IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Peremajaan T. ferrooxidans
Peremajaan T. ferrooxidans dilakukan dengan menggunakan media cair dari Leathen et al. (1956) karena media ini merupakan media yang cocok digunakan untuk menumbuhkan bakteri ini. Hal ini disebabkan besi ferro (Fe2+) yang terkandung pada media ini tidak terlalu tinggi sehingga bakteri mampu menyesuaikan diri pada media tumbuh tersebut. Pada tahap ini, kemasaman media dikondisikan pada pH 2.5 - 3.5.
Tujuan dari peremajaan T. ferrooxidans ini adalah untuk mengetahui apakah bakteri dari stok yang telah tersimpan lama masih dapat bertahan hidup atau tidak dan memperbanyak jumlah bakteri yang akan digunakan untuk tahapan penelitian selanjutnya. Isolat yang digunakan pada tahap ini merupakan isolat yang telah tersimpan selama kurang lebih satu tahun. Pada tahap peremajaan ini, galur bakteri yang diremajakan sebanyak 20 galur, 16 galur diremajakan dari isolat yang tersimpan di gliserol dan dibekukan, dan empat galur lainnya diremajakan dari isolat yang tersimpan pada media cair dan selalu digoyang tanpa dibekukan.
Setiap galur T. ferrooxidans yang digunakan berasal dari lokasi berbeda-beda, namun seluruh lokasi tersebut memiliki tingkat kemasaman rendah sehingga dimungkinkan terdapat bakteri T. ferrooxidans yang tumbuh. Lokasi-lokasi tersebut antara lain: Desa Selat Baru, Kecamatan Karau Kuala; Desa Betung dan Desa Petuk Bukit, Kecamatan Bukit Batu, Palangkaraya; Anjir Sampit, Desa Buntoi, Kecamatan Kahayan Hilir, Kabupaten Pulang Pisau; Anjir Pulang Pisau, perbatasan Gohong - Pulang Pisau; dan Kawah Sikidang dan Kawah Sileri, Dieng. Dari penelitian yang dilakukan, dapat diketahui bahwa oksidasi besi ferro (Fe2+) pada media oleh T. ferrooxidans dapat terlihat dalam jangka waktu yang cukup lama. Oksidasi besi ferro (Fe2+) menjadi besi ferri (Fe3+) menunjukkan bahwa bakteri T. ferrooxidans tersebut masih dapat tumbuh. Dari 20 galur bakteri
mampu tumbuh dengan baik, sedangkan yang lainnya tidak berhasil tumbuh. Hasil dari tahap peremajaan T. ferrooxidans selama delapan minggu dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Perubahan Warna Media akibat Oksidasi Besi Ferro (Fe2+) oleh T. ferrooxidans pada Tahap Peremajaan
No. Kode Kode
ICBB Minggu ke- 1 2 3 4 5 6 7 8 1. APB-T 5653 - - - - 2. APP-B 5668 - - - - 3. APP-T 5642 - - - - 4. AS-S 4788-1 - - - - 5. AS-S 4788-2 - - - - 6. BTG-B 3631-2 - - - - 7. BTG-B 3635 - - - - 8. MD-B 5804 - - - - 9. MD-T 3825 - - - - 10. MD-T 5825 - - - - 11. MD-T 5829 - - - - 12. MN-B 5758 - - - - 13. MN-B 5794 - - - - 14. PUT-B 5666 - - - - 15. PUT-T 4018 - - - - 16. PUT-T 4033 - - - - 17. SI 6636 C ICBB 9098 - + + + + + + ++ 18. SI 6663 P ICBB 9099 - + + + + + + ++ 19. SI 6671 P ICBB 9100 + + + + + + ++ ++ 20. WS 6644 C ICBB 9101 - + + + + + ++ ++ Keterangan: (-) : tidak terjadi perubahan warna (tetap bening)
(+) : terjadi perubahan warna (bening Æ kuning kecoklatan) (++) : warna semakin jelas
Galur bakteri yang berhasil ditumbuhkan merupakan galur bakteri yang berasal dari penyimpanan pada media cair, sedangkan bakteri yang tidak berhasil tumbuh merupakan bakteri yang berasal dari penyimpanan beku pada gliserol. Menurut Gupta et al. (1986), penyimpanan bakteri ini memang sulit dilakukan dengan cara biasa dan perlu perlakuan tertentu. Metode yang baik digunakan untuk penyimpanan bakteri T. ferrooxidans diantaranya adalah penyimpanan di dalam nitrogen cair dan digoyang atau disimpan pada carrier seperti lignit atau kalkopirit. Menurut Silverman dan Lungren (1958), T. ferrooxidans dapat disimpan selama lebih dari satu tahun pada media cair dan selalu dipindahkan ke medium baru setiap dua minggu pada suhu 28oC dan selalu digoyangkan.
