Peran Mikroba Dalam Pengolahan Limbah Lingkungan

PERAN MIKROBA DALAM

PERAN MIKROBA DALAM

PENGOLAHAN LIMBAH LINGKUNGAN

PENGOLAHAN LIMBAH LINGKUNGAN

andre

andre 4 years ago4 years ago

Mikroba di alam secara umum berperan sebagai produsen, konsumen, maupun redusen. Jasad Mikroba di alam secara umum berperan sebagai produsen, konsumen, maupun redusen. Jasad  produsen

 produsen menghasilkan menghasilkan bahan bahan organik organik dari dari bahan bahan anorganik anorganik dengan dengan energi energi sinar sinar matahari.matahari. Mikroba yang berperan sebagai produsen adalah algae dan bakteri fotosintetik. Jasad konsumen Mikroba yang berperan sebagai produsen adalah algae dan bakteri fotosintetik. Jasad konsumen menggunakan bahan organik yang dihasilkan oleh produsen. Contoh mikroba konsumen adalah menggunakan bahan organik yang dihasilkan oleh produsen. Contoh mikroba konsumen adalah  protozoa. Jasad redusen mengu

 protozoa. Jasad redusen menguraikan bahan organik dan raikan bahan organik dan sisa-sisa jasad hidup yang mati menjadisisa-sisa jasad hidup yang mati menjadi unsur-unsur kimia (mineralisasi bahan organik, sehingga di alam terjadi siklus unsur-unsur  unsur-unsur kimia (mineralisasi bahan organik, sehingga di alam terjadi siklus unsur-unsur  kimia. Contoh bakteri redusen adalah bak

kimia. Contoh bakteri redusen adalah bakteri dan jamur.teri dan jamur.

Mikroba terdapat dimana-mana di sekitar kita, ada yang menghuni tanah air dan atmosfer  Mikroba terdapat dimana-mana di sekitar kita, ada yang menghuni tanah air dan atmosfer   planet kita. !danya

 planet kita. !danya mikroba di mikroba di planet lain planet lain diluar bumi diluar bumi telah diselidiki telah diselidiki pula, npula, namun sejauh amun sejauh ini diini di rua

ruang ng angkangkasa asa belbelum um menmenampaampakkakkan n adaadanya nya mikmikrobaroba. . stustudi di tententantang g mikmikrobroba a yang ada yang ada didi li

lingkungkungan ngan alaalamiamiahnyhnya a disdisebut ebut ekolekologi ogi mikmikrobroba. a. "ko"kologlogi i mermerupakupakan an bagbagian ian biobiologlogi i yangyang  berkenaan

 berkenaan dengan dengan studi studi mengenai mengenai hubungan hubungan organisme organisme atau atau kelompok kelompok organisme organisme dengandengan lingkungannya.

lingkungannya. A.

A. Penguraian/ Biodegradasi Bahan Pencemar Po!u"an#Penguraian/ Biodegradasi Bahan Pencemar Po!u"an# #encema

#encemaran ran lingklingkungan ungan akhirakhir-akhir ini -akhir ini menjadmenjadi i permaspermasalahan global alahan global yang yang menuntumenuntutt  pengelolaan

 pengelolaan yang yang efektif efektif dan dan efisien efisien dalam dalam $aktu $aktu yang yang relatif relatif cepat. cepat. #encemaran #encemaran lingkunganlingkungan dapat terjadi karena adanya polutan industri, domestik, pertanian, peternakan, rumah sakit dan dapat terjadi karena adanya polutan industri, domestik, pertanian, peternakan, rumah sakit dan lain sebagainya. #engelola

lain sebagainya. #engelolaan an pencempencemaran lingkungan bertujuan agar aran lingkungan bertujuan agar suatu kegiatan sedapatsuatu kegiatan sedapat mun

mungkigkin n menmenghasghasilkilkan an polpolutan utan sessesediedikit kit munmungkigkin n ataatau u menmenjadjadikaikan n polpolutautan n tertersebsebut ut tidtidak ak   berbahaya

 berbahaya lagi lagi sehingga sehingga tidak tidak menimbulkan menimbulkan masalah masalah lingkungan lingkungan dan dan kesehatan. kesehatan. #engelolaan#engelolaan tersebut dapat dilakukan secara fisik, kimia dan biologi. #engelolaan lingkungan secara biologi tersebut dapat dilakukan secara fisik, kimia dan biologi. #engelolaan lingkungan secara biologi dapat dilakukan dengan bantuan mikroba.

dapat dilakukan dengan bantuan mikroba. I.

I. Ba$"erio!ogi Ling$unganBa$"erio!ogi Ling$ungan !khir

!khir-akhir ini -akhir ini mikrmikroba oba banyak dimanfaatbanyak dimanfaatkan kan di di bidang lingkungabidang lingkungan, n, terutterutama ama untuk untuk  mengatasi masalah pencemaran lingkungan (bioremidiasi, baik di lingkungan tanah maupun mengatasi masalah pencemaran lingkungan (bioremidiasi, baik di lingkungan tanah maupun  perairan.

sumber-sumber alami sampai bahan sintetik, dengan sifat yaang mudah dirombak (biodegradable sampai sangat sulit bahkan tidak bisa dirombak (rekalsitran/nonbiodegradable maupun bersifat meracun bagi jasad hidup dengan bahan aktif tidak rusak dalam $aktu lama (persisten.

