e-Jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/September 2017/1122
PENGARUH MICROBAKTERI BACILUS SUPTILUS DAN PSIDOMONAS SP
TERHADAP PENURUNAN PERMEABILITAS DAN PENINGKATAN KUAT GESER
TANAH PASIR
Muhammad Nurdin), Yusep Muslih Purwana 2), Bambang Setiawan3) 1)
Mahasiswa Program Studi Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret
2),3)
Pengajar Program Studi Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret Jln Ir. Sutami 36 A, Surakarta 57126
Email : mnurdin43@yahoo.com
ABSTRACT
Basic soil improvement techniques include several methods of mechanical repair, hydraulic repair, physical and chemical soil
improvement, and soil improvement by inclusion, but in this study will try to analyze the addition of eksopolisakarida
producing microbacterials on the sand soil as an alternative material. Expected the addition of microbacteria (inoculation)
can increase soil stability by reducing the permeability and increasing the shear strength value of the soil. The microbacterial
inoculation process is carried out on two varieties of microbacterial species (Bacillus subtilis and Pseudomonas sp). This
research is intended to find out the influence of microbacteria to permeability and increase the shear strength value after t he
inoculation process is complete. The results of this study were supported by a photo scan of SEM test results to prove that
microbakteria can live on sandy soil.Test results can be concluded that the inoculation of microbacteria greatly affect on
permeability and shear strength. Result of permeability test show that percentage of degradation of permeability value of
Bacillus subtilis of 20,23% and sample of inoculation result of Pseudomonas sp equal to 26,52% to. While result of shear
strength test got increase of shear strength value of Bacillus subtilis of 13,64% and result of inoculation of Pseudomonas sp
equal to 18,18%.
Keywords: bacillus subtilis, pseudomonas sp, permeability, shear strength, sandy soil.
ABSTRAK
Teknik perbaikan tanah dasar meliputi beberapa metode yaitu perbaikan secara mekanis, perbaikan secara
hidrolis, perbaikan tanah secara fisik dan kimiawi, serta perbaikan tanah secara inklusi, namun pada
penelitian ini akan mencoba menganalisa penambahan mikrobakteri penghasil eksopolisakarida pada
tanah pasir sebagai alternatif bahan tersebut. Diharapkan penambahan mikrobakteri (inokulasi) ini dapat
menambah stabilitas tanah dengan cara mereduksi nilai permeabilitas dan meningkatkan nilai kuat geser
tanahnya. Proses inokulasi mikrobakteri ini dilakukan terhadap dua variasi jenis mikrobakteri (Bacillus
subtilis dan Pseudomonas sp). Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh mikrobakteri terhadap
permeabilitas tanah dan meningkatkan nilai kuat geser tanah setelah proses inokulasi selesai. Hasil
penelitian ini didukung dengan foto scan hasil uji SEM untuk membuktikan bahwa mikrobakteri dapat
hidup pada tanah pasir. Hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa inokulasi mikrobakteri sangat
berpengaruh terhadap permeabilitas dan kuat geser. Hasil pengujian permeabilitas menunjukan bahwa
prosentase penurunan nilai permeabilitas Bacillus subtilis sebesar 20,23% dan Pseudomonas sp sebesar
26,52%. Sedangkan hasil pengujian kuat geser didapatkan peningkatan nilai kuat geser Bacillus subtilis
sebesar 13,64% dan Pseudomonas sp sebesar 18,18%.
e-Jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/September 2017/1123 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kebutuhan lahan untuk pembangunan terus bertambah, sehingga bangunan didirikan pada daerah – daerah / lahan dengan kondisi tanah yang kurang baik. Salah satunya pada daerah Gunturan Kecamatan Srandakan Kabupaten Bantul dengan jenis tanah pasir.Tanah pasir dengan plastisitas yang rendah sering ditemukan pada pekerjaan konstruksi di lapangan. Teknik perbaikan tanah dasar meliputi beberapa metode yaitu perbaikan secara mekanis, perbaikan secara hidrolis, perbaikan tanah secara fisik dan kimiawi, serta perbaikan tanah secara inklusi.Tujuan peneliti melakukan percobaan stabilisasi tanah pasir menggunakan metode pencampuran tanah dengan mikrobakteri, yaitu Bacillus Subtillis dan Pseudomonas SP. Penggunaaan mikrobakteri sebagai bahan bioremediasi merupakan alternatif yang lebih potensial karena lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan menggunakan bahan-bahan kimia. Bioremediasi merupakan penggunaan pengaruh mikrobakteri dalam memperbaiki struktur tanah.
