PENGARUH KELEMBABAN, TEMPERATUR, DAN pH
TERHADAP PENURUNAN KONSENTRASI
OIL AND GREASE
PADA PROSES BIOREMEDIASI DENGAN MENGGUNAKAN
BAKTERI
Bacillus sp.
DAN
BULKING AGENT
SEKAM PADI
EFFECT OF MOISTURE, TEMPERATURE AND pH ON THE
DECREASING CONCENTRATION IN OIL AND GREASE
BIOREMEDIATION PROCESS USING BACTERIA Bacillus sp.
AND RICE HUSK BULKING AGENT
Wirapraja Lazuardi1, Ario Wisnu Wicaksono2, Femylia Nur Utama3
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor, Jln. Kamper, Kampus IPB Dramaga, Bogor, 16680
wiraprajalazuardi@ymail.com1, awariowicaksono33@gmail.com2, femylia_utama@yahoo.com3
Abstrak : Sebagai sumber energi utama, tentu saja minyak bumi dapat ditemukan dimana saja. Minyak bumi bukan sa ja berfungsi secara tunggal dalam memenuhi kebutuhan energi, tetapi pada akhirnya juga menjadi masalah lingungan yang serius karena pencemarannya. Metode bioremediasi yang digunakan pada praktikum kali ini adalah metode landfarming ex-situ. Proses ex-situ merupakan proses ekskavasi tanah ke tempat yang berbeda. Pada praktikum kali ini, akan dibuat model sampel tanah tercemar sebagai miniatur tempat berlangsungnya proses bioremediasi. Alat dan bahan yang dibutuhkan untuk membuat sampel tanah yaitu empat buah bak plastik, tanah, oli baru serta oli bekas, bakteri Bacillus sp., serabut buah bintaro, pupuk NPK, dan pupuk urea. Pada hari ke-10, ditunjukkan data saat suhu berada di 31.8 konsentrasi oil dan grease sebesar 2.667 gram, sedangkan pada hari ke-15 ditunjukkan bahwa saat suhu berada di 29.9 konsentrasi oil dan grease sebesar 4.671 gram. Hal itu tidak sesuai dengan penjelasan sebelumnya, yang menyatakan bahwa suhu dan konsentrasi kadarnya berbanding lurus. Hal tersebut terjadi karena suhu berada di bawah suhu optimal yaitu 38 . Berdasarkan hasil pengamatan pada reaktor bioremediasi dengan metode biopile dan landfarming terjadi trend penurunan konsentrasi oil and grease. Penurunan oil and grease terbesar terjadi pada rea ktor dengan penambahan bakteri Bacillus sp 10 %, selanjutnya penurunan oil and grease pada reaktor dengan penambahan bakteri Bacillus sp 5% dan yang terakhir adalah reaktor kontrol. Hal tersebut terjadi karena bakteri Bacillus sp merupakan bakteri petofilik yang menjadikan hidrokarbon sebagai substratnya sehingga penambahan bakteri tersebut akan mempercepat proses bioremediasi. Semakin banyak konsentrasi bakteri Bacillus sp yang ditambahkan pada reaktor tanah terkontaminasi minyak bumi maka proses biodegradasi senyawa hidrokarbon akan semakin cepat yang ditandai dengan penurunan oil and grease dan Total Petroleum Hydrocarbon (TPH).
Kata Kunci : Bacillus sp., Bioremediasi, Oil and Grease, Sekam padi
in decreased concentrations of oil and grease . The decline in oil and grease occurred in the reactor with the addition of the bacteria Bacillus sp 10 % , further reduction in oil and grease in the reactor with the addition of the bacteria Bacillus sp 5 % and the last is the control reactor . This happens because the bacteria is bacterium Bacillus sp petofilik the hydrocarbons as substrate so that the addition of the bacteria will accelerate the bioremediation process . The more the concentration of bacteria Bacillus sp is added to the reactor contaminated soil biodegradation of petroleum hydrocarbons , the process will be even faster which is characterized by a decrease in oil and grease and Total Petroleum Hydrocarbon ( TPH ) .
