makalah bioteknologi- APLIKASI BIOREMEDIASI UNTUK REHABILITAS LAHAN (ilmu sahabat)

 

APLIKASI BIOREMEDIASI UNTUK REHABILITAS LAHAN

( Makalah Bioteknologi )

 

 

Oleh

DEVI MEI WULAN SARI                          E1A114005

FATHUR ROHMAN                                   E1A114008

MUHAMMAD                                              E1A114014

NUR AIDA SEPTIANI                                E1A114020

MUHAMMAD FADLI                                E1A114202

PUTERI MAULIDA                                    E1A114206

 

 

 

PROGRAM STUDI AGRONOMI

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARBARU

2015

 

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI........................................................................................................... i

BAB I. LATAR BELAKANG............................................................................... 1

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA............................................................ ............. 3           

BAB III. ISI.............................................................................................. ............. 5           

BAB IV. KESIMPULAN........................................................................ ........... 12

DAFTAR PUSTAKA

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB I

LATAR BELAKANG

Pencemaran lingkungan banyak menjadi perhatian dan topik pembicaraan global, karena berhubungan dengan kehidupan baik manusia, tumbuhan, hewan, maupun organisme lainnya. Salah satu pencemaran lingkungan yang menjadi perhatian adalah pencemaran logam berat. Persoalan spesifik logam berat adalah dapat terakumulasi dalam makhluk hidup melalui rantai makanan. Salah satu logam berat yang perlu diwaspadai adalah kromium, dikarenakan penggunaannya yang luas di bidang industri seperti penyamakan kulit, pelapisan logam, tekstil, cat, pengawetan kayu, pembuatan kertas, pembakaran minyak dan batu bara, pencegahan terhadap korosi dan reaktor nuklir.

Kromium merupakan kontaminan yang berbahaya bagi ekosistem, karena logam kromium, khususnya kromium heksavalen bersifat mudah larut, beracun, karsinogenik, dermatoksis, dan dalam jumlah berlebih dapat mengakibatkan kematian pada hewan, manusia, dan mikroorganisme.

Lahan pertanian yang terkontaminasi kromium penting untuk ditangani karena menentukan pergerakan trace element logam dari tanah ke tumbuhan. Bioakumulasi logam dalam tanah berakibat pada serapan logam oleh tanaman, kemudian dapat memunculkan/meningkatkan kadar logam dalam rantai makanan. Hal tersebut berpotensi memberikan efek meracun pada tanaman dan manusia/hewan dalam jangka panjang.

Penanganan tanah tercemar logam selama ini dilakukan secara fisis dan khemis, seperti: memindahkan/membuang tanah (soil removal), reklamasi lahan (land filling), stabilisasi atau pemadatan, ekstraksi secara fisis-khemis, pencucian

2

dan pelindian tanah. Perlakuan ini seringkali digunakan sebagai cara penanganan yang bersifat sementara, energi dan biaya yang dibutuhkan cukup besar jika diaplikasikan pada area yang luas, dan secara ekologis kurang menguntungkan karena merusak struktur dan ekosistem tanah. Oleh sebab itu, diperlukan metode alternatif remediasi tanah tercemar logam yang murah, aman dan ramah lingkungan. Salah satu metode yang direkomendasikan adalah penanganan secara biologis melalui proses bioremediasi.

Bioremediasi adalah penggunaan mikroorganisme atau sistem biologi lain untuk mendegradasi/mengubah bentuk pencemar di bawah kondisi yang dikendalikan. Bioremediasi adalah alihrupa (transformation) pencemar menjadi senyawa tidak berbahaya, utamanya menggunakan bakteri, fungi, algae dan tanaman. Secara alami tanaman memiliki kemampuan menyerap logam dari dalam tanah, dan mengakumulasinya di dalam akar dan trubus. Sementara mikroorganisme memiliki kemampuan mengalihrupa logam dari bentuk berbahaya (toksis) menjadi bentuk tidak berbahaya (tidak toksis).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Bioremediasi diartikan sebagai proses pendegradasian bahan organik berbahaya secara biologis menjadi senyawa lain seperti CO2, metan, air dan senyawa semula tersebut (Ciroreksoko, 1996).

