada batu vulkanik... 73
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Kerangka pemikiran penelitian... 5
2. Ruang lingkup permasalahan penelitian ... 7
3. Proses pencelupan kain dan karakteristik limbah tekstil ... 14
4. Diagram alir pengolahan limbah cair dengan activated sludge... .. 19
5. Diagram alir pengolahan limbah cair dengan sequential batch reactor... 20
6. Diagram alir pengolahan limbah cair dengan contact stabilization system ... 20
7. Desain reaktor pengolahan limbah cair dengan upflow anaerobic sludge bed ... 21
8. Mekanisme pembentukan biofilm bakteri pada permukaan Padatan ... 22
9. Desain pengolahan limbah cair dengan trickling filter ... 24
10. Desain pengolahan limbah cair dengan fluidized bed reactor ... 24
11. Diagram pengolahan limbah cair industri tekstil ... 26
12. Mekanisme perombakan orange II dikatalisis oleh enzim orange II Azoreductase... 28
13. Mekanisme perombakan zat warna azo menggunakan riboflavin sebagai mediator redoks... 29
14. Mekanisme perombakan reactive red 141 menggunakan Rhizobium radiobacter ... 31
15. Perombakan zat warna mordant yellow 3 dengan sistem kombinasi anaerob-aerob... ... 33
16. Daphnia magna ... 36
17 Struktur kimia zat warna reaktif azo yang digunakan untuk Penelitian... 39
18. Diagran akhir rancanga penelitian ... 41
19 Rancangan bioreaktor anaerob untuk perombakan limbah tekstil menggunakan proses pertumbuhan tersuspensi ... 47
Proses petumbuhan terlekat... 53 22 Perombakan zat warna remazol pada kultivasi suspensi
lumpur pada kondisi anaerob dan aerob selama tiga hari ... 57 23 Pewarnaan Gram bakteri di bawah pengamatan mikroskop
dengan pembesaran 1000x ... 58 24 Efisiensi perombakan zat warna pada kondisi anaerob selama lima
hari inkubasi di berbagai kondisi pH... 62 25 Efisiensi perombakan zat warna azo pada kondisi anaerob
selama lima hari inkubasi diberbagai konsentrasi glukosa... 64 26 Mekanisme perombakan zat warna azo secara indirecct enzymatic... 66 27 Perombakan zat warna azo menggunakan mediator redoks ... 66 28 Efisiensi perombakan zat warna pada kondisi anaerob selama lima
hari inkubasi diberbagai konsentrasi zat warna... 68 29 Perombakan 200 mg/L zat warna pada kondisi anaerob dengan
lama waktu 1-10 hari inkubasi... 69 30 Penurunan konsentrasi zat warna pada limbah tekstil buatan
selang waktu 1-4 hari inkubasi proses pertumbuhan tersuspensi
dan terlekat ... 70 31 Scanning electron micrograph penampakan batu vulkanik dengan
pembesaran 10.000X... 71 32 Scanning electron micrograph permukaan batu vulkanik setelah
diamobilisasi menggunakan konsorsium bakteri pada kondisi
anaerob dengan pembesaran 10.000X... 72 33 Mekanisme perombakan amina aromatik pada kondisi aerob... 75 34 Penurunan COD dan warna pada perombakan lanjutan limbah
tekstil buatan menggunakan proses pertumbuhan tersuspensi
pada kondis aerob selang waktu 1-3 hari... 75 35 Penurunan COD dan warna pada perombakan lanjutan limbah
tekstil buatan menggunakan proses pertumbuhan terlekat
pada kondis aerob selang waktu 1-3 hari ... 76 36 Scanning electron micrograph permukaan batu vulkanik setelah
diamobilisasi menggunakan konsorsium bakteri pada kondisi
37 Perombakan zat warna dalam reaktor anaerob dan COD, BOD dan TSS dalam reaktor aerob pada pengolahan limbah tekstil
sistem kombinasi anaerob-aerob pertumbuhan terlekat... 78 38 Perubahan warna limbah tekstil sebelum dan sesudah pengolahan
pada reaktor anaerob-aerob selama 6 hari inkubasi... 80 39 Hubungan dosis respon log konsentrasi limbah (%) terhadap
mortalitas Daphnia magna paparan 48 jam untuk limbah tekstil
sebelum pengolahan selama... 83 40 Hubungan dosis respon log konsentrasi limbah (%) terhadap jumlah
mortalitas Daphnia magna untuk limbah setelah pengolahan
1 Kurva kalibrasi untuk pengukuran konsentrasi zat warna
menggunakan spektrofotometer UV-Vis……… 94 2 Konsentrasi zat warna yang tersisa pada perombakan 200 mg/L
zat warna selama 5 hari inkubasi pada variasi pH……….. 97 3 One-way Anova: Pengaruh faktor pH terhadap efisiensi perombakan
200 mg/L zat warna azo ... 102 4 Konsentrasi zat warna yang tersisa pada perombakan 200 mg/L
zat warna azo selama 5 hari inkubasi pada variasi
konsentrasi glukosa ……… 108 5 One-way anova: pengaruh glukosa terhadah efisiensi perombakan
200 mg/L zat warna azo………. 113 6. Konsentrasi zat warna yang tersisa pada perombakan 50-400 mg/L
zat warna azo selama 5 hari inkubasi ………... 119 7 Penentuan orde laju perombakan zat warna remazol……… 125 8 One-way anova: Pengaruh konsentrasi zat warna terhadap efisiensi
perombakan zat warna azo selama 5 hari inkubasi ………. 126 9. Konsentrasi zat warna yang tersisa pada perombakan 200 mg/L
zat warna azo pada variasi lama waktu inkubasi……… 132 10. One-way anova : Pengaruh lama waktu inkubasi terhadap
efisiensi perombakan 200 mg/L zat warna azo ………. 140 11 Perombakan warna limbah tekstil buatan pada kondisi
anaerob menggunakan proses pertumbuhan tersuspensi dan
terlekat selama 1-4 hari inkubasi……….. 146 12 Kualitas limbah tekstil buatan sebelum dan sesudah pengolahan
dalam bioreaktor anaerob menggunakan proses pertumbuhan
tersuspensi dan proses pertumbuhan terlekat selama 3 hari inkubasi… 150 13 Karakteristik limbah tekstil buatan hasil pengolahan anaerob untuk
digunakan tahap pengolahan lanjutan pada kondisi aerob... 151 14. Pengolahan limbah tekstil buatan tahap aerob menggunakan
proses pertumbuhan tersuspensi selama 1-3 hari inkubasi……….. 152 15. Pengolahan limbah tekstil buatan tahap aerob menggunakan
setelah pengolahan menggunakan Daphnia magna selama
paparan 48 jam………... 154 17. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup
Nomor : Kep-51/MENLH/10/1995 tentang Baku Mutu Limbah
Cair bagi Kegiatan Industri. Tanggal 23 Oktober 1995………. 155
1.1. Latar Belakang
Industri tekstil dan produk tekstil Indonesia (TPT) memainkan peran yang cukup besar dalam menunjang perekonomian nasional. Pada tahun 2006, industri ini memberikan kontribusi sebesar 11,7% terhadap ekspor nasional, 20,2% terhadap surplus perdagangan nasional dan 3,8% terhadap pembentukan Produk Domestik Bruto (PDB) nasional. Disamping itu, Industri ini tekstil mampu menyerap tenaga kerja sekitar 1,84 juta orang (Miranti 2007). Namun, saat ini keberadaan industri tekstil menjadi industri kontroversi karena di samping berkontribusi besar terhadap peningkatan perekonomian nasional pada sisi lain industri tekstil penghasil limbah cair tinggi dianggap sebagai salah satu penyebab terjadinya pencemaran air. Industri TPT di Indonesia sekitar 85% terkonsentrasi di pulau Jawa sedangkan sisanya tersebar di Sumatera dan Bali.
2
Pada proses pencelupan tekstil lebih banyak memakai zat warna sintetik dibandingkan zat warna alam karena zat warna sintetik dapat memenuhi kebutuhan skala besar, warna lebih bervariasi dan pemakaiannya lebih praktis (Montano 2007). Di antara zat warna sintetik yang tersebar di pasaran, zat paling banyak digunakan dalam pencelupan tekstil adalah zat warna reaktif azo.