Maksud dan tujuan peneitian ini adalah sebagai berikut :
1. Mengidentifikasi karakteristik mekanis tanah yang telah distabilisasi dengan bakteri Bacillus subtilis dan
Pseudomonas sp dengan variasi waktu pemeraman 15 dan 30 hari.
2. Membandingkan nilai koefisien permeabilitas dan kuat geser tanah antara tanah tanpa asli dan tanah yang telah terpengaruh bakteri.
3. Menganalisis morfologi (bentuk) dan topografi (ukuran) tanah yang diaplikasi mikrobakteri dengan uji SEM (Scan Electron Microscope).
TINJAUAN PUSTAKA
Handayani (2014) menjelaskan hasil pengujian permeabilitas dengan uji tinggi tekan konstan didapatkan prosentase reduksi nilai permeabilitas terendah yaitu sampel hasil inokulasi Bacillus Subtilis
sebesar 74,425% terhadap sampel natural tanah kepasiran sebagai kontrol. Handayani juga mengatakan pada pegujian kuat geser dengan uji geser langsung didapatkan prosentase peningkatan nilai kuat geser tertinggi yaitu sampel hasil inokulasi Pseudomonas SP sebesar 78,913% terhadap sampel natural tanah kepasiran sebagai kontrol.
Fadliah (2013) melakukan penelitian permeabilitas tanah yang distabilisasi dengan bakteri menunjukkan penurunan nilai koefisien permeabilitas dan hasil pengujian geser langsung terjadi kenaikan nilai kohesi (c) seiring dengan penambahan volume bakteri ke dalam sampel tanah. Hal ini disebabkan oleh bakteri Lactobasillus Sakei selama masa pemeraman sudah mencapai tahap maksimal menghasilkan Kristal/ Kalsit yang membentuk batuan pada pasir tersebut. Hasil penelitian ini juga didukung oleh dari hasil foto SEM (Scanning Electron Microscope) yang menunjukkan adanya kristal di dalam kandungan tanah lempung kepasiran tersebut.
Pengamatan yang dilakukan Puspita (2011) didapatkan jenis bakteri Bacillus Subtilis menunjukan bahwa bakteri yang dapat berkembang biak dengan suhu di Indonesia serta menghasilkan kalsit/Kristal terbanyak berasal dari wilayah Papua. Hasil yang didapatkan peneliti menunjukan perubahan dari pasir 1 menjadi batuan pasir hal ini disebabkan oleh bakteri Bacillus Subtilis selama masa pemeraman sudah mencapai tahap maksimal menghasilkan Kristal/kalsit yang membentuk batuan pasda pasir tersebut. Hasil penelitian ini juga didukung oleh dari hasil foto SEM yang menunjukan adanya Kristal didalam kandungan pasir tersebut.
e-Jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/September 2017/1124 Penelitian yang dilakukan pada tanah lempung dengan menggunakan mikrobakteri dengan masa pemeraman 15 dan 30 hari nilai permeabilitas yang di didapat sebesar 1,11 x 10-9 hingga 4,85 x 10-10 m/dt dimana lempung hampir tidak dapat dirembes oleh air. Kuat geser sampel natural sebagai kontrol mempunyai nilai qu sebesar 176,80 kN/m2 yang termasuk lempung dengan konsistensi sedang. Sampel tanah setelah dicampur mikrobakteri dengan masa pemeraman 15 hari dan 30 hari menunjukan adanya perubahan dari tanah lempung konsistensi sedang menjadi tanah lempung dengan konsistensi kaku qu sebesar 239,53 hingga 317,47 kN/m2 ( Thomas, 2016 ).