bioremediasi merujuk pada penggunaan secara produktif proses biodegradatif untuk menghilangkan atau mendetoksi polutan yang mencemari lingkungan dan mengancam kesehatan masyarakat, biasanya sebagai kontaminan tanah, air dan sedimen. Bioremediasi merupakan pengembangan dari bidang bioteknologi lingkungan dengan memanfaatkan proses biologi dalam mengendalikan pencemaran. Bioremediasi bukanlah konsep baru dalam mikrobiologi terapan, karena mikroba telah banyak digunakan selama bertahun-tahun dalam mengurangi senyawa organik dan bahan beracun baik yang berasal dari limbah rumah tangga maupun dari industri. Hal yang baru adalah bahwa teknik bioremediasi terbukti sangat efektif dan murah dari sisi ekonomi untuk membersihkan tanah dan air yang terkontaminasi oleh senyawa-senyawa kimia toksik atau beracun (Craword, 1996).

Bioaugmentasi adalah penambahan organisme atau enzim pada suatu bahan untuk menyingkirkan bahan kimia yang tidak diinginkan. Bioaugmentasi digunakan untuk menyingkirkan produk sampingan dari bahan mentah dan polutan potensial dari limbah. Organisme yang biasa digunakan dalam proses ini adalah bakteri. Namun banyak aplikasi yang berhasil menggunakan tumbuhan untuk menyingkirkan kelebihan nutrien, logam dan bakteri pathogen. Penggunaan tumbuhan ini biasa dikenal dengan istilah phytoremediasi.

                                                                                                                                    4
Pemilihan metode bioremediasi yang cocok dengan kondisi lingkungan diharapkan akan dapat meningkatkan kecepatan biodegradasi. Dua metode yang biasa dilakukan untuk bioremediasi adalah : (1) dengan menstimulasi populasi mikroorganisme eksogen (biostimulasi) dan (2) dengan menambahkan mikroorganisme eksogen (bioaugmentasi). Bioaugmentasi dipilih apabila kontaminan membutuhkan waktu degradasi yang lama, bila lingkungan yang tercemar sulit dimodifikasi dalam rangka mencapai kondisi optimal bagi pertumbuhan mikroorganisme, atau bila tingginya konsentrasi kontaminan menghambat pertumbuhan mikroorganisme indogenus. Bioaugmentasi juga dilakukan untuk menurunkan keragaman jalur degradasi hidrokarbon terutama untuk mempercepat proses degradasi hidrokarbon poliaromatik.
Keberhasilan aplikasi bioaugmentasi diukur dari peningkatan jumlah mikroorganisme yang berperan dalam proses degradasi serta daya tahan mikroorganisme eksogen pada lingkungan yang tercemar  (Walter , 1997).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB III

ISI

          Bioremediasi adalah pemanfaatan mikrooganisme (jamur, bakteri) untuk membersihkan senyawa pencemar (polutan) daril ingkungan. Bioremendasi juga dapat dikatakan sebagai proses penguraiaan limbah organik/ anorganik polutan secara biologi dalam kondisiter kendali.

          Bioremediasi bertujuan untuk memecah atau mendegradasi zat pencemarmen jadi bahan yang kurang beracun atau tidak beracun (karbondioksida dan air) atau dengan kata lain mengontrol, mereduksi atau bahkan mereduksi bahan pencemar dari lingkungan.

