PENGARUH KELEMBAPAN, TEMPERATUR, DAN PH PADA
PROSES BIOREMEDIASI DENGAN MENGGUNAKAN
BAKTERI
BACILLUS SP
DAN BULKING AGENT SEKAM PADI
EFFECT HUMIDITY, TEMPERATURE, AND PH
BIOREMEDIATION PROCESS USING BACTERIA BACILLUS
SP AND RICE HUSK BULKING AGENT
Fahrudin Hendro Priyono 1, Muhammad Nofal2
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor, Jln. Kamper, Kampus IPB Dramaga, Bogor, 16680
adien.hendro@gmail.com, muhammadnofal23@gmail.com
Abstrak : Bioremediasi adalah proses alami untuk membersihkan kondisi lingkungan akibat substansi kimia berbahaya menggunakan bantuan aktivitas organisme. Faktor -faktor yang dapat mempengaruhi proses bioremediasi adalah kandungan kontaminan, TPH (Total Petroluem Hydrocarbon), kelembapan, pH, nutrient, dan temperatur tanah. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode landfarming dan biopile. Tujuan dari penelitian ini mengetahui pengaruh kelembapan, pH, dan temperatur dalam proses bioremediasi dengan menggunakan bakteri Bacillus sp. Hasil yang diperoleh yaitu hasil hitung rata-rata temperatur pada biopile yaitu 32, 481 oc, sedangkan rata-rata temperatur pada landfarming yaitu 31,1 oc. Hal ini mengindikasikan kinerja degradasi mikroba lebih cepat pada biopile, ini disebabkan terjadinya peningkatan laju reaksi kimia dalam sel untuk memperbanyak diri.
Kata Kunci : Biopile, Bioremediasi, Kelembapan, Landfarming, Oil & Grease, Temperatur.
Abstract: Bioremediation is a natural process to clean up the environment as a result of using a dangerous chemical substance activity of the organism. Factors that may affect the process of bioremediation is the content of contaminants, TPH (Total Petroluem Hydrocarbon), moisture, pH, nutrients, and soil temperature. The method used in this study is the method of landfarming and biopile. The purpose of this study to know the effect of moisture, pH, and temperature in the bioremediation process using the bacterium Bacillus sp. The results obtained are the results of arithmetic average temperature on biopile ie 32, 481 oc, while the average temperature is 31.1 oc in landfarming. This indicates more rapid microbial degradation of performance on biopile, this is due to an increase in the rate of chemical reactions in cells to reproduce themselves. Keywords: Biopile, bioremediation, humidity, Landfarming, Oil & Grease, Temp.
PENDAHULUAN
antara lain plankton (fitoplankton-zooplankton) dan nekton. Pencemaran minyak di laut sebagai akibat dari tumpahan minyak dapat mempengaruhi tingkat intensitas fotosintesis.
Berbagai usaha untuk mengatasi pencemaran telah dilakukan antara lain dengan melakukan perbaikan path sistem eksplorasi, eksploatasi, pengolahan dan penyaluran minyak bumi, serta pengelolaan limbab. Adapun penanganan pencemaran yang sejauh ini telah dilakukan meliputi penanganan fisik, biologi, dan kimiawi. Kehadiran mikroorganisme pendegradasi cemaran hidrokarbon pada habitatnya akan mampu melakukan remediasi atau pemulihan, tetapi dengan jumlah populasinya yang rendah dan suplemen nutrien tertentu menyebabkan kemampuan remediasinya rendah. Keefektifan bioremediasi sangat ditentukan oleh konsentrasi mikrob pendegradasi cemaran, konsentrasi cemaran, faktor fisik seperti suhu dan pH optimum, dan faktor kimia seperti ketersediaan oksigen dan nutrien (Bouwer,1992). Pada awalnya mikroorganisme pendegradasi minyak bumi dianggap hanya dijumpai pada daerah yang bersinggungan dengan minyak bumi, tetapi bukti menunjukkan bahwa mikroorganisme pendegradasi minyak tersebar luas di alam (Schlegel 1993). Hingga saat ini lebih dan 108 spesies bakteri marnpu mendegradasi hidrokarbon, di antaranya yaitu: Akali genes, Bacillus, Flavobacterium, Nocardia, Pseudomonas, dan Vibrio
(Berry & Francis 1987). Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh kelembapan, pH, dan temperatur dalam proses bioremediasi dengan menggunakan bakteri Bacillus sp.