%. Penggunaan Mi$ro&a da!am 'em&ersihan air

&alam air baik yang kita anggap jernih, sampai terhadap air yang keadaannya sudah kotor atau tercemar, di dalamnya akan terkandung sejumlah ke-hidupan, yaitu misalnya yang  berasal dari sumur biasa, sumur pompa, sumber mata-air dan sebagai-nya, di dalamnya terdiri

dari bakteri, yaitu '

 elompok bakteri besi (misalnya Crenothrix  dan Sphaerotilus yang mampu mengoksidasi senya$a ferro menjadi ferri. !kibat kehadirannya, air sering berubah $arna kalau disimpan lama yaitu $arna kehitam-hitaman, kecoklat-coklatan, dan sebagainya.

 elompok bakteri belerang (antara lainChromatium danThiobacillus yang mampu mereduksi senya$a sulfat menjadi )*+. !kibatnya kalau air disimpan lama akan tercium bau busuk seperti  bau telur busuk.

 elompok mikroalge (misalnya yang termasuk mikroalga hijau, biru dan kersik, sehingga kalau air disimpan lama di dalamnya akan nampak jasad-jasad yang ber$arna hijau, biru atau pun kekuning-kuningan, tergantung kepada dominasi jasad-jasad tersebut serta lingkungan yang mempengaruhinya.

ehadiran kelompok bakteri dan mikroalga tersebut di dalam air, dapat menyebabkan terjadinya penurunan turbiditas dan hambatan aliran, karena kelompok bakteri besi dan belerang dapat membentuk serat atau lendir. !kibat lainnya adalah terjadinya proses korosi (pengkaratan terhadap benda-benda logam yang berada di dalamnya, menjadi bau, berubah $arna, dan sebagainya.

Mikroba yang terdapat dalam air limbah kebanyakan berasal dari tanah dan saluran  pencernaan. %akteri colon (coliforms terutama Escherichia colisering digunakan sebagai indeks  pencemaran air. %akteri tersebut berasal dari saluran pencernaan manusia dan he$an yang dapat hidup lama dalam air, sehingga air yang banyak mengandung bakteri tersebut dianggap tercemar. ntuk mengurangi mikroba pencemar dapat digunakan saringan pasir atau trickling filter   yang segera membentuk lendir di permukaan bahan penyaring, sehingga dapat menyaring bakteri maupun bahan lain untuk penguraian. #enggunaan lumpur aktif juga dapat mempercepat  perombakan bahan organik yang tersuspensi dalam air.

%anyak mikroba yang terdapat dalam air limbah meliputi mikroba aerob, anaerob, dan anaerob fakultatif yang umunya bersifat heterotrof. Mikroba tersebut kebanyakan berasal dari tanah dan saluran pencernaan. %akteri colon (coliforms terutama Escherichia coli  sering digunakan sebagai indeks pencemaran air. %akteri tersebut berasal dari saluran pencernaan manusia dan he$an yang dapat hidup lama dalam air, sehingga air yang banyak mengandung  bakteri tersebut dianggap tercemar. ntuk mengurangi mikroba pencemar dapat digunakan saringan pasir atau trickling filter yang segera membentuk lendir di permukaan bahan penyaring, sehingga dapat menyaring bakteri maupun bahan lain untuk penguraian. #enggunaan lumpur  aktif juga dapat mempercepat perombakan bahan organik yang tersuspensi dalam air.

%iofilm (lapisan kumpulan mikroorganisme berperan dalam pengolahan air limbah atau limbah cair baik pada lagoon system (sistem kolam, actiated sludge system (sistem lumpur  aktif, do$n flo$ sand filter system (sistem filter pasir aliran ke ba$ah dan up flo$ sand filter  system (sistem filter aliran ke atas. +alah satu fungsi biofilm tersebut adalah mendekomposisi  protein menjadi amonia, nitrit, dan nitrat.

+ecara kimia digunakan indeks %& (biological oxygen demand . #rinsip perombakan  bahan dalam limbah adalah oksidasi, baik oksidasi biologis maupun oksidasi kimia. +emakin

tinggi bahan organik dalam air menyebabkan kandungan oksigen terlarut semakin kecil, karena oksigen digunakan oleh mikroba untuk mengoksidasi bahan organik. !danya bahan organik  tinggi dalam air menyebabkan kandungan oksigen terlarut semakin kecil, karena oksigen digunakan oleh mikroba untuk mengoksidasi bahan organik. !danya bahan organik tinggi dalam air menyebabkan kebutuhan mikroba akan oksigen akan meningkat, yang diukur dari nilai %& yang meningkat. ntuk memperdcepat perombakan umumnya diberi aerasi untuk meningkatkan oksigen terlarut, misalnya dengan aeraror yang disertai pengadukan. +etelah terjadi perombakan  bahan organik maka nilai %& menurun sampai nilai tertentu yang menandakan bah$a air sudah  bersih.

&alam suasana aerob bahan-bahan dapat dirubah menjadi sulfat, fosfat, amonium, nitrat, dan gas C* yang menguap. ntuk menghilangkan sulfat, ammonium dan nitrat dari air dapat menggunakan berbagai cara. &engan diberikan suasana yang anaerob maka sulfat direduksi menjadi gas )*+, ammonium dan nitrat dirubah menjadi gas /* atau /*.

(. Penggunaan Ba$"eri da!am Mengurai$an De"ergen

!lkil benzil sulfonat (!%+ adalah komponen detergen, yang merupakan zat aktif yang dapat menurunkan tegangan muka sehingga dapat digunkan sebagai pembersih. !%+ mempunyai  /a-sulfonat polar dan ujung alkil non-polar. #ada proses pencucian, ujung polar ini menghadap

ke kotoran (lemak dan ujung polarnya menghadap ke luar (ke-air. %agian alkil dari !%+ ada yang linier dan non-linier (bercabang. %agian yang bercabang !%+-nya lebih kuat dan berbusa, tetapi lebih sukar terurai sehingga menyebabkan badan air berbuih. +ulitnya peruraian ini disebabkan karena atom C tersier memblokir beta-oksidasi pada alkil. )al ini dapat dihindari apabila !%+ mempunyai alkil yang linier. /amun ada beberapa bakteri yang dapat menguraikan !%+ meskipun memakan $aktu yang cukup lama.

