Pemanfaatan Thiobacillus ferrooxidans Sebagai Bakteri Pemisah Logam Besi

Pendahuluan

      Mikrobe terdapat di mana-mana di sekitar kita ada yang menghuni tanah, air, dan atmosfer planet kita. Mikroorganisme di alam jarang terdapat sebagai biakan murni. Berbagai spesimen tanah atau air dapat mengandung bermacam-macam spesies cendawan protozoa, alga, bakteri dan virus. Berbagai macam mikrobe dalam suatu ekosistem berasosiasi dan berinteraksi. Dipandang dari segi ekosistem mikrobe alamiah, biakan murni merupakan suatu keadaan artifisial (tidak asli). (Waluyo,Lud. 2005)

Mikrobe tanah dapat menguntungkan bila kehadiranya berperan dalam siklus mineral, fiksasi nitrogen, perombakan residu petisida, proses humifikasi, proses menyuburkan tanah, perombnakan limbah berbahaya, biodegradasi, bioremidasi, mineralisasi, dekomposisi, dan Biohidrometalurgi. Mikroba, khusunya bakteri dan fungi berperan pula dlam siklus mineral atau daur mineral seperti S,C,P dan Fe. Kehadiran mikroba tersebut di dalam tanah, khuusnya tanah pertanian dan pertambangan mempunyai n ilai ekonomi naik dalam penyerbukan tanah, penyedian mineral yang dibutuhkan oleh tanaman maupun dalam pengelolaan endapan mineral dan proses pencucian pemurniaan mineral (waluyo,lud. 2010).

Proses deteriosasi (penguraian) dan korosi (pengkaratan) benda-benda logam, ternyata juga karena aktivitas mikroba tanah. Berbagai jenis benda dari kertas,tekstil, karet, plastik,alspal, logam, dan bahan-bahan lainya ternyata tidak dapat terbebas dari mikroba untuk diuraikan dan dihancurkan (Waluyo,Lud.2010).

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa. Dalam kaitanya ini, bioteknologi memiliki peranan nyata dalam kegiatan pengendalian dan perbaiakan mutu lingkunngan melalui berbagai cara (Smith JE. 2004).

Di indonesia, sampai saat ini pemanfaatan mikroorganisme untuk bidang pertamabangan logam masih belum optimal atau bisa dikatakan belum dimulai, atau sekadar wacana. Smentara potensi atau kemampuan mikrroganisme dalam memabantu menambang logam di alam sudah terbukti nyata.

Indonesia sebagai negara tropis yang kaya akan cadangan berbagai mineral tamabang dalam jumlah banyak dan berlimpah dengan berbagai mikrroganisme, mempunyai peluang yang cerah untuk melaksanakan Bioleaching. Dari sisi mikroorganismenya, kondisi iklim yang tropis mendukung keberadaan kelompok bakteri Peleapsan logam yang hidup baik pada kondisi mesofilik, yang menghendaki suhu yang hangat.

  Logam Besi

Besi (Fe) adalah logam berwarna putih keperakan, liat dan dapat dibentuk. Kandungan Fe di bumi sekitar 6.22 %, di tanah sekitar 0.5 – 4.3%, di sungai sekitar 0.7 mg/l, di air tanah sekitar 0.1 – 10 mg/l, air laut sekitar 1 – 3 ppb, pada air minum tidak lebih dari 200 ppb. Pada air permukaan biasanya kandungan zat besi relatif rendah yakni jarang melebihi 1 mg/L sedangkan konsentrasi besi pada air tanah bervariasi mulai dan 0,01 mg/l sampai dengan + 25 mg/l. di dalam air umumnya dalam bentuk terlarut sebagai senyawa garam ferri (Fe3+) atau garam ferro (Fe2+); tersuspensi sebagai butir koloidal (diameter < 1 mm) atau lebih besar seperti, Fe(OH)3; dan tergabung dengan zat organik atau zat padat yang anorganik (seperti tanah liat dan partikel halus terdispersi). Senyawa ferro dalam air yang sering dijumpai adalah FeO, FeSO4, FeSO4.7 H2O, FeCO3, Fe(OH)2, FeCl2 sedangkan senyawa ferri yang sering dijumpai yaitu FePO4, Fe2O3, FeCl3, Fe(OH)3.( Anonym.2010)

Availilabilitas dan Asimimilasi Besi

            Besi dalam bentuk ferri umumnya tidak larut oleh asam dan bahan organik yang kompleks, hal ini adalah suatuh contoh dalam tanah yang dinamakan podzolisasi. Ion ferri bergabung dengan asam-asam organik di tanah hutan menjadikan lebih dapat larut, dan perkolasi melalui profil tanah. Ion ferri tidak dapat dibandingkan dengan ion ferro disebabkan lebih sedikit larut. Kelarutan besi sangat sedikit dalam tanah alkali. Slah satu akibatnya, pada tanaman yang ditanah pada tanah alkali denagn konsentrasi CaCO3 tinggi akan menyebabkan kekurngan besi yang dinamakan Klorosis (Waluyo,lud. 2009).