Zat warna reaktif azo merupakan zat warna sintetik yang mengandung paling sedikit satu ikatan ganda N=N dan mempunyai gugus reaktif yang dapat membentuk ikatan kovalen dengan gugus –OH, -NH atau –SH pada serat. Zat warna reaktif azo banyak digunakan dalam pencelupan kain terutama dari serat selulosa, rayon dan wool. Hal ini disebabkan zat warna reaktif azo dapat terikat kuat pada kain, memberikan warna yang baik dan tidak mudah luntur (Blackburn dan Burkinshaw 2002). Zat warna reaktif azo disintesis untuk tidak mudah rusak oleh perlakuan kimia maupun fotolitik. Dengan demikian, bila terbuang ke lingkungan dapat bertahan dalam jangka waktu yang cukup lama dan mengalami akumulasi dalam lingkungan sampai pada tingkat konsentrasi tertentu dapat menimbulkan dampak negatif terhadap daya dukung lingkungan.
Studi yang dilakukan oleh Suganda et al. (2005), tentang evaluasi pencemaran limbah industri tekstil terhadap kelestarian lahan sawah melaporkan bahwa lahan sawah yang tergenang limbah tekstil dapat mengurangi produksi padi. Dalam data penelitian tersebut dinyatakan lahan sawah yang sering terkena aliran limbah industri tekstil menghasilkan produksi gabah sebesar sekitar 3 - 3,5 ton/ha/musim sedangkan yang tidak kena aliran limbah tekstil produksinya mencapai 5 - 5,5 ton/ha/musim. Turunnya produksi gabah pada lahan yang terkena aliran limbah tekstil disebabkan karena air limbah tekstil merusak akar dan batang padi.
menghasilkan senyawa amina aromatik yang kemungkinan lebih toksik dibandingkan dengan zat warna azo itu sendiri (Van der Zee 2002). Untuk itu, sistem pengendalian pencemaran limbah tekstil melalui penyediaan instalasi pengolahan air limbah sangat perlu dilakukan.
Dalam rangka pengendalian pencemaran lingkungan oleh limbah industri, Pemerintah Republik Indonesia telah mengeluarkan KepMen LH No. 51/MENLH/10/1995 tentang baku mutu limbah industri cair bagi kegiatan industri dan PP No.82 tahun 2001 tentang pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air. Kedua perundang-undangan tersebut pada intinya mewajibkan setiap usaha dan atau kegiatan melakukan pengolahan limbah sampai memenuhi persyaratan baku mutu air limbah sebelum dibuang ke lingkungan. Perlindungan terhadap sumber-sumber air saat ini memang harus dilakukan karena air merupakan komponen lingkungan hidup yang sangat penting bagi kelangsungan hidup. Konsekuensi dari perundang-undangan tersebut adalah pelaku industri yang aktivitas industrinya menghasilkan limbah dalam jumlah besar dan berpotensi mencemari lingkungan harus membangun instalasi pengolahan air limbah yang memadai.
Sampai saat ini, pembangunan IPAL tekstil masih menjadi masalah terutama bagi industri kelas menengah ke bawah karena keterbatasan biaya untuk pembuatan IPAL. Disamping itu, ketersediaan metode pengolahan limbah yang ada belum banyak bisa diaplikasikan secara langsung pada skala lapang. Kebanyakan metode pengolahan air limbah tekstil menggunakan cara kimia dan fisika. Pelaku industri pencelupan tekstil mengolah limbahnya dengan menambahkan natrium hipoklorit dan alum yang dikombinasikan dengan batu kapur. Pengolahan limbah tekstil cara kimia dan fisika cukup efektif menghilangkan warna, akan tetapi memerlukan biaya yang relatif tinggi dan pemakaian bahan-bahan kimia yang banyak serta menimbulkan sludge yang banyak. Adanya sludge dapat mempercepat pendangkalan bak pengolah bak pengolah limbah sehingga, memerlukan penanganan lanjutan.
4
Pengolahan limbah tekstil secara biologi dapat berlangsung pada kondisi anaerob, aerob maupun kombinasi anaerob-aerob, sedangkan proses pengolahannya dibedakan menjadi dua yaitu proses pengolahan dengan pertumbuhan tersuspensi (suspended growth treatment processes) dan proses pengolahan dengan pertumbuhan terlekat (attached growth treatment processes). Pengolahan dengan proses pertumbuhan terlekat dilakukan dengan
mengamobilisasi mikrob pada padatan pendukung membentuk lapisan tipis yang disebut dengan biofilm. Mikrob yang teramobil pada padatan menghasilkan densitas populasi lebih tinggi dan stabil, lebih tahan terhadap perubahan kondisi lingkungan sehingga dalam penggunaannya untuk mengolah limbah mampu menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan pertumbuhan tersuspensi (HeFang et al. 2004).
1.2. Kerangka Pemikiran
Industri pencelupan tekstil dalam proses produksinya menghasilkan produk samping berupa air limbah dalam jumlah yang besar dan mengandung berbagai macam bahan-bahan kimia. Bahan kimia seperti enzim, asam, detergen, sabun, dan soda abu biasanya digunakan pada proses pengkanjian, pengelantangan dan pewarnaan. Pewarnaan kain umumnya dilakukan dengan cara mencelupkan kain yang akan diwarnai ke dalam larutan zat warna tekstil. Air sisa dari pencelupan tekstil ini, apabila dibuang begitu saja ke perairan tanpa adanya proses pengolahan terlebih dahulu, maka dapat berdampak negatif bagi keberlangsungan ekosistem perairan.
organik biasanya masih tinggi disertai adanya bau yang tak sedap. Untuk itu, perlu dilakukan pengolahan lanjutan yaitu tahap pengolahan aerob. Pengolahan aerob merupakan pengolahan lanjutan yang ditujukan untuk menurunkan bahan-bahan pencemar yang belum sempurna terombak pada tahap anaerob.
Kelemahan pengolahan limbah tekstil menggunakan bakteri adalah efisiensi perombakannya masih rendah. Beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi perombakan antara lain jumlah dan jenis bakteri, kondisi lingkungan dan proses yang digunakan dalam mengolah limbah. Untuk itu, pengkajian penggunaan berbagai jenis bakteri, kondisi lingkungan dan proses pengolahan limbah menjadi hal yang sangat menarik untuk diteliti. Salah satu pengembangan teknologi pengolahan limbah tekstil yang dilakukan adalah sistem kombinasi anaerob-aerob dengan proses pertumbuhan terlekat menggunakan potensi sumberdaya lokal. Sumberdaya lokal yang digunakan adalah bakteri yang diisolasi dari lumpur tempat pembuangan limbah tekstil dan media pelekatan bakteri menggunakan batu vulkanik. Berdasarkan uraian di atas, kerangka pemikiran penelitian ini disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1 Kerangka pemikiran penelitian.
Limbah padat dan cair
Pencemaran air
Industri tekstil
Pengolahan limbah sistem kombinasi
anaerob-aerob
Gangguan pada kualitas air,organisme perairan, estetika dan kesehatan
Menimbulkan kerugian dan dampak negatif terhadap lingkungan dan masyarakat Standar baku mutu
Tidak memenuhi
Memenuhi
Pemilihan teknologi pengolahan limbah Investasi rendah
Efektif dan efisien
Biaya operasional murah Karakteritik limbah
Keasaman (pH)
Penambahan kosubstrat
Konsentrasi zat warna
Lama pengolahan Jenis mikroorganisme
Dapat dibuang ke lingkungan Kondisi sosial, ekonomi,
6
1.3. Perumusan Masalah
Daerah sentral industri tekstil di Bali seperti Gianyar, Tabanan dan Denpasar umumnya masuk pada katagori usaha skala kecil dan menengah. Industri tekstil skala kecil dan menengah yang ada di Bali, sebagian besar membuang limbahnya begitu saja tanpa dilakukan pengolahan terlebih dahulu. Sedangkan beberapa industri yang sudah dilengkapi dengan IPAL masih diragukan efektivitasnya oleh berbagai pihak. Hal ini disebabkan air limbah yang keluar dari IPAL masih mempunyai warna yang intensitasnya cukup tinggi. Air limbah tekstil yang dibuang secara langsung ke badan air dapat menimbulkan permasalahan estetika karena muculnya bau tak sedap dan mengancam kehidupan organisme akuatik. Permasalahan yang dihadapi saat ini adalah belum tersedianya cara pengolahan limbah tekstil yang efektif, murah dan ramah lingkungan yang bisa diaplikasikan secara langsung pada skala lapang.