TINJAUAN PUSTAKA
Bouwer (1992) menjelaskan bahwa bioremediasi dapat diaplikasikan untuk membersihkan lahan yang terkontaminasi bahanbahan kimia berbahaya. Produk akhir bioremediasi adalah berupa CO2, air, dan massa sel mikroorganisme. Bioremediasi merupakan proses pengolahan yang menggunakan mikroorganisme alami (seperti ragi, jamur, atau bakteri) untuk memecah atau mendegradasi substansi-substansi toksik menjadi substansi yang toksisitasnya lebih rendah atau non toksik. Pencemaran tanah oleh minyak dapat disebabkan oleh terjadinya tumpahan minyak, kecelakaan kendaraan pengangkut, kebocoran tangki bawah tanah dan permukaan tanah, kebocoran pipa minyak, buangan proses (Munawar, 2012). Keefektifan bioremediasi sangat ditentukan oleh konsentrasi mikrob pendegradasi cemaran, konsentrasi cemaran, faktor fisik seperti suhu dan pH optimum, dan faktor kimia seperti ketersediaan oksigen dan nutrien (Bouwer,1992). Menurut Madigan et al. (1997) status nutrien tanah merupakan faktor utama yang mempengaruhi aktivitas mikrob, dan daerah yang paling tinggi aktivitasnya terdapat di lapisan alas tanah terutarna di rizosfer. Jumlah dan aktivitas mikrob bergantung pada jumlah kandungan dan keseimbangan nutrient yang ada.
dalam bioremediasi dapat dilakukan dengan melakukan dua strategi berikut. Pertama;
Biostimulan yaitu suatu teknik menambahkan nutrien tertantu dengan tujuan merangsang aktivitas mikroba-mikroba tempatan (indigenous). Atlas dan Berta (1992), teknik biostimulasi ini telah sukses dalam mengendalikan tumpahan minyak di perairan dan kontaminasi senyawa hidrokarbon (PAH) di tanah. Nutrien yang sering ditambahkan adalah fosfor dan nitrogen. Kedua; Bioaugmentasi yaitu dengan mengintroduksi mikroba tertentu pada daerah yang akan diremediasi. Di samping masalah di atas, lambatnya kecepatan degradasi polutan di lingkungan disebabkan oleh beberapa faktor sebagai berikut: enzim-enzim degradatif yang dihasilkan oleh mikroba tidak mampu mengkatalis reaksi degradasipolutan yang tidak alami, kelarutan polutan dalam air sangat rendah, dan polutan terikat kuat dengan partikel-partikel organik atau partikel-partikel tanah. Selain itu, pengaruh lingkungan seperti pH, temperatur, dan kelembapan tanah juga sangat berperan dalam menentukan kesuksesan proses bioremediasi (Carolina, 2011).
METODE PENELITIAN
Penelitian bioremediasi ini dilakukan pada hari Jumat tanggal 28 Maret 2014 di Laboratorium Polusi dan Kualitas Udara IPB. Dalam penelitian ini digunakan dua metode yaitu metode landfarming dan bioplie. Bahan dan alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah botol semprot, timbangan analitik, desikator, botol vial,
waterbath, stiler, Erlenmeyer, pipet, pinset, kertas saring, oven, pH meter, turbidimeter, spektrofotometer, wadah plastik, konsorsium Bacillus sp, tanah percobaan, oli bekas, Bulking Agent jenis sekam padi, pupuk urea 46% N, pupuk NPK 16% N, 16% P, dan 16% K, N-hexane, akuades, dan Na2SO4 (serbuk). Prosedur yang dilakukan pada penelitian ini yaitu tanah diambil secukupnya dan dihomogenkan, disediakan 3 jenis reaktor yaitu reactor control, reactor dengan penambahan Bacillus sp 5 %, dan reactor dengan penambahan Bacillus sp 10 %. Untuk reaktor landfarming:
Masukkan limbah minyak bumi sebesar 15 % ke dalam tanah percobaan.
Jangan tambahkan bahan apapun ke dalam reaktor kontrol, kecuali limbah
Tambahkan konsorsium Bacillus sp. sesuai dengan penjelasan sebelumnya. Tuangkan secara merata dan aduk tanah hingga bakteri diharapkan dapat tersebar merata. Gunakan sarung tangan.