Dalam sistem biologis Fe terdiri dari sitokrom, enzim ferridoksin, dan protein FeS. Konsentarsi Fe dalam air 0,1 ppm sampai 0,7 ppm. Besi sering berada dalam lingkungan dari senyawa-senyawa organik Chelat. Fe chelator nonspesifik meliputi asam sitrat, asam oksalat, asam dikarboksilat, sam humic, dan tannin. Fe chelator spesifik terdiri heme, tranferin, ferritin (senyawa besi tersimapn), dan siderofor (Waluyo,lud. 2009).

 

 Bioleaching pada logam

Bioleaching merupakan suatu proses untuk melepaskan (remove) atau mengekstraksi logam dari mineral atau sedimen dengan bantuan organisme hidup atau untuk mengubah mineral sulfida sukar larut menjadi bentuk yang larut dalam air dengan memanfaatkan mikroorganisme (Brandl, 2001). Sementara Bosecker (1987) mengungkapkan bahwa bioleaching merupakan suatu proses ekstraksi logam yang dilakukan dengan bantuan bakteri yang mampu mengubah senyawa logam yang tidak dapat larut menjadi senyawa logam sulfat yang dapat larut dalarn air melalui reaksi biokirnia. Bioleaching logam berat dapat rnelalui oksidasi dan reduksi logam oleh mikroba, pengendapan ion-ion logam pada permukaan sel rnikroba dengan menggunakan enzim, serta menggunakan biomassa mikroba untuk menyerap ion logam (Chen dan Wilson, 1997). Bakteri yang digunakan dalam proses tersebut antara lain adalah bakteri Pseudomonas fluorescens, Escherichia coil, Thiobacillus ferrooxidans dan Bacillus sp sebagai bakteri leaching yang mampu melarutkan senyawa timbal sulfida sukar larut menjadi senyawa timbal sulfat yang dapat larut melalui proses biokimia.

Gambar proses bioleching

Proses Bioleaching merupakan teknologi altematif yang dapat dikembangkan sebagai salah satu teknologi untuk memperoleh (recovery) logam di masa mendatang. Salah satu penerapan proses ini adalah untuk melepaskan dan mengekstraksi logam berat yang ada dalam sedimen, sehingga sedimen tersebut bebas logam berat dan aman terhadap lingkungan. Disamping itu proses bioleaching (bacterial leaching) dapat menimbulkan dampak negatif terhadap lingkungan. Dimana proses tersebut menyisakan suatu unsur atau senyawa ke dalam air dan masuk ke tanah sehingga akan mempengaruhi unsur hara dalam tanah.

Peranan Mikroba Dalam Siklus Besi

 Siklus logam oleh mikroba salah satu indikasi paling jelas menunjukan bahwa tanah tidak bersifat inert. Tanpa adanya siklus logam, maka transformasi logam tidak mungkin terjadi. Mikroba pentrasnformsi logam penting dalam pembentukan tanah dan produksi biji logam. Mikroorganisme memiliki peranan penting dalam mengekstark logam-logam menjadi bijih logam grade rendah, mengasamkan limbah, dan mencemari penyediaan air. Logam Fe merupakan dari logam dlam tanah. Tramformasi Fe adalah dengan oksidasi untuk memperoleh sumber energi an reuksi yang menggunkan logam tersebut sebagai elektron aseptor. Besi juga mengubah bahan-bahan organik (asimilasi/imobilisasi) dan bentuk organik kembali ke bentuk anorganik (mineralisasi) .(Waluyo,lud. 2009).

Mikrobiologi Geologi dan Pertambangan

Di dalam bidang pertamabangan, mikroba berperan dalam usaha mendapatkan mineral dari bijih. Kemungkinan besar perananya adalah dalam proses ekstraksi logam dan dari biji logam, dengan alasan-alasan. (Waluyo,Lud.2005).

 

 

  1. Deposit-deposit mineral yang lain kaya sudah banyak yang berkutrnag. Bijih bermutu lebih rendah kini banyak diolah dan mengembangkan taknik-teknik yang dapt mengekstraksi logam dengan lebih sempurna lagi.
  2. Metode pengolahn biji logam secara tradisional, yakni dengan peleburran, merupakn penyebab utama polusi udara dewasa ini

Mikroba tertentu mampu untuk memperbaikai keadan diatas, misalnya dengan menggunakan beberapa bakteri aerobik ototrofik yaitu Thiobacillus ferrooxidans.