Penelitian ini mengembangkan cara pengolahan limbah tekstil dengan sistem kombinasi anaerob-aerob menggunakan bakteri yang sudah lama beradaptasi dengan lingkungan limbah tekstil. Beberapa bakteri seperti Aeromonas sp., Pseudomonas sp., Sphingomonas sp. dan Rhizobium radiobacter telah dilaporkan mampu digunakan untuk merombak zat warna tekstil
(Cutright 2001). Walaupun demikian, penelusuran bakteri-bakteri dalam pemanfaatannya untuk mengolah limbah tekstil masih perlu diupayakan untuk menghasilkan teknologi pengolahan limbah yang lebih optimal. Pengolahan limbah tekstil menggunakan bakteri sering berlangsung kurang optimal. Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor, antara lain penggunaan jenis dan jumlah bakteri yang tidak sesuai, proses pengolahan yang kurang tepat dan kondisi lingkungan seperti pH, waktu tinggal limbah, ada tidaknya kosubstrat dan konsentrasi limbah yang kurang mendukung. Proses pengolahan limbah tekstil dapat dilakukan menggunakan proses pertumbuhan tersuspensi dan proses pertumbuhan terlekat. Hasil penelitian ini, memperlihatkan pengaruh faktor lingkungan terhadap efisiensi perombakan zat warna. Disamping itu, penelitian ini juga memperlihatkan seberapa besar efisiensi pengolahan yang dihasilkan dari proses pertumbuhan tersuspensi dan terlekat serta menggunakan kultur tunggal dan konsorsium bakteri yang terlekat pada batu vulkanik.
nilai COD dan BOD5 yang tinggi dan perombakan zat warna azo menghasilkan amina aromatik yang lebih toksik dibandingkan dengan zat warna azo sendiri. Oleh karena itu, diperlukan pengolahan lanjutan tahap aerob untuk menstabilkan bahan organik dan merombak amina aromatik sampai pada tingkat yang lebih aman sebelum dibuang ke lingkungan. Uji toksisitas terhadap hasil pengolahan dilakukan untuk melihat tingkat toksisitas relatif dari limbah yang akan dibuang ke badan air. Lingkup permasalahan yang dikaji dalam penelitian ini disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2 Ruang lingkup permasalahan penelitian. 1.4. Tujuan
1. Mengisolasi dan mengidentifikasi bakteri yang hidup di lingkungan limbah tekstil digunakan untuk mengolah limbah tekstil.
2. Menganalisis faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi aktivitas bakteri dalam merombak zat warna tekstil
3. Mendapatkan sistem kombinasi anaerob-aerob yang lebih efisien dan potensial digunakan untuk mengolah limbah tekstil.
4. Mengetahui toksisitas hasil pengolahan limbah tekstil sistem kombinasi anaerob-aerob.
Limbah cair industri tekstil
Bahan organik dan
intensitas warna tinggi Pengolahan secara biologi
pH Glukosa
Lama pengolahan
Konsentrasi zat warna
Memenuhi Standar Baku Mutu Limbah Industri
Tidak toksik
Pengolahan tahap anaerob
Pengolahan tahap aerob
Pertumbuhan tersuspensi Pertumbuhan
terlekat
Kultur tunggal
Konsorsium Kultur tunggal
8
1.5. Hipotesis
1. Beberapa bakteri yang hidup dalam lingkungan air limbah tekstil dapat dimanfaatkan untuk mengolah limbah tekstil dan aktivitas perombakannya dipengaruhi oleh kondisi lingkungan.
2. Pengolahan limbah tekstil menggunakan bakteri yang teramobil pada batu vulkanik pada reaktor sistem kombinasi anaerob dan aerob menghasilkan efisiensi perombakan yang lebih tinggi dibandingkan dengan pengolahan mengggunakan sel bebas.
1.6. Manfaat Penelitian
1. Memberikan informasi ilmiah tentang pemanfaatan sumberdaya lokal untuk pengolahan limbah cair industri tekstil.
2. Memberikan informasi ilmiah tentang faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas bakteri dalam merombak zat warna tekstil
3. Memberikan sumbangan ilmiah terhadap bidang bioteknologi pengendalian limbah cair industri tekstil
1.7. Keterbaruan
H2O2/UV/Fe2+, Ozon/UV, Ozon/H2O2, Ozon/UV/H2O2, dan Ozon/TiO2/H2O2, (Al-Kdasi et al. 2004). Kajian perombakan zat warna tekstil menggunakan cara fisika dan kimia pada umumnya memberikan hasil yang cukup efektif. Namun, pada operasionalnya memerlukan biaya yang relatif tinggi sehingga aplikasinya pada skala lapang masih menjadi kendala terutama bagi industri skala kecil dan menengah. Untuk itu, perlu dilakukan inovasi teknologi perombakan zat warna tekstil ke arah peningkatan efisien dan ramah lingkungan sehingga mampu menghasilkan teknologi potensial untuk digunakan pada industri tekstil.
Beberapa metode perombakan zat warna tekstil secara biologi yang telah dilakukan adalah menggunakan jamur, alga dan bakteri. Jamur penghasil enzim lignolitik seperti lignin peroksidase, mangan peroksidase dan laccase dilaporkan potensial digunakan untuk mengolah limbah tekstil. Studi tentang beberapa jenis jamur penghasil enzim lignolitik yang digunakan untuk mengolah limbah tekstil antara lain, jamur Phanerocaete chrysosporium (Capalash and Sharma 1992), Trametes villosa dan Trametes pycnoporus (Machado et al. 2006) dan Aspergillus sp (Ramya et al. 2007). Pemanfaatan alga hijau (green algae) untuk
merombak zat warna monoazo dan diazo (Omar 2008).
Disamping menggunakan jamur dan alga, kajian penanganan limbah zat warna tekstil menggunakan bakteri saat ini terus dikembangkan karena diyakini sebagai strategi pengendalian pencemaran yang efektif, murah dan ramah lingkungan. Studi pemanfaatan bakteri untuk merombak zat warna tekstil yang telah dilakukan adalah menggunakan teknik batch maupun aliran (flow) yang berlangsung pada kondisi anaerob, aerob dan kombinasi anaerob-aerob. Beberapa jenis bakteri yang digunakan untuk merombak zat warna tekstil dengan teknik batch pada kondisi anaerob adalah (1) konsorsium bakteri dengan bantuan glukosa sebagai sumber karbon (Mendez et al. 2004; Georgiou et al. 2003), (2) bakteri fakultatif Sphingomonas sp. BN6 dengan bantuan enzim flavin reductase (Russ et al. 2000), (3) perombakan menggunakan bakteri Rhizobium
radiobacter MTCC 8161 (Telke et al. 2008) dan (4) konsorium bakteri dari
10
Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus dan Escherichia coli (Ajibola et al. 2005;
Mona et al. 2008) dan Enterobacter agglomerans (Moutaouakkil et al. 2003). Konsorsium bakteri yang terdiri dari Pseudomonas sp., Bacillus sp., Halomonas sp., dan Micrococcus sp. (Padmavathy et al. 2003).
Studi perombakan zat warna tekstil menggunakan sistem kombinasi anaerob-aerob yang telah dilakukan adalah (1) anaerobic-aerobic sequencing batch reactor (Luangdilok and Panswad 2000 ; Liyan et al. 2001; Gonsalves et al.
2005), (2) Sequencing batch biofilm reactor menggunakan konsorsium bakteri dari sungai Lagadar (Wahyuni et al. 2003), (3). Pengolahan dengan kombinasi anaerob-aerob teknik batch menggunakan lumpur aktif (Manurung et al. 2004; Melgoza et al. 2004), dan (4) Squential anoxic-aerobic bioreactor menggunakan konsorsium bakteri Stenotrophomonas sp., Pseudomonas sp., dan Bacillus sp. yang diamobilkan pada poliuretan. Pada tahap anoksik pengaliran zat warna dilakukan secara up flow fixed-film column reactor sedangkan pada tahap aerob menggunakan metode continously stirred aerobic reactor (Khehra et al. 2006)
III. METODE PENELITIAN
3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian
Kegiatan isolasi bakteri perombak zat warna tekstil sampai pengolahan air limbah tekstil pada bioreaktor dan uji toksisitas dilaksanakan di laboratorium bioteknologi lingkungan Indonesian Center for Biodiversity and Biotechnology ( ICBB) bogor, laboratorium mikrobiologi Jurusan Pendidikan Biologi dan laboratorium biokimia Jurusan Pendidikan Kimia UNDIKSHA Singaraja-Bali. Identifikasi bakteri hasil isolasi dilakukan di laboratorium mikrobiologi Fakultas Kedokteran Hewan IPB dan Pengamatan pembentukan biofilm pada batu vulkanik menggunakan scanning electron microscope dilakukan di laboratorium pengujian material Pusat Penelitian Metalurgi, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Serpong, Kabupaten Tangerang, Provinsi Banten. Kegiatan penelitian dilaksanakan selama 15 bulan yaitu, mulai Mei 2007 sampai Agustus 2008.
