Eksplorasi Bakteria indigen Pendegradasi Limbah Minyak
Bumi di Wilayah PT Pertamina UBEP Limau Muara Enim
Bambang Yudono1, Sri Pertiwi Estuningsih2, M. Said3, Sabaruddin4, Adipati Napoleon5
E-mail:yudonob@hotmail.com
Abstrak. Penelitian ini bertujuan untuk mengeksplorasi bakteri indigen di Wilayah PT Pertamina UBEP Limau Muara Enim yang mampu mendegradasi limbah minyak bumi. Penelitian bakteri indigen pendegradasi limbah minyak bumi ini dilakukan secara bertahap yaitu isolasi, pemurnian, karakterisasi dan identifikasi bakteri isolat bakteri. Sampel berupa air, sludge dan tanah yang diambil dari lokasi penampungan limbah. Hasil penelitian ini diperoleh 10 isolat bakteri indigen yang mampu mendegradasi limbah minyak bumi, berdasarkan hasil identifikasi : 4 isolat bakteri tersebut termasuk ke dalam genera Pseudomonas, 4 isolat termasuk dalam genera Bacillus, 1 isolat termasuk genus Micrococcus dan 1 isolat masuk dalam genus Flavobacterium
Kata kunci: isolasi, bakteri, indigen, pendegradasi limbah minyak bumi
PENDAHULUAN
Limbah minyak bumi tersebut
mengandung senyawa-senyawa
hidrokarbon alifatik maupun aromatik yang mempunyai berat molekul tinggi (Sudrajat, 1996). Keberadaan senyawa-senyawa
tersebut pada lingkungan akan
menyebabkan kematian pada makhluk hidup, karena kurangnya oksigen, keracunan langsung dari bahan berbahaya dan beberapa senyawa hidrokarbon seperti naphthalen, anthrasen, serta phenanthren bersifat karsinogenik. Akibat jangka panjang dari pencemaran minyak adalah dapat menyebabkan terjadinya akumulasi senyawa hidrokarbon dalam senyawa lemak dan protein, sehingga menyebabkan larutnya lapisan lemak dan protein yang menyusun membran sel (Misran, 2002).
Banyak cara yang dilakukan untuk mengatasi pencemaran lingkungan akibat limbah minyak bumi, salah satunya adalah dengan melibatkan agen biologis berupa
mikroorganisme yang memiliki
kemampuan mendegradasi senyawa
hidrokarbon yang terdapat di dalam minyak bumi menjadi mineral-mineral yang lebih sederhana (Goenadi & Isroi, 2003). Secara
alamiah proses pemulihan oleh
mikroorganisme di suatu media tercemar
sudah terjadi dengan sendirinya, namun proses pemulihan tersebut terjadi sangat lambat karena pengaruh fisik, kimia dan biologis di lokasi pencemaran yang kurang
atau tidak mendukung aktivitas
mikroorganisme dalam mengurangi atau menghilangkan kadar bahan pencemar. Selain itu, jumlah dari bahan pencemar juga melebihi kemampuan mikroorganisme tersebut sehingga terjadi akulmulasi bahan pencemar (Anonima , 1992).
Teknik pemulihan lahan tercemar oleh minyak bumi yang dilakukan dengan menggunakan kemampuan mikroorganisme dalam mendegradasi struktur hidrokarbon ini dikenal dengan istilah bioremediasi. Bioremediasi banyak digunakan dalam pemulihan pencemaran lingkungan akibat minyak bumi karena lebih efektif dan berwawasan lingkungan dibandingankan dengan metode pemulihan lingkungan baik secara fisika maupun kimiawi (Gritter et al. 1991 dalam Nugroho 2006).
Salah satu mikroorganisme yang sering digunakan dalam proses bioremediasi dengan menggunakan mikroba yang paling dominan yang ditemukan pada lingkungan hidrokarbon (Bossert et al., 1984), yaitu
bakteri yang memiliki kemampuan
mendegradasi senyawa hidrokarbon untuk
perkembangbiakannya disebut bakteri hidrokarbonoklastik/ bakteri petrofilik (Atlas & Bartha, 1997).