Tumbuhnya bakteri T. ferrooxidans dapat diketahui dari terjadinya perubahan warna pada media cair yang digunakan dari semula berwarna bening berubah menjadi warna kuning (Gambar 1). Perubahan warna dari bening menjadi kuning disebabkan terbentuknya besi ferri (Fe3+) yang dihasilkan dari proses oksidasi besi ferro (Fe2+). Proses terebut dilakukan oleh bakteri pengoksidasi besi, yaitu T. ferrooxidans (Olsen, 1991).
Gambar 1. Perubahan warna media peremajaan T. ferrooxidans (kiri: tumbuh; kanan: tidak tumbuh).
Pada minggu pertama, T. ferrooxidans galur ICBB 9100 mulai terlihat tumbuh. Di minggu pertama ini, pada media telah terlihat adanya perubahan warna walaupun hanya sedikit. Masih sedikitnya perubahan warna ini belum
menunjukkan bahwa galur ICBB 9100 masih tumbuh dengan baik. Setelah minggu ketujuh, media pada galur bakteri ICBB 9100 ini mulai menunjukkan perubahan warna yang cukup jelas (Gambar 1) sehingga dapat diketahui bahwa bakteri dapat hidup dengan baik.
Berdasarkan pada Tabel 1, media cair bakteri T. ferrooxidans galur ICBB 9098, ICBB 9099, dan ICBB 9101 mulai mengalami perubahan warna pada minggu kedua. Media cair galur ICBB 9101 mengalami perubahan warna yang cukup jelas pada minggu ketujuh, sedangkan media cair galur ICBB 9098 dan ICBB 9099 mengalami perubahan warna yang cukup jelas pada minggu kedelapan. Dari tahap peremajaan ini, dapat diketahui bahwa pertumbuhan bakteri
T. ferrooxidans pada media cair ini membutuhkan waktu yang cukup lama, yaitu sekitar dua bulan. Tumbuhnya bakteri yang cukup lama ini disebabkan sangat rendahnya konsentrasi besi ferro (Fe2+) pada media sehingga bakteri harus menyesuaikan diri terhadap media.
4.2. Seleksi Galur T. ferrooxidans
Seleksi galur T. ferrooxidans merupakan tahapan yang bertujuan untuk mengetahui sejauh mana bakteri mampu mengurangi kandungan sulfur pada batubara dengan kondisi terjaga. Sulfur yang dikurangi oleh T. ferrooxidans
adalah sulfur yang terdapat dalam bentuk pirit (FeS2). Sulfur organik tidak akan
dioksidasi oleh T. ferrooxidans (Bos et al., 1985).
Bakteri yang digunakan pada tahap ini merupakan bakteri dengan galur berbeda-beda yang memiliki pertumbuhan baik pada tahap peremajaan. Galur bakteri yang mampu mangurangi pirit paling banyak pada tahap ini akan digunakan untuk tahapan selanjutnya, yaitu desulfurisasi batubara dengan menggunakan bioreaktor. Pada tahap seleksi ini, proses desulfurisasi batubara hanya dilakukan di dalam botol dengan volume 300 ml dan media yang digunakan untuk menumbuhkan bakteri merupakan media Leathen tanpa FeSO4.7H2O. Hal
ini dilakukan supaya bakteri hanya memanfaatkan pirit (FeS2) yang terdapat pada
Tahap seleksi ini dilaksanakan selama beberapa hari yang selesainya ditentukan dari telah konstannya kemasaman media. Selama tahap ini berjalan, kemasaman media diukur setiap hari untuk mengetahui penurunan pH yang diakibatkan dari aktivitas bakteri dalam mengoksidasi sulfur hingga kemasaman konstan. Berdasarkan dari penelitian yang dilakukan, percobaan pendahuluan ini menghabiskan waktu selama 12 hari. Kemasaman media cenderung naik secara drastis pada beberapa hari di awal perlakuan, setelah itu kemasaman hanya akan naik perlahan hingga mencapai kemasaman yang konstan. Hal ini disebabkan proses oksidasi pirit yang dipercepat oleh T. ferrooxidans lebih efektif pada awal perlakuan. Kemasaman yang meningkat disebabkan terbentuknya asam-asam dari hasil oksidasi pirit oleh bakteri (Hee et al., 1993).