). Penggunaan Mi$ro&a da!am Mengurai$an P!as"i$ 

#lastik banyak kegunaannya tetapi polimer sintetik plastik sangat sulit dirombak secara alamiah. )al ini mengakibatkan limbah yang plastik semakin menumpuk dan dapat mencemari lingkungan. !khir-akhir ini sudah mulai diproduksi plastik yang mudah terurai.

#lastik terdiri atas berbagai senya$a yang terdiri dari polietilen, polistiren, dan poliinil klorida. %ahan-bahan tersebut bersifat inert dan rekalsitran. +enya$a lain penyusun plastik yang disebut plasticizers terdiri' (a ester asam lemak (oleat, risinoleat, adipat, azelat, dan sebakat serta turunan minyak tumbuhan, (b ester asam phthalat, maleat, dan fosforat. %ahan tambahan untuk pembuatan plastik seperti Phthalic Acid Esters  (#!"s dan Polychlorinated Biphenyls (#C%s sudah diketahui sebagai karsinogen yang berbahaya bagi lingkungan $alaupun dalam konsentrasi rendah.

&ari alam telah ditemukan mikroba yang dapat merombak plastik, yaitu terdiri dari dari  bakteri, actynomycetes, jamur, dan khamir yang umumnya dapat menggunakan plasticizers

sebagai sumber C, tetapi hanya sedikit mikroba yang telah ditemukan mampu merombak polimer   plastiknya yaitu jamur Aspergillus fischeri  dan  Paecilomyces sp. +edangkan mikroba yang

mampu merombak dan menggunakan sumber C dari plsticizers yaitu jamur Aspergillus niger A! "ersicolor Clasdosporium sp., #usariumsp., Penicilliumsp.,  Trichodermasp., "erticillium sp., dan khamir $ygosaccharomyces drosophilae Saccharomyces cere%isiae serta bakteri  Pseudomonas aeruginosa Bre%ibacteriumsp., danactynomycetes Streptomyces rubrireticuli!

ntuk dapat merobak plastik, mikroba harus dapat mengkontaminasi lapisan plastik  melalui muatan elektrostatik dan mikroba harus mampu menggunakan komponen di dalam atau  pada lapisan plastik sebagai nutrien. #lasticizers yang membuat plastik bersifat fleksibel seperti adipat, oleat, risinoleat, sebakat, dan turunan asam lemak lain cenderung mudah digunakan, tetapi turunan asam phthalat dan fosforat sulit digunakan untuk nutrisi. )ilangnya plasticizers menyebabkan lapisan plastik menjadi rapuh, daya rentang meningkat dan daya ulur berkurang. *. Penggunaan Ba$"eri da!am Mengurai$an Min+a$ &umi

Minyak bumi tersusun dari berbagai macam molekul hidrokarbon alifatik, alisiklik, dan aromatik. Mikroba berperan penting dalam menguraikan minyak bumi ini. etahanan minyak   bumi terhadap peruraian oleh mikroba tergantung pada struktur dan berat molekulnya.

0raksi alkana rantai C pendek, dengan atom C kurang dari 1 bersifat meracun terhadap mikroba dan mudah menguap menjadi gas. 0raksi n-alkana rantai C sedang dengan atom C 23-*4 paling cepat terurai. !danya rantai C yang bercabang pada alkana akan mengurangi kecepatan  peruraian, karena atom C tersier atau kuarter mengganggu mekanisme biodegradasi.

!pabila dibandingkan maka senya$a aromatik akan lebih lambat terurai daripada alkana linier. +edang senya$a alisiklik sering tidak dapat digunakan sebagai sumber C untuk mikroba, kecuali mempunyai rantai samping alifatik yang cukup panjang. +enya$a ini dapat terurai karena kometabolisme beberapa strain mikroba dengan metabolisme saling melengkapi. Jadi $alaupun senya$a hidrokarbon dapat diuraikan oleh mikroba, tetapi belum ditemukan mikroba yang berkemampuan enzimatik lengkap untuk penguraian hidrokarbon secara sempurna.

%akteri juga telah dimanfaatkan untuk mengatasi limbah minyak bumi di daerah kilang minyak (terutama kilang minyak lepas pantai atau pada kecelakaan kapal pengangkut minyak   bumi. olongan #seudomonas, seperti Pseudomonas putida mampu mengkonsumsi hidrokarbon

yang merupakan bagian utama dari minyak bumi dan bensin. en yang mengkode enzim  pengurai hidrokarbon terdapat pada plasmid. %akteri yang mengandung plasmid rekombinan dikultur dalam jerami dan dikeringkan. Jerami berongga yang telah berisi kultur bakteri kering dapat disimpan dan digunakan jika diperlukan. #ada serat jerami ditaburkan di atas tumpahan minyak, mula-mula jerami akan menyerap minyak dan bakteri akan menguraikan tumpahan minyak itu menjadi senya$a yang tidak berbahaya dan tidak menimbulkan polusi. %akteri ini  juga digunakan untuk membersihkan limbah minyak (lemak di pabrik-pabrik pengolahan daging. emampuan bakteri menguraikan minyak juga dimanfaatkan untuk membersihkan pipa- pipa yang salurannya sering mengalami penyumbatan oleh minyak (lemak pada pabrik   pengolahan daging tersebut.