Lumpur untuk isolasi bakteri diambil dari instalasi pengolahan air limbah tekstil di industri pencelupan tekstil CV. Mama & Leon Kabupaten Tabanan dan Sungai Badung, Denpasar, Provinsi Bali yang menjadi tempat aliran pembuangan limbah tekstil. Titik pengambilan sampel pada CV. Mama & Leon dibagi menjadi tiga lokasi yaitu, pada bak penampungan limbah awal (tanpa pengolahan), bak pengolahan dan pada saluran pembuangan akhir menuju sungai. Lumpur Sungai Badung diambil secara komposit yaitu lumpur diambil di beberapa lokasi badan sungai yang dijadikan tempat muara akhir pembuangan limbah tekstil. Lumpur diambil pada setiap lokasi sebanyak 100-250 gram kemudian digabung menjadi satu. Lumpur yang telah digabung tersebut diambil 100 gram untuk dijadikan sampel pada tahap isolasi bakteri. Batu vulkanik yang digunakan sebagai media pengamobil atau pelekatan bakteri diambil dari lereng Gunung Batur Kecamatan Kintamani, Kabupaten Bangli, Provinsi Bali.
3.2. Alat dan Bahan Penelitian
neraca analitik. Peralatan yang digunakan untuk pengolahan air limbah tekstil meliputi erlenmeyer, reaktor terbuat dari kaca, aerator, keran air dan selang.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah lumpur limbah tekstil, media pendukung (material support) berupa batu vulkanik dengan diameter 0,1-0,2 cm. Bahan-bahan kimia yang digunakan untuk pertumbuhan mikrob meliputi amonium sulfat, kalium dihidrogen posfat, magnesium sulfat heptahidrat, feroamonium sitrat, kalsium klorida dihidrat, yeast extract, asam borak, seng sulfat heptahidrat, mangan klorida tetrahidrat, nikel klorida heksahidrat, natrium molibdat dihidrat, tembaga (II) klorida dihidrat, zat warna remazol red, remazol yellow, remazol black, remazol blue dan glukosa. Struktur kimia zat warna
remazol yang digunakan disajikan pada Gambar 17.
[image:34.612.128.512.92.774.2]
Gambar 17 Struktur kimia zat warna reaktif azo yang digunakan untuk penelitian
3.3. Rancangan Penelitian
Penelitian dilakukan secara bertahap dimulai dari isolasi dan identifikasi bakteri potensial perombak zat warna tekstil dan uji aktivitas perombakan pada variasi kondisi lingkungan (pH, konsentrasi glukosa, konsentrasi zat warna dan
N=N
NaO3SOCH2CH2SO2 SO3Na
HO
NH2
SO3Na N=N
NaO3SOCH2CH2SO2
Remazol blackB (C.I. Reactive black 5) N=N
NaO3S
OH NH
SO3Na N N
N Cl
Remazol red (C.I. Reactive red 198)
OCH3
SO2CH2CH2OSO3Na OCH3 N=N C
C N HOC
CH3
SO3Na
Remazol yellow (C.I. Reactive yellow 17)
SO3Na N=N
NH2 O
SO3Na
N N H
SO2CH2CH2OSO3Na
NaO3SOCH2CH2O2SCH2CH2HNOC
40
lama waktu inkubasi). Bakteri-bakteri potensial dan kondisi lingkungan optimum yang diperoleh dari perlakuan tersebut selanjutnya diaplikasikan pada pengolahan limbah tekstil buatan dalam reaktor anaerob-aerob.
Proses pengolahan limbah tekstil buatan pada reaktor menggunakan sistem pertumbuhan tersuspensi dan pertumbuhan terlekat sedangkan bakteri yang digunakan adalah kultur tunggal dan konsorsium. Parameter yang diamati adalah warna, pH, Bau, TDS, TSS, nitrat, nitrit, BOD dan COD pada selang waktu 1 sampai 4 hari inkubasi. Sistem pengolahan limbah terbaik yang diperoleh diaplikasikan pada pengolahan limbah tekstil yang diambil dari industri pencelupan tekstil. Hasil pengolahan limbah dengan sistem kombinasi anaerob-aerob tersebut dianalisis kualitas limbahnya dan dibandingkan dengan baku mutu limbah menurut KepMen LH No. 51/MENLH/10/1995. Disamping itu, dilakukan uji toksisitas akut menggunakan Daphnia magna. ISO 66431, merekomendasikan Daphnia magna sebagai hewan uji untuk toksisitas akut limbah perairan tawar
Tahap 1. Isolasi dan Identifikasi Bakteri
Tahap 2. Uji aktivitas perombakan
Tahap 3. Pengolahan limbah tekstil buatan
[image:36.612.117.506.53.720.2]Tahap 4. Aplikasi sistem pengolahan kombinasi anaerob-aerob untuk pengolahan limbah dari industri pencelupan tekstil
Gambar 18 Diagram alir rancangan penelitian
Homogenisasi lumpur dengan garam visiologis
Kultivasi pada media
cair berisi zat warna Seleksi Isolat Identifikasi Genus bakteri
Uji aktivitas pada variasi pH
Uji aktivitas pada variasi
glukosa Uji aktivitas pada
variasi konsentrasi zat warna
Uji aktivitas pada variasi lama inkubasi
Isolat unggul Kondisi optimum
perombakan
Konsorsium
Kultur tunggal
Analisis warna, pH, bau, TDS, TSS, nitrat, nitrit, klorida, BOD dan
COD
Sistem pengolahan anaerob dengan isolat terbaik
Sistem pengolahan aerob dengan isolat terbaik Pengolahan limbah tekstil
buatan tahap anaerob
Pertumbuhan tersuspensi
Pertumbuhan terlekat
Pengolahan lanjutan limbah tekstil buatan
tahap aerob
Pengolahan limbah tekstil dalam reaktor anaerob-aerob
KepMen LH No.51/MENLH/10/1995 Analisis warna, pH, Bau, TDS, TSS,
nitrat, nitrit, klorida, BOD dan COD
42
3.4 Pelaksanaan Penelitian
3.4.1 Isolasi dan Identifikasi Bakteri Perombak Zat Pewarna Tekstil 1. Kultivasi dan Seleksi Bakteri
Suspensi sampel untuk tujuan isolasi dibuat dengan cara memasukkan sebanyak 1 gram lumpur ke dalam tabung reaksi dan ditambahkan larutan garam fisiologis hingga volume 10 mL, kemudian dihomogenisasi menggunakan vortex. Sebanyak 1 mL suspensi tersebut dimasukkan ke dalam tabung reaksi lain dan ditambahkan larutan garam fisiologis hingga volume 10 mL dan dihomogenisasi kembali. Bakteri yang terkandung pada suspensi kemudian ditumbuhkan pada kondisi anaerob menggunakan tabung ulir dan kondisi aerob menggunakan erlenmeyer. Komposisi media cair yang digunakan adalah mengikuti metode isolasi yang telah dilakukan Khehra et al. (2006). Dalam satu liter media cair tersebut terdiri dari (NH4)2SO4 (1,0 g), KH2PO4 (1,0 g), Na2HPO4 (3,6 g), MgSO4.7H2O (1,0 g), Fe(NH4)sitrat (0,01 g), CaCl2.2H2O (0,1 g), 0,05% yeast extract dan 10 mL larutan trace element. Satu liter trace element terdiri dari
ZnSO4.7H2O (10,0 mg), MnCl2.4H2O (3,0 mg), CoCl2.6H2O (1,0 mg), NiCl2.6H2O (2,0 mg), Na2MoO4.2H2O (3,0 mg), H3BO3 (3,0 mg), CuCl2.2H2O (1,0 mg).