Tanah Pasir
Tanah pasir merupakan tanah yang terbentuk dari batuan beku serta batuan sedimen yang memiliki butir kasar dan berkerikil. Kapasitas serap air pada tanah pasir sangat rendah, ini disebabkan karena tanah pasir tersusun atas 70% partikel tanah berukuran besar (0,02-2mm).
Permeabilitas
Uji permeabilitas dengan alat modifikasi Constant pressure head (Fatoni, 2014). Koefisien permeabilitas (k), dapat dihitung dengan persamaan:
𝑘 =𝑉 ∙ 𝐿 ∙ 𝛾𝑤
Tegangan aksial yang diterapkan di atas benda uji berangsur-angsur ditambah sampai benda uji mengalami keruntuhan (Soedarmo dkk, 1997). Pada saat keruntuhannya, karena σ3 = 0, maka pada
Pada tahapan persiapan ini, sampel tanah pasir yang ada dianalisa: a. Gradasi butiran tanah bersifat sebagai pembanding sampel tanah lain yang nantinya akan diinokulasikan dengan mikrobakteri.
e-Jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/September 2017/1125 a. Sampel bakteri Bacillus subtilis dan Pseudomonas sp, masing-masing bakteri Bacillus subtilis diambil
satu ose kemudian digoreskan kedalam cawan pada suhu 37 οC selama waktu 24 jam. b. Pembuatan Media B4
Komposisi; Urea (20 gr), Nutrien Brouth (3 gr), NaHCO3 (2.12 gr), CaCl2.2H2O (4.14 gr), NH4Cl (10 gr)
c. Pembuatan media kultur bakteri
Air sebanyak 1 Liter dicampurkan dengan komposisi Medium B4 ke dalam gelas erlenmeyer. Gelas
erlenmeyer selanjutnya dimasukkan ke dalam alat autoclave dengan suhu 121 οC dengan waktu 15 menit pada tekanan 1 atm, kemudian di dinginkan. Setelah medium dingin selanjutnya dilakukan proses pencampuran bakteri kedalam medium B4 yang telah dipersiapkan dan semua pengerjaan dilakukan di dalam alat laminar airflow untuk menjaga kesterilannya. Bakteri pada medium B4 kemudian ditumbuhkan selama 3 hari pada suhu ruang di ruang shaker. Tutup labu dengan aluminium foil. Panaskan dalam pemanas. Setelah dipanaskan selama +1jam, keluarkan labu dari pemanas. Tunggu hingga labu dingin dengan sendirinya. Setelah labu benar-benar dingin, masukkan biang bakteri. Beri label nama setiap labu untuk setiap jenis bakteri. Taruh labu pada tempat yang tidak terlalu banyak terkena sinar cahaya matahari. Tempatkan pada suhu ruangan, dan tunggu hingga beberapa hari.
3. Uji scanning electron microscopy (SEM)
Sampel tanah pada masa pemeraman 30 hari dilakukan analisa Scanning Electron Microscopy guna mengetahui potensi mikroorganisme dalam mengisi pori tanah,. Pengujian dilakukan di Laboratorium Teknik Sipil Universitas Kristen Indonesia Jakarta.
4. Pengujian permeabilitas dengan metode constant pressure head. uji permeabilitas mengacu pada ASTMD 2434-68
5. Pengujian kuat geser dengan metode kuat tekan bebas/UCS (unconfined compression test) uji kuat tekan bebas mengacu pada standart pengujian ASTM D2166-06
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Uji Klasifikasi Tanah
Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui sifat-sifat yang dimiliki tanah pasir, sehingga hasilnya dapat untuk mengklasifikasikan tanah pasir di daerah Desa Triharjo, Bantul. Sifat-sifat fisik tanah dapat diketahui dengan melakukan uji klasifikasi tanah di laboratorium. Berdasarkan hasil pengujian di laboratorium diperoleh data-data karakteristik fisik tanah dapat dilihat pada tabel 1 dan 2 : Tabel. 1. Karakteristik fisik tanah
Propertis tanah Notasi Nilai
Kadar air (%) w 25,84
Berat jenis tanah Gs 2.639
Kadar air optimum (%) wopt 22,95
Berat Isi Kering maksimum (Kg/cm3) d max 1,440
e-Jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/September 2017/1126 Uji SEM dalam penelitian ini bertujuan untuk mengetahui secara visual adanya ekstraselular polisakarida
yang terbentuk pada sampel yang telah diinokulasi dengan jenis mikrobakteri tertentu selama 30 hari
.