          Proses ini terja dibiotransformasi atau biodetoksifikasi senyawa toksik menjadi senyawa yang kurang toksik atau tidakt oksik. Saat Bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang produktif oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut, sebuah peristiwa yang disebut biotransformasi. Pada banyak kasus, biotransformasi berujungpadabiodegradasi, dimana polutan beracun terdegradasi, struktur nyamenadi tidak kompleks, dan akhirnya menjad imetabolit yang tidak berbahaya dan tidak beracun pendeka tanumum untuk meningkatkan kecepatan biotransformasi /biodegradasi adalah dengan cara:

1.    Seeding, mengoptimalkan populasi dan aktifitas mikroba indigenous (Bioremediasi instrinsik) dan penambahan mikroorganisme exogenous (bioaugmentasi).

2.    Feeding, memodifikasi lingkungan dengan penambahan nutrisi (biostimulasi) dana erasi (bioventing).

                                                                                                                                    6

          Banyak aplikasi-aplikasi baru menggunakan mikroorganisme untuk mengurangi polutan yang sedang diujicobakan. Bidang bioremediasi saat ini telah didukung oleh pengetahuan yang lebih baik mengenai bagaimana polutan dapat didegradasi jenis-jenis miroba yang baru dan bermanfaat, dan kemampuan untuk meningkatkan bioremediasi melalui teknologi genetik. Teknologi genetik molecular sangat penting untuk mengidentifikasi gen-gen yang mengkodeenzim yang terkait pada bioremediasi. Karakteristik dari gen-gen yang bersangkutan dapat meningkatkan pemahaman kita tentang bangaimana mikroba-mikrobame modifikasi polutan beracun menjadi tidak berbahaya.

Aplikasi bioremediasi sebagai berikut :

a. Degradasi Plastik Saat ini plastik dan polimer sintetik semakin meluas penggunaan dan produksinya. Plastik ini dibuat dari senyawa petrokimia yang bersifat persisten pada lingkungan dan merupakan salah satu penyebab polusi yang paling tinggi. Plastik petrokimia ini membutuhkan waktu ratusan tahun untuk didegradasi. Beberapa usaha mengurangi polusi akibat plastik tersebut dengan:

b. Degradasi Hidrokarbon Alifatik Hidrokarbon alifatik didegradasi secara aerobik oleh bakteri, fungi atau yeast. Reaksi degradasinya meliputi oksidasi pada ujung metil: alkana → alkohol → asam lemak → keton → CO2 dan H2O. Hidrokarbon rantai pendek, hidrokarbon dengan rantai cabang atau berbentuk cincin lebih sulit untuk didegradasi.

c. Degradasi Hidrokarbon Aromatik Mikroorganisme mampu mendegradasi hidrokarbon aromatis cincin tunggal secara aerobik. Hidrokarbon aromatik

                                                                                                                                    7

dengan dua atau tiga cincin seperti naphthalene, anthracene, dan phenanthrene dapat didegradasi secara lambat ketika terdapat oksigen. Sedangkan hidrokarbon aromatik dengan emat cicin sulit didegradasi da bersifat presistent.

d. Degradasi Hidrokarbon Alifatik Terklorinasi Degradasi dapat berlangsung secara kimiawi atau biologis. Degradasi dengan menggunakan mikroorganisme hanya menghasilkan degradasi parsial. Hanya sedikit karbon terklorinasi yang dapat digunakan sebagai substrat primer untuk sumber energi dan pertumbuhan.

          Jenis-jenis bioremediasi dapat dibedakan menjadi dua yaitu bioremediasi yang melibatkan mikroba dan bioremediasi berdasarkan lokasinya.

1.    Bioremediasi yang melibatkan mikroba

Teknologi bioremediasi dalam menstimulasi pertumbuhan mikroba dilakukan dengan tiga cara yaitu:

a.    Biostimulasi

Biostimulasi adalah suatu proses yang dilakukan melalui penambahan zat gizi tertentu yang dibutuhkan oleh mikroorganisme (misalnya nutrien dan oksigen) atau menstimulasi kondisi lingkungan sedemikian rupa (misalnya pemberian aerasi) agar mikroorganisma tumbuh dan beraktivitas lebih baik. Nutrien dan oksigen dalam bentuk cair atau gas, ditambahkan ke dalam air atau tanah yang tercemar untuk memperkuat pertumbuhan dan aktivitas bakteri remediasi yang telah ada di dalam air atau tanah tersebut. Namun sebaliknya,  jika kondisi yang dibutuhkan tidak terpenuhi, mikroba akan tumbuh dengan lambat atau mati.