,. Penggunaan Ba$"eri da!am Mengurai$an Pes"isida/her&isida

Macam pestisida kimia sintetik yang telah digunakan sampai sekarang jumlahnya mencapai ribuan. #estisida yang digunakan untuk memberantas hama maupun herbisida yang digunakan untuk membersihkan gulma, sekarang sudah mengakibatkan banyak pencemaran. )al ini disebabkan sifat pestisida yang sangat tahan terhadap peruraian secara alami (persisten. Contoh pestisida yang persistensinya sangat lama adalah &&5, &ieldrin, %)C, dan lain-lain. $alaupun sekarang telah banyak dikembangkan pestisida yang mudah terurai (biodegradable,

tetapi kenyataannya masih banyak digunakan pestisida yang bersifat rekalsitran. 6alaupun dalam dosis rendah, tetapi dengan terjadinya biomagnifikasi maka kandungan pestisida di lingkungan yang sangat rendah akan dapat terakumulasi melalui rantai makanan, sehingga dapat membahayakan kehidupan makhluk hidup termasuk manusia.

ntuk mengatasi pencemaran tersebut, sekarang banyak dipelajari biodegradasi pestisida7 herbisida. #roses biodegradasi pestisida dipengaruhi oleh struktur kimia pestisida, sebagai  berikut'

a. +emakin panjang rantai karbon alifatik, semakin mudah mengalami degradasi.

 b. etidak jenuhan dan percabangan rantai hidrokarbon akan mempermudah degradasi.

c. Jumlah dan kedudukan atom-atom C2 pada cincin aromatik sangat mempengaruhi degradasi. Misal *,4 & (*,4-diklorofenol asam asetat lebih mudah dirombak di dalam tanah dibandingkan dengan *,4,8-5 (*,4,8- triklorofenoksi asam asetat.

d. #osisi terikatnya rantai samping sangat menetukan kemudahan degradasi pestisida.

 Aspergilus niger  merupakan salah satu spesies bakteri yang dapat dikembangkan untuk  memetabolisme pestisida tertentu seperti endosulfan dan karbofuran.

-. Penggunaan Ba$"eri da!am Mengurai$an Logam Bera"

9imbah penambangan emas dan tembaga (tailling yang banyak mengandung logam  berat terutama air raksa ()g, industri logam dan penyamakan kulit banyak mengh asilkan limbah logam berat terutama cadmium (Cd, serta penggunaan pupuk (misalnya pupuk fosfat yang mengandung logam berat seperti )g, #b, dan Cd sekarang banyak menimbulkan masalah  pencemaran logam berat. 9ogam berat dalam konsentrasi rendah dapat membahayakan kehidupan karena afinitasnya yang tinggi dengan sistem enzim dalam sel, sehingga menyebabkan inaktiasi enzim dan berbagai gangguan fisiologi sel.

%akteria dapat menghasilkan senya$a pengkhelat logam yang berupa ligan berberat molekul rendah yang disebut siderofor. +iderofor dapat membentuk kompleks dengan logam-logam termasuk logam-logam berat. mumnya pengkhelatan logam-logam berat oleh bakteri adalah sebagai mekanisme bakteri untuk mempertahankan diri terhadap toksisitas logam. %akteri yang tahan terhadap toksisitas logam berat mengalami perubahan terhadap sistem transport di membran selnya, sehingga terjadi penolakan atau pengurangan logam yang masuk ke dalam sitoplasma. &engan demikian logam yang tidak dapat mele$ati membran sel akan terakumulasi dan diendapkan atau dijerap di permukaan sel.

ntuk mengambil logam berat yang sudah terakumulasi oleh bakteri, dapat dilakukan dengan beberapa macm cara. 9ogam dari limbah cair dapat dipisahkan dengan memanen mikroba. 9ogam yang berada dalam tanah lebih sulit untuk dipisahkan, tetapi ada cara

 pengambilan logam dengan menggunakan tanaman pengakumulasi logam berat. 5anaman yang termasuk sa$i-sa$ian (misal  Brassica &uncea dapat digunakan bersama-sama dengan rhizobacteria pengakumulasi logam (misal Pseudomonas flurescens untuk mengambil logam  berat yang mencemari tanah. +elanjutnya logam yang telah terserap tanaman dapat dipanen dan

dibakar untuk memisahkan logam beratnya.

9imbah pabrik yang banyak mengandung logam berat dapat dibersihkan oleh mikroorganismeyang dapat menggunakan logam berat sebagai nutrien atau hanya menjerab (imobilisasi logam berat. Mikroorganisme yang dapat digunakan diantaranya adalah Thiobacillus ferrooxidans dan Bacillus subtilis! Thiobacillus ferrooxidans  mendapatkan energi dari senya$a anorganik seperti besi sulfida dan menggunakan energi untuk membentuk bahan- bahan yang berguna seperti asam fumarat dan besi sulfat. Bacillus subtilis memiliki kemampuan

mengikat beberapa logam berat seperti #b, Cd, Cu, /i, :n, !l dan 0e dalam bentuk nitrat. 9ogam-logam tersebut dapat dilarutkan kembali setelah bakterinya dilisiskan. 9ogam tersebut dapat digunakan kembali oleh industri-industri logam. emampuan remobilisasi (pelarutan kembali logam di sini untuk #b dapat mencapai ;1<, untuk Cd dapat mencapai =;< dan untuk   /i hanya dapat mencapai 2;<. eberhasilan ini dipengaruhi oleh larutan remobilisasi (seperti  /a) atau Ca, bahan pengekstraksi (seperti asam nitrit.

