Peran Mikroorganisme dalam Lingkungan - Spada UNS

TK2562 – Mikrobiologi Industri dan Lingkungan

Aida Nur Ramadhani, M.T.

Program Studi Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret 2020

Bab IX.

Mikroorganisme di

Lingkungan

Peran

Mikrobiologi dalam

Lingkungan

Hubungan mikroorganisme

³

 Mikroorganisme di alam tidak dalam bentuk kultur murni.

 Hidup berdampingan dengan organisme lain, dan berkompetisi untuk hidup.

 Ada simbiosis Mutualisme, Komensalisme, dan Parasitisme, masih ingat?

4

Rayap – Protozoa

 Rayap mampu memecah selulosa karena ada protozoa dalam sistem pencernaannya

 Rayap mampu memberikan lingkungan anaerob bagi protozoa untuk tumbuh

Honeyguide Bird

 Burung pemakan sarang lebah, dalam pencernaannya terdapat bakteri

(Micrococcus cerolyticus) dan yeast (Candida albicans)  mengubah ke bentuk yang dapat dicerna

5

Tanaman – Rhizobium

(Nitrogen fixing bacteria)

 Bakteri mampu mengubah nitrogen menjadi ammonia  untuk tanaman

 Bakteri menerima pasokan karbon organik

 sebagai sumber energi untuk mengikat nitrogen.

Akar tanaman – Jamur mycorrhizae

 Jamur meningkatkan penyerapan air dan nutrisi mineral, terutama fosfat.

 Tanaman akan mereduksi karbon menjadi karbohidrat untuk jamur.

Peran mikroorganisme

⁶

Produsen:

• Autotrof yang memperoleh energi dari matahari atau sumber kimia

• Menggunakan energi untuk mensintesis bahan organik dari karbon dioksida dan air.

Konsumen:

• Heterotrof yang memperoleh energi melalui konsumsi organisme lain (produsen atau konsumen lain).

• Sebagai penghubung antara produsen utama dan pengurai.

Pengurai:

• Organisme yang memecah sisa-sisa dan limbah produsen dan konsumen.

• Memperoleh energi dan melepaskan nutrisi  dapat digunakan kembali oleh produsen

Siklus Karbon

⁷

8

Terdiri dari reaksi aerob – anaerob.

 CO₂ di atmosfer dikonversi menjadi senyawa organik oleh tanaman (mikroorganisme fototrof dan kemoautotrof) (1)

 Senyawa organik disintesis melalui respirasi sel dan CO₂ kembali ke atmosfer (2)

 Karbon memasuki rantai makanan.

 CO₂ juga diproduksi dari dekomposisi tanaman dan hewan oleh bakteri heterotrof dan fungi (2)

 Bakteri metanogen memproduksi metana dari senyawa organik karbon atau CO₂ (3,4)

 Metana dioksidasi oleh bakteri metanotrof memproduksi senyawa organik atau CO₂ (5,6)

Manfaat mikroorganisme di

lingkungan

⁹

Solid waste treatment

Wastewater treatment

Bioremediation

Solid waste treatment:

composting

 Mendegradasi bahan-bahan organik secara terkontrol dengan aktivitas mikroorganisme

 Suhu, kelembaban, dan kadar Air

 Dapat dilakukan secara aerob dan Anaerob

 Tahapan : penimbangan-pemisahan- pemotongan-pengomposan-sortasi produk-pengkemasan

10

11

Solid waste treatment: landfill

 Penumpukan sampah padat di dalam lubang di tanah, kemudian dilakukan penutupan kembali dengan tanah secara berkala.

 Terjadi reaksi aerob dan anaerob

• Aerob  Terjadi reaksi hidrolisis yaitu mendegradasi sampah dengan molekul rantai panjang, menghasilkan CO₂.

• Anaerob  Terjadi reaksi:

- Acidogenesis yaitu pembentukan asam organik - Acetogenesis yaitu pembentukan asam asetat - Metanogenesis yaitu produksi gas metana

 Menghasilkan gas sekitar 50-55% metana dan 45-50% CO2.

12

 https://bpsdm.pu.go.id - Modul_Landfill_Gas.pdf 13

14

 Proses pembentukan gas landfill tergolong sangat lama.

 Pendetailan fase pembentukan gas kemudian dijelaskan pada gambar di bawah ini yang terdiri dari 5 tahapan.

15

 Gas metana tersebut nantinya akan digunakan sebagai bahan bakar.