Sebanyak empat galur bakteri T. ferrooxidans digunakan pada tahap seleksi ini, yaitu ICBB 9098, ICBB 9099, ICBB 9100, dan ICBB 9101. Galur bakteri yang digunakan ini berasal dari lokasi di sekitar Kawah Sikidang dan Kawah Sileri Kabupaten Dieng (Gambar 2). Sampel tanah dan air yang diambil dari kawah tersebut memiliki pH antara 2 - 3. Kawah Sikidang dan Kawah Sileri merupakan kawah yang berada di kawasan dataran tinggi Dieng, Jawa Tengah yang terbentuk dari hasil letusan gunung berapi. Kawah-kawah ini memiliki kandungan belerang yang tinggi dan kemasaman tanah dan airnya juga tinggi, sehingga menciptakan lingkungan tumbuh yang cocok bagi bakteri acidophilic
seperti T. ferrooxidans. Gambar 2 adalah gambar Kawah Sikidang dan Kawah Sileri yang merupakan lokasi pengambilan isolat T. ferrooxidans:
a. b.
Sumber: Dinas Pariwisata dan Kebudayaan Banjarnegara
Gambar 2. Lokasi pengambilan sampel T. ferrooxidans (a. Kawah Sikidang; b. Kawah Sileri)
Da pirit (FeS2 dihaluskan tersebut d ICBB 910 batubara m ppm deng 9098, ICB pirit (FeS2 ppm, dan seleksi ga pada Gam Gambar 3 Keteranga Da dengan ba bakteri da yaitu ICB 0 100 200 300 400 500 600 700 800 FeS 2 (ppm) ari penelitia 2) batubara n dan 700 dapat diketa 00, dan IC masing-mas gan batubar BB 9099, I 2) pada batu 311 ppm. H lur T. ferro mbar 3. . Konsentr ferrooxid an: _H : _K : _AU : ari Gambar atubara kas alam proses BB 9098, IC 601 601 219 35 0 0 0 0 0 0 0 0 0 an yang dila a pada kont ppm pada ahui bahwa CBB 9101 d sing hingga ra halus. Pa CBB 9100 ubara masin Hasil penguk oxidans den rasi pirit ( dans dengan Batubara d Batubara k Batubara d 3, dapat te sar tidak m s desulfuris CBB 9099, 601 601 54 216 236 Sam akukan, pad trol adalah batubara d T. ferroox dapat menu a menjadi 2 ada batubar , dan ICBB ng-masing h kuran konse ngan waktu (FeS2) batu n waktu inku dihaluskan kasar disterilisasi erlihat perla memiliki pen asi. Dari em dan ICBB 601 700 6 208 215 mpel Bakteri da Gambar 3 sebesar 60 dalam kead xidans galur urunkan ka 219 ppm, 21 ra kasar, T B 9101 dap hingga menj entrasi pirit u inokulasi s ubara pada ubasi 12 har akuan antara ngaruh sign mpat galur 9100 mem 700 700 170 157 3 terlihat ba 1 ppm pad daan kasar. r ICBB 90 andungan p 16 ppm, 23 T. ferrooxid pat menurun adi 215 ppm t (FeS2) batu selama 12 h a tahap s ri a batubara nifikan terh yang diujic miliki efekti 700 311 Fe Fe ahwa kandu da batubara Dari Gamb 98, ICBB pirit (FeS2) 36 ppm, dan dans galur I nkan kandu m, 170 ppm ubara pada hari dapat d eleksi galu yang dihalu hadap efekt coba, tiga g ivitas yang eS2 kontrol (p eS2 sampel (p ungan yang bar 3 9099, pada n 208 ICBB ungan m, 157 tahap dilihat ppm) ppm) ur T. uskan tivitas galur, lebih
tinggi pada batubara yang tetap dalam keadaan kasar, sedangkan satu galur lainnya, yaitu ICBB 9101 memiliki efektivitas yang lebih tinggi pada batubara dengan kondisi dihaluskan sehingga dalam hal ini belum dapat disimpulkan bahwa batubara yang dihaluskan dapat meningkatkan efektivitas bakteri dalam melakukan proses desulfurisasi.