b.    Bioaugmentasi

8

Bioaugmentasi merupakan penambahan atau introduksi satu jenis atau lebih mikroorganisme baik yang alami maupun yang sudah mengalami perbaikan sifat (improved/genetically engineered strains). Mikroorganisme yang dapat membantu membersihkan kontaminan tertentu kemudian ditambahkan ke dalam air atau tanah yang tercemar. Tetapi proses ini mempunyai hambatan yaitu sangat sulit untuk mengontrol kondisi situs yang tercemar agar mikroorganisme dapat berkembang dengan optimal, karena mikroorganisme yang dilepaskan ke lingkungan yang asing kemungkinan sulit untuk beradaptasi. Dalam beberapa hal, teknik bioaugmentasi juga diikuti dengan penambahan nutrien tertentu.

c.    Bioremediasi Intrinsik

Bioremediasi jenis ini terjadi secara alami (tanpa campur tangan manusia) dalam air atau tanah yang tercemar.

2.    Bioremediasi berdasarkan lokasi

Bioremediasi berdasarkan lokasi dapat dilakukan secara in-situ dan ex-situ.

a. Bioremediasi in-situ, yaitu proses pengelolaan limbah di lokasi limbah itu berada dengan mengandalkan kemampuan mikroorganisme yang telah ada di lingkungan tercemar untuk mendegradasinya.

b. Bioremediasi ex-situ, yaitu bioremediasi yang dilakukan dengan mengambil limbah di suatu lokasi lalu ditreatment di tempat lain, setelah itu baru dikembalikan ke tempat asal.  Kemudian diberi perlakuan khusus dengan memakai mikroba.  Bioremediasi ini bisa lebih cepat dan mudah dikontrol dibanding in-situ, ia pun mampu me-remediasi jenis kontaminan dan jenis tanah yang lebih beragam.

                                                                                                                                                                                9            

Secara umum proses bioremidiasi memiliki beberapa kelebihan, namun kelebihan tersebut selalu diimbangi dengan kelemahan walaupun sedikit. Berikut ini merupakan perbandingan kelebihan dan kelemahan dalam bioremediasi.

Kelebihan bioremediasi

·      Bioremediasi sangat aman digunakan karena menggunakan mikroba yang secara alamiah sudah ada dilingkungan.

·      Bioremediasi tidak menggunakan atau menambahkan bahan kimia berbahaya (ramah lingkungan).

·      Tidak melakukan proses pengangkatan polutan.

·      Teknik pengolahannya mudah diterapkan dan murah biaya.

·      Dapat dilaksanakan di lokasi atau di luar lokasi.

·      Menghapus resiko jangka panjang.

Kelemahan bioremediasi

·      Tidak semua bahan kimia dapat diolah secara bioremediasi.

·      Membutuhkan pemantauan yang intensif.

·      Berpotensi menghasilkan produk yang tidak dikenal.

·      Membutuhkan lokasi tertentu

          Keberhasilan proses biodegradasi banyak ditentukan oleh aktivitas enzim. Dengan demikian mikroorganisme yang berpotensi menghasilkan enzim pendegradasi hidrokarbon perlu dioptimalkan aktivitasnya dengan pengaturan kondisi dan penambahan suplemen yang sesuai. Dalam hal ini perlu diperhatikan faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi proses bioremediasi, yang meliputi kondisi tanah, temperature, oksigen, dan nutrient yang tersedia.

