2014 Bioremediasi USU MEDAN

MIKROORGANISMA DALAM BIOREMEDIASI

Oleh: Parlindungan Lumbanraja NIM138104002

Program S-3

Sekolah Pascasarjana

MIKROORGANISMA DALAM BIOREMEDIASI

I.

PENGERTIAN DAN BATASAN

1.1. Bioremediasi.

Dari istilah ini tentunya kita dapat memahami bahwa bioremediasi berasal dari dua asal kata, yaitu bio (organisma hidup) dan remediasi

(menyehatkan kembali), sehingga secara bersama diartikan bioremediasi menjadi suatu cara penggunaan organisme dalam upaya penyehatan kembali lingkungan yang sudah rusak atau tercemar (http://ei.cornell.edu /pubs / dr. html). Dalam teknologi ini organisme hidup yang paling banyak digunakan selain tumbuhan adalah mikroorganisme, yang digunakan untuk pemecahan atau degradasi bahan pencemar lingkungan menjadi bentuk yang lebih sederhana dan aman bagi lingkungan (http:// www. blogger. com/ profile/). Saat bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut, sebuah peristiwa yang disebut biotransformasi (http:// www. americambioclean.com) . Pada banyak kasus, biotransformasi berujung pada biodegradasi, dimana polutan beracun terdegradasi, strukturnya menjadi tidak kompleks, dan akhirnya menjadi metabolit yang tidak berbahaya dan tidak beracun (http:// id.wikipedia. org/wiki/). Bioremediasi merupakan pengembangan dari bidang bioteknologi lingkungan dengan memanfaatkan proses biologi dalam mengendalikan pencemaran atau polutan (http:// inilingkunganku. blogspot.com /2013/06/ bioremediasi.html). Yang termasuk dalam polutan antara lain logam-logam berat, petroleum hidrokarbon, dan senyawa-senyawa organik terhalogenasi seperti pestisida, herbisida, dan lain-lain. Bioremediasi mempunyai potensi menjadi salah satu teknologi lingkungan yang bersih, alami, dan paling murah untuk mengantisipasi masalah-masalah lingkungan

(http://matakuliah biologi. blogspot.com/).

Sejak tahun 1900an, orang-orang sudah menggunakan

mikroorganisme untuk mengolah air limbah pada saluran air

organik terhalogenasi seperti pestisida, herbisida, dan lain-lain. Banyak aplikasi-aplikasi baru menggunakan mikroorganisme untuk mengurangi polutan yang sedang diujicobakan. Bidang bioremediasi saat ini telah didukung oleh pengetahuan yang lebih baik mengenai bagaimana polutan dapat didegradasi oleh mikroorganisme, identifikasi jenis-jenis mikroba

yang baru dan bermanfaat, dan kemampuan untuk meningkatkan bioremediasi melalui teknologi genetik (http:// inilingkunganku. blogspot.com /2013/06/ bioremediasi.html).

Teknologi genetik molekular sangat penting untuk mengidentifikasi

gen-gen yang mengkode enzim yang terkait pada bioremediasi. Karakterisasi dari gen-gen yang bersangkutan dapat meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana mikroba-mikroba memodifikasi

polutan beracun menjadi tidak berbahaya (http://id. wikipedia. org/wiki/ Bioremediasi). Strain atau jenis mikroba rekombinan yang diciptakan di laboratorium dapat lebih efisien dalam mengurangi polutan. Mikroorganisme rekombinan yang diciptakan dan pertama kali dipatenkan adalah bakteri "pemakan minyak". Bakteri ini dapat mengoksidasi senyawa hidrokarbon yang umumnya ditemukan pada minyak bumi. Bakteri tersebut tumbuh lebih cepat jika dibandingkan bakteri-bakteri jenis lain yang alami atau bukan yang diciptakan di laboratorium yang telah diujicobakan. Akan tetapi, penemuan tersebut belum berhasil dikomersialkan karena strain rekombinan ini hanya dapat mengurai komponen berbahaya dengan jumlah yang terbatas. Strain inipun belum mampu untuk mendegradasi komponen-komponen molekular yang lebih berat yang cenderung bertahan di lingkungan. http:// id.wikipedia. org/wiki/ Bioremediasi

Menurut Ciroreksoko (1996) dalam http://www. blogger. com/ profile/, bioremediasi diartikan sebagai proses pendegradasian bahan organik berbahaya secara biologis menjadi senyawa lain seperti karbondioksida (CO2), metan, dan air. Sedangkan menurut Craword (1996) dalam http://www. blogger. com/ profile/, bioremediasi merujuk pada penggunaan secara produktif proses biodegradatif untuk menghilangkan atau mendetoksi polutan (biasanya kontaminan tanah, air dan sedimen) yang mencemari lingkungan dan mengancam kesehatan masyarakat. Jadi bioremediasi adalah salah satu teknologi alternatif untuk mengatasi masalah lingkungan dengan memanfaatkan bantuan mikroorganisme. Mikroorganisme yang dimaksud adalah khamir, fungi (mycoremediasi), yeast, alga dan bakteri yang berfungsi sebagai agen bioremediator (http://www. blogger.com/profile/).