Bakteri hidrokarbonoklastik dapat
diperoleh dengan cara mengisolasi bakteri dari tempat yang mengandung
hidrokarbon. Pemanfaatan bakteri
hidrokarbonoklastik yang diisolasi langsung dari habitatnya (bakteri indigenous) sebagai agen pendegradasi hidrokarbon dapat
mempersingkat waktu bioremediasi. Populasi bakteri pemecah hidrokarbon yang
terdapat di suatu ekosistem penerima limbah hidrokarbon penyebarannya sangat luas terutama pada lingkungan yang tercemar minyak (Atlas & Bartha, 1997). Bakteri yang sudah diketahui dapat memecah hidrokarbon alifatik seperti etana, propana antara lain Mycobactrerium,
Pseudomonas dan Flavobacterium. Adapun
kelompok bakteri yang dapat mendegradasi hidrokarbon aromatik seperti naftalena adalah Pseudomonas, Bacillus dan
Nocardia (Alexander, 1977).
Untuk mendapatkan bakteri yang
mampu mendegradasi limbah dari
pengolahan minyak bumi dapat dilakukan dengan cara mengisolasi dari tempat tercemar limbah. Kemudian dilakukan suatu kegiatan seleksi, karakterisasi dan identifikasi terhadap isolat bakteri hidrokarbonoklastik yang didapat, selanjutnya dilakukan optimalisasi dan penggandaan bakteri hidrokarbonoklastik dari isolat yang didapat, sehingga nantinya
dapat digunakan dalam proses
bioremediasi.
Kemampuan bakteri untuk mendegradasi suatu hidrokarbon dari limbah minyak bumi berbeda-beda, karena komposisi senyawa hidrokarbon yang terdapat di dalam minyak bumi berbeda antara satu tempat dengan tempat lainnya, sehingga perlu dilakukan isolasi terhadap bakteri yang bersifat hidrokarbonoklastik yang terdapat di lingkungan yang tercemar oleh limbah minyak bumi serta dilakukan identifikasi terhadap isolat yang didapat, berdasarkan
karakteristik yang dimilikinya. Bakteri dilingkungan tercemar hidrokarbon minyak bumi mampu untuk melakukan degradasi hidrokarbon melalui kemampuan bakteri dalam melakukan metabolisme melalui enzim-enzimnya. Enzim tersebut berfungsi sebagai biokataliastor bagi reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh bakteri pada saat biodegradasi hidrokarbon minyak bumi tersebut berlangsung (Atlas & Bartha, 1987).
Berdasarkan Penelitian Bossert dan Bartha (1984), terdapat 22 genera bakteri yang hidup dilingkungan minyak bumi, isolat yang mendominasi terdiri dari beberapa genera yakni: Alcaligenes,
Artrobacter, Acinetobacter, Nocardia,
Achromobacter, Bacillus, Flavobacterium
dan Pseudomonas.
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai agen biologis dalam proses bioremediasi sehingga dapat membantu mengatasi pencemaran lingkungan yang diakibatkan oleh limbah industri minyak bumi.
METODOLOGI
Sampel yang digunakan sebagai sumber isolat diambil dari area yang terkontaminsi limbah minyak bumi di UBEB Limau
Muara Enim, Sumatera Selatan.
Pengambilan sampel dilakukan dengan
metode Purposive Random Sampling
dengan cara menentukan 5 stasiun yang terkontaminasi. Kemudian dari tiap-tiap stasiun diambil sampel sebanyak 1kg untuk sampel padat (tanah, lumpur dan sludge) dan 1l untuk sampel cair (air), lalu masing-masing sampel dikompositkan.