 

Penggunaan bakteri untuk mengatasi limbah logam berat

      Limbah pabrik  yang banyak mengandung logam berat dapat dibersihkan oleh mikroorganisme yang dapat menggunkan logam berat sebagai nutrien atau hanya menjerab (imobilisasi) logam berat.  Mikrooganisme yang dapat digunakan dianatranya adalah Thiobacillus ferroxidans dan Bacillus subtilis. Thiobacillus ferrooxidans mendapatkan energi dari senyawa anorganik seperti besi sulfida dan menggunkan energi untuk membentuk bahan bahan yang berguba seperti asam fumarat dan besi sulfat (Budiyanto,MAK.2003).

Gambar sumber-sumber limbah

Penerapan Bioteknologi di Bidang Pertambangan

Di bidang pertmbangan, berkembang bioteknologi untuk memisahkan logam dari bijinya yaitu dengan pemanfaatan bakteri Thiobacillus ferrooxidans. Bakteri ini merupakan bakteri kemolitotrof yang mampu memisahkan logam dari bijinya. Energi yang digunakan Thiobacillus ferrooxidans dalam memisahkan logam dari bijinya berasal dari hasil oksidasi senyawa anorganik khususnya senyawa besi dan belerang. Asam sulfat dari besi sulfat melarutkan logam dari bijinya .

Sejarah dan Definisi Thiobacillus ferrooxidans

 Peranan bakteri dalam melepaskan logam dari cebakan batuan bumi baru diketahui belum lama berselang. Laoran pertama menyatakan bahwa baru pada tahu 1920-an diketahui ada bakteri tertentu yang berperan dalam pelepasan Zn dan FeS dari batuan, meskipun saat itu belum teridenfikasi (Weiss, 1973; Miller & Risatti, 1988). Peranan seseunghunya bakteri didalam melepaskan logam baru diketahui pada tahun 1947, yaitu ketika Arthur Colmer 7 M.E. hinkie dariWest Virginia University di Morgantown dapat mengidentifikasi jenis bakteri tersebut. Bakteri tersebut kini disebut Thiobacillus ferrooxidans, yang berperan utama melepaskan logam dari sulfide cebakan (Lundgren & silver, 1980)

Di antara kelompok Thiobacilli, Thiobacillus ferrooxidans telah muncul sebagai sebuah bakteri ekonomi yang signifikan di bidang pencucian bijih sulfida sejak penemuannya pada 1950 oleh Colmer et al. Penemuan T. ferrooxidans menyebabkan pengembangan cabang baru dari ilmu metalurgi disebut “biohydrometallurgy” yang berurusan dengan semua aspek dari mikroba dimediasi ekstraksi logam dari mineral atau limbah padat dan drainase tambang asam dll (Pasir, W. & Bock, E. 1987).

Biohidrometalurgi adalah ilmu dan teknologi yang mengkaji proses pengolahan dan perekayasaan mineral dan logam. Ruang lingkup metalurgi meliputi: pengolahan mineral (mineral dressing), ekstraksi logam dari konsentrat mineral (extractive metallurgy), proses produksi logam (mechanical metallurgy), perekayasaan sifat fisik logam (physical metallurgy). Salah satu cabangnya adalah Biohidrometalurgi, yakni pengolahan bijih logam menjadi logam murni dengan cara penambahan mkhluk hidup seperti bakteri. Misalnya : Thiobacillus ferrooxidan berperan memisahkan logam dari bijihnya atau kotoran sehingga didapat logam berkualitas tinggi.

 

 

Taksonomi Bakteri Thiobacillus ferrooxidans

Thiobacillus ferrooxidans juga biasa disebut dengan Acidithiobacillus ferrooxidans

Klasifikasi ilmiah

Kingdom         : Eubacteria

Filum               : Proteobacteria

Kelas               : Gammaproteobacteria

Ordo                : Acidithiobacillales

Famili             : Acidithiobacillaceae

Genus              : Acidithiobacillus

Spesies            : Acidithiobacillus ferroxidans

 

 

  