(karbon dioksida dan air) atau dengan kata lain mengontrol atau mereduksi bahan pencemar dari lingkungan. Bioremediasi telah memberikan manfaat yang luar biasa pada berbagai penanganan masalah lingkungan (http:// matakuliah biologi.blogspot.com/).

Proses utama pada bioremediasi adalah biodegradasi, biotransformasi dan biokatalis. Saat bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut (http://www. americambioclean.com). Enzim mempercepat proses tersebut dengan cara menurunkan energi aktivasi, yaitu energi yang dibutuhkan untuk memulai suatu reaksi. Pada proses ini terjadi biotransformasi atau biodetoksifikasi senyawa toksik menjadi senyawa yang kurang toksik atau tidak toksik. Pada banyak kasus, biotransformasi berujung pada biodegradasi (http:// rizalsuhardieksakta. blogspot.com/2012/07/ bioremediasi-dan-biodegradasi.html). Degradasi senyawa kimia oleh mikroba di lingkungan merupakan proses yang sangat penting untuk mengurangi kadar bahan-bahan berbahaya di lingkungan, yang berlangsung melalui suatu seri reaksi kimia yang cukup kompleks dan akhirnya menjadi metabolit yang tidak berbahaya dan tidak beracun. Misalnya mengubah bahan kimia menjadi air dan gas yang tidak berbahaya misalnya CO2 (http:// rizalsuhardieksakta. blogspot. com/2012 /07/ bioremediasi-dan-biodegradasi. html). Dalam proses degradasinya, mikroba menggunakan senyawa kimia tersebut untuk pertumbuhan dan reproduksinya melalui berbagai proses oksidasi. Enzim yang dihasilkan juga berperan untuk mengkatalis reaksi degradasi, sehingga tidak membutuhkan waktu yang lama untuk mencapai keseimbangan. Lintasan biodegradasi berbagai senyawa kimia yang berbahaya dapat dimengerti berdasarkan lintasan mekanisme dari beberapa senyawa kimia alami seperti hidrokarbon, lignin, selulosa, dan hemiselulosa. Sebagian besar dari prosesnya, terutama tahap akhir metabolisme umumnya berlangsung melalui proses yang sama

(http://www. blogger. com/ profile/).

II. JENIS-JENIS PRAKTEK BIOREMEDIASI

2.1. Bioremediasi yang Melibatkan Mikroba.

Teknologi bioremediasi yang memanfaat kanmikroorganisma dalam menstimulasi pertumbuhan mikroba dilakukan dengan tiga cara yaitu :

Biostimulasi adalah suatu proses yang dilakukan melalui penambahan zat gizi tertentu yang dibutuhkan oleh mikroorganisme (misalnya nutrien dan oksigen) atau menstimulasi kondisi lingkungan sedemikian rupa (misalnya pemberian aerasi) agar mikroorganisma tumbuh dan beraktivitas lebih baik. Nutrien dan oksigen dalam bentuk cair atau gas, ditambahkan ke dalam air atau tanah yang tercemar untuk memperkuat pertumbuhan dan aktivitas bakteri remediasi yang telah ada di dalam air atau tanah tersebut. Namun sebaliknya, jika kondisi yang dibutuhkan tidak terpenuhi, mikroba akan tumbuh dengan lambat atau mati. (http://matakuliah biologi.blogspot.com/).

2.1.2. Bioaugmentasi.

Bioaugmentasi merupakan penambahan atau introduksi satu jenis atau lebih mikroorganisme baik yang alami maupun yang sudah mengalami perbaikan sifat (improved/genetically engineered strains). Mikroorganisme yang dapat membantu membersihkan kontaminan tertentu kemudian ditambahkan ke dalam air atau tanah yang tercemar. Tetapi proses ini mempunyai hambatan yaitu sangat sulit untuk mengontrol kondisi situs yang tercemar agar mikroorganisme dapat berkembang dengan optimal, karena mikroorganisme yang dilepaskan ke lingkungan yang asing kemungkinan sulit untuk beradaptasi. Dalam beberapa hal, teknik bioaugmentasi juga diikuti dengan penambahan nutrien tertentu (http:// www.blogger. com/profile/).

2.1.3. Bioremediasi Intrinsik.

Bioremediasi jenis ini terjadi secara alami (tanpa campur tangan manusia) dalam air atau tanah yang tercemar (http:// nurman 20. wordpress. com /2007/07/26/ bioremediasi/).

2.2. Bioremediasi yang dibagi Berdasarkan Lokasi.

2.2

.1. Bioremediasi in-situ,

yaitu proses pengelolaan limbah di lokasi limbah itu berada dengan mengandalkan kemampuan mikroorganisme yang telah ada di lingkungan tercemar untuk mendegradasinya (microbewikiadmin@kenyon.edu).

2.2.2.