SELEKSI
Isolat yang telah didapat dari hasil
pemurnian diseleksi berdasarkan
kemampuan bertahan hidup dan tumbuh pada medium yang mengandung limbah
menggunakan limbah minyak tersebut, seleksi dilakukan melalui dua tahap, yaitu:
Seleksi Tahap 1: masing-masing isolat yang telah dimurnikan pada 10-15 ml medium Zobell agar dalam cawan petri diinokulasikan dengan metode gores, lalu disiapkan kertas saring yang telah diolesi dengan crude oil steril, diletakkan kertas saring tersebut diatas permukaan medium Zobell yang telah diinokulasi bakteri. Ukuran diameter kertas saring disesuaikan dengan diameter cawan petri. Kultur diinkubasi pada suhu kamar selama 5 hari. Tumbuhnya koloni isolat bakteri pada permukaan medium Zobell yang dioleskan
crude oil berarti isolat bakteri tersebut
mampu bertahan hidup dan tumbuh pada lingkungan yang mengandung minyak bumi (Widjajanti et al., 2006).
Seleksi Tahap 2: Isolat yang lolos pada tahap seleksi 1 diinokulasikan pada medium Soeminarti. Diisi tabung reaksi dengan 10 ml medium Soeminarti, ditambahkan crude oil steril dengan menggunakan pipet tetes steril sebanyak 6 tetes pada permukaan medium tersebut. Kultur dinkubasi pada suhu kamar hingga terbentuknya lapisan pertumbuhan diantara fase media cair dan fase limbah yang menunjukkan isolat
tersebut tumbuh dan mempunyai
kemampuan menggunakan limbah minyak sebagai sumber karbon dan energi (Widjajanti et al., 2006).
ISOLASI DAN PEMURNIAN
Masing-masing sampel limbah dalam medium BHMS cair yang telah berubah warna menjadi keruh diencerkan mulai dari
10-1 sampai 10-6 dengan cara
menghomogenkan 1 ml sampel dalam medium BHMS cair dengan 9 ml akuades steril dari pengenceran 10-1 diencerkan sampai 10-6. Kemudian dari masing-masing pengenceran 10-4, 10-5, dan 10-6 ditumbuhkan pada medium Zobell agar dengan metode pour plate dan inkubasi
pada suhu 370C selama 2 x 24 jam, kemudian diamati koloni bakterinya (Widjajanti et al., 2006) .
Masing-masing pengenceran dari tiap sampel pada Zobell lempeng diamati koloni yang tumbuh dengan ciri berbeda. Koloni secara berulang sampai diperoleh koloni yang diindikasikan murni. Koloni murni adalah koloni yang hanya terdiri dari satu jenis bakteri saja. Setelah mendapatkan koloni yang murni, selanjutnya isolat ditumbuhkan ke dalam medium Zobell Agar miring (Widjajanti et al., 2006).
Identifikasi Bakteri
Berdasarkan karakter dari masing-masing isolat bakteri yang mampu mendegradasi hidrokarbon diidentifikasi dengan menggunakan Bergey’s Manual of
Determinative Bacteriology 8th edition dan
Bergey”s Manual of Determinative
Bacteriology 9th edition.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil isolasi dan Pemurnia isolat bakteri pendegradasi hidrokarbon dari limbah minyak bumi PT Pertamina UBEP Limau Prabumulih didapatkan 22 Isolat bakteri, seperti tersaji pada Tabel 1. dibawah ini
Tabel 1. Hasil Isolasi dan Pemurnian Isolat Bakteri dari Limbah Hidrokarbon
Pada Tabel 1. menunjukkan bahwa Jumlah Isolat bakteri yang diperoleh dari sampel air dan sludge jumlahnya lebih banyak dibanding yang berasal dari tanah yang terkontaminasi limbah hidrokarbon minyak bumi. Hal ini diduga bahwa pada air dan sludge, hidrokarbon dalam bentuk terlarut sehingga lebih mudah dimanfaatkan oleh bakteri untuk tumbuh (Syakti, 2005). Beberapa senyawa hidrokarbon dari golongan aromatik memiliki massa yang rendah sehingga dapat larut dalam air. Timotius (1987) air merupakan bagian terbesar dalam sel. Nutrient terlarut dapat
mudah diserap oleh sel. Selain itu menurut Kadarwati (1985) substansi organik yang larut dalam air juga dapat menstimulasi aktifitas bakteri pendegradasi hidrokarbon. Substansi ini menyebabkan lapisan minyak dan air bercampur dengan baik.