Tambahkan pupuk NPK sebesar 0,5-0,8% dan urea sebesar 1%. Aduk hingga merata di dalam tanah.
Pengadukan tanah dilakukan setiap hari atau maksimal dua hari sekali untuk menjaga kondisi aerob pada tanah.
Tutup wadah dengan plastik yang telah dilubangi untuk menjaga keberlangsungan sirkulasi udara dan menjaga kelembapan tanah.
Untuk reaktor biopile:
Rangkai selang aerator di dalam reaktor biopile hingga dapat mengakomodasi tercapainya udara yang merata di setiap bagian reaktor.
Masukkan bulking agent sekam padi ke dalam tanah percobaan dengan perbandingan sebesar 1:3. Aduk bulking agent hingga merata.
Jangan tambahkan bahan apapun ke dalam reaktor kontrol, kecuali limbah minyak bumi dan bulking agent.
Masukkan tanah hingga mencapai ketinggian maksimum wadah plastik.
Jangan dimampatkan tanah sehingga udara dari aerator tetap mengalir di antara pori-pori tanah.
Tambahkan konsorsium Bacillus sp. sesuai dengan penjelasan sebelumnya. Tuangkan secara merata dan aduk tanah hingga bakteri diharapkan dapat tersebar merata. Gunakan sarung tangan.
Tambahkan pupuk NPK sebesar 0,5-0,8% dan urea sebesar 1%. Aduk hingga merata di dalam tanah.
Tambahkan air dengan frekuensi 2 kali dalam seminggu melalui botol penyemprot hingga tanah menjadi lembap. Aduk lapisan tanah bagian atas tanpa mengganggu selang aerator.
Tutup wadah dengan plastik yang telah dilubangi untuk menjaga keberlangsungan sirkulasi udara dan menjaga kelembapan tanah.
Untuk setiap reaktor:
Cek konsentrasi TPH pada awal dan akhir pelaksanaan praktikum.
Cek konsentrasi minyak-lemak (oil & grease) setiap 2 kali seminggu.
Cek pH, temperatur, turbiditas dengan menggunakan turbidimeter, dan turbiditas dengan menggunakan spektrofotometer mengikuti durasi pengecekan TPH.
Dalam prosedur pengecekan pH, perbandingan antara contoh uji tanah dan air suling adalah 1:2. Kemudian, lakukan pengocokan dan biarkan padatan terendapkan sehingga pH supernatan dapat dicek.
Lakukan pengamatan proses bioremediasi ini hingga durasi yang akan ditentukan saat pelaksanaan praktikum. Amati trend penurunan TPH, kenaikan jumlah populasi bakteri ditinjau dari tingkat kekeruhan (turbiditas), laju temperatur dan pH tanah.
HASIL DAN PEMBAHASAN
mikrob, dan daerah yang paling tinggi aktivitasnya terdapat di lapisan alas tanah terutarna di rizosfer. Jumlah dan aktivitas mikrob bergantung pada jumlah kandungan dan keseimbangan nutrient yang ada. Hasil pengukuran temperatur dalam penelitian dapat dilihat pada tabel di bawah ini
Temperatur
Tabel di atas menunjukkan bahwa temperatur pada biopile lebih tinggi dibandingkan dengan landfarming. Dari hasil hitung rata-rata temperatur pada biopile yaitu 32, 481 o
Gambar 1. Grafik Pada Reaktor Kontrol
Grafik di atas menunjukkan bahwa perubahan temperatur tercepat antara biopile dan landframing pada reaktor kontrol terjadi pada biopile kontrol. Temperatur yang dibuat dalam grafik ini akan mempengaruhi konsentrasi oil &grease. Berdasarkan hasil perhitungan perubahan suhu cukup signifikan terjadi pada metode biopile, hal tersebut berbanding lurus dengan laju proses bioremeodiasi oil & grease. Contohnya pada temperatur tertinggi yaitu 38,3oc, tingkat konsentrasi oil & grease juga berada pada posisi tertinggi yaitu 7,93 %. Dalam ilmu kimia telah diketahui bahwa temperatur tinggi akan meningkatkan konsentrasi suatu zat, hal ini merupakan penyebab hubungan antara temperatur dan konsentrasi oil & grease pada reaktor kontrol berbanding lurus. Namun, ketika reaktor ditambah dengan bakteri hasilnya akan berbeda.hal tersebut dapat dilihat pada grafik di bawah ini
Gambar 2. Grafik Reaktor Penambahan Bacillus sp 5 %
& grease pada hari ke-8 menurun dari 4,97 % menjadi 3,71%. Hal ini disebabkan bakteri akan meningkatkan metabolisme tubuh pada temperatur yang cukup tinggi sehingga akan mempercepat laju degradasi. Namun, jumlah bakteri yang berada pada reaktor ini hanya 5 %, sehingga belum dapat mengurangi konsentrasi oil & grease menjadi lebih sedikit dengan waktu yang singkat atau pendek.