Bioremediasi ex-situ

, yaitu bioremediasi yang dilakukan dengan mengambil limbah di suatu lokasi lalu ditreatment di tempat lain, setelah itu baru dikembalikan ke tempat asal. Kemudian diberi perlakuan khusus dengan memakai mikroba. Bioremediasi ini bisa lebih cepat dan mudah dikontrol dibanding in-situ, ia pun mampu me-remediasi jenis kontaminan dan jenis tanah yang lebih beragam (http:// nurman 20. wordpress. com/2007/07/26 / biore mediasi/).

III.

FAKTOR-RAKTOR YANG MEMPENGARUHI

PROSES BIOREMEDIASI

Keberhasilan proses biodegradasi banyak ditentukan oleh aktivitas

enzim. Dengan demikian mikroorganisme yang berpotensi menghasilkan enzim pendegradasi hidrokarbon perlu dioptimalkan aktivitasnya dengan pengaturan kondisi dan penambahan suplemen yang sesuai. Dalam hal ini perlu diperhatikan beberapa faktor lingkungan yang mempengaruhi proses bioremediasi, yang meliputi kondisi tanah, temperature, oksigen, dan nutrient yang tersedia (http://matakuliah biologi.blogspot.com/):

3.1. Tanah.

air tanah yang obtimal bagi pertumbuhan dan aktivitas mikrobia dalam tanah adalah berkisar antara 50-60%. Bioremediasi lebih berhasil pada tanah yang poros (http:// nurman 20.wordpress.com /2007/07/26/ bioremediasi/). Penyesuaian pH dari 4.5 menjadi 7.4 dengan penambahan kapur meningkatkan penguraian minyak menjadi dua kali. Penyesuaian pH dapat mengubah kelarutan, bioavailabilitas, bentuk senyawa kimia polutan, dan makro & mikro nutrien. Ketersediaan Ca, Mg, Na, K, NH4+, N dan P akan turun, sedangkan penurunan pH menurunkan ketersediaan NO3- dan Cl- . Cendawan yang lebih dikenal tahan terhadap asam akan lebih berperan dibandingkan bakteri asam (http://nurman20.wordpress.com/2007/07/26/bioremediasi/).

3.2. Temperatur.

Temperatur yang optimal untuk degradasi hidrokaron adalah 30-40oC. Ladislao et al (2007 dalam http://www.blogger.com/profile/).

mengatakan bahwa temperatur yang digunakan pada suhu 38oC bukan pilihan yang valid karena tidak sesuai dengan kondisi di Inggris untuk mengontrol mikroorganisme patogen. Pada temperatur yang rendah, viskositas minyak akan meningkat mengakibatkan volatilitas alkana rantai pendek yang bersifat toksik menurun dan kelarutannya di air akan meningkat sehingga proses biodegradasi akan terhambat. Suhu sangat berpengaruh terhadap lokasi tempat dilaksanakannya bioremediasi (http://www.blogger.com/profile/).

3.3. Oksigen.

Langkah awal katabolisme senyawa hidrokaron oleh bakteri maupun kapang adalah oksidasi substrat dengan katalis enzim oksidase, dengan demikian tersedianya oksigen merupakan syarat keberhasilan degradasi hidrokarbon minyak. Ketersediaan oksigen di tanah tergantung pada (a) kecepatan konsumsi oleh mikroorganisme tanah, (b) tipe tanah dan (c) kehadiran substrat lain yang juga bereaksi dengan oksigen. Terbatasnya oksigen, merupakan salah satu faktor pembatas dalam biodegradasi hidrokarbon minyak (http:// www. blogger. com/ profile/).

Mikroorganisme memerlukan nutrisi sebagai sumber karbon, energy dan keseimbangan metabolism sel. Dalam penanganan limbah minyak bumi biasanya dilakukan penambahan nutrisi antara lain sumber nitrogen dan fosfor sehingga proses degradasi oleh mikroorganisme berlangsung lebih cepat dan pertumbuhannya meningkat. Keberadaan zat nutrisi. Baik pada in situ & ex situ. Bila tanah yang dipergunakan bekas pertanian mungkin tak perlu ditambah zat nutrisi ( http://nurman20. wordpress. com/2007/07/26/bioremediasi/).

3.5.

Interaksi antar Polutan.

Fenomena lain yang juga perlu mendapatkan perhatian dalam mengoptimalkan aktivitas mikroorganisme untuk bioremediasi adalah interaksi antara beberapa galur mikroorganisme di lingkungannya. Salah satu bentuknya adalah kometabolisme. Kometabolisme merupakan proses transformasi senyawa secara tidak langsung sehingga tidak ada energi yang dihasilkan (http:// www. blogger. com/profile/).

IV. PEMBAGIAN BAHAN PENCEMAR

4.1. Bahan Pencemar dapat Dibedakan Berdasarkan

Tingkat Kemudahan Bahan Terdegradasi di

Lingkungan.

4.1.1.

Bahan Pencemar yang Mudah Terdegradasi

(bio-degradable pollutant)

,

yaitu bahan yang mudah terdegradasi di lingkungan dan dapat diuraikan atau didekomposisi, baik secara alamiah yang dilakukan oleh dekomposer (bakteri dan jamur) ataupun yang disengaja oleh manusia, contohnya adalah limbah rumah tangga. Jenis polutan ini akan menimbulkan masalah lingkungan bila kecepatan produksinya lebih cepat dari kecepatan degradasinya.