Keywords : Bacillus sp . , Bioremediation , Oil and Grease , Rice husk
PENDAHULUAN
Sebagai sumber energi utama, tentu saja minyak bumi dapat ditemukan dimana saja. Minyak bumi bukan saja berfungsi secara tunggal dalam memenuhi kebutuhan energi, tetapi pada akhirnya juga menjadi masalah lingungan yang serius karena pencemarannya. Besarnya peluang dan kerusakan lingkungan akibat minyak bumi dan senyawa hidrokarbon lainnya harus ditangani secara serius dan berkelanjutan.Penanganan pencemaran lingkungan akibat senyawa hidrokarbon pada dasarnya dapat dilakukan secara fisika, kimia dan biologi. Namun, penanggulangan pencemaran lingkungan dengan menggunakan metode secara kimia dan fisika membutuhkan biaya yang sangat besar sehingga penanggulangan secara biologi lebih dipilih karena rendah biaya (Arsyad dan Rustiadi 2008).
Penanggulangan pencemaran lingkungan dengan menggunakan metode biologi dilakukan dengan memanfaatkan mikroorganisme.Pemanfaatan mikroba tidak hanya dapat mereduksi dan memproses hidrokarbon tetapi juga menjadi keuntungan tersendiri bagi mikroba tersebut. Terdapat beberapa cara yang digunakan mikroba dalam memanfaatkan hidrokarbon sebagai nutrisinya, salah satunya adalah dengan bioremediasi. 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.Bakteri yang sering digunakan dalam penguraian adalah bakteri
Bacillus sp.Pemilihan bakteri tersebut karena Bacillus sp. mudah didapat
dibandingkan dengan bakteri lain dan bahaya kontaminasi sangat rendah dalam skala kecil. Tanpa adanya mikroba, proses penguraian di lingkungan tidak akan berlangsung. Kotoran, sampah, hewan, dan tumbuhan yang mati akan menutupi permukaan bumi. Sebagai akibatnya, siklus nutrisi atau rantai makanan akan terputus. Proses bioremediasi juga tergantung pada kondisi lingkungan diantaranya pengaruh oksigen karena sebagian besar jenis mikroorganisme yang digunakan dalam proses bioremediasi bersifat aerob (Arsyad dan Rustiadi).
TINJAUAN PUSTAKA
Bioremediasi merupakan proses yang memanfaatkan makhluk hidup terutama mikroorganisme dalam menguraikan polutan organik maupun non organik . 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. Dalam proses degradasinya, mikroba menggunakan senyawa kimia tersebut untuk pertumbuhan dan reproduksinya melalui berbagai proses oksidasi.Mikroorganisme mempunyai peran utama dalam proses bioremediasi. Mikroorganisme yang mampu menguraikan atau mendegradasi kontaminan didalam tanah adalah bakteri, jamur, yeast, dan alga. Salah satu bakteri yang sering digunakan adalah bakteri Bacillus sp. Umumnya bakteri ini merupakan mikroorganisme sel tunggal, berbentuk batang pendek (biasanya rantai panjang). Mempunyai ukuran lebar 1,0-1,2 m dan panjang 3-5m. Merupakan bakteri gram positif dan bersifat aerob. Adapun suhu pertumbuhan maksimumnya yaitu 30-50oC dan minimumnya 5-20oC dengan pH pertumbuhan 4,3-9,3 (Haris 2003).
Bakteri ini mempunyai kemampuan dalam mendegradasi minyak bumi. Bakteri ini menggunakan minyak bumi sebagai satu-satunya sumber karbon untuk menghasilkan energi dan pertumbuhannya. Pada 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.Proses bioremediasi berlangsung secara aerob sehingga keberadaan
oksigen sangat berpengaruh terhadap proses kecepatan bioremediasi. Proses untuk mempercepat proses penguraian dapat dilakukan dengan menggunakan bioreaktor atau rekayasa yang dianggap perlu (Notodarmojo 2005).