Sebaliknya isolat bakteri yang berasal dari sampel tanah, lebih sedikit hal ini disebabkan hidrokarbon yang terdapat pada sampel ini masih berupa padatan sehingga bakteri-bakteri tertentu saja yang mampu memanfaatkannya sebagai sumber karbon maupun energinya.
HASIL SELEKSI
Hasil seleksi isolat bakteri tahap I dan Seleksi tahap II disajikan pada Tabel 2. Tabel 2. Isolat bakteri yang lolos Seleksi Tahap I dan Tahap II
Asal Isolat Sebelum seleksi
Seleksi Tahap I
Seleksi
tahap II Keterangan
Air 11 11 5 A2,A3,A4,A7,A8
Tanah 5 5 3 T1,T2,T3
Sludge 6 6 2 S2,S3
Jumlah 22 22 10
Seleksi tahap I untuk mengetahui kemampuan bakteri untuk tumbuh dan
bertahan pada lingkungan yang
mengandung hidrokarbon. Pada tahap ini semua isolat bakteri yang diperoleh berhasil lolos pada tahap I. Bakteri yang mampu bertahan pada tahap ini, karena bakteri masih memperoleh nutrisi yang lengkap dari medium kultur yaitu medium Zobel dan sludge. Sedangakan pada tahap seleksi II hanya 10 jenis isolat bakteri yang bertahan, karena medium kultur yang digunakan adalah medium Soeminarti cair yang minim nutrisi dan tidak mengandung unsur karbon. Sumber karbon hanya berasal dari crude oil yang ditambahkan. Pada seleksi tahap II diperoleh isolat yang benar-benar mampu memanfaatkan hidrokarbon sebagai nutrisi dan energinya (bersifat petrofilik). Bakteri petrofilik mampu menghasilkan enzim yang berfungsi sebagai biokatalisator reaksi enzimatik proses biodegradasi hidrokarbon minyak
bumi seperti alkana monooksidase, alkohol
dehidrogenase, dan formaldehid
dehidrogenase (Atlas et al., 1997). Satu molekul induser pada bakteri akan menstimulasi bakteri untuk memproduksi enzim alkana monooksigenase, enzim ini akan menyebabkan oksidasi awal dari hidrokarbon dan menghasilkan satu molekul alkohol, kemudian satu molekul induser menstimulasi bakteri untuk
memproduksi enzim alkohol
dehidrogenase, yang akan menyebabkan oksidasi alkohol untuk menghasilkan aldehid, selanjutnya satu molekul induser akan menstimulasi pembentukan enzim formaldehid dehidrogenase yang akan menyebabkan oksidasi dari aldehid dan menghasilkan asam lemak yang kemudian akan dioksidasi lagi menjadi CO2 dan energi .
Karakterisasi dan identifikasi dari kesepuluh isolat bakteri yang diperoleh dari area terkontaminasi limbah minyak bumi di PT Pertamina UBEB Limau Muara Enim, menunjukkan bahwa Isolat bakteri tersebut dapat dikelompokkan sebagai berikut :
Isolat bakteri A2,A3,A4 dan A7 termasuk
dalam genus Pseudomonas dengan
karakteristik sel berbentuk batang, menunjukkan warna merah pada pewarnaan gram, tidak memiliki endospora serta tidak menghasilkan gas pada fermentasi karbohidrat. Holt et al., (1994) menyatakan bahwa Pseudomonas merupakan kelompok bakteri yang memiliki sel berbentuk batang, dalam bentuk tunggal atau kelompok. Berukuran 0,5 -1,0 x 1,5 -5,0 bersifat motil dengan letak flagella yang berlawanan merupakan bakteri gram negatif yang bersifat aerob. Katalase positif yang bisa hidup ditanah, air dan laut.