4.1.2.

Bahan pencemar yang sukar terdegradasi

atau lambat sekali terdegradasi (nondegradable

pollutant),

dapat menimbulkan masalah lingkungan yang cukup serius. Contohnya adalah jenis logam berat seperti timbal (Pb) dan merkuri.

4.2. Bahan Pencemar dapat Dibedakan Berdasarkan

Keberadaannya di Lingkungan.

Senyawa-senyawa pencemar yang ada pada lingkungan menurut keberadaannya dapat dibedakan menjadi :

4.2.1. Senyawa-senyawa yang secara alami

ditemukan di

alam dan jumlahnya (konsentrasinya) sangat tinggi, contohnya

antara lain minyak mentah (hasil penyulingan), fosfat dan

logam berat.

4.2.2. Senyawa

xenobiotik

yaitu senyawa kimia hasil rekayasa manusia yang sebelumnya tidak pernah ditemukan di alam, contohnya adalah pestisida (http:// water. usgs.gov/ wd/html), herbisida, plastik dan serat sintesis. Dalam bioremediasi, lintasan biodegradasi berbagai senyawa kimia yang berbahaya dapat dimengerti berdasarkan lintasan mekanisme dari beberapa senyawa kimia alami seperti hidrokarbon, lignin, selulosa, dan hemiselulosa. Sebagian besar dari prosesnya, terutama tahap akhir metabolisme, umumnya berlangsung melalui proses yang sama. Polimer alami yang mendapat perhatian karena sukar terdegradasi di lingkungan adalah lignoselulosa (kayu) terutama bagian ligninnya.

Berikut ini merupakan beberapa jenis-jenis mikroorganisme yang berperan dalam mendegradasi polutan minyak bumi dan logam berat

menjadi bahan yang tidak beracun.

V.

KELEBIHAN DAN KELEMAHAN TEKNOLOGI

BIOREMEDIASI

Sebagaimanan berbagai teknologigi lainnya teknologi dalam proses bioremidiasi juga memiliki beberapa kelebihan, namun kelebihan tersebut selalu

diimbangi dengan kelemahan walaupun sedikit (http:// www. blogger. com/

profile/).

Kelebihan

Bioremediasi

Kelemahan

Bioremediasi

- Bioremediasi sangat

aman digunakan karena menggunakan mikroba yang secara alamiah

- Tidak semua bahan

kimia dapat diolah

secara bioremediasi.

sudah ada dilingkungan.

- Bioremediasi tidak

menggunakan atau

menambahkan bahan

kimia berbahaya

(ramah lingkungan).

- Tidak melakukan

proses pengangkatan

polutan.

- Teknik pengolahannya

mudah diterapkan dan murah biaya.

- Dapat dilaksanakan di

lokasi atau di luar lokasi.

- Menghapus resiko

jangka panjang

pemantauan yang

intensif.

- Berpotensi

menghasilkan produk

yang tidak dikenal.

- Membutuhkan lokasi

tertentu

VI.

JENIS-JENIS MIKROORGANISMA YANG

BERPERAN DALAM BIOREMEDIASI.

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, bioremediasi adalah salah satu teknologi alternatif untuk mengatasi masalah lingkungan dengan memanfaatkan bantuan mikroorganisme. Secara umum pembagian jenis mikroorganisme yang dimaksud adalah seperti dari golongan khamir, fungi (mycoremediasi), yeast, alga dan bakteri. Mikroorganisme-mikroorganisme ini akan mendegradasi zat pencemar atau polutan menjadi bahan yang kurang beracun atau tidak beracun. Polutan dapat dibedakan menjadi dua yaitu bahan pencemar organik dan sintetik (buatan).

6.1. Pencemaran Lingkungan oleh Tumpahan

Minyak Bumi.

bumi berlebihan di alam, masing-masing fraksi minyak bumi akan menyebabkan pencemaran yang akan mengganggu kestabilan ekosistem yang dicemarinya. Di dalam minyak bumi terdapat dua macam komponen yang dibagi berdasarkan kemampuan mikroorganisme menguraikannya, yaitu komponen minyak bumi yang mudah diuraikan oleh mikroorganisme dan komponen yang sulit didegradasi oleh mikroorganisme.

Komponen minyak bumi yang mudah didegradasi oleh bakteri merupakan komponen terbesar dalam minyak bumi atau mendominasi, yaitu alkana yang bersifat lebih mudah larut dalam air dan terdifusi ke dalam membran sel bakteri. Jumlah bakteri yang mendegradasi komponen ini relatif banyak karena substratnya yang melimpah di dalam minyak bumi. Isolat bakteri pendegradasi komponen minyak bumi ini biasanya merupakan pengoksidasi alkana normal.