. Penggunaan Mi$ro&a da!am Mengurai$an Lim&ah Organi$ 

#enggunaan mikroba dalam mengolah limbah organik dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu menjadikannya pupuk organik dan menjadikannya biogas.

a. #roduksi pupuk organik 

#upuk organik merupakan hasil penguraian bahan organik oleh jasad renik atau mikroorganisme yang berupa zat-zat makanan yang dibutuhkan oleh tanaman. Misal ompos,  pupuk kandang, dan pupuk hijau. ompos atau pupuk kandang sudah cukup lama dikenal dan

dipergunakan, tetapi baru sebatas menggunakan apa adanya, belum sampai pada usaha untuk  meningkatkan kualitas dari kompos dan pupuk kandang tersebut. >akitan teknologi pembuatan  pupuk alternatif mulai membudaya di masyarakat kita, yaitu upaya pembuatan kompos.

- ompos

ompos adalah bahan organik hasil proses dekomposisi dan mempunyai susunan yang relatif stabil. ompos banyak digunakan untuk memperbaiki sifat fisik dan kimia tanah. +ecara alami kompos dapat terjadi dari peruraian sisa-sisa tumbuhan dan he$an. #engomposan secara

alami berlangsung dengan lambat, tetapi dengan berkembangnya bioteknologi maka proses  pengomposan dapat dipercepat.

#ada proses pengomposan terjadi proses biokonersi bahan organik oleh berbagai kelompok mikroba heterotrof. Mikroba yang berperan dalam proses tersebut adalah bakteri,  jamur actynomycetes dan protozoa. #eranan mikroba yang bersifat selulolitik dan lignilolitik 

sangat besar pada proses dekomposisi sisa tanaman yang banyak mengandung lignoselulosa. +elama pengomposan terjadi proses oksidasi C-organik menjadi C* yang dapat membebaskan energi dalam bentuk panas. &alam pengomposan tertutup, suhunya dapat mencapai =8-;8o_{C. #ada suhu tersebut aktifitas mikroba pada umumnya turun, danproses}  perombakannya dilanjutkan oleh mikroba termofil yang mulai berkembang apabila suu meningkat sampai 83o_{C. +etelah suhu turun kembali akan ditumbuhi lagi oleh mikroba mesofil,} dan merupakan pertanda bah$a kompos sudah mulai matang.

&ari uraian di atas maka diketahui bah$a terdapat banyak faktor yang mempengaruhi  proses pengomposan, seperti nisbah C7/ bahan yang akan dikomposkan, ukuran bahan,

kelembaban dan aerasi, suhu, kemasaman (p), adanya mikroba, dan lain sebagainya.

 /isbah C7/ yang ideal untuk pengomposan adalah ?3-43, apabila nisbah terlalu rendah  banyak nitrogen yang hilang (tidak efisien dan apabila terlalu tinggi proses pengomposan lambat. kuran bahan yang lebih kecil akan memperbesar luas permukaan, sehingga memperbesar kontak dengan mikroba. kuran yang terlalu halus dan kandungan lengasnya terlalu tinggi menyebabkan keadaan anaerob, sehingga sebaiknya dicampur dengan bahan kasar  untuk menciptakan keadaan yang aerob. elembaban optimum yang baik antara 83-=3<. #engomposan akan berjalan baik jika p) a$al sedikit asam (p) =, dan selama pengomposan  pada keadaan netral, setelah p) meningkat p) sedikit alkalis (p) ;,8-@,8.pengomposan dapat dipercepat dengan inokulasi mikroba seperti mikroba termofil, selulolotik, lignilolitik, dan sebagainya.

5anda-tanda kompos yang telah matang adalah ber$arna coklat sampai kehitaman, tidak  larut dalam air dan sebagian dapat tersuspensi kolodial, ekstrak dalam larutan basa ber$arna gelap (mengandung asam humat, fulat, dan humin, nisbah C7/ antara 28-*3, # dan kapasitas adsorpsi air besar.

- %okhasi

%okhasi adalah pupuk organik yang dibuat melalui proses fermentasi menggunakan bakteri (microorganisme. +ampah organik dengan proses fermentasi dapat menjadi pupuk organik yang  bermanfaat meningkatkan kualitas tanah.

9imbah-limbah organik dan peternakan yang diuraikan oleh bakteri kelompok metanogen dapat menghasilkan biogas yang sebagian besar berupa metana. %iogas (metana dapat terjadi dari penguraian limbah organik yang mengandung protein, lemak dan karbohidrat. #enguraian ini dilakukan untuk fermentasi oleh bakteri anaerob sehingga bejana yang digunakan untuk  fermentasi limbah ini harus ditutup.

!da tiga tahap dalam pembuatan biogas, yaitu sebagai berikut'

- 5ahap pertama adalah reduksi senya$a organik yang komplek menjadi senya$a yang lebih sederhana oleh bakteri hidrolitik. %akteri hidrolitik ini bekerja pada suhu antara ?3-43o_{C untuk} 

kelompok mesophilik dan antara 83-=3oC untuk kelompok termophilik. 5ahap pertama ini  berlangsung dengan p) optimum antara = sampai ;.

- 5ahap kedua adalah perubahan senya$a sederhana menjadi asam organik yang mudah menguap seperti asam asetat, asam butirat, asam propionat dan lain-lain. dengan terbentuknya asam organik maka p) akan terus menurun, namun pada $aktu yang bersamaan terbentuk buffer yang dapat menetralisir p). &i sisi lain untuk mencegah penurunan p) yang drastis maka perlu ditambahkan kapur sebagai buffer sebelum tahap pertama berlangsung. %akteri pembentuk asam-asam organik tersebut diantaranya adalah  Pseudomonas #la%obacterium Escherichia dan

 Aerobacter .

