KULTIVASI BAKTERO BACILLIUS LF DALAM PEMBUATAN
PROTOTIPE TABLET BAKTERI PENGURAI LIMBAH CAIR
1
Happy Sembiring, 1Eko Tri Sumarnadi, 1Lenny Marilyn Estiaty
1
Pusat Penelitian Geoteknologi-LIPI
Jl. Sangkuriang No.21, Bandung 40135 Telp.022-2503654, Fax.022-2504593
E-mail : sembiring_happy@yahoo.co.id
ABSTRAK
Akhir-akhir ini, metode biologi banyak digunakan dalam penanganan limbah cair organik untuk mengurangi dampak negatif perkembangan industi tekstil terhadap kerusakan lingkungan. Teknologi pengolahan limbah organik cair dengan menggunakan Baktero cukup potensial untuk dikembangkan karena mampu mendegradasi limbah tekstil dengan kandungan organik yang tinggi. Untuk mencapai tujuan tersebut, dilakukan penelitian kultivasi Baktero Bacillus Licheniformis. Kultivasi adalah pengembangbiakan Baktero dengan memberikan nutrisi agar dapat berkembang biak dengan baik. Kultivasi dilakukan terhadap Baktero Bacillus Licheniformis dalam kondisi aerob dengan memperhatikan kondisi yang berpengaruh seperti pH, suhu dan aerasi O2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengembangbiakan Baktero Bacillus LF meningkat secara bertahap menjadi 550 mL/L yang ditunjukkan dengan indikator SV 30 (sludge volume 30 menit) dalam kurun waktu satu bulan (30 hari). Karakter daripada Baktero tersebut memperlihatkan kemampuan dalam menyerap nutrisi (mendegradasi COD) sekitar 40-60%. Kata Kunci : Kultivasi, Bacillus Lf , Limbah Tekstil, SV 30, COD.
ABSTRACT
Recently , biological methods are widely used in the treatment of organic waste water to reduce the negative impact of environmental damage of the textile industry development . Technology of waste water treatment by microorganisms has enough potential to be developed as able to degrade textile wastewater with high organic content . Research of Mikororganism cultivation was conducted for Bacillus licheniformis . Cultivation is the reproduction of microorganisms by providing nutrients that can breed well . Cultivation of the microorganism Bacillus licheniformis performed in aerobic conditions with respect to conditions that affect such as pH, temperature and aeration of O2. The results showed that the reproduction of microorganism Bacillus LF increased gradually to 550 mL / L which is shown by an indicator SV 30 ( 30 -minute sludge volume ) within a period of one month ( 30 days ) . Microorganisms character shown the ability to absorb nutrients ( degrade COD ) of about 40-60 % .
PENDAHULUAN
lingkungan. Di negara-negara berkembang termasuk Indonesia air limbah Industri tekstil yang mengandung kontaminan organik harus diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke badan-badan sungai. Pada konsentrasi tertentu, keberadaan kontaminan organik ini dapat berdampak negatif terhadap kualitas perairan dan kelangsungan hidup biota yang ada di perairan.
Limbah Industri Tekstil umumnya memiliki kandungan bahan organik yang cukup tinggi dan salah satu alternatif pengolahan yang dapat diaplikasikan dalam mengolah limbah cair Industri Tekstil adalah pengolahan secara biologi yang dikenal sebagai biodegradasi. Biodegradasi didefinisikan sebagai suatu proses oksidasi senyawa organik oleh bakteri pada instalasi pengolahan air limbah. Pengolahan limbah secara biologi sering dipilih karena membutuhkan biaya yang relatif sedikit dan menghasilkan lumpur hasil pengolahan yang tidak terlalu banyak bila dibandingkan dengan pengolahan secara kimia atau fisik. Proses biodegradasi yang umum dilakukan adalah lumpur aktif, yang didefinisikan sebagai suatu proses biologi dalam pengolahan limbah cair, dimana pencampuran antara limbah cair dengan lumpur aktif diaerasi pada suatu tangki aerasi.
Biodegradasi limbah Industri Tekstil dapat dilakukan melalui dua pendekatan utama, yaitu modifikasi lingkungan dan seeding. Modifikasi lingkungan bertujuan untuk meningkatkan aktivitas metabolisme bakteri dengan penambahan nutrisi, terutama nitrogen dan fosfor, peningkatan jumlah oksigen dan kelembaban nutrisi, serta penambahan kosubstrat sebagai penunjang pertumbuhan bakteri, sedangkan seeding dilakukan dengan menginokulasi bakteri ke dalam instalasi pengolahan limbah.