Komponen minyak bumi yang sulit didegradasi merupakan komponen yang jumlahnya lebih kecil dibanding komponen yang mudah didegradasi. Hal ini menyebabkan bakteri pendegradasi komponen ini berjumlah lebih sedikit dan tumbuh lebih lambat karena kalah bersaing dengan pendegradasi alkana yang memiliki substrat lebih banyak. Isolasi bakteri ini biasanya memanfaatkan komponen minyak bumi yang masih ada setelah pertumbuhan lengkap bakteri pendegradasi komponen minyak bumi yang mudah didegradasi.

Beberapa bakteri dan fungi diketahui dapat digunakan untuk mendegradasi minyak bumi. Beberapa contoh bakteri yang selanjutnya disebut bakteri hidrokarbonuklastik yaitu bakteri yang dapat menguraikan komponen minyak bumi karena kemampuannya mengoksidasi hidrokarbon dan menjadikan hidrokarbon sebagai donor elektronnya. Adapun contoh dari bakteri hidrokarbonuklastik yaitu bakteri dari genus Achromobacter, Arthrobacter, Acinetobacter, Actinomyces, Aeromonas, Brevibacterium, Flavobacterium, Moraxella, Klebsiella, Xanthomyces dan Pseudomonas, Bacillus. Beberapa contoh fungi yang digunakan dalam biodegradasi minyak bumi adalah fungi dari genus Phanerochaete, Cunninghamella, Penicillium, Candida, Sporobolomyce, Cladosporium, Debaromyces, Fusarium, Hansenula, Rhodosporidium, Rhodoturula, Torulopsis, Trichoderma, Trichosporon. Sejumlah bakteri seperti Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter calcoaceticus, Arthrobacter sp., Streptomyces viridans dan lain-lain menghasilkan senyawa

ekstraseluler menyebabkan emulsifikasi hidrokarbon sehingga mudah untuk didegradasi oleh bakteri. Biosurfaktan meningkatkan ketersediaan substrat yang tidak larut melalui beberapa mekanisme. Dengan adanya biosurfaktan, substrat yang berupa cairan akan teremulsi dibentuk menjadi misel-misel, dan menyebarkannya ke permukaan sel bakteri sehingga lebih mudah masuk ke dalam sel. Umumnya ada dua macam biosurfaktan yang dihasilkan bakteri yaitu : (http://matakuliah

biologi.blogspot.com/)

1. Surfaktan dengan berat molekul rendah (seperti glikolipid, soforolipid, trehalosalipid, asam lemak dan fosfolipid) yang terdiri dari molekul hidrofobik dan hidrofilik. Kelompok ini bersifat aktif permukaan, ditandai dengan adanya penurunan tegangan permukaan medium cair.

2. Polimer dengan berat molekul besar, yang dikenal dengan bioemulsifier polisakarida amfifatik. Dalam medium cair, bioemulsifier ini mempengaruhi pembentukan emulsi serta kestabilannya dan tidak selalu menunjukkan penurunan tegangan permukaan medium.

Pelepasan biosurfaktan ini tergantung dari substrat hidrokarbon yang ada. Ada substrat (misalnya seperti pada pelumas) yang menyebabkan biosurfaktan hanya melekat pada permukaan membran sel, namun tidak diekskresikan ke dalam medium. Namun, ada beberapa substrat hidrokarbon (misal heksadekan) yang menyebabkan biosurfaktan juga dilepaskan ke dalam medium. Hal ini terjadi karena heksadekan menyebabkan sel bakteri lebih bersifat hidrofobik. Oleh karena itu, senyawa hidrokarbon pada komponen permukaan sel yang hidrofobik itu dapat menyebabkan sel tersebut kehilangan integritas struktural selnya sehingga melepaskan biosurfaktan untuk membran sel itu sendiri dan juga melepaskannya ke dalam medium. Secara umum terdapat tiga cara transpor hidrokarbon ke dalam sel bakteri yaitu sebagai berikut. a. Interaksi sel dengan hidrokarbon yang terlarut dalam fase air. Pada kasus ini, umumnya rata-rata kelarutan hidrokarbon oleh proses fisika sangat rendah sehingga tidak dapat mendukung. b. Kontak langsung (perlekatan) sel dengan permukaan tetesan hidrokarbon yang lebih besar daripada sel mikroba. Pada kasus yang kedua ini, perlekatan dapat terjadi karena sel bakteri bersifat hidrofobik. Sel mikroba melekat pada permukaan tetesan hidrokarbon yang lebih besar daripada sel dan pengambilan substrat dilakukan dengan difusi atau transpor aktif. Perlekatan ini terjadi karena adanya biosurfaktan pada membran sel bakteri Pseudomonas.

dilepaskan oleh bakteri Pseudomonas ke dalam medium.