Karakteristik Bakteri Thiobacillus ferrooxidans

Acidithioacillus ferrooxidans tergolong organisme autotrofik, acidophilic, mes ophile terjadi di tunggal atau kadang-kadang berpasangan atau rantai, tergantung pada kondisi pertumbuhan. Strain yang sangat motil telah digambarkan maupun non-motil . Bukti terbaru menunjukkan tingkat tinggi heterogenitas genetik dalam isolat ferrooxidans Acidithiobacillus, yang diklasifikasikan sebagai spesies tunggal. Strain motil memiliki flagel tunggal & pili. Bakteri ini sporing non dan memiliki genom sekitar 2,8 × 10 6 pasang basa dan 55-65% dari konten GC. Acidthiobacillus ferrooxidans tumbuh pada nilai pH 4,5-1,3 dalam medium basal dan garam berasal persyaratan biosintesis dengan autotrophy menggunakan karbon dari atmosfer karbon dioksida. Fiksasi nitrogen juga merupakan fungsi ekologis penting dilakukan oleh bakteri dalam habitat acidophilic. Energi metabolik berasal aerobik oleh oksidasi senyawa sulfur dikurangi anorganik atau ion besi. Pertumbuhan anaerobik menggunakan hidrogen unsur atau senyawa sulfur anorganik dikurangi sebagai donor elektron dan ion-ion besi sebagai akseptor elektron juga telah ditemukan (Pasir, W. & Bock, E. 1987).

Thiobacillus ferrooxidans adalah, gram negatif aerobik obligately autotrofik dan Proteobacteria. Bakteri ini motil, dan memiliki flagela polar. T. Ferrooxidans adalah acidophile, hidup di lingkungan dengan kisaran pH optimal 1,5 sampai 2,5. T. ferrooxidans juga termofilik, lebih memilih suhu dari 45 sampai 50 derajat Celcius. Toleransi suhu tinggi dari bakteri mungkin karena sebagian tingginya kandungan GC yang dari 55 sampai 65 persen mol. (Rawlings, Douglas, and Tomonobu Kusano,1994)

Thiobacillus adalah organisme autotrofik obligat, artinya mereka membutuhkan molekul anorganik sebagai donor elektron dan karbon anorganik (seperti karbon dioksida) sebagai sumber. Mereka mendapatkan nutrisi dengan mengoksidasi besi dan belerang dengan O2. Thiobacillus tidak membentuk spora, mereka Gram-negatif Proteobacteria. Siklus hidup mereka adalah khas bakteri, dengan reproduksi oleh fisi sel.

Dalam metaboliseme Thiobacillus ferrooxidans tergolong bakteri kemoautotrof. Kemoautotrof adalah organisme yang dapat memanfaatkan energi dari reaksi kimia untuk membuat makanan sendiri dari bahan organik. Bakteri kemoautotrof menggunakan energi kimia dari oksidasi molekul organik untuk menyusun makanannya. Molekul organik yang dapat digunakan oleh bakteri Thiobacillus ferrooxidans adalah senyawa, belerang, dan besi .Dalam prosesnya bakteri ini membutuhkan oksigen.

Golongan Thiobacillus genus, juga dikenal sebagai Acidithiobacillus, tidak mengandung warna, bakteri berbentuk batang . Bakteri ini memiliki kemampuan untuk memperoleh energi dari oksidasi senyawa sulfur . Oleh karena itu persyaratan lingkungan termasuk adanya senyawa belerang anorganik. Bakteri ini pernapasannya  preferentially memanfaatkan oksigen sebagai akseptor elektron terminal (rachel, Klapper.2008)

Thiobacillus adalah genus yang paling penting dari chemolithotrophs yang memetabolisme belerang. Ini termasuk sel berbentuk batang motil yang dapat diisolasi dari sungai, kanal, tanah sulfat diasamkan, drainase limbah tambang dan daerah pertambangan lainnya. Thiobacilli ini disesuaikan dengan variasi yang luas dari suhu dan pH dan dapat dengan mudah diisolasi dan diperkaya. (Kelly, DP, dan Wood, AP . 2000)

Bakteri ini dapat melakukan hubungan simbiotik dengan anggota dari genus acidipilum, sebuag bakteri yang mampu mereduksi besi. Species lain dari bakteri ini ada juga yang mampu hidup dalam air dan sedimen.