- 5ahap ketiga adalah konersi asam organik menjadi metana, karbondioksida dan gas-gas lain seperti hidrogen sulfida, hidrogen dan nitrogen.

%ahan organik C)4 A C* A )*+ A )* A /*

onersi ini dilakukan oleh bakteri metan,seperti  'ethanobacterium omelianskii  'ethanobacterium sohngenii 'ethanobacterium suboxydans 'ethanobacterium propionicum  'ethanobacterium formicium 'ethanobacterium ruminantium 'ethanosarcina barkeril  'ethanococcus %annielli dan 'ethanococcus mazei. %akteri metana ini sangat sensitif terhadap  perubahan suhu dan p), oleh karenanya kedua parameter ini harus dikendalikan dengan baik. #)

optimum adalah antara ;, 3-;, *, sedangkan pada p) =,* bakteri metana akan mengalami keracunan.

%akteri-bakteri yang terlibat dalam ketiga tahap tersebut pada umumnya telah terdapat dalam limbah bahan-bahan organik, tetapi untuk meningkatkan kinerja produksi biogas maka  perlu ditambahkan bakteri metanogen yang telah direkayasa.

+ecara lebih ringkas, dapat dinyatakan bah$a bakteri yang berperan dalam perombakan  bahan organik dalam produksi biogas ada dua macam, yaitu bakteri pembentuk asam dan bakteri  pembentuk gas metan. %akteri pembentuk asam merombak bahan organik dan menghasilkan asam lemak. #roses ini dilakukan oleh bakteri-bakteri  Pseudomonas #la%obacterium  Alkaligenes Escherichia dan  Aerobacter! +elanjutnya asam lemak ini akan dirombak oleh  bakteri metan dan menghasilkan gas bio (sebagian besar menghasilkan gas metan. %akteri- bakteri tersebut adalah 'ethanobacterium 'ethanosarchina dan 'ethanococcus! &isamping itu  juga ada bakteri lain yang memanfaatkan unsur sulfur (+ dan membentuk )*+ yaitu bakteri  (esul%o%ibrio!

#roses produksi biogas biasanya dilakukan secara semi sinambung (substrat dimasukkan satu kali di dalam selang $aktu tertentu, tetapi untuk mendapatkan kemungkinan metode  produksi optimal, sistem banch (substrat hanya dimasukkan sekali saja juga dapat digunakan. ecepatan produksi biogas dalam sistem batch mula-mula akan naik sehingga mencapai kecepatan maksimum dan akhirnya akan turun lagi ketika sejumlah besar bahan telah dirombak.

0ermentasi atau perombakan tersebut adalah proses mikrobiologik yang merupakan himpunan proses metabolisme sel. 0ermentasi bahan organik ini dapat terjadi dalam keadaan aerobik maupun anaerobik. ntuk proses fermentasi aerobik akan menghasilkan gas-gas amonia (/)? dan karbondioksida (C*. #roses dekomposisi anaerobik dari bahan organik akan menghasilkan gas bio. #roses produksi gas bio ini juga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan, diantaranya adalah suhu, p), total padatan, dan rasio C7/.

- +uhu

5erdapat dua selang suhu optimum untuk produksi biogas, yaitu selang mesofilik (?3-43o_{C dan} selang termofilik (83-=3o_{C. +ecara umum, pada suhu yang lebih tinggi didapatkan produksi}  biogas yang lebih tinggi pula.

- %esarnya p)

#) optimum untuk memproduksi biogas adalah netral. &i kedua sisi p) netral tersebut, maka akan muncul gangguan dalam produksi biogas.

- 5otal padatan

andungan total padatan yang mampu mendukung produksi biogas yang optimal adalah antara ;-1<. andungan padatan yang lebih tinggi atau lebih rendah akan menimbulkan gangguan terhadap  produksi biogas.

- >asio C7/

>asio C7/ substrat yang optimum untuk produksi biogas adalah berkisar *8' 2 dan ?3' 2. %esaran rasio C7/ yang terlalu tinggi akan menaikkan kecepatan perombakan tetapi buangannya (sludge akan mempunyai kandungan nitrogen yang tinggi. +ubstrat dengan rasio C7/ yang terlalu rendah akan menyiasakan banyak nitrogen yang akan berubah menjadi amonia dan meracuni bakteri. #encampuran limbah pertanian dengan kotoran ternak akan merubah rasio C7/ untuk produksi gas yang lebih baik.

. Penggunaan Ba$"eri da!am Pengo!ahan Lim&ah +ang Ka+a Pro"ein

9imbah-limbah yang kaya protein jika terdekomposisi oleh bakteri dekomposer akan menghasilkan nitrat, nitrit dan amonia. etiga hasil dekomposisi ini dapat mengakibatkan  permasalhan lingkungan dan kesehatan. /itrit jika bereaksi dengan senya$a amin akan menjadi senya$a nitrosamin yang merupakan seny$a karsinogenik bagi lambung. ntuk mengatasi hal tersebut harus ditambahkan bakteri denitrifikan yang telah direkayasa seperti Alcaligens faecalis  Bacillus lichemiformis Pseudomonas denitrifikasi Pseudomonas stutzeri micrococcus denitrificansdan Thiobacillus denitrificans! %akteri-bakteri ini mengubah nitrat menjadi nitrogen  bebas yang tidak berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan manusia. &enitrifikasi ini dapat

terjadi dalam filter pasir aliran ke atas (mo%ing bed upflo) sand  filter  maupun filter pasir ke  ba$ah (mo%ing bed do)n flo) sand  filter . #enambahan etanol sebagai sumber karbon tambahan sebanyak ?,? B ?,8g C)?)7g /?-/e dengan hydraulic loading rate sebesar 23 m7jam serta  sand turno%er rate  sebesar ?,@ bed7 d akan menghasilkan kinerja denitrifikasi menjadi baik 

sehingga nitrogen efluen akan baik ( D2,3 g7m?  dengan $aktu yang dibutuhkan selama 2? jam. 0. Penggunaan &a$"eri un"u$ mengo!ah !im&ah P1P