(a) Perbesaran 500 kali (b) Perbesaran 5000 kali
(c) Perbesaran 10000 kali (d) Perbesaran 10000 kali
Gambar 1. Hasil uji SEM sampel tanah pasir dengan bakteri Bacillus subtilis pada masa pemeraman 30 hari Gambar (a) menunjukkan partikel tanah berpasi yang diperbesar dengan perbesaran 500 kali kemudian di perbesar dengan perbesaran sebesar 5000 kali seperti pada Gambar (b). Gambar (b) menunjukkan koloni
Bacillus subtillis yang terdapat pada dinding partikel tanah pasir. Gambar (c) dan (d) menunjukkan koloni
Bacillus subtillis terlihat tersebar pada dinding partikel tanah dan mengalami pertumbuhan secara soliter dan menghasilkan eksopolisakarida senyawa kalsium karbonat sebagai perekat antar partikel tanah.
a) Perbesaran 500 kali b) Perbesaran 5000 kali c) Perbesaran 10000 kali d) Perbesaran 10000 kali
Gambar 2. Hasil uji SEM sampel tanah dengan Bakteri Pseudomonas sp pada masa pemeraman 30 hari Gambar (a) adalah sampel tanah pasir yang menggunakan pengaruh bakteri pseudomonas sp. Gambar (b) perbesaran dilakukan pada partikel tanah pasir guna mengetahui keberadaan bakteri Pseudomonas sp. Gambar (c) dan (d) menunjukkan koloni bakteri Pseudomonas sp dapat tumbuh dan berkembang yang terdapat pada tanah sampel.
Hasil uji kuat geser
Prosentase peningkatan yang didapat akan menentukan seberapa besar pengaruh mikrobakteri tersebut dalam skala persen. Rekapitulasi prosentase peningkatan kuat geser sampel yang telah diinokulasi mikrobakteri terhadap sampel natural sebagai kontrol dapat dilihat pada tabel 3 :
Tabel 3. Prosentase peningkatan nilai kuat geser
Jenis Mikrobarkteri
Masa Nilai Kuat Kuat Geser Besarnya Prosentasi
Pemeraman Geser Kontrol Peningkatan Peningkatan
(Hari) (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) (%)
Bacilus Subtilis 15 46,58 41,82 4,75 11,36
30 49,43 7,60 18,18
Pseudomonas SP 15 43,72 41,82 1,90 4,55
e-Jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/September 2017/1127 Gambar 3. Hubungan tegangan dan regangan masa pemeraman 15 hari sampel tanah asli, tanah dengan
pengaruh bakteri Bacillus subtilis dan tanah dengan pengaruh bakteri Pseudomonas sp.
Gambar 4. Hubungan tegangan dan regangan masa pemeraman 30 hari sampel tanah asli, tanah dengan pengaruh bakteri Bacillus subtilis dan tanah dengan pengaruh bakteri Pseudomonas sp
e-Jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/September 2017/1128 Hasil uji permeabilitas
Rekapitulasi prosentase penurunan permeabilitas sampel yang telah diinokulasi beberapa jenis mikrobakteri terhadap sampel natural sebagai kontrol dapat dilihat pada tabel 4 :
Tabel 4. Prosentase penurunan nilai permeabilitas
Jenis Mikrobarkteri
Masa Nilai Permeabilitas Besarnya Prosentasi
Pemeraman Permeabilitas Tanah Asli Penurunan Peurunan
(Hari) (cm/dt) (cm/dt) (cm/dt) (%)
Klasifikasi permeabilitas tanah, dapat dinyatakan bahwa tanah pasir asli dengan permeabilitas sebesar 1,31 x 10-5 cm/dt merupakan tanah dengan pori-pori cukup tinggi sehingga air dengan mudah dapat melewati pori-pori antar partikel tanah. Nilai koefisien permeabilitas mengalami penurunan saat tanah sudah di inokulasi mikrobakteri dengan masa pemeraman 15 hari maupun 30 hari. nilai permeabilitas yang didapat sebesar 1,04 x 10-5 hingga 9,62 x 10-6 cm/dt dimana tanah pasir tersebut mengalami penurunan nilai permeabilitasnya.