Selain itu setting aerasi dan nutrisi juga sangat mempengaruhi, karena mikroba akan menguraikan dengan berbagai cara seperti memotong rantai kompleks, terjadi proses penyederhanaan molekul, proses anionisasi dan kationisasi serta berbagai cara dan metode dengan mensetting mikroba tersebut sesuai kebutuhan. Demikian juga pada saat landfill tidak sekedar hanya menambahakan tanah dan menyiram dengan mikroba tetapi perlu ditambahkan dengan bulking agent yang berfungsi sebagai sarana penguraian dan juga tempat mikroba bertahan hidup selama proses perkembangan biakan dan penguraian terjadi. bulking agent dapat berfungsi sebagai penyerap cemaran dan kemudian di dalam bulking agent ini dilakukan penguraian. Peran bulking agent yang paling penting adalah untuk mempermudah proses aerasi (Notodarmojo 2005).
METODE PRAKTIKUM
Metode bioremediasi yang digunakan pada praktikum kali ini adalah metode landfarming ex-situ. Proses ex-situ merupakan proses ekskavasi tanah ke tempat yang berbeda. Pada praktikum kali ini, akan dibuat model sampel tanah tercemar sebagai miniatur tempat berlangsungnya proses bioremediasi. Alat dan bahan yang dibutuhkan untuk membuat sampel tanah yaitu empat buah bak plastik, tanah, oli baru serta oli bekas, bakteri Bacillus sp., serabut buah bintaro, pupuk NPK, dan pupuk urea.
%, reaktor 2 %, reaktor 3 %, dan reaktor 4 %. Keempat reaktor memiliki kondisinya masing-masing. Variabel kontrol yang digunakan dalam empat reaktor berbeda ini yaitu jumlah bakteri. Bak kontrol merupakan tanah terkontaminasi tanpa penambahan bakteri. Reaktor 1 % merupakan tanah terkontaminasi dengan perlakuan tambahan sejumlah 1 % bakteri. Reaktor 2 % merupakan tanah terkontaminasi dengan penambahan 2 % Bacillus sp. Reaktor 3 % merupakan reaktor dengan kandungan tanah terkontaminasi minyak (oli) yang dilakukan penambahan bakteri Bacillus sp. sebanyak 3 %.
Beberapa prosedur yang harus ditempuh untuk membuat keempat model tersebut antara lain: Sejumlah tanah dengan ukuran homogen dimasukkan ke dalam bak plastik hingga mencapai ketinggian tertentu. Kontaminan minyak berupa oli yang akan ditambahkan ditimbang terlebih dahulu kemudian ditambahkan secara merata pada tanah yang telah disiapkan sebelumnya. Pada reaktor 1 % dilakukan penambahan konsorsium Bacillus sp sebesar 1 % (50 gram) yang dituang secara merata sehingga bakteri tersebar dengan merata. Pada reaktor 2 % dan 3 % pula dilakukan penambahan bakteri masing-masing 100 gram dan 500 gram. Pemberian serabut buah bintaro yang telah dicacah halus sebagai
bulking agent dilakukan pada masing-masing reaktor sebesar 1 % dan diaduk
secara merata. Selanjutnya, tanah tersebut ditambahkan pupuk NPK sebesar 0.5-0.8 % serta urea sebesar 1 % dan diaduk secara merata. Langkah penutup dari penyiapan sampel tanah terkontaminasi yaitu pengadukan. Bak plastik kemudian ditutup dengan menggunakan plastik berpori untuk menjaga keberlangsungan sirkulasi udara serta menjaga kelembaban tanah. Pengadukan tanah idealnya dilakukan tiga hari sekali untuk menjaga kondisi aerob pada tanah. Selama 47 hari proses bioremediasi, pada sampel tanah dilakukan penyiraman air selama 3 hari sekali dengan menambahkan air sebesar 10 % untuk mempertahankan kelembaban tanah. Air yang digunakan untuk penyiraman ini haruslah air bersih dengan pH normal, tidak tercemar oleh minyak, bahan anorganik maupun bakteri lain.