%akteri dari kelompok Coryneform dan !rthrobacter sp. Eang telah diaklimatisasi (telah terbiasa hidup di medium treatmen juga telah digunakan untuk mengolah limbah yang mengandung #C# (parachlorophenol dengan metode bioaugmentasi. %ioaugmentasi adalah  penambahan suplemen mikroorganisme teraklimatisasi yang dapat menghasilkan kinerja  pengolahan limbah yang lebih baik. #C# secara alami mampu mnghambat pertumbuhan mikroorganisme indigenous (bakteri yang telah ada dalam limbah kecuali pada bakteri yang telah teraklimatisasi tersebut maka pertumbuhan bakteri indigenous menjadi lebih baik sehingga  proses dekomposisi limbah secara alami lebih baik. !gar kinerja sistem bioaugmentasi ini lebih  baik perlu ditambahkan sumber karbon tambahan.

II. MIKOLOGI LINGKUNGAN

%anyak kelompok jamur yang dapat digunakan dalam bidang lingkungan, salah satunya adalah Aspergillus niger . Aspergillus niger  dapat dikembangkan untuk memetabolisme pestisida tertentu seperti endosulfan dan karbofuran. #enggunaan biopestisida ini dalam budidaya  pertanian sangat menguntungkan dari segi lingkungan. )al ini dikarenakan biopestisida dapat didegradasi oleh mikroorganisme tanah atau air menjadi komponen kimia$i yang lebih sederhana yang tidak lagi mempunyai efek toksik kepada manusia maupun he$an.

III. 2IROLOGI LINGKUNGAN

%eberapa irus telah dikembangkan agar dapat digunakan dalam bidang lingkungan, salah satunya adalah untuk bioinfektan melalui mekanisme bakteriophage. Firus ini akan menginfeksi bakteri yang patogen pada tanaman sehingga akan mengurangi penggunaan bahan kimia sintetik untuk memberantas penyakit tanaman. #enggunaan bioinfektan ini dalam  budidaya pertanian sangat menguntungkan dari segi lingkungan.

B. Peran Lain Mi$ro&a Un"u$ Menga"asi Masa!ah Pencemaran %. Bio'es"isida

#estisida mikroba termasuk biopestisida yang telah banyak digunakan untuk  menggantikan pestisida kimia sintetik yang banyak mencemari lingkungan. #enggunaan  pestisida mikroba merupakan bagian dari pengendalian hama secara hayati menggunakan parasit, hiperparasit, dan predator. +alah satu keuntungan pestisida yang dikembangkan dari mikroba adalah'

a. &apat berkembang biak secara cepat dalam jasad inangnya (hospes.  b. &apat bertahan hidup di luar hospes.

c. +angat mudah tersebar di alam.

Mikroba yang telah dikembangkan untuk biopestisida adalah berbagai macam mikroba sebagai berikut'

a. Firus penyebab penyakit hama, seperti /#F (nuclear polyhidrosis %irus*, C#F (cytoplasmic

 polyhidrosis %irus, dan F ( granulosis %irus untuk mengendalikan 9epidoptera. Baculo%irus untuk mengendalikan 9epidoptera, )ymenoptera, dan diptera.

 b. %akteri yang dapat mematikan serangga hama, yang terkenal adalah Bacillus thuringiensis (%t.

 bakteri ini dapat digunakan untuk mengendalikan 9epidoptera, )ymenoptera, diptera, dan coleoptera. %akteri ini dapat menghasilkan kristal protein toksin yang dapat mematikan serangga

hama. +elain itu ada bakteri lain seperti Pseudomonas aeruginosa dan Proteus %ulgaris untuk 

mengendalikan belalang,  Pseudomonas septica dan Bacillus lar%ae untuk hama kumbang

c. Jamur yang termasuk entomophagus dapat digunakan untuk mengendalikan hama. +ebagai contoh 'etarhizium anisopliae dapat digunakan untuk mengendalikan kumbang >hinoceros dan  belalang cokelat. Beau%eria bassiana untuk mengendalikan kumbang kentang, +omurea rile%i

untuk mengendalikan lepidoptera, Paecylomyces lilacinus dan ,liocladium roseum dapat

digunakan untuk mengendalikan nematoda.

(. Bio3er"i!i4er/ Pu'u$ Ha+a"i

%eberapa mikroorganisme tanah seperti >hizobium, !zospirillum, !zootobacter, mikoriza, bakteri pelarut fosfat, mikoriza perombak selulosa, CM (Crops Mikrobia dan "ffectie microorganisme ("M bila dimanfaatkan secara tepat dalam sistem pertanian organik  akan memba$a pengaruh yang positif baik bagi ketersediaan hara yang dibutuhkan tanaman, lingkungan edapik, maupun upaya pengendalian beberapa jenis penyakit. +ehingga akan dapat diperoleh pertumbuhan dan produksi tanaman yang optimal dan hasil panen yang lebih sehat. Mikroorganisme tersebut sering disebut sebagai biofertilizer atau pupuk hayati.