Kultivasi dan Seleksi Bakteri pada Kondisi Anaerob
Kultivasi bakteri pada kondisi anaerob dilakukan dengan memindahkan sebanyak 1 mL suspensi sampel secara aseptik ke dalam tabung ulir ukuran 10 mL yang berisi 1/3 bagian media cair, zat warna remazol red 50 mg/L yang telah disterilkan. Ke dalam tabung ulir tersebut ditambahkan kembali media cair secara perlahan-lahan sampai penuh dan ditutup rapat. Biakan dalam tabung ulir diinkubasi pada suhu 30oC dalam inkubator sampai tumbuh koloni yang ditandai pudarnya warna. Bakteri yang tumbuh, selanjutnya dilakukan seleksi dengan menumbuhkan kembali secara bertahap pada media cair dengan kandungan zat warna remazol red yang lebih tinggi yaitu 100, 150, 200, 250, 300, 350, dan 400 mg/L. Selanjutnya dilakukan isolasi bakteri dengan cara yang sama yang ditumbuhkan pada media cair yang mengandung zat warna remazol yellow, remazol blue, remazol black dan campuran keempat zat warna remazol
Kultivasi dan Seleksi Bakteri pada Kondisi Aerob
Kultivasi bakteri pada kondisi aerob dilakukan dengan memindahkan sebanyak 1 mL suspensi sampel secara aseptik ke dalam erlenmeyer ukuran 100 mL yang telah berisi 5 mL media cair dan zat warna remazol red 50 mg/L yang telah disterilkan. Selanjutnya ditambahkan kembali media cair secara perlahan sampai volume 10 mL. Biakan dalam erlenmeyer ditutup rapat dan diinkubasi pada suhu 30oC sambil digojog menggunakan shaker sampai tumbuh koloni yang ditandai munculnya kekeruhan. Bakteri yang tumbuh, diseleksi dengan cara menumbuhkan kembali ke dalam erlenmeyer lain yang berisi media cair yang sama dengan kandungan zat warna remazol red yang lebih tinggi yaitu 50, 100 dan 150 mg/L. Selanjutnya dilakukan isolasi bakteri dengan cara yang sama yang ditumbuhkan pada media cair yang mengandung zat warna remazol yellow, remazol blue, remazol black dan campuran keempat zat warna tersebut.
2. Pemurnian Bakteri Hasil Isolasi
Pemurnian Bakteri pada Kondisi Anaerob
Bakteri anaerob yang tumbuh pada perlakuan masing-masing zat warna reaktif azo dimurnikan dengan teknik agar tuang. Sebanyak 1 mL suspensi dituangkan ke dalam cawan petri dan selanjutnya diisi media cair dan agar steril dalam kondisi hangat (suhu sekitar 40oC). Selanjutnya cawan petri ditutup rapat dan digoyang-goyangkan kemudian dimasukkan ke dalam toples kaca dan disemprot dengan gas nitrogen. Toples ditutup rapat hingga kondisi kedap udara, selanjutnya diinkubasi selama 2 hari.
Pemurnian Bakteri pada Kondisi Aerob
44
3. Identifikasi Bakteri Hasil Isolasi Penentuan Gram
Sel bakteri hasil isolasi dioleskan pada kaca obyektif. Olesan difiksasi panas secara hati-hati, selanjutnya ditetesi pewarna ungu kristal, dibiarkan selama 1 menit lalu dibilas dengan akuades. Olesan ditetesi kembali menggunakan larutan iodium dan dibiarkan selama 2 menit lalu dibilas dengan etanol 95% selama 30 detik, kemudian dicuci dengan akuades. Olesan ditetesi larutan safranin dan dibiarkan selama 30 detik selanjutnya dibilas dengan akuades. Olesan diamati dengan mikroskop, bakteri Gram positif akan berwarna ungu sedangkan Gram negatif berwarna merah muda.
Pengujian Aktivitas Biokimia
Bakteri yang telah dimurnikan dilakukan pengujian aktivitas biokimia untuk menentukan genus bakteri tersebut. Uji aktivitas biokimia yang dilakukan meliputi uji katalase, oksidase, uji karbohidrat, uji sitrat, uji urease, uji Voges-Proskaeur, hidrolisis gelatin dan casein, dekorboksilasi arginin, dan uji pembentukan indol. Hasil uji aktivitas biokimia dari masing-masing bakteri selanjutnya dianalisis merujuk pada Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology ( Holt et al. 1994)
3.4.2 Efisiensi Perombakan Zat Warna pada Kondisi Anaerob Diberbagai Kondisi Lingkungan
1. Efisiensi Perombakan Zat Warna pada Variasi pH
remazol yellow 424 nm, remazol red 526 nm, remazol black 598 nm, remazol
blue 602,5 nm dan campuran keempat zat warna dengan rasio berat yang sama
adalah 579,5 nm. Penentuan efisiensi perombakan masing-masing zat warna dilakukan dengan cara membandingkan jumlah (konsentrasi) zat warna yang terombak terhadap konsentrasi zat warna mula-mula dan dikalikan 100 persen.
2 Efisiensi Perombakan Zat Warna pada Variasi Konsentrasi Glukosa Sebanyak 1 mL suspensi dimasukkan ke dalam tabung ulir 10 mL yang 1/3 bagiannya berisi media cair, 200 mg/L zat warna remazol red dan 1 g/L glukosa yang telah disterilkan. Campuran diatur pada pH optimum yang diperoleh dari perlakuan perombakan zat warna pada variasi pH. Campuran ditambahkan kembali media cair secara perlahan hingga penuh dan di tutup rapat kemudian diinkubasi pada suhu 30oC selama 5 hari. Setelah 5 hari, diambil sebanyak 10 mL untuk disentrifugasi pada 2.790 x g selama 30 menit. Konsentrasi zat warna diukur menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 526 nm. Selanjutnya dilakukan perlakuan variasi penambahan 0, 2, 3 dan 4 g/L glukosa dan perlakuan menggunakan zat warna remazol yellow, remazol blue, remazol black dan campuran dari keempat zat warna tersebut. Efisiensi perombakan
masing-masing zat warna ditentukan dengan cara membandingkan jumlah (konsentrasi) zat warna yang terombak terhadap konsentrasi zat warna mula-mula dan dikalikan 100 persen.
46
perombakan zat warna remazol yellow, remazol blue, remazol black dan campuran dari keempat zat warna tersebut pada variasi konsentrasi. Efisiensi perombakan masing-masing zat warna ditentukan dengan cara membandingkan jumlah (konsentrasi) zat warna yang terombak terhadap konsentrasi zat warna mula-mula dan dikalikan 100 persen.
4 Efisiensi Perombakan Zat Warna pada Variasi Lama Waktu Inkubasi Sebanyak 1 mL suspensi bakteri dimasukkan ke dalam tabung ulir ukuran 10 mL yang 1/3 bagiannya berisi media cair, glukosa dan zat warna remazol red dengan konsentrasi optimum yang diperoleh dari perlakuan perombakan pada variasi konsentrasi glukosa dan zat warna. Campuran diatur pada pH optimum kemudian ditambahkan kembali dengan media cair secara perlahan hingga penuh dan ditutup rapat. Campuran tersebut selanjutnya diinkubasi pada suhu 30oC selama 1 hari. Setelah 1 hari, diambil 10 mL untuk disentrifugasi pada 2.790 x g selama 30 menit kemudian diukur konsentrasi zat warna menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 526 nm. Selanjutnya dilakukan perlakuan variasi lama waktu inkubasi 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 10 hari. Disamping itu, dilakukan perlakuan variasi lama waktu inkubasi untuk perombakan zat warna remazol yellow, remazol blue, remazol black dan campuran dari keempat zat warna tersebut. Efisiensi perombakan zat warna ditentukan dengan cara membandingkan konsentrasi zat warna yang dirombak terhadap konsentrasi mula-mula dan dikalikan 100 persen.
3.4.3. Pengolahan Limbah Tekstil Buatan
tekstil buatan tahap anaerob selanjutnya diukur penurunan konsentrasi zat warna menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang maksimumnya. Hasil pengolahan pada kondisi anaerob kemudian diolah lebih lanjut pada kondisi aerob dengan menggunakan bakteri kultur tunggal dan konsorsium hasil isolasi dari lumpur Sungai Badung.