Isolat dengan kode T2 adalah isolat bakteri genus Micrococcus, isolat ini memiliki karakteristik morfologi sel berbentuk kokus, bersifat gram positif dan
tidak memiliki endospora. Menurut Holt et al., (1994) Micrococcus mempunyai bentuk seperti bola dengan diameter 0,5- 3,5 um, sering ditemukan dalam bentuk tetrad atau kadang berkelompok tidak beraturan. Bersifat gram negatif, tidak membentuk spora, koloni biasanya berwarna kuning atau merah. Memproduksi asam dalam
jumlah sedikit dalam fermentasi
karbohidrat, dan tumbuh dalam media sederhana dengan baik pada suhu 25 -37oC.
Isolat bakteri T1 termasuk kedalam genus Flavobacterium, isolat bakteri ini bersifat gram negatif, tidak menghasilkan endospora dan sel berbentuk batang menurut Buchanan dan Gibon (1974)
Flavobakterium merupakan kelompok
bakteri gram negatif, bentuk batang, bentuk koloni bulat tak beraturan, warna koloni putih mengkilat, ukuran koloni 0,2-1,6 um, pada umumnya non motil katalase dan oksidase positif secara detil hasil karakterisasi dan identifikasi disajikan dalam Tabel 3.
Tabel 3. Karakterisasi dan Identifikasi Isolat bakteri
KARAKTERISTIK Isolat A2 Isolat A3 Isolat A4 Isolat A7 Isolat A8
Pertumbuhan agar tegak Enchinulate Enchinulate Enchinulate Enchinulate Filiform
Pertumbuhan pada agar miring
Bentuk Pertumbuha
n
Spreading Plumose Plumose Plumose Spreading
Pertumbuhan pada agar
lempeng
Bentuk Bulat Bulat dengan tepian kerang
Bulat dengan
tepian kerang Bulat Bulat Tepi Entire Undulate Smooth Smooth Smooth
Elevasi Convex Convex Raised Convex Convex
Warna Kuning Kuning Putih Putih Kuning
Keterangan : (+)= Hasil uji positif (-)= Hasil uji negatif
Tabel 4. Karakterisasi dan Identifikasi Isolat bakteri
KARAKTERISTIK Isolat T1 Isolat T2 Isolat T4 Isolat S1 Isolat S3
Pertumbuhan agar tegak Villous Enchinulate Filiform Filiform Filiform
Pertumbuhan pada agar miring
Bentuk Pertumbuha
n
Spreading Spreading Plumose Spreading Spreading
Pertumbuhan pada agar
lempeng
Bentuk Bulat dengan tepian timbul
Bulat dengan
tepian timbul Bulat Bulat
Bulat dengan tepian kerang Tepi Undulate Undulate Entire Undulate Entire
Elevasi Raised Raised Convex Raised Raised
Warna Kuning Kuning Kuning Putih Kuning Pertumbuhan
pada media cair
Pertumbuha n
Anaerob
fakultatif Aerob Aerob Aerob Aerob Bentuk sel dan sifat gram Basil (- ) Kokus (+ ) Basil (+ ) Basil (+ ) Basil (+ )
Endospora Tidak ada Tidak ada ada ada ada
Macam uji Biokimia
Indol - - - - -
H2S - - - - -
MR + + + + +
VP + + + + +
Sitrat - - - - +
Motilitas + + + + +
Pati - - - - -
Gelatin + + + + +
Urea - - - - -
Katalase + + + + +
Glukosa + + + + +
Sukrose + - + - -
Laktose - - - - -
Kelompok Flavobacterium Micrococcus Bacillus sp2 Bacillus sp3 Bacillus sp4 Keterangan : (+)= Hasil uji positif
(-)= Hasil uji negatif
KESIMPULAN DAN SARAN
Didapatkan 22 isolat bakteri dari lingkungan yang tercemar hidrokarbon minyak bumi dan kesemuanya mampu tumbuh serta bertahan hidup pada kondisi yang tercemar hidrokarbon minyak bumi, tetapi hanya 10 isolat yang mampu mendegradasi hidrokarbon minyak bumi.