6.2. Jenis-jenis Bakteri Pendegradasi Hidrokarbon pada Minyak Bumi.

Ada berbagai macam mikrobia yang berperan dalam proses degradasi bahan pencemar berupa hidrokarbon yang berasal dari tumpahan minyak bumi seperti:

6.2.1. Pseudomonas sp.

Pseudomonas berbentuk batang dengan diameter 0,5 – 1 x 1,5 – 5,0 mikrometer. Bakteri ini merupakan organisme gram negatif yang

motilitasnya dibantu oleh satu atau beberapa flagella yang terdapat pada bagian polar. Akan tetapi ada juga yang hampir tidak mampu bergerak. Bersifat aerobik obligat yaitu oksigen berfungsi sebagai terminal elektron aseptor pada proses metabolismenya. Kebanyakan spesies ini tidak bisa hidup pada kondisi asam pada pH 4,5 dan tidak memerlukan bahan-bahan organik. Bersifat oksidasi negatif atau positif, katalase positif dan kemoorganotropik. Dapat menggunakan H2 dan CO sebagai sumber

energi. Bakteri pseudomonas yang umum digunakan sebagai pendegradasi hidrokarbon antara lain Pseudomonas aeruginosa,

Pseudomonas stutzeri, dan Pseudomonas diminuta.

http://matakuliah biologi.blogspot.com/

Salah satu faktor yang sering membatasi kemampuan bakteri

Pseudomonas dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon adalah sifat kelarutannya yang rendah, sehingga sulit mencapai sel bakteri. Adapun mekanisme degradasi hidrokarbon di dalam sel bakteri Pseudomonas

yaitu:

Mekanisme degradasi hidrokarbon alifatik Pseudomonas menggunakan hidrokarbon tersebut untuk pertumbuhannya. Penggunaan hidrokarbon alifatik jenuh merupakan proses aerobik (menggunakan oksigen). Tanpa adanya O2, hidrokarbon

ini tidak didegradasi. Langkah pendegradasian hidrokarbon alifatik jenuh oleh Pseudomonas meliputi oksidasi molekuler (O2) sebagai sumber

reaktan dan penggabungan satu atom oksigen ke dalam hidrokarbon teroksidasi.

Mekanisme degradasi hidrokarbon aromatik

berperan dalam produksi enzim katekol 2,3-dioksigenase. Metabolisme senyawa ini oleh bakteri diawali dengan pembentukan protocatechuate

atau catechol atau senyawa yang secara struktur berhubungan dengan senyawa ini. Kedua senyawa ini selanjutnya didegradasi oleh enzim katekol 2,3-dioksigenase menjadi senyawa yang dapat masuk ke dalam

siklus Krebs (siklus asam sitrat), yaitu suksinat, asetil KoA, dan piruvat.

6.2.2. Arthrobacter sp.

Pada kultur yang masih muda Arthrobacter berbentuk batang yang tidak teratur 0,8 – 1,2 x 1 – 8 mikrometer. Pada proses pertumbuhan batang segmentasinya berbentuk cocus kecil dengan diameter 0,6 – 1 mikrometer. Gram positif, tidak berspora, tidak suka asam, aerobik, kemoorganotropik. Memproduksi sedikit atau tidak sama sekali asam dan gas yang berasal dari glukosa atau karbohidrat lainnya. Katalase positif, temperatur optimum 25 – 30oC. http://matakuliah biologi.blogspot.com/

6.2.3. Acinetobacter sp.

Memiliki bentuk seperti batang dengan diameter 0,9 – 1,6 mikrometer dan panjang 1,5- 2,5 mikrometer. Berbentuk bulat panjang pada fase stasioner pertumbuhannya. Bakteri ini tidak dapat membentuk spora. Tipe selnya adalah gram negatif, tetapi sulit untuk diwarnai. Bakteri ini bersifat aerobik, sangat memerlukan oksigen sebagai terminal elektron pada metabolisme. Semua tipe bakteri ini tumbuh pada suhu 20-300 C, dan tumbuh optimum pada suhu 33-35o C. Bersifat oksidasi negatif dan katalase positif. Bakteri ini memiliki kemampuan untuk menggunakan rantai hidrokarbon sebagai sumber nutrisi, sehingga mampu meremidiasi tanah yang tercemar oleh minyak. Bakteri ini bisa menggunakan amonium dan garam nitrit sebagai sumber nitrogen, akan tetapi tidak memiliki

pengaruh yang signifikan. D-glukosa adalah satu-satunya golongan heksosa yang bisa digunakan oleh bakteri ini, sedangkan pentosa D-ribosa, D-silosa, dan L-arabinosa juga bisa digunakan sebagai sumber karbon oleh beberapa strain. http://matakuliah biologi.blogspot.com/

6.2.4. Bacillus sp.

Umumnya bakteri ini merupakan mikroorganisme sel tunggal,

konsentrasi yang rendah, bakteri ini dapat merombak hidrokarbon minyak bumi dengan cepat. Jenis Bacillus sp. yang umumnya digunakan seperti

Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus laterospor.

http://matakuliah biologi.blogspot.com/

Selain dari golongan bakteri, mikroba pendegradasi hidrokarbon juga dapat dilakukan oleh fungi. Fungi pendegradasi hidrokarbon umumnya berasal dari genus Phanerochaete, Cunninghamella, Penicillium, Candida, Sporobolomyces, Cladosporium. Jamur dari genus ini mendegradasi hidrokarbon polisiklik aromatik. Jamur Phanerochaete chrysosporiummampu mendegradasi berbagai senyawa hidrofobik pencemar tanah yang persisten. Adapun oksidasi dan pelarutan hidrokarbon polisiklik aromatik oleh Phanerochaete chrysosporium

menggunakan enzim lignin peroksidase. Bila terdapat H2O2, enzim lignin

peroksidase yang dihasilkan akan menarik satu elektron dari PAH yang selanjutnya membentuk senyawa kuinon yang merupakan hasil

metabolisme. Cincin benzena yang sudah terlepas dari PAH selanjutnya dioksidasi menjadi molekul-molekul lain dan digunakan oleh sel mikroba sebagai sumber energi misalnya CO2.