Bakteri yang digunakan dapat asli berasal dari lokasi tercemar (indigenous) atau dari luar lokasi yang tercemar (nonindigenous). Dalam penelitian ini bakteri yang digunakan adalah indigenous. Dari hasil indentifikasi, jenis bakteri yang ada adalah Bacillus Licheniformis dimana bakteri tersebut diisolasikan dari lumpur hasil pengolahan limbah Industri Tekstil. Diharapkan bakteri tersebut memiliki kemampuan untuk mendegradasi limbah tersebut, sehingga akan didapat bakteri yang mampu bertahan dan berpengaruh terhadap degradasi limbah organik cair dari Industri Tekstil.
Kultur bakteri pendegradasi limbah organik cair diambil dari lumpur hasil pengolahan limbah cair Industri tekstil PT.Sivatex, Majalaya dan dikumpulkan di suatu reaktor aerob skala laboratorium dengan volume 1.000 ml di Laboratorium Kimia Puslit Geoteknologi-LIPI. Bioreaktor tersebut disimpan pada suhu kamar 25oC dan diberi suplai oksigen untuk menjamin kondisi selalu aerob. Isolasi bakteri dikembangbiakkan dengan menginokulasikan bakteri ke agar nutrien. Teknik inokulasi yang digunakan adalah teknik cawan tuang, dimana terlebih dahulu dilakukan pengenceran agar hasil koloni yang didapat berupa biakan murni. Setelah diinkubasi dalam keadaan aerob selama 24 jam. Media Medium kultur yang digunakan terdiri dari agar nutrien dan kaldu nutrisi atau nutrient broth(NB) (Merck, Jerman). Komposisi medium tersebut dalam gram per liter adalah 1 gram ekstrak sapi, 2 gram ekstrak yeast, 5 gram peptone, 5 gram NaCl, 1 liter akuades, serta tambahan 15 gram agar khusus untuk media agar nutrisi. Media kemudian disterilkan menggunakan autoclave.
Uji pertumbuhan bakteri, dilakukan melalui kurva pertumbuhan dengan cara analisis SV 30 (Sludge Volume 30 menit) dan COD (Chemical Oxygen Demand). Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengembangbiakan Bakteri Bacillus LF meningkat secara bertahap menjadi 550 mL/L
yang ditunjukkan dengan indikator SV 30 (sludge volume 30 menit) dalam kurun waktu satu bulan (30 hari). Karakter daripada Bakteri tersebut memperlihatkan kemampuan dalam menyerap nutrisi (mendegradasi COD) sekitar 40-60%.
METODOLOGI
Dalam bidang industri penanganan limbah cair dengan menggunakan bakteri berperan penting, karena kultur bakteri dapat digunakan untuk mendegradasi bahan organik dari air limbah (sembiring.H, dkk,1997). Dalam penelitian ini, dilakukan pengembangbiakan bakteri Bacillus Licheniformis yang akan digunakan sebagai bakteri pengurai limbah cair Industri Tekstil PT. Sivatex, Majalaya,lihat Gambar 1. Pemilihan jenis bakteri tersebut, dikarenakan banyak ditemukan di dalam tanah, sehingga pengadaannya relatif murah.
Kultivasi yang dimaksud adalah untuk mengembangbiakkan bakteri Bacillus Licheniformis dalam bioreaktor aerobik dengan pemberian media pertumbuhan yang baik yang akan dipakai dalam percobaan pengolahan air limbah. Bakteri Bacillus Licheniformis yang berasal dari biakan tabung reaksi dibiakan dengan media pati pada reaktor SBR aerobik, sampai mencapai jumlah bakteri dengan nilai SV 30 (Sludge Volume 30 menit) 100 ml/L.
Gambar 1. Kultivasi Bakteri Bacillus LF dan Kaitannya dengan Pengolahan Limbah Industri Tekstil PT.Sivatex
Pertumbuhan jumlah bakteri tersebut sangat dipengaruhi oleh sumber karbon sebagai makanan dan nutrisi (Ramana et al, 2000). Sumber karbon yang dipakai pada kultivasi ini adalah tapioka
sedangkan sebagai nutrisi berasal dari N (Nitrogen), P (phosphor) dan Mineral. Unsur N dan P bersumber dari Urea, Na2HPO4 dan malt Ekstrak, dan sebagai ko enzim digunakan MgSO4, CaSO4.2 H2O dan FeCl3. 6H20 (Budhiono et al, 1999).