Hasil identifikasi dari ke 10 isolat bakteri petrofilik 4 isolat termasuk
Pseudomonas, 4 isolat termasuk genera
Bacillus, 1 isolat termasuk genus
Micrococcus serta 1 isolat termasuk
Flavobacterium.
SARAN
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai kemampuan dari setiap isolat
bakteri dalam mendegradasi hidrokarbon minyak bumi
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 1992. Penanganan Limbah
dengan Bioremediasi.
http://www.iec.or.id. 23 Januari 2009.
Alexander, M. 1977. Introduction To Soil
Microbiology .2nd. John Wiley and Sons.
Toronto. xi + 467 p.
Atlas, R.M & Bartha, R. 1997. Microbial
Ecology: Fundamentals and
Applications 4th ed. Benjamin Cumming
Publishing, Co. Inc. Redwood City. California.
Bossert, I. D., Kachel, W. M. & Bartha, R. 1984. Fate of Hydrocarbon During Oily Sludge Disposal in Soil. Appl. Environ.
Microbiol. 4: 763-767
Buchanan, R.E. & N.E. Gibbons (CoE).
1974. Bergey’s Manual of
Determinative Bacteriology. 8th Ed. S.T.
Cowan, J.G. Holt, J. Liston, R.G.E. Murray, C.F. Niven, A.W. Ravin & R.Y. Stanier (Eds). Baltimore.
Goenadi, D.H. & Isroi. 2003. Aplikasi Bioteknologi Dalam Upaya Peningkatan Efisiensi Agribisnis Yang Berkelanjutan.
Makalah Lokakarya Nasional
Pendekatan Kehidupan Pedesaan
dengan Perkotaan dalam Upaya
Membangkitkan Pertanian Progresif, UPN. Yogyakarta.
Holt, J. G., Noel, R. K., Peter, H. A., James, T. S. & Stanley, T. W. 1994. Bergey’s
Manual of Determinative Bacteriology.
9th. New York Lippincott Williams & Wilkins. 787 hlm.
Misran, E. 2002. Aplikasi Teknologi Berbasiskan Membran dalam Bidang
Bioteknologi Kelautan. Laporan
Penelitian. Program Teknik Kimia
Fakultas Teknik USU. Medan. 17 hlm.
Nugroho, A. 2006. Biodegradasi sludge
Minyak Bumi Dalam Skala
Mikrokosmos: Simulasi Sederhana Sebagai Kajian Awal Bioremediasi land treatment. Makara Teknologi, VOL. 10, NO. 2: 82-89.
Sudrajat. 1996. Karakeristik Limbah
Minyak Bumi dan Pelaksanaan
Bioremediasi. PPLH. Samarinda: 1-89
hlm.
Syakti, A.D. 2005. Multi-Proses Remediasi
Didalam Penanganan Tumpahan Minyak (Oil Spill) di Perairan Laut dan Pesisir.
Dalam: Seminar Bioremediasi.
http://www.pksplipb.or.id. 23 Januari 2009.
Widjajanti, H., Munawar & Nafiah. 2006. Isolasi, Seleksi dan Karakterisasi Bakteri Hidrokarbonoklastik dari Limbah Cair Kegiatan Eksplorasi Minyak Bumi.
Jurnal Pengelolaan Lingkungan & SDA.