 Lihat video:

 https://www.youtube.com/watch?v=gyvn2Hn54A0

 https://www.youtube.com/watch?v=Wzo5sv4IrIw

Wastewater treatment

¹⁶

 Bertujuan menghilangkan senyawa yang tidak dinginkan dan

mikroorganisme berbahaya  air limbah dapat dialirkan ke lingkungan.

 Penting mencegah penyakit yang penularannya melalui air.

 Parameter air limbah:

 BOD atau Biochemical Oxygen Demand merupakan parameter yang dapat mengukur konsentrasi senyawa organik di dalam air limbah.

 Secara umum BOD adalah pengukuran tak langsung terhadap banyaknya oksigen yang digunakan mikroorganisme untuk mendekomposisi materi organik.

17

Primary treatment 

 Pengolahan secara fisika.

 Misal: screening, flotasi,

koagulasi, sedimentasi, dan filtrasi.

 Menurunkan 1/3 nilai BOD limbah.

Secondary treatment 

 Pengolahan secara biologis.

 Memanfaatkan reaksi oksidasi biologis  penurunan BOD lebih lanjut.

 Tricking filter dan Activated sludge.

18

 Kolam dengan tumpukan batuan atau plastik.

 Peran mikroorganisme (bacteria, protozoa, fungi dan alga)

membentuk biofilm di

permukaan material tumpukan.

 Penurunan BOD hingga 80 – 85%.

Tricking filter

19

Activated sludge

 Kolam diaerasi dan ditumbuhkan lumpur mikroba.

 Bakteri Zoogloea  mensekresi lender yang membentuk agrerat (flok).

 Mikroorganisme lain akan menempel pada flok (protozoa).

 Senyawa organik yang tidak

teroksidasi akan menempel dengan flok.

 Setelah beberapa jam  Lumpur disingkirkan dari sistem, dan

“treated water” dialirkan keluar.

 Penurunan BOD lebih baik daripada TF.

Bioremediasi

²⁰

 Bioremediasi  Menghilangkan polutan (organik) dengan

menumbuhkan bakteri dan fungi yang mampu mengoksidasi polutan.

 Misal: bakteri Gram-negatif Burkholderia cepacia.

 penggunaan mikroorganisme untuk penanganan situs limbah yang

toksik, tumpahan bahan kimia, pestisida pada air tanah, dan tumpahan minyak.

 Prosesnya “in situ” atau “ex situ”

21

Lihat video:

 https://www.youtube.com/watch?v=-XSbpUia0yk

Bahaya mikroorganisme di lingkungan

²²

 Adanya konsekuensi yang tidak diinginkan dari proses biologis mikroorganisme terhadap kehidupan manusia.

 Contohnya:

 Acid mine drainage

 Biodeteriorasi

Acid mine drainage

²³

 Masalah di daerah pertambangan.

 Bakteri pengoksidasi mineral sulfida -

Sulphur-oxidising bacteria (Acidithiobacillus ferrooxidans) melepaskan leachate yang bersifat sangat asam ke perairan (sungai)  mengandung metal iron terlarut.

 Ketika bercampur dengan aliran air, pHnya akan naik dimana cukup untuk iron

berpresipitasi (mengendap).

 Maka aliran sungai akan terlihat warna orange  menutupi aliran dasar sungai serta membunuh kehidupan biota di sektar sungai tersebut.

Biodeteriorasi

²⁴

 Kerusakan material berharga karena proses biologis (oleh mikroba dan fungi).

 Material berharga  kayu, kertas, tekstil, minyak, beton, batu, bahkan metal.

 Kerusakan kayu oleh kelompok fungi Basidiomycota.

 Terjadi perubahan warna pada material terusak.

 Menurunkan nilai estetika dan menurunkan nilai ekonomi.

Tugas Kelompok

²⁵

 Kajilah sebuah peristiwa mengenai peran mikroorganisme dalam lingkungan baik yang bermanfaat maupun merugikan, misalnya

kejadian tumpahnya minyak di perairan Indonesia dan penanganannya, sistem lumpur aktif dalam pengolahan air di PDAM, dll.

 Buatlah review mengenai peristiwa tersebut dalam power point.

 Tugas ini merupakan bukti kehadiran untuk pertemuan ke-15 dalam

rangka memenuhi kebijakan penyelesaian perkuliahan hingga tanggal 22 Mei 2020.