Bakteri Bacillus Licheniformis adalah bakteri aerobik, sehingga suplai oksigen merupakan hal yang sangat dibutuhkan dalam pertumbuhannya. Sebagai sumber oksigen, digunakan udara yang dipompakan ke medium dengan bantuan pompa aquarium. Kondisi pertumbuhan dibuat pada suhu ruangan yaitu antara 28oC sampai 32oC dan pH sekitar netral yaitu pH 6,5 sampai 7,5. Kultivasi dilakukan pada bioreaktor volume 5 liter disertai aerasi dengan sisa oksigen terlarut (DO) antara 2 – 5. Pengamatan pertumbuhan saat kultivasi dilakukan dengan memantau jumlah karbon melalui parameter COD dan SV 30.
HASIL DAN DISKUSI
Inokulasi Bakteri Bacillus L.FSebelum melakukan kulturisasi, maka terlebih dahulu bakteri dari tabung agar (sebagai starter), dipreparasi dengan menambahkan NaCl pada kondisi pH dan waktu tertentu. Adapun konsentrasi NaCl, pH dan waktu mixing yang dilakukan adalah bervariasi seperti disajikan pada Tabel 2. Variasi dari parameter-parameter tersebut, dimaksudkan untuk mengetahui kondisi optimum dimana bakteri bacillius LF dapat hidup serta telah siap untuk dikembangbiakkan saat pemberian nutrisi/makanan yang telah dipersiapkan sebelumnya.
Mengingat bakteri dapat hidup pada kondisi pH netral (Suryani et al 2000), maka dari hasil percobaan, ternyata inokulasi yang terbaik dilakukan pada konsentrasi NaCl 85% dan waktu mixing 50 menit dengan pH sebesar 7.
Tabel 1. Parameter Preparasi Bakteri dari Tabung Agar
No. Konsentrasi NaCl (%) pH Waktu Mixing (menit) 1 70,0 4,0 20 2 75,0 5,0 30 3 80,0 6,0 40 4 85,0 7,0 50 5 90,0 8,0 60
Kultivasi Bakteri Bacillus LF
1. Pertumbuhan Kultivasi Bakteri Bacillus LF
Percobaan kultvasi Bacillius LF telah dilakukan di Laboratorium Kimia Mineral. Bahan makanan/nutrisi adalah : media pati; NH4Cl; Na Posphat; MgSO4; FeCl3 CuSO4 sedangkan bahan kimia meliputi: Larutan NaCl 0,85 %, berfungsi sebagai larutan isotonic, Larutan NaOH 1 N dan Larutan HCl 1 N.
Hasil kultivasi menunjukkan Bakteri Bacillius LF dapat berkembang menjadi 1,58E+7 selama 3 hari dengan pemberian nutrisi: 12 gram tepung tapioka, 9 gram (Na2HPO4 dan Malt Extract),
6 gram (urea dam MgSO4) serta 3 gram CaSO4.2H2O, lihat Gambar 2, namun mengalami penurunan pada hari berikutnya. Hal ini disebabkan nutrisi yang diberikan telah habis, sehingga bakteri mengalami kematian. Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa pemberian makanan/nutrisi harus dilakukan setiap 3 hari sekali sampai pertumbuhan bakteri menjadi stabil.
Gambar 2. Pertumbuhan Kultivasi Bakteri Bacillus LF 2. Pengujian pH dan DO pada Kultivasi Bakteri
Dari hasil pengamatan pengembangbiakan bakteri Bacillus LF, nilai pH di amati setiap pagi dan sore hari yang memperlihatkan nilai pH cenderung meningkat dari 5 sampai 6, tetapi pada kondisi ini pH selalu diatur sehingga nilai pH 7.0.
Gambar 3. Pengujian pH dan DO pada Kultivasi Bakteri
Hasil pengamatan peningkatan nilai pH dan DO disajikan pada Gambar 4 .Nilai DO dari pengamatan hasil pengembangbiakan bakteri ini memberikan nilai 2,0 sampai 4,0, yang pada saat awal pertumbuhan nilai 3,5 dan mengalami penurunan pada hari berikutnya sampai hari ketiga. Hal ini menunjukkan bahwa pada hari 1 sampai 3 telah terjadi pertumbuhan bakteri dengan mengkonsumsi oksigen, namun nilai DO naik setelah hari ke 4 dan 5. Hal ini
berarti bakteri mengalami kematian, disebabkan makanan/nutrisi telah berkurang atau habis, sehinnga perlu ditambah setiap 3hari sekali sampai pertumbuhan bakteri Bacillus stabil. 3. SV 30 (Sludge Volume 30 Menit)
Dalam penelitian ini, perkembangbiakan bakteri ditunjukkan oleh indikator SV 30 (sludge volume 30 menit). Dari hasil percobaan nilai SV 30 ternyata mengalami peningkatan secara terusmenerus dengan pemberian makanan/nutrisi 3 hari sekali sampai stabil sekitar 550 mL/L (Gambar 4).Setelah dikembang biakan sekitar satu bulan (30 hari), bakteri tersebut sudah siap diadaptasikan kedalam lingkungan limbah cair Industri Tekstil.