3.4.3.1. Pengolahan Limbah pada Kondisi Anaerob
1. Pengolahan Menggunakan Proses Pertumbuhan Tersuspensi Rancangan Bioreaktor
[image:42.612.122.500.138.758.2]Unit pengolahan limbah tekstil buatan menggunakan proses pertumbuhan tersuspensi terdiri dari 3 bak yang terbuat dari kaca, yaitu bak pengisi, bak pengolah anaerob dan bak penampung efluen. Bak pengisi mempunyai volume 9.600 mL dengan dimensi panjang (20 cm), lebar (16 cm) dan tinggi (30 cm) sedangkan bak pengolah (reaktor anaerob) dan bak penampung efluen mempunyai dimensi yang sama yaitu ukuran panjang x lebar x tinggi internalnya adalah 10 x 5,5 x 20 cm dengan volume total 1.100 mL. Rancangan reaktor pengolahan limbah tekstil disajikan pada Gambar 19.
Gambar 19 Rancangan bioreaktor anaerob untuk perombakan limbah tekstil menggunakan proses pertumbuhan tersuspensi
.
Proses Pengolahan Limbah
Bak pengolah anaerob dibuat seri sebanyak 6 buah yang berturut-turut berisi bakteri yang memberikan efisiensi terbaik pada perombakan masing-masing zat warna dan konsorsium bakteri (campuran dari kelima bakteri tersebut). Limbah tekstil buatan pada bak pengisi ditambahkan 50 mL media cair dan 2 g glukosa per liter limbah. Limbah diatur pada pH sekitar 7, kemudian dialirkan ke masing-masing reaktor anaerob yang telah berisi 100 mL kultur
Bak pengisi
Penampung gas Reaktor anaerob Keran
48
bakteri secara upflow selama 1 jam sampai mendekati penuh. Masing-masing bak pengolah anaerob berisi sekitar 900 mL limbah tekstil buatan dan didiamkan selang waktu 4 hari untuk terjadinya proses perombakan warna. Hasil pengolahan anaerob dilakukan pengukuran konsentrasi zat warna setiap hari selama 4 hari. Hasil perombakan warna yang efisiensinya tinggi dianalisis parameter kualitas limbah yang meliputi pH, bau, TSS, TDS, nitrat, nitrit, BOD dan COD. Pengolahan limbah tekstil buatan dengan proses pertumbuhan tersuspensi diulang tiga kali.
2. Pengolahan Menggunakan Proses Pertumbuhan Terlekat Rancangan Bioreaktor
[image:43.612.125.504.68.774.2]Unit Pengolahan limbah tekstil buatan menggunakan proses pertumbuhan terlekat juga terdiri dari 3 bak yang terbuat dari kaca, yaitu bak pengisi, bak pengolah dan bak penampung. Bak pengisi mempunyai volume sebesar 9.600 mL dengan dimensi panjang (20 cm), lebar (16 cm) dan tinggi (30 cm). Bak pengolah (reaktor anaerob) dengan volume total 1540 mL dengan dimensi ukuran panjang x lebar x tinggi internalnya masing-masing 11 x 7 x 20 cm. Setelah ditambahkan batu vulkanik 757 gram, volume efektif reaktor untuk limbah adalah 900 mL. Bak penampung efluen dengan volume yang sama dengan bak pengolah anaerob.
Gambar 20 Rancangan bioreaktor anaerob untuk perombakan limbah tekstil menggunakan proses pertumbuhan terlekat
Prinsip pengolahan dimulai dari ekualisasi limbah tekstil pada pH 7 dan ditambahkan nutrisi kemudian dialirkan melalui keran pengalir secara upflow ke bak pengolah anaerob yang berisi bakteri teramobil pada batu vulkanik. Setelah bak anaerob mendekati penuh dibiarkan selama 4 hari. Jumlah zat warna yang
Batu vulkanik Bak pengisi
Penampung gas Reaktor anaerob Keran
terombak diukur setiap hari selama 4 hari menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang maksimum.
Amobilisasi Bakteri Anaerob pada Batu Vulkanik
Batu vulkanik yang digunakan sebagai media pengamobil diambil dari lereng Gunung Batur, Kintamani, Bali. Batu vulkanik dihancurkan sedemikian rupa untuk memperoleh ukuran dengan diameter berkisar 0,1-0,2 cm. Batu vulkanik dicuci dengan akuades sebanyak 3 kali, dikeringkan dalam oven pada suhu 105oC selama 1 jam dan selanjutnya disterilisasi menggunakan autoklaf pada suhu 121oC selama 15 menit. Ke dalam 6 buah reaktor anaerob masing-masing diisi 757 gram batu vulkanik steril yang digunakan sebagai media tempat pelekatan bakteri. Bakteri yang diamobilkan pada masing-masing bioreaktor adalah bakteri yang memberikan efisiensi terbaik pada perombakan zat warna remazol yellow, remazol red, remazol black, remazol blue, remazol campuran dan konsorsium bakteri. Amobilisasi bakteri pada batu vulkanik mengikuti metode yang telah dilakukan Castilla et al. (2003), yaitu sebanyak 100 mL kultur bakteri ditumbuhkan dalam reaktor anaerob selanjutnya ditambahkan media tumbuh dan dibiarkan selama 3 hari. Setelah 3 hari cairan dalam bioreaktor dialirkan ke luar melalui keran untuk mengeluarkan bakteri yang tidak terikat pada batu vulkanik. Pengamatan visual permukaan batu vulkanik sebelum dan setelah diamobilisasi dengan bakteri menggunakan scanning electron microscope.
Penentuan Jumlah Sel Teramobil Pada Batu Vulkanik
50
Proses Pengolahan Limbah Dalam Bioreaktor
Volume efektif bioreaktor anaerob untuk limbah adalah 900 mL atau 58,44%(v/v). Limbah tekstil buatan pada bak pengisi ditambahkan 50 mL media cair dan 2 g glukosa per liter limbah, kemudian dialirkan ke dalam 6 buah reaktor yang disusun secara seri. Teknik pengaliran limbah ke bak pengolah secara upflow dengan laju alir sekitar 15 mL/menit selama 1 jam. Selanjutnya, limbah
dalam bak pengolah anaerob didiamkan selama 4 hari untuk terjadinya proses perombakan warna. Konsentrasi zat warna hasil pengolahan anaerob diukur setiap hari selama 4 hari menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Limbah hasil pengolahan diukur parameter kualitas limbah meliputi pH, bau, TSS, TDS, nitrat, nitrit, BOD dan COD. Pengolahan limbah tekstil buatan dengan proses pertumbuhan terlekat diulang tiga kali.
Kontrol Perlakuan Adsorpsi Limbah Tekstil Menggunakan Batu Vulkanik Sebanyak 50 mL limbah tekstil buatan yang telah ditambahkan media cair dimasukkan ke dalam erlenmeyer ukuran 100 mL yang berisi 17 gram batu vulkanik steril. Campuran tersebut didiamkan selama 4 hari, kemudian diambil sebanyak 10 mL untuk disentrifugasi pada 2.790 x g selama 30 menit. Konsentrasi zat warna diukur setiap hari selama 4 hari menggunakan spektrofotometer UV-Vis.
3.4.3.2. Pengolahan Lanjutan pada Kondisi Aerob
Pengolahan Menggunakan Proses Pertumbuhan Tersuspensi
Ke dalam 6 buah buah erlenmeyer 500 mL masing-masing diisi 250 mL sampel limbah hasil proses pengolahan anaerob. Masing-masing erlenmeyer ditambahkan 5 mL nutrisi dengan konsentrasi 10% dari yang digunakan pada tahap anaerob kemudian diatur pH hingga 7. Campuran tersebut ditambahkan 10 mL kultur bakteri, kemudian diinkubasi sambil diaerasi menggunakan aerator. Pengolahan dilakukan perlakuan variasi waktu tinggal limbah 1; 2 dan 3 hari. Air limbah hasil pengolahan diukur pH, bau, TSS, TDS, BOD, COD, nitrat, nitrit dan warna.
Pengolahan Menggunakan Proses Pertumbuhan Terlekat
Bakteri yang digunakan untuk mengolah limbah pada kondisi aerob dengan proses pertumbuhan terlekat adalah bakteri dengan aktivitas perombakan tinggi yang diperoleh dari pengolahan aerob proses pertumbuhan tersuspensi. Pengolahan lanjutan dengan proses pertumbuhan terlekat terdiri dari 3 tahapan yaitu, tahap amobilisasi bakteri aerob pada batu vulkanik, penentuan jumlah koloni yang teramobil pada batu vulkanik dan pengolahan limbah.