KESIMPULAN
1. Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
2. Hasil uji kuat geser tanah natural adalah 41,82 kN/m² dijadikan kontrol dalam pengujian kuat geser tanah pasir.
3. Kuat geser tanah pasir setelah dicampur mikrobakteri dengan masa pemeraman 15 hari dan 30 hari menunjukan adanya kenaikan nilai kuat geser qu sebesar 4,55 % sampai dengan 18,18 %.
4. Jenis bakteri Bacillus Subtilis dan Pseudomonas Sp ternyata dapat menurunkan nilai permebilitas terhadap tanah pasir.
5. Nilai koefisien permeabiltas mengalami penurunan saat tanah pasir diinokulasi mikrobakteri Bacillus Subtilis dan Pseudomonas Sp dengan masa pemeraman 15 dan 30 hari.
6. Nilai permeabilitas tanah pasir mengalami penurunan pada masa pemeraman 15 hari sebesar 10,37 % sampai dengan 13,60 %.
7. Tanah pasir pada masa pemeraman 30 hari mengalami penurunan nilai permeabiltas sebesar 20,23 % sampai dengan 26,52 %.
8. Bakteri Bacillus Subtilis dan Pseudomonas Sp dapat digunakan untuk stabilisasi tanah pasir.
9. Bentuk bakteri Bacillus subtilis lebih menguntungkan dibandingkan dengan Pseudomonas sp. Bacillus subtilis lebih efektif dalam mengisi rongga dan merekatkan antar partikel tanah hal ini didasari sifat koloni yang berkelompok dan bukan menyebar seperti Pseudomonas sp.
SARAN
Saran dan masukan yang di sampaikan oleh peneliti yaitu :
1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mengetahui optimalisasi konsentrasi bakteri terhadap tanah pasir menggunakan variasi takaran mikrobakteri yang berbeda.
2. Perlu penelitian lanjutan untuk melihat lebih jauh pengaruh bakteri Bacillus Subtilis dan Pseudomonas sp menggunakan variasi waktu yang berbeda.
3. Diperlukan tes dilapangan sebagai tindak lanjut dari hasil uji laboratorium.
DAFTAR PUSTAKA
Budiyanto, M.A.K. 2002. Mikrobiologi Terapan. UMM Press. Malang.
Fadliah, I., 2013. Studi Eksperimental Stabilisasi Biogrouting Bacillus subtilis pada Tanah Lempung Kepasiran. Thesis. Program Pasca Sarjana Universitas Hasanuddin, Makassar.
e-Jurnal MATRIKS TEKNIK SIPIL/September 2017/1129 Graumann, P. 2007. Bacillus: Cellular and Molecular Biology. Caister Academic press.
Handayani, M., 2014. Studi Efektivitas Penurunan Permeabilitas dan Peningkatan Kuta Geser Tanah Pasir Pantai Dengan Menggunakan Biopolimer Eksopolisakarida. Malang, Universitas Brawijaya
Puspita, L., 2011. Bacterial Carbonate Precipitation for Biogrouting. Prosiding Simposium Nasional Ekohidrologi, PP 219-232.
Soedarmo, G. D. dkk, S. J. E. 1997. Mekanika Tanah I. Yogyakarta : Kanisius.
Suprapto H, 2011. Application Of Microbiology To Improve Mechanical Properties Of Soil and Concrete. Faculty Of Engineering University Indonesia.