Oleh sebab itu dilakukan penambahan bakteri Bacillus sp sebanyak 10 %, hasil perhitungannya dapat dilihat pada grafik di bawah ini
Gambar 3. Grafik Pada Reaktor Penambahan Bacillus sp 10 %
Hasil perhitungan yang ditunjukkan pada grafik di atas hampir sama dengan reaktor Bacillus 5 %. Pada saat temperatur tertinggi di reaktor biopile yaitu 11,28 oc konsentrasi oil & grease tidak berada dalam posisi terendah, hal ini disebabkan posisi tertinggi temperatur berada pada hari ke-8, ini masih termasuk fase lag yaitu fase awal bakteri mau berkembang biak, sehingga jumlah belum cukup banyak untuk mengurangi konsentrasi oil & grease ke titik terendah. Berdasarkan 3 grafik di atas konsentrasi oil & grease dalam metode landfarming selalu mengalami peningkatan saat waktu terakhir. Peningkatan yang cukup signifikan terjadi pada reaktor Bacillus 10 % yaitu dari 4,56 % menjadi 9,49 %, hal ini disebabkan terjadi kesalahan dalam pengamatan dan perhitungan dalam memperoleh hasil konsentrasi oil & grease. Selain itu faktor temperatur, kelembapan juga berpengaruh terhadap proses remediasi. Kelembapan berpengaruh terhadap bioremediasi karena air diperlukan untuk pertumbuhan mikroorganisme dan kegiatan enzimatik atau biokimia. Kandungan air diperkirakan sebesar 40-60% dari kapasitas maksimum air tanah dan akan optimal untuk reaksi degradasi pada zona tanah yang tidak jenuh. Dalam tanah yang kering kecepatan degradasi akan berkurang (Agus, 2000). Hasil perhitungan kelembapan pada masing-masing reaktor dapat dilihat pada tabel di bawah ini
Kelembapan
Kontrol 5% 10% Kontrol 5% Bakteri 10% Bakteri
1 7.8 8.6 10.6 8.02 23.88 47.74
3 9.8 10.6 11 8.54 23.5 45.4
8 10.24 10.9 11.28 10.12 23.3 45.2
10 10.68 10.84 10.9 10.7 23 44.9
15 10.46 11.14 10.66 44.7 22.8 44.6
17 10.2 10.9 10.4 44.5 22.6 44.5
22 10.22 10.34 11 7.26 11.38 13.45
24 12.6 10.44 10.68 10.06 12.96 11.58
29 12.3 10.1 10.5 9.7 12.7 11.3
32 10.38 10.78 10.52 11.44 12.32 16.02
36 10.02 17.7 10.14 10.3 10.4 13.2
38 9.8 17.5 9.9 10.1 10.2 13.1
43 10.62 10.3 10.1 10.3 8.88 9.12
46 10.4 10.2 9.8 10.1 8.6 8.9
Tabel 2. Hasil Perhitungan Kelembapan
Tabel di atas menunjukkan bahwa reaktor yang memiliki tingkat kelembapan yang tinggi adalah reaktor Bacillus sp 10 %, hal ini mengindikasikan degradasi tercepat terkadi pada reaktor Bacillus sp 10 %. Sedangkan bioremediasi terlambat terjadi pada reaktor biopile kontrol. Hal tersebut dapat dibuktikan dengan grafik di bawah ini
Gambar 4. Grafik Kelembapan Reaktor Kontrol
Gambar 5. Grafik Reaktor Bacillus sp 5 %
Grafik di atas membuktikan penjelasan sebelumnya, pada hari ke-36 kelembapan pada biopile naik dari 10,78 % menjadi 17,7 %. Dan pada reaktor Bacillus sp 10 % landfarming mengalami penurunan kelembapan yang cukup signifikan. Hal tersebut dapat dilihat pada table di bawah ini
Gambar 6. Grafik Reaktor Bacillus sp 10 %
terhambat, hal ini mengindikasikan bahwa hubungan antara konsentrasi oil & grease dan kelembapan berbanding lurus.