Amobilisasi Bakteri Aerob pada Batu Vulkanik
Sebanyak 148 gram batu vukanik dimasukkan ke dalam erlenmeyer ukuran 500 mL kemudian ditambahkan 50 mL kultur bakteri aerob dan 150 mL media tumbuh. Campuran tersebut didiamkan selama 3 hari sambil diaerasi menggunakan aerator. Setelah 3 hari, cairan dituang untuk mengeluarkan bakteri yang tidak terlekat pada batu vulkanik. Pengamatan visual terhadap permukaan struktur batu vulkanik setelah diamobilisasi dengan bakteri menggunakan scanning electron microscope.
Penentuan Jumlah Sel Teramobil pada Batu Vulkanik
52
diencerkan sampai 1010 kali selanjutnya ditumbuhkan pada media agar menggunakan cawan petri dan diinkubasi selama dua hari. Jumlah koloni bakteri yang tumbuh dalam media agar dihitung menggunakan metode TPC.
Proses Pengolahan Limbah
Ke dalam erlenmeyer ukuran 500 mL yang berisi bakteri teramobil pada batu vulkanik ditambahkan 250 mL limbah hasil pengolahan anaerob dan 15 mL nutrisi dengan konsentrasi 10% dari nutrisi yang digunakan pada pengolahan anaerob. Pengolahan dilakukan perlakuan variasi waktu tinggal limbah 1; 2 dan 3 hari sambil diaerasi menggunakan aerator. Air limbah hasil pengolahan diuji pH, bau, TSS, TDS, BOD, COD, nitrat, nitrit dan warna. Kualitas hasil pengolahan limbah tekstil buatan dengan proses pertumbuhan terlekat dibandingkan dengan hasil pengolahan proses tersuspensi. Hasil pengolahan terbaik selanjutnya digunakan untuk mengolah limbah yang diambil dari industri pencelupan tekstil.
3.4.4. Pengolahan Limbah Tekstil Sistem Kombinasi Anaerob-Aerob
Air limbah tekstil diambil dari industri pencelupan tekstil CV. Mama & Leon yang berlokasi di Kabupaten Tabanan, Provinsi Bali. Air limbah yang digunakan adalah air limbah tekstil yang belum mengalami pencampuran dan pengolahan. Air limbah tekstil diolah dengan sistem kombinasi anaerob-aerob dengan proses pertumbuhan terlekat menggunakan konsorsium bakteri atau kultur tunggal dengan efisiensi perombakan terbaik yang diperoleh pada perlakuan pengolahan limbah tekstil buatan.
Perancangan Bioreaktor
Gambar 21 Rancangan bioreaktor pengolahan limbah tekstil sistem kombinasi anaerob-aerob menggunakan proses pertumbuhan terlekat
Proses Pengolahan Limbah
Limbah pada bak pengisi ditambahkan 50 mL media cair dan glukosa sebanyak 2 g/L, kemudian dikondisikan pada pH 7 dengan menambahkan HCl. Limbah dialirkan ke bak pengolah anaerob secara upflow dengan laju alir sekitar 15 mL/menit selama 1 jam. Proses perombakan anaerob dibiarkan selama 3 hari kemudian dialirkan ke bak pengolah aerob dan dibiarkan 3 hari sambil diaerasi. Setelah waktu pendiaman 3 hari, limbah dialirkan ke bak penampung dan dilakukan analisis kualitas limbah. Pengolahan limbah tekstil dengan sistem kombinasi anaerob-aerob diulang tiga kali.
3.4.5. Uji Kualitas Hasil Pengolahan Limbah Tekstil
Uji kualitas limbah hasil pengolahan ditujukan untuk menilai efisiensi pengolahan limbah tekstil menggunakan sistem kombinasi anaerob-aerob dan kelayakan air limbah hasil pengolahan untuk dibuang ke lingkungan. Parameter kualitas limbah yang diukur meliputi beberapa parameter fisika dan kimia serta tingkat toksisitas akut terhadap hewan uji Daphnia magna.
1. Uji Parameter Fisika dan Kimia
Parameter kimia dan fisika kualitas limbah yang diukur mengacu pada baku mutu kualitas air yang termuat pada KepMen LH No. 51/MENLH/10/1995 tentang baku mutu limbah cair bagi kegiatan industri. Parameter kualitas limbah yang diuji dan metode pengukurannya disajikan pada Tabel 5.
Bak pengisi Limbah dan nutrisi
Penampung gas
Reaktor anaerob
Batu vulkanik
Aerator
Reaktor aerob
54
Tabel 5 Parameter kualitas air limbah yang diukur dan metode pengukurannya No Parameter Satuan Metode Pengukuran
1 pH - Elektrokimia 2 Warna CU Spektrofotometri 3 Bau - Organoleptik 4 Residu terlarut mg/L Gravimetri 5 Residu tersuspensi mg/L Gravimetri 6 BOD mg/L Titrasi Winkler 7 COD mg/L Refluks 8 NO3 sebagai N mg/L Brusin sulfanilat 9 NO2 sebagai N mg/L Sulfanilat
10 Klorida mg/L Titrasi argentometri
2. Uji Toksisitas Akut
Uji toksisitas hasil pengolahan limbah tekstil dilakukan dengan mempergunakan hewan uji Daphnia magna yang berdasarkan rekomendasi ISO 66431. Penggunaan Daphnia magna memiliki kemudahan dalam pelaksaan uji di laboratorium karena mudah dikultur, berukuran kecil dan sensitif terhadap perubahan kondisi air. Pelaksanaan uji toksisitas dilakukan dengan cara membuat seri konsentrasi limbah 100%; 50%; 25%; 12,5% dan 6,25% sebanyak 50 mL. Masing-masing limbah ditambahkan 10 ekor Daphnia magna selanjutnya diamati amobilitasnya setelah dilakukan penggojogan selama 15 detik. Pengamatan dilakukan dalam waktu paparan 48 jam. Data amobilitas Daphnia magna (%) dikoreksi terhadap amobilitas pada kontrol dengan rumus Abbot:
dengan P = persentase Daphnia magna yang amobil setelah dikoreksi, PO adalah persentase Daphnia magna yang amobil karena perlakuan, dan PC adalah persentase Daphnia magna yang amobil pada kontrol. Nilai PC tak boleh lebih dari 10%. Perhitungan nilai EC50 pada pengamatan 48 jam untuk sampel limbah sebelum dan sesudah pengolahan ditentukan metode pendekatan regresi linear seperti yang telah dilakukan oleh Lestariningsih (2005).
3.5 Analisis Data
Data yang diperoleh dalam penelitian ini adalah data kualitatif tentang genus bakteri perombak zat warna tekstil, data kuantitatif berupa efisiensi perombakan zat warna tekstil diberbagai kondisi lingkungan dan data kuantitatif tentang beberapa parameter kualitas air limbah sebelum dan setelah dilakukan
C C O
P P P P
− − =
pengolahan. Efisiensi perombakan zat warna tekstil pada setiap proses ditentukan dengan rumus : ( ) x100%
A B A
efisiensi = − ,
dengan A adalah nilai sebelum proses, B adalah nilai sesudah proses.
Data efisiensi perombakan zat warna tekstil diberbagai kondisi lingkungan (pH, konsentrasi glukosa, konsentrasi zat warna dan lama waktu inkubasi) dianalisis menggunakan uji ANOVA untuk mengetahui pengaruh faktor kondisi lingkungan tersebut terhadap efisiensi perombakan zat warna tekstil menggunakan bakteri. Analisis terhadap kualitas hasil pengolahan dilakukan dengan membandingkan semua parameter kualitas limbah yang diukur dengan baku mutu kualitas limbah cair industri menurut KepMen LH No. 51/MENLH/10/1995. Jika parameter kualitas limbah berada di bawah baku mutu, maka sistem pengolahan yang digunakan untuk mengolah limbah tekstil berlangsung efektif dan efisien.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Kultivasi, Seleksi dan Identifikasi
Bakteri yang terdapat pada suspensi lumpur dikultivasi selama 3 hari pada kondisi anaerob dan aerob. Kultivasi pada kondisi anaerob menggunakan tabung ulir berisi media cair, 400 mg/L zat warna tekstil dan 2 g/L glukosa. Kultivasi pada kondisi aerob menggunakan erlenmeyer berisi media cair 150 mg/L zat warna tekstil dan 2 g/L glukosa. Perubahan yang terjadi pada kultivasi secara anaerob adalah warna menjadi pudar dan agak keruh sedangkan pada kondisi aerob warna hampir tidak berubah dan keruh. Hasil pengamatan ini menunjukkan bahwa bakteri yang terdapat pada lumpur limbah tekstil memiliki tingkat ketahanan yang tinggi terhadap zat warna azo. Ketahanan yang tinggi dari bakteri terhadap zat warna tekstil disebabkan karena bakteri tersebut sudah lama beradaptasi dengan lingkungan limbah tekstil. Perombakan zat warna azo menggunakan bakteri berlangsung lebih efisien pada kondisi anaerob dibandingkan dengan kondisi aerob.