Gambar 4. Sludge Volume 30 per hari pada Proses Kultivasi 4. COD (Chemical Oxygen Demand)
Proses kultivasi pada Gambar 5, menggambarkan proses inlet dan outlet dimana terlihat inlet adalah jumlah makanan yang diberikan pada bakteri yang ditentukan dalam COD Inlet (mg/L), sedangkan outlet adalah makanan sisa yang tidak dimakan oleh bakteri juga ditentukan ditentukan dalam COD Outlet (mg/L). Pada grafik tersebut, terlihat ada sejumlah nutrisi yang dimakan oleh bakteri yang ditunjukkan perbedaan antara grafik inlet dan outlet.
Nilai COD yang terdegradasi diperoleh dari selisih COD inlet dengan COD outlet, yang mencerminkan kemampuan bakteri mendegradasi Limbah cair. Jumlah makanan yang dimakan dinyatakan dalam persen (Gambar 6). Dengan demikian karakter atau kemampuan bakteri dalam mendegradasi limbah cair sekitar 40-60%.
0 100 200 300 400 500 600 0 10 20 30 40 SV30 (mL/L) Waktu (Hari) Ni la i S V3 0 (m L/L )
Gambar 5. COD Inlet dan Outlet pada Proses Kultivasi
Gambar 6. COD (%) yang terdegradasi pada Proses Kultivasi
KESIMPULAN
1. Pemberian makan bakteri Bacillus, dilakukan setiap 3 hari dan pengembangbiakan akan stabil setelah 1 bulan.
2. Kultivasi bakteri Bacillus Licheniformis dengan memberikan nutrisi serta menjaga kondisi seperti pH,suhu dan aerasi oksigen dapat menumbuhkan bakteri sampai sekitar 550mL/L dalam kurun waktu satu bulan (30 hari). Karakter daripada bakteri tersebut adalah mampu memakan makanannya(mendegradasi COD) sekitar 40-60%.
0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1000.00 1200.00 1400.00 1600.00 1800.00 2000.00 0 10 20 30 40 Inlet (COD) COD Kultivasi N ila i C OD Waktu (hari) 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
COD Terdegradasi (%) pada proses Kultivasi
COD Terdegradasi (%) Waktu (Hari) C OD Te rd e gr ad as i ( % )
DAFTAR PUSTAKA
1. Budhiono A, Rosidi B, Taher H, dan Iguchi M. 1999. Kinetic aspects of bacterial cellulose formation in nata-de-coco culture system. Carbohydrate Polymers.
2. Bappenas RI. 2011. Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia 2012-2025.
3. Metcalf and Eddy. (2004): Wastewater Engineering, 4th edition, Mc Graw Hill International Editions, New York.
4. Melliawati R. 2008. Kajian Bahan Pembawa untuk Meningkatkan Kualitas Inokulum Pasta Nata de Coco. Biodiversitas.
5. Sembiring.H,dkk 1997, Pelletisasi Bentonit Sebagai Preservasi Mikroorganisme Pengurai Limbah Organik; Rekayasa dan Pelletisasi, Pemaparan Hasil Penelitian Geoteknologi LIPI-2011. ISBN 978-979-8636-18-9.
6. Ramana K.V, Tomar A, dan Singh L. 2000. Effect of various carbon and nitrogen source on cellulose synthesis by Acetobacter xylinum.World Journal of Microbiology & Biotechnology. 7. Suryani A, Ismayana A, Suatrina Y, dan Pyun Y.R. 2000. Kajian Teknik Kultivasi dan
Pengaruh Luas Permukaan Media Tumbuh pada Produksi Selulosa Menggunakan Bakteri Isolat Lokal. Jurnal Mikrobiologi Indonesia.
UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan terimaksih disampaikan kepada Bapak Ka. Pusat penelitian Geoteknologi-LIPI sebagai Kuasa Pengguna anggaran 2013 dan Bapak Efendi dari Pusat Penelitian Kimia-LIPI yang telah ikut berpartipasi , sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan dengan baik.