Jamur dari golongan Deuteromycota(Aspergillus niger, Penicillium glabrum, P. janthinellum, Zygomycete, Cunninghamella elegans ),

Basidiomycetes (Crinipellis stipitaria) diketahui juga dapat mendegradasi hidrokarbon polisiklik aromatik. Sistem enzim

monooksigenase Sitokrom P-450 pada jamur ini memiliki kemiripan dengan sistem yang dimiliki mamalia. Adapun langkah-langkahnya yaitu pembentukan monofenol, difenol, dihidrodiol dan quinon dan terbentuk gugus tambahan yang larut air (misalnya sulfat, glukuronida, ksilosida, glukosida). Senyawa ini merupakan hasil detoksikasi pada jamur dan mamalia (http://matakuliah biologi.blogspot.com/).

6.3. Pencemaran Logam Berat.

biasanya melalui makanan dan dapat tertimbun dalam organ-organ tubuh. Mikroba memerlukan logam sebagai fungsi struktural dan katalis serta sebagai donor atau reseptor elektron dalam metabolisme energi.

Kemampuan interaksi mikroba terhadap logam antara lain : a. Mengikat ion logam yang ada di lingkungan eksternal pada permukaan sel serta membawanya ke dalam sel untuk berbagai fungsi sel. Contohnya bakteri Thiobaccilus sp. Mampu menggunakan Fe dalam aktivasi enzim format dehidrogenase pada sitokrom. b. Menggunakan logam sebagai donor atau akseptor elektron dalam metabolisme energi. c. Mengikat logam sebagai kation pada permukaan sel yang bermuatan negatif dalam proses yang disebut biosorpsi.

Mikroba mengurangi bahaya pencemaran logam berat dapat dilakukan dengan cara detoksifikasi, biohidrometalurgi, bioleaching,

dan bioakumulasi.

Detoksifikasi (biosorpsi) pada prinsipnya mengubah ion logam berat yang bersifat toksik menjadi senyawa yang bersifat tidak toksik. Proses ini umumnya berlangsung dalam kondisi anaerob dan memanfaatkan senyawa kimia sebagai akseptor elektron.

Biohidrometalurgi pada prinsipnya mengubah ion logam yang terikat pada suatu senyawa yang tidak dapat larut dalam air menjadi senyawa yang dapat larut dalam air.

Bioleaching merupakan aktivitas mikroba untuk melarutkan logam berat dari senyawa yang mengikatnya dalam bentuk ion bebas. Biasanya mikroba menghasilkan asam dan senyawa pelarut untuk membebaskan ion logam dari senyawa pengikatnya. Proses ini biasanya langsung diikuti dengan akumulasi ion logam.

Bioakumulasi merupakan interaksi mikroba dan ion-ion logam yang berhubungan dengan lintasan metabolism.

Interaksi mikroba dengan logam di alam adalah imobilisasi logam

dari fase larut menjadi tidak atau sedikit larut sehingga mudah dipisahkan.

6.3.1. Mikrobia Pendegradasi Logam.

Berikut ini merupakan berbagai mikrobia yang berperan dalam pendegradasian lagam yaitu:

6.3.1.1.

Enterobacter cloacae

dan

Pseudomonas fluorescens

6.3.1.2.

Desulfovibrio sp.

membentuk senyawa sulfida dengan memanfaatkan hidrogen sulfida yang dibebaskan untuk mengatasi

pencemaran logam Cu.

6.3.1.3.

Desulfuromonas acetoxidans

merupakan bakteri anerobik laut yang menggunakan sulfur dan besi sebagai penerima elektron untuk mengoksidasi molekul organik dalam endapan yang bisa

menghasilkan energi.

6.3.1.4.

Bakteri

pereduksi

sulfat

contohnya

Desulfotomaculum sp. Dalam melakukan reduksi sulfat, bakteri ini menggunakan sulfat sebagai sumber energi yaitu sebagai akseptor elektron dan menggunakan bahan organik sebagai sumber karbon. Karbon tersebut selain berperan sebagai sumber donor elektron dalam metabolismenya juga merupakan bahan penyusun selnya.

6.3.1.5. Bakteri belerang,

khususnya Thiobacillus ferroxidans

banyak berperan pada logam-logam dalam bentuk senyawa sulfida untuk menghasilkan senyawa sulfat.