- %akteri >hizobium

%akteri >hizobium adalah salah satu contoh kelompok bakteri yang berkemampuan sebagai penyedia hara bagi tanaman. %akteri ini biasanya bersimbiosis dengan tanaman legum dengan cara menginfeksi akar tanaman dan membentuk buntil akar di dalamnya. >hizobium hanya dapat memfiksasi nitrogen atmosfer bila berada di dalam bintil akar dari mitra legumnya. #eranan >hizobium terhadap pertumbuhan tanaman khususnya berkaitan dengan masalah ketersediaan nitrogen bagi tanaman inangnya.

- !zospirillum dan !zotobacter 

!da beberapa jenis bakteri penambat nitrogen yang berasosiasi dengan perakaran tanaman. %akteri yang mampu meningkatkan hasil tanaman tertentu apabila diinokulasikan pada tanah pertanian dapat dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu Azospirillum dan Azotobacter .

 Azosperillum merupakan salh satu mikroba perakaran. Gnfeksi yang disebabkan oleh  bakteri ini tidak menyebabkan perubahan morfologi perakaran, meningkatkan jumlah akar 

rambut, dan menyebabkan percabangan akar lebih berperan dalam penyerapan hara. euntungan lain dari bakteri ini adalah pada saat berasosiasi dengan perakaran tidak dapat menambat nitrogen, maka pengaruhnya adalah meningkatkan penyerapan nitrogen yang ada di dalam tanah.

 Azotobacter sp! Juga merupakan bakteri non-simbiosi yang hidup di daerah perakaran.  Azotobacter sp! )ampir ditemui pada semua jenis tanah, tetapi populasinya relatif rendah.

%akteri ini mempunyai kemampuan untuk menambat nitrogen dan menghasilkan sejenis hormon yang kurang lebih sama dengan hormon pertumbuhan tanaman dan menghambat pertumbuhan  jenis jamur tertentu, sehingga bakteri ini dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman melaui

 pasokan nitrogen udara, pasokan pengatur tumbuh, mengurangi kompetisi dengan mikroba lain atau membuat kondisi tanah lebih menguntungkan untuk pertumbuhan tanaman. %akteri ini  berpengaruh positif pada perkecambahan benih dan memperbaiki pertumbuhan tanaman.

- Mikrobia pelarut fosfat

%eberapa mikroba tanah mempunyai kemampuan untuk melarutkan fosfat yang tidak  larut dalam air dan menjadikannya tersedia bagi tanaman. Mikrobia ini merubah bentuk # di alam untuk mencegah proses terjadinya fiksasi #. &alam proses pelarutan # oleh mikroba  berhubungan dengan diproduksinya asam yang sangat erat berhubungan dengan proses

metabolisme.

!da beberapa jenis fungi dan bakteri yang mampu melarutkan # yang tidak larut menjadi tersedia bagi tanaman. rganisme-organisme tersebut diantaranya adalah  Bacillus striata

 Aspergillus a)amori dan Penicllium digitatum. Jumlah bakteri pelarut # dalam tanah sekitar 

234-23= tiap gram.

- Mikoriza

!sosiasi simbiotik antara jamur dan sisten perakaran tanaman tinggi diistilahkan dengan mikoriza. &alam fenomena ini jamur menginfeksi dan mengkoloni akar tanpa menimbulkan nekrosis sebagaimana biasa terjadi pada infeksi jamur patogen, dan mendapat pasokan nutrisi secara teratur dari tanaman. %erdasarkan tempat berkembangnya, jamur mikoriza dibagi menjadi dua kelompok, yaitu ektomikoriza dan endomikoriza. "ktomikoriza merupakan jamur yang  berkembang di permukaan luar akar dan diantara sel-sel korteks akar. "ndomikoriza merupakan  jamur yang berkembang di dalam akar di antara dan di dalam sel-sel korteks akar. Jamur yang

dapat bersimbiosis dengan akar tanaman ini contohnya adalah kelompok "ndogonales.

- CM (Crops Mikrobia

CM (Crops Mikrobia mengandung bakteri gram positif yang dapat hidup di permukaan akar yang mempunyai strain spesifik yang jelas dan terkendali. %akteri tersebut adalah bakteri dari genus %acillus, diantaranya adalah Bacillus chitinosporous,  Bacillus subtilis Bacillus  pumulus dan Bacillus lateroporous!  Bacillus chitinosporous, yang memproduksi metabolit

enzim chitinase yang mampu menghancurkan, mengurai dan mencerna zat kitin yang terdapat  pada sel telur nematoda, kulit serangga, lara dan pupa serangga. Bacillus subtilis dan Bacillus

 pumulus yang memproduksi metabolit yang menghambat fungi (cenda$an.  Bacillus

lateroporous yang memproduksi metabolit spesifik (auksin dan gibrelin yang mampu

menstimulir benih, akar, batang, bunga dan buah. - "M ("fectie Microorganism

"fektif mikroorganisme merupakan kultur campuran berbagai jenis mikroorganisme yang  bermanfaat (bakteri fotosintetik, bakteri asam laktat, ragi, actinomycetes, dan jamur peragian yang dapat dimanfaatkan sebagai inokulan untuk meningkatkan keragaman mikroba tanah. "M merupakan kultur jaringan berbagai jenis mikrobia yang berasal dari lingkungan alami dan secara genetika bersifat asli (tidak dimodifikasi.#emanfaatan "M dapat memperbaiki kualitas tanah dan selanjutnya memperbaiki pertumbuhan dan produksi tanaman.