10

1.    Tanah
Proses biodegradasi memerlukan tipe tanah yang dapat mendukung kelancaran aliran nutrient, enzim-enzim mikrobial dan air. Terhentinya aliran tersebut akan mengakibatkan terbentuknya kondisi anaerob sehingga proses biodegradasi aerobik menjadi tidak efektif. Karakteristik tanah yang cocok untuk bioremediasi in situ adalah mengandung butiran pasir ataupun kerikil kasar sehingga disp.ersi oksigen dan nutrient dapat berlangsung dengan baik. Kelembaban tanah juga penting untuk menjamin kelancaran sirkulasi nutrien dan substrat di dalam tanah.

2.     Temperatur
Temperatur yang optimal untuk degradasi hidrokaron adalah 30-40^oC. Temperatur yang digunakan pada suhu 38^oC bukan pilihan yang valid karena tidak sesuai dengan kondisi di Inggris untuk mengontrol mikroorganisme patogen. Pada temperatur yang rendah, viskositas minyak akan meningkat mengakibatkan volatilitas alkana rantai pendek yang bersifat toksik menurun dan kelarutannya di air akan meningkat sehingga proses biodegradasi akan terhambat. Suhu sangat berpengaruh terhadap lokasi tempat dilaksanakannya bioremediasi.

3.    Oksigen
Langkah awal katabolisme senyawa hidrokaron oleh bakteri maupun kapang adalah oksidasi substrat dengan katalis enzim oksidase, dengan demikian tersedianya oksigen merupakan syarat keberhasilan degradasi hidrokarbon minyak. Ketersediaan oksigen di tanah tergantung pada (a) kecepatan konsumsi oleh mikroorganisme tanah, (b) tipe tanah dan (c) kehadiran substrat lain yang

 

11

juga bereaksi dengan oksigen. Terbatasnya oksigen, merupakan salah satu faktor pembatas dalam biodegradasi hidrokarbon minyak.

4.    Nutrien
Mikroorganisme memerlukan nutrisi sebagai sumber karbon, energy dan keseimbangan metabolism sel. Dalam penanganan limbah minyak bumi biasanya dilakukan penambahan nutrisi antara lain sumber nitrogen dan fosfor sehingga proses degradasi oleh mikroorganisme berlangsung lebih cepat dan pertumbuhannya meningkat.

5.    Interaksiantarapolusi
Fenomena lain yang juga perlu mendapatkan perhatian dalam mengoptimalkan aktivitas mikroorganisme untuk bioremediasi adalah interaksi antara beberapa galur mikroorganisme di lingkungannya. Salah satu bentuknya adalah kometabolisme. Kometabolisme merupakan proses transformasi senyawa secara tidak langsung sehingga tidak ada energi yang dihasilkan.

         

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB IV

KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat di ambil dari pembahasan ini adalah:

1.    Bioremediasi adalah pemanfaatan mikrooganisme (jamur, bakteri) untuk membersihkan senyawa pencemar (polutan) dari lingkungan.

2.    Bioremediasi bertujuan untuk memecah atau mendegradasi zat pencemarmen jadi bahan yang kurang beracun atau tidak beracun (karbondioksida dan air) atau dengan kata lain mengontrol.

3.    Meningkatkan kecepatan biotransformasi / biodegradasi adalah dengan cara, Seeding, Feeding.

4.    Faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi proses bioremediasi, yang meliputi kondisi tanah, temperature, oksigen, dan nutrient yang tersedia.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

Ciroeksoko, P. 1996. Pengantar Bioremediasi. Dalam Prosiding Pelatihan dan Lokakarya : Peranan Bioremediasi dalam Pengelolaan Lingkungan. P. Citroeksoko, A. Setiana, M.A. Subroto dan D. T. Djaja (Edt). Cibinong, 24 – 28 Juni 1996.

 

Crawford. 1996. Bioremediation Principles and Application. Cambridge University Press. USA.

 

Walter, M. V. 1997. Bioaugmentation. Ch. 82 in Manual of Environmental Microbiology. Christon J. Hurst (Ed). ASM Press. Washington DC.