Pada tahap ini juga dilakukan perbandingan terhadap batubara yang disterilisasi sebelum diberikan perlakuan dengan bakteri dengan batubara yang tidak disterilisasi, namun hanya dilakukan pada galur ICBB 9098. Pada T. ferrooxidans galur ICBB 9098, kandungan pirit pada batubara yang disterilisasi hanya turun menjadi sebesar 354 ppm. T. ferrooxidans ICBB 9098 hanya menurunkan 41.05% lebih banyak dibandingkan dengan kontrol pada batubara yang dihaluskan. Apabila dibandingkan dengan sampel lainnya, sampel ini memiliki nilai desulfurisasi paling kecil.
Nilai desulfurisasi T. ferrooxidans pada sampel batubara yang disterilisasi paling kecil dikarenakan proses sterilisasi menyebabkan bakteri yang sebelumnya terdapat pada batubara mati, sehingga efektivitas dari bakteri dalam proses desulfurisasi yang diperoleh hanya merupakan hasil dari T. ferrooxidans itu sendiri. Jika proses desulfurisasi melibatkan beberapa macam bakteri, nilai efektivitas yang diperoleh akan lebih tinggi dibandingkan dengan hanya melibatkan satu macam bakteri tertentu saja. Menurut Rawling et al. (1994), proses desulfurisasi batubara hanya dengan memanfaatkan kinerja dari satu bakteri saja akan mendapatkan hasil yang kurang optimal. Desulfurisasi secara kultur gabungan dengan mengaplikasikan berbagai bakteri akan mendapatkan hasil yang lebih baik.
4.3. Desulfurisasi Batubara dengan Bioreaktor
Desulfurisasi batubara dengan menggunakan bioreaktor merupakan perlakuan utama desulfurisasi batubara yang keadaannya diusahakan mendekati lingkungan aslinya. Perlakuan ini dilakukan dengan memilih galur bakteri yang paling baik dalam melakukan proses desulfurisasi batubara pada tahap seleksi
galur. Pada tahap seleksi galur, galur bakteri yang yang terpilih karena paling baik digunakan dalam desulfurisasi batubara adalah ICBB 9100, yang dapat menurunkan kandungan batubara sebesar 77.53% pada batubara dalam bentuk kasar.
Kondisi lingkungan bakteri dalam proses desulfurisasi batubara ini merupakan hal yang paling ditekankan. Kondisi lingkungan diusahakan mendekati dengan lingkungan aslinya, yang bertujuan untuk mengetahui sejauh mana kemampuan bakteri dalam melakukan proses desulfurisasi apabila pengaplikasiannya dilakukan dengan bioreaktor. Selain kondisi lingkungan, terdapat pendekatan lain yang diterapkan untuk disesuaikan dengan keadaan lapang. Pendekatan tersebut adalah pelaksanaan desulfurisasi batubara dengan menggunakan bioreaktor ini waktunya lebih singkat jika dibandingkan pada tahap seleksi galur T. ferrooxidans, yaitu selama enam hari.