6.3.1.6. Mikroalga

contohnya Spirulina sp., merupakan salah satu jenis alga dengan sel tunggal yang termasuk dalam kelas

Cyanophyceae. Sel Spirulina sp. berbentuk silindris, memiliki dinding sel tipis. Alga ini mempunyai kemampuan yang tinggi untuk mengikat ion-ion logam dari larutan dan mengadsorpsi logam berat karena di dalam alga terdapat gugus fungsi yang dapat melakukan pengikatan dengan ion logam. Gugus fungsi tersebut terutama gugus karboksil, hidroksil, amina, sulfudril imadazol, sulfat dan sulfonat yang terdapat dalam dinding sel dalam sitoplasma.

6.3.1.7. Jamur

Saccharomyces cerevisiae

dan

Candida sp

.

dapat mengakumulasikan Pb dari dalam perairan,

VII.

PROSPEK PENGEMBANGAN

TEKNOLOGI BIOREMEDIASI

Kelebihan teknologi bioremediasi ditinjau dari aspek komersil adalah relatif lebih ramah lingkungan, biaya penanganan yang relatif lebih murah dan bersifat fleksibel. Teknik pengolahan limbah jenis B3 dengan bioremediasi umumnya menggunakan mikroorganisme (khamir, fungi, dan bakteri) sebagai agen bioremediator. Pendekatan umum yang dilakukan untuk meningkatkan kecepatan biotransformasi ataupun biodegradasi adalah dengan cara: 1. Seeding, atau mengoptimalkan populasi dan aktivitas mikroba indigenous (bioremediasi instrinsik) dan/atau penambahan mikroorganisme exogenous (bioaugmentasi) dan 2. Feeding, atau dengan memodifikasi lingkungan dengan penambahan nutrisi (biostimulasi) dan aerasi (bioventing) (http://www.blogger.com/profile/).

VIII. KESIMPULAN

Dari kumpulan tulisan yang dirangkum pada paper ini dapat ditarik beberapa kesimpulan seperti:

1. Bioremediasi suatu cara penggunaan organisme dalam upaya penyehatan kembali lingkungan yang sudah rusak atau tercemar. 2. Atas dasar keterlibatan mikroorganisma bioremediasi dibedakan

menjadi: biostimulasi, bioaugmentasi, dan bioremediasi intrinsik. 3. Atas dasar lokasi remediasi bioremediasi dibedakan menjadi

bioremediasi in situ dan ex situ.

4. Ada beberapa faktor lingkungan yang secara dominan mempengaruhi proses bioremediasi seperti: tanah, temperatu, oksigen, nutrisi dan interaksi antar polutan.

5. Proses bioremediasi sifatnya adalah dilakukan oleh mikroorganisma spesifik , yaitu bahwa mikroorganisma penghancur suatu senyawa tertentu akan berbeda dengan mikroorganisme penghancur senyawa lainnya (contoh: mikroorganisma yang mendegradasi senyawa

hidrokarbon adalah berbeda dengan mikroorganisma pendegradasi logam), meskipun ada beberapa mikroorganisma yang sama sanggup melakukan proses degradasi dari berbagai unsur yang berbeda. 6. Pendekatan umum yang dilakukan untuk meningkatkan kecepatan

biotransformasi ataupun biodegradasi adalah dengan cara: 1. Seeding, atau mengoptimalkan populasi dan aktivitas mikroba indigenous (bioremediasi instrinsik) dan/atau penambahan

mikroorganisme exogenous (bioaugmentasi) dan

2. Feeding, atau dengan memodifikasi lingkungan dengan penambahan nutrisi (biostimulasi) dan aerasi (bioventing)

7. Kelebihan dari teknologi bioremediasi, antara lain : a. Bioremediasi sangat aman digunakan karena menggunakan mikroba yang secara alamiah sudah ada dilingkungan; b. Bioremediasi tidak menggunakan atau menambahkan bahan kimia berbahaya (ramah lingkungan); c.Tidak melakukan proses pengangkatan polutan; d.Teknik pengolahannya mudah diterapkan dan murah biaya; e.Dapat

dilaksanakan di lokasi atau di luar lokasi; f. Menghapus resiko jangka panjang.

8. Kelemahan dalam teknologi bioremediasi seperti:a. Tidak semua bahan kimia dapat diolah secara bioremediasi; b. Membutuhkan pemantauan yang intensif; c. Berpotensi menghasilkan produk yang tidak dikenal; d.Membutuhkan lokasi tertentu

9. Hasil-hasil penelitian yang ada mendukung bahwa teknologi

DAFTAR PUSTAKA

http://ei.cornell.edu. Bioremediation. 1 Pebruari 2014.

http://matakuliah. biologi.blogspot.com/). Bioremediasi. 1 Pebruari 2014

http://www.blogger.com/profile/). Bioremediasi. 1 Pebruari 2014

http://id.wikipedia.org/wiki/ Bioremediasi. 1 Pebruari 2014

http://inilingkunganku.blogspot.com/2013/06/bioremediasi.html

http://www.blogger.com/profile/). Bioremediasi. 1 Pebruari 2014

microbewikiadmin@kenyon.edu. Bioremediation. 1 Pebruari 2014

http://water.usgs.gov/wd/html. 5 Pebruari 2014. Bioremediation: Nature's Way to a Cleaner Environment. 1 Pebruari 2014