Pengukuran nilai oil and grease diawali dengan mencuci bersih 4 buah botol vial dan mengeringkannya di dalam oven pada suhu 105ºC selama kurang lebih 1 jam. Pinset digunakan dalam proses pengambilan botol vial dari awal hingga akhir analisis laboratorium. Kemudian botol vial dimasukkan ke dalam desikator selama kurang lebih 30 menit dan ditimbang (a1, a2, a3, dan a4).
terdapat pada botol vial. Larutan dipanaskan hingga seluruh n-hexane menguap. Botol vial dengan kandungan minyak di dalamnya dimasukkan ke dalam oven selama 30 menit kemudian dipindahkan ke dalam desikator. Berat minyak yang tertinggal beserta botol vial kemudian ditimbang sebagai b (b1, b2, b3, dan b4).
Untuk mendapatkan nilai oil and grease, dilakukan dengan perhitungan melalui persamaan (1):
... (1)
Kemudian, masukan silika ke dalam botol vial, dan tambahkan kembali
n-hexane 20 ml, kemudian kocok di dalam labu erlenmeyer menggunakan stiler
selama kurang lebih 15 menit hingga oil and grease dan n-hexane tercampur sempurna. Setelah tercampur sempurna, timbang botol vial (c), sehingga didapatkan konsentrasi TPH.
... (2)
Setelah mendapatkan konsentrasi TPH di tiap wadah, maka langkah terkahir yang harus dilakukan adalah menghitung efisiensi TPH, melalui persamaan (3).
| | ... (3)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada praktikum kali ini mencoba melihat pengaruh kelembapan, temperatur dan pH pada proses bioremediasi menggunakan Bakteri Bacillus sp. dan bulking agent sekam padi.
Tabel 1. Faktor berbagai Parameter terhadap Bioremediasi
t
Kontrol bakteri 5% bakteri 10 % oil and
grease suhu kelembaban
oil and
grease suhu kelembaban
oil and
grease Suhu kelembaban
1 7,928 38,3 7,8 7,004 33,6 8,6 7,773 34,8 10,6
3 2,823 29,2 9,8 4,971 31,14 10,6 5,211 30,5 11
8 3,374 35 10,24 3,710 37,4 10,9 3,650 36,8 11,28
10 2,667 31,8 10,68 3,703 33,3 10,84 4,022 34,4 10,9
15 4,671 29,9 10,46 5,394 33,7 11,14 4,625 34,2 10,66
17 4,590 29,5 10,2 5,198 33,4 10,9 4,018 33,9 10,4
22 4,456 30,88 10,22 5,102 32,6 10,34 4,012 31,7 11
24 4,349 31,44 12,6 5,003 35 10,44 4,010 34,6 10,68
29 4,337 31,2 12,3 5,001 30 10,1 3,984 34,3 10,5
32 3,383 31 10,38 5,207 30 10,78 4,981 30 10,52
36 4,267 32,1 10,02 3,449 32 17,7 4,443 31,1 10,14
38 4,258 31,8 9,8 3,421 31,8 17,5 4,345 30,8 9,9
43 2,380 30,9 10,62 4,969 31,6 10,3 4,040 31 10,1
Tabel 1 menjelaskan tentang pengaruh beberapa parameter seperti suhu dan kelembaban terhadap proses bioremediasi. Berdasarkan tabel dapat diketahui bahwa suhu cenderung berbanding lurus dengan konsentrasi oil dan grease, artinya saat suhu semakin tinggi, konsentrasi oil dan grease akan semakin tinggi pula, begitu pula sebaliknya. Akan tetapi, hal tersebut bisa terjadi dengan syarat suhu berada di bawah suhu optimal. Pada hari ke-3 ditunjukkan bahwa saat suhu berada pada 29.2 konsentrasi oil dan grease sebesar 2.283 gram, dan pada hari ke-8 data menunjukkan bahwa saat suhu berada pada 35 konsentrasi oil dan grease sebesar 3.374 gram.