Pada perlakuan utama desulfurisasi batubara, penggunaan media pertumbuhan bakteri sama seperti tahap seleksi bakteri. Batubara yang digunakan pada tahap ini merupakan batubara tanpa melalui proses sterilisasi sehingga dimungkinkan terdapat bakteri lain selain T. ferrooxidans yang terlibat dalam proses desulfurisasi ini. Pada pelaksanaanya, batubara kasar yang berbentuk bongkahan sebanyak 3.5 kg dimasukkan ke dalam bioreaktor, lalu ditambahkan media pertumbuhan cair yang telah diberi T. ferrooxidans ICBB 9100. Bioreaktor yang digunakan dalam proses desulfurisasi dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Bioreaktor yang digunakan pada desulfurisasi batubara
Bioreakor tersebut dilengkapi dengan sirkulator yang berfungsi untuk meningkatkan aerasi di dalam bioreaktor. Sirkulator ini bekerja mengalirkan media cair dari bawah ke atas secara merata sehingga dapat dipastikan seluruh permukaan batubara teraliri media yang memungkinkan bakteri mampu mengurai pirit pada batubara tersebut. Aerasi yang baik pada media akan meningkatkan kinerja dari bakteri T. ferrooxidans dalam proses desulfurisasi batubara sehingga pirit yang teroksidasi akan semakin banyak jumlahnya (Anwar, 2002).
Proses desulfurisasi batubara ini dilaksanakan selama enam hari. Dalam waktu enam hari, pirit yang teroksidasi oleh T. ferrooxidans ini dimungkinkan tidak hanya pirit yang terdapat pada permukaan luar batubara, namun juga pirit yang terdapat pada permukaan dalam batubara. Hal ini disebabkan bakeri T. ferrooxidans dapat mencapai pirit yang terikat pada jaringan batubara (Bos et al., 1985). Hasil penurunan konsentrasi pirit (FeS2) batubara dengan menggunakan
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 FeS 2 (ppm) Gambar 5 Keteranga Da terkandun mengalam ppm pada pada hari kandungan batubara a Ka ICBB 910 pengaplika penurunan Batubara hari kedua hanya seb sebesar 33 hari, pirit 62.89%. S . Penuruna bioreakto an: MOTf MTf ari Gambar ng pada bat mi sedikit pe a hari pertam kedua, ke n pirit yang awal. andungan p 00 menunj asian T. fer n pirit yang yang pada a kandunga besar 352 pp 39 ppm pad t yang dap Secara kese 949 0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0 an konsentr or : Media tan : Media den r 5, dapat tubara kont enurunan ka ma, berturut eempat, dan g berkurang pirit pada b ukkan hasi rrooxidans. g cukup sig awalnya m n pirit men pm. Setelah da hari keem pat dikuran eluruhan, b 837 352 2 W rasi pirit (F npa T. ferro ngan T. ferr diketahui trol tanpa p andungan p t-turut menj n keenam. g hanya seb batubara de il yang be Pada batub gnifikan pad memiliki ka ngalami pen h hari kedua mpat dan 32 gi oleh ba akteri T. fe 837 340 4 Waktu (Hari) FeS2) batub oxidans (Ko rooxidans bahwa kan pengaplikas pirit. Kandun njadi 837 pp Secara kes besar 9.17% engan peng rbeda deng ara yang di da awal pe andungan pi nurunan yan a, kandunga 27 ppm pad akteri T. fe errooxidans 862 327 6 bara denga ontrol) ndungan pi sian T. ferr ngan pirit a pm, 837 ppm seluruhan, p % dari kandu gaplikasian gan kandun iberi T. ferr rlakuan hin irit sebesar ng cukup sig an pirit pada da hari keen errooxidans s ICBB 910 8 an menggun irit (FeS2) rooxidans h awal sebesa m, dan 862 pada kontro ungan pirit T. ferroox ngan pirit rooxidans, te ngga hari k 949 ppm, gnifikan me a batubara h nam. Dalam adalah se 00 selama MOTf (Kon MTf trol) nakan yang hanya ar 949 2 ppm ol ini pada xidans tanpa erjadi kedua. pada enjadi hanya m dua ebesar enam
hari perlakuan desulfurisasi batubara mampu menurunkan kandungan pirit pada batubara sebesar 65.51%. Berdasarkan data tersebut, penurunan kandungan pirit yang terjadi sangat kecil setelah hari kedua. Menurut Bos et al. (1985), sisa sulfur yang tidak berhasil dioksidasi oleh T. ferrooxidans disebabkan bakteri tidak mampu mencapai partikel pirit yang sangat kecil yang terikat pada matriks batubara.