Pada kondisi anaerob, bakteri dari lumpur limbah tekstil Mama & Leon lebih mampu merombak zat warna reaktif azo dibandingkan dengan bakteri dari lumpur Sungai Badung. Sedangkan pada kondisi aerob, kemampuan adaptasi dan pertumbuhan bakteri dari lumpur Sungai Badung lebih baik dibandingkan dengan bakteri dari lumpur limbah tekstil Mama & Leon. Perombakan zat warna remazol yellow, remazol red, remazol black, remazol blue dan remazol campuran oleh bakteri yang hidup pada lumpur limbah tekstil Mama & Leon pada kondisi anaerob (tabung ulir) dan bakteri dari lumpur Sungai Badung pada kondisi aerob (erlenmeyer) selama 3 hari inkubasi disajikan pada Gambar 22.
Gambar 22 Perombakan zat warna remazol pada kultivasi suspensi lumpur pada kondisi anaerob (tabung ulir) dan aerob (erlenmeyer) selama 3 hari A B C D E A B C D E
Gambar 22 memperlihatkan bahwa zat warna reaktif azo mudah mengalami perombakan pada kondisi anaerob dan sebaliknya cukup stabil pada kondisi aerob. Sulitnya zat warna azo mengalami oksidasi disebabkan oleh kromofor (N=N) pada zat warna azo lebih mudah menerima elektron dibandingkan dengan melepaskan elektron. Stabilnya zat warna azo, menyebabkan bakteri pada umumnya kurang mampu menggunakan zat warna azo secara langsung sebagai sumber karbon dan energi melainkan diperlukan kosubstrat berupa karbon organik yang berfungsi sebagai pendonor elektron untuk proses perombakan. Glukosa yang digunakan sebagai sumber karbon mengalami proses glikolisis menghasilkan koenzim NADH yang berfungsi sebagai pendonor elektron yang berperan penting dalam pemutusan ikatan azo pada kondisi anaerob. Namun, pada kondisi aerob (ada oksigen), proses reaksi redoks antara zat warna azo dengan NADH mengalami hambatan karena zat warna azo dan oksigen berkompetisi sebagai penerima elektron dari NADH. Ion hidrogen pada NADH lebih mudah ditransfer ke oksigen dibandingkan dengan ke zat warna azo. Akibatnya, transfer elektron cendrung terjadi dari molekul NADH ke oksigen melalui rantai pernapasan. Dengan demikian, proses perombakan zat warna azo menggunakan bakteri lebih mudah berlangsung pada kondisi anaerob dibandingkan dengan kondisi aerob. Hasil pengamatan ini sejalan dengan beberapa kajian yang telah dilakukan oleh Ganes et al. (1994) dan Van der Zee (2002), yang menyatakan bahwa perombakan zat warna azo berlangsung lebih efektif dan efisien pada kondisi anaerob dibandingkan dengan kondisi aerob. Efisiensi perombakan dapat ditingkatkan dengan menambahkan glukosa sebagai kosubstrat.
58
remazol tersebut. Semua bakteri yang terseleksi diidentifikasi morfologi dan aktivitas biokimianya untuk mengetahui genus bakteri yang paling dominan hidup dalam limbah tekstil.
Tahapan identifikasi dimulai dari uji morfologi menggunakan pewarnaan Gram. Hasil pewarnaan Gram terhadap 32 isolat hasil isolasi dari lumpur limbah tekstil dan Sungai Badung, setelah diamati dengan mikroskop pada pembesaran 1000x menunjukkan sel berwarna merah dan berbentuk batang. Hasil uji morfologi dengan pewarnaan Gram bakteri tersebut disajikan pada Gambar 23. Hasil pengamatan ini memberikan gambaran bahwa semua bakteri yang terseleksi dari lumpur limbah tekstil Mama & Leon dan lumpur Sungai Badung dikatagorikan sebagai bakteri Gram negatif.
Gambar 23 Pewarnaan Gram bakteri di bawah pengamatan mikroskop pembesaran 1000X
umumnya, bakteri Gram positif lebih peka terhadap pengaruh zat warna dibandingkan dengan bakteri Gram negatif. Hal ini disebabkan dinding sel bakteri Gram positif lebih mudah rusak akibat pengaruh zat warna. Menurut Dwidjoseputro (2005), penambahan zat warna seperti zat warna hijau malaksit ke dalam media tumbuh merupakan cara untuk mencegah pertumbuhan bakteri Gram positif.
Identifikasi terhadap bakteri perombak zat warna tekstil dilakukan dengan cara mencocokkan hasil uji morfologi dan uji aktivitas biokimia dari setiap bakteri tersebut dengan uji morfologi dan uji aktivitas biokimia yang terdapat pada Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology. Aktivitas biokimia setiap jenis bakteri adalah berbeda-beda karena setiap bakteri mempunyai aktivitas enzimatik yang berbeda. Hasil identifikasi terhadap 27 bakteri yang berhasil diisolasi dari lumpur limbah tekstil CV. Mama & Leon diduga sebanyak 10 bakteri termasuk Aeromonas sp., 6 bakteri Pseudomonas sp., 5 bakteri termasuk Flavobacterium sp., 3 bakteri termasuk Plesiomonas sp. dan 3 bakteri Vibrio sp. Sedangkan 5 bakteri yang terseleksi dari lumpur Sungai Badung diduga 3 bakteri termasuk Vibrio sp dan 2 bakteri Plesiomonas sp. Hasil uji morfologi dan karakteristik fisiologi bakteri-bakteri tersebut disajikan pada Tabel 6.
Uji motilitas menunjukkan sebanyak 26 bakteri tersebut adalah motil dan 6 bakteri bersifat nonmotil. Motilitas atau pergerakan bakteri disebabkan karena sel bakteri memiliki flagella. Bakteri berbentuk spiral dan batang kebanyakan mempunyai flagella dan motil sedangkan hanya sedikit bakteri yang berbentuk kokus (bola) bersifat motil (Dwidjoseputro, 2005). Uji oksidase dihubungkan dengan adanya sitokrom dalam kadar yang tinggi yang dipakai untuk mengenal bakteri yang termasuk ke dalam genus Pseudomonas dan Neisseria. Uji oksidasi positif ditandai adanya warna merah tua sampai hitam akibat aktivitas sitokrom terhadap paraaminodimetilanilin. Uji oksidase terhadap bakteri menunjukkan semua bakteri yang diisolasi memberikan uji positif (Tabel 6). Uji katalase untuk menentukan adanya enzim katalase yang dipakai untuk mengkatalisis penguraian hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen. Hidrogen peroksida bersifat toksik terhadap sel karena molekul ini menginaktivasikan enzim dalam sel. Hasil uji katalase menunjukkan semua bakteri yang diisolasi memberikan uji positif (Tabel 6).
60
Tabel 6 Morfologi dan karakter fisiologi bakteri hasil isolasi dari lumpur limbah tekstil CV. Mama & Leon Tabanan dan lumpur Sungai Badung Denpasar, Bali.
No. isolat
Pewarnaan Gram
Bentuk
sel Motilitas
Uji kata lase
Uji oksi dase
Uji VP
Terbentuknya gas pada
fermentasi karbohidrat Indol Uji
Sitrat Urease
Hidrolisis Dekarboksilasi
Identifikasi Glukosa Laktosa Maltosa Gelatin Casein Arginin Ornithin
Bakteri dari lumpur instalasi pengolahan limbah tekstil CV. Mama & Leon Tabanan, Bali
1 Gram negatif Batang Motil + + - - + - + - td - - + + Plesiomonas sp.
2 Gram negatif Batang Motil + + + + + + + + td + + + - Aeromonas sp.
3 Gram negatif Batang Nonmotil + + - + - -