Pada hari ke-10, ditunjukkan data saat suhu berada di 31.8 konsentrasi oil dan grease sebesar 2.667 gram, sedangkan pada hari ke-15 ditunjukkan bahwa saat suhu berada di 29.9 konsentrasi oil dan grease sebesar 4.671 gram. Hal itu tidak sesuai dengan penjelasan sebelumnya, yang menyatakan bahwa suhu dan konsentrasi kadarnya berbanding lurus. Hal tersebut terjadi karena suhu berada di bawah suhu optimal yaitu 38 .
Gambar 1. Pengaruh oil dan grease terhadap suhu.
Berdasarkan data diatas ditunjukkan bahwa terjadi fluktasi nilai konsentrasi oil dan grease pada suhu-suhu tertentu. Hal ini terjadi karena suhu berada di bawah suhu optimum dan adanya kesalahan yang terjadi saat praktikum berlangsung. Kurangnya ketelitian saat pengamatan membuat data yang diambil tidak tepat.
Berdasarkan grafik dapat terlihat bahwa nilai kelembaban sangat berpengaruh terhadap nilai konsentrasi oil dan grease. Berdasarkan grafik dapat terlihat bahwa terjadi fluktuasi nilai konsentrasi oil dan grease akibat perubahan nilai kelembaban.
Simpulan
Berdasarkan hasil pengamatan pada reaktor bioremediasi dengan metode biopile dan landfarming terjadi trend penurunan konsentrasi oil and grease. Penurunan oil and grease terbesar terjadi pada reaktor dengan penambahan bakteri
Bacillus sp 10 %, selanjutnya penurunan oil and grease pada reaktor dengan
penambahan bakteri Bacillus sp 5% dan yang terakhir adalah reaktor kontrol. Hal tersebut terjadi karena bakteri Bacillus sp merupakan bakteri petofilik yang menjadikan hidrokarbon sebagai substratnya sehingga penambahan bakteri tersebut akan mempercepat proses bioremediasi. Semakin banyak konsentrasi bakteri Bacillus sp yang ditambahkan pada reaktor tanah terkontaminasi minyak bumi maka proses biodegradasi senyawa hidrokarbon akan semakin cepat yang ditandai dengan penurunan oil and grease dan Total Petroleum Hydrocarbon
(TPH).
Penurunan TPH juga terjadi pada setiap reaktor dengan rincian reaktor yang ditambahkan bakteri Bacillus sp penurunannya lebih besar dibandingkan dengan reaktor kontrol. Hal tersebut terjadi karena proses biodegradasi minyak bumi pada reaktor yang mengandung bakteri Bacillus sp lebih cepat dibandingkan reaktor kontrol. Bakteri Bacillus sp yang digunakan merupakan bakteri aerob yang membutuhkan oksigen sehingga pada metode biopile penambahan aerasi dilakukan dengan memasang mesin aerator sedangkan pada metode landfarming ditambahkan bulking agent untuk memperlancar masuknya oksigen kedalam tanah agar proses bioremediasi berjalan dengan lancar. Keberhasilah proses bioremediasi ditunjukkan dengan penurunan konsentrasi oil and grease dan besarnya penurunan Total Petroleum Hydrocarbon (TPH).
Saran
Untuk mengefektivitaskan bakteri dalam proses remediasi tanah, dapat dilakukan dengan optimal jika waktu pelaksanaannya benar-benar secara penuh untuk mendapatkan nilai laju pertumbuhan bakteri yang aktual, karena dalam waktu praktikum nilai yang didapat masih belum ideal karena tidak sesuai dengan teori karena fase lag, eksponensial dan stasioner tidak terlalu jelas pembatasannya.
DAFTAR PUSTAKA
Arsyad S, Rustiadi E.2008.Penyelamatan Tanah, Air dan Lingkungan.Bogor:IPB Press.
Haris A. 2003. Peranan Mikroba Dalam Mendegredasi Minyak Bumi dan Fenol
pada Air Terproduksi dari Industri Perminyakan. Bogor: Institut Pertanian
Bogor.