Proses remediasi yang dilakukan harus sesuai dengan standar yang telah diberikan oleh pemerintah. Peraturan pemerintah yang mengatur tentang hasil olahan proses bioremediasi yaitu Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 128 Tahun 2003 tentang Tatacara dan Persyaratan Teknis Pengolahan Limbah Minyak Bumi dan Tanah Terkontaminasi oleh Minyak Bumi Secara Biologis. Berdasarkan keputusan pemerintah pH hasil olahan bioremediasi adalah 6-9, konsentrasi TPH < 1 % (KEMENLH, 2003).
SIMPULAN
Kelembapan dan temperatur merupakan faktor yang dapat mempengaruhi proses bioremediasi. Berdasarkan penelitian menunjukkan bahwa temperatur pada biopile lebih tinggi dibandingkan dengan landfarming. Dari hasil hitung rata-rata temperatur pada biopile yaitu 32, 481 oc, sedangkan rata-rata temperatur pada landfarming yaitu 31,1 oc. Hal ini mengindikasikan kinerja degradasi mikroba lebih cepat pada biopile, ini disebabkan terjadinya peningkatan laju reaksi kimia dalam sel untuk memperbanyak diri. Dari ketiga grafik kelembapan di atas menunjukkan pada saat kelembapan berkurang atau rendah tingkat bioremediasi juga rendah, karena air dibutuhkan oleh bakteri untuk pertumbuhan, jika jumlah bakteri bertambah maka proses bioremediasipun akan semakin cepat. Sebaliknya jika tingkat kelembapan rendah, maka laju degradasi akan terhambat, hal ini mengindikasikan bahwa hubungan antara konsentrasi oil & grease dan kelembapan berbanding lurus. Peraturan pemerintah yang mengatur tentang hasil olahan proses bioremediasi yaitu Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 128 Tahun 2003 tentang Tatacara dan Persyaratan Teknis Pengolahan Limbah Minyak Bumi dan Tanah Terkontaminasi oleh Minyak Bumi Secara Biologis. Berdasarkan keputusan pemerintah pH hasil olahan bioremediasi adalah 6-9, konsentrasi TPH < 1 % (KEMENLH, 2003).
Saran
Khusus untuk pengukuran kelembapan sebaiknya dilakukan setiap hari agar mempermudah perolehan data, karena jika terlalu lama tanah akan mengering.
Daftar Pustaka
Atlas, R.M and Berta, R. 1992. Hydocarbon biodegradationand oil spill bioremediation, Adv. Microbial Ecol. 12 : 287-338. Dalam Erman Munir. 2006.
Pemanfaatan Mikroba dalam Bioremediasi: suatu Teknologi Alternatif untuk Pelesta rian Lingkungan. Medan.
Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 128 Tahun 2003 tentang Tatacara dan Persyaratan Teknis Pengolahan Limbah Minyak Bumi dan Tanah Terkontaminasi oleh Minyak Bumi Secara Biologis. Jakarta : MENLH
Madigan, M.T., J.M. Martinko & J. Parker. 1997. Brock's Biology of Microorganisms. Ed. ke-8. Englewood Cliffs: Prentice Hall.
Munawar, Ali. 2012. Tinjauan Proses Bioremediasi Melalui Pengujian Tanah Tercemar Minyak. Surabaya : UPN press.
Nainggolan, R. Corolina. 2011. BIOREMEDIASI. Medan : Universitas Negeri Medan. Jurusan Teknik Kimia.
Irianto, Agus. 2000. Bioremediasi InVitro Tanah Tercemar Toluena dengan Penambahan Bacillus Galur Lokal. Jurnal Mikrobiologi. Vol 5. No. 2. hlm 43-47. Purwokerto : Universitas Jenderal Soedirman.
Lampiran 1. Bulking Agent Sekam Padi
Lampiran 3. Pengadukan Reaktor dengan Sekam Padi