 

Mekanisme Pemanfaatan  T. ferrooxidans dalam pemisahan logam besi

T. ferroxidans adalah bakteri pelepas logam yang paling banyak diteliti, berbentuk batang kecil, menyukai temapat yang sangat asam dengan pH optimum berkisar anatara 1,5-2,5 (chang & Myersonn, 1982). Bakteri ini mampu mendapatkan energi dari oksida besi ferrp (Fe2+) dan menjadi ferri Fe3+ dan dengan mengoksidasi bentuk tereduksi sulfur menjadi asam sulfat (corbelt & Ingledew,1987). T. ferrooxidans adalah bakteri yang paling aktif di tambang limbah akibat asam dan polusi logam. Situs drainase tambang asam ekstrim juga mengekspos tingkat tinggi pirit, suatu unsur yang mudah teroksidasi oleh T. ferrooxidans. Ini kapasitas oksidasi pirit-telah dimanfaatkan dalam industri desulfurisasi batubara. T. ferrooxidans digunakan dalam pengolahan mineral industri dan proses bioleaching. Bakteri ini memiliki kemampuan untuk menyerang sulfida yang mengandung mineral sulfida larut dan mengkonversi logam seperti tembaga dan seng ke dalam sulfat larut mereka logam. Logam dipulihkan melalui proses bioleaching termasuk tembaga, uranium dan emas.

Skema pemulihan logam dengan proses bioleaching

Skema bioleaching T.ferroxidans

T. ferrooxidans berasal energi dari oksidasi besi ferro menjadi besi ferri, dan mengurangi senyawa sulfur menjadi asam sulfat. Deposit belerang  bisa menumpuk di dinding sel bakteri.   Produk sampingan lain dari metabolisme (asam sulfat) kadang-kadang berhubungan dengan korosi oksidatif dari beton dan pipa. Dalam lingkungan tanah, T. ferrooxidans berguna sebagai sumber slow release fosfat dan sulfat untuk pemupukan tanah. (Kuenen, J. Gijs, et al.1992)

            Reaksi pelepasan logam biasanya meliputi pengubahan cebakan logam yang tidak larut, biasanya berupa sulfida, menjadi senyawa yang larut dan logam yang diinginkan lebih mudah dimurnikan atau diekstrak. Bakteri pelepas logam dapat melakukan perubahan ini secara langsung dengan mngoksidasi sulfida logam sehingga terbentuk besi ferri, asam sulfat dan sulfat logam dan hasil logam tergantung jenis cebakanya (Maha dan cork,1990; torma 1997; Ohmura et all. 1993)

Beberapa reaksi pelepasan logam sebagai hasil serangan bakteri T. ferrooxidans langsung adalah ;

4FeS2(pirit ) + 15O2 + H2O à 2 Fe2(SO4)3 + 2H2SO4….. 1

4CuFeS2 (khalkopirit) + 17 O2 + H2SO4 à4CuSO4 + 2Fe(SO4)3 + 2H2O…2

2FeAsS (arsenopirit) + 2O2 + H2O à 2FeSO4 + 2 H2SO4 …3

CuS (kovelit)  + 2O2 à CuSO4 ……4

            Pelepasan logam dari mineral oleh bakteri dapat juga secara tidak langsung. Seperti diperlihatkan pada reaksi berikut ;

4FeS2 (pirit) + 2Fe(SO4)3 à 6Fe(SO4) + 4S…….. 5

CuS (kovelit) + Fe2 (SO4)3 à CuSO4 + 2F(SO4) + S………..6

Besi ferri dan asam sulfat terbentuk melalui oksidasi langsung sulfide logam mampu mengokidasi sendiri cebakan tertentu untuk membentuk oksidasi dan sulfat yang larut dalam larutan asam

Dengan menggunakan beberapa bakteri aerobik ototrofik yaitu Thiobacillus ferrooxidans. Spesies bakteri ini bila ditumbuhkan dalam keadaan lingkungan yang mengandung biji tembaga atau besi akan menghasilkan asam dan mengksidasikan biji tersebut disertai pengendapan atau pemisahan logam besinya. Proses ini yang dinamakan pelindian atau bleaching. Dengan teknik ini dapat memperbaiki cara pemisahan logam dari biji dan tidak mengakibatkan polusi udara (Waluyo,Lud.2005)..

                                                                                                                                                                     

 Oksidasi dan reduksi besi oleh Bakteri T. ferrooxidans

Dalam kondisis aerobik, bakteri Thiobacillus ferooxidans dapat menggunakn energi dari mengisolsidasi Fe2+ (Waluyo,Lud.2009).  Proses tersebut diantarannya :

2Fe2+  +  ½ O2 + 2 H+ à 2Fe3+ + H2O

 Oksidasi pyrit (FeS2) menjadi SO42- dan Fe3+  dilakukan bakteri tersebut jika kondisis lingkungan dengan keasaman tinggi. Thiobacillus ferroxidans mengoksidasi besi dalam bentuk ferro sulfat untuk mengahasilkan ferri sulfat.

4FeSO4  + 2 H2SO4 + O2 à 2 Fe2 (SO4)3 +  2  H2O

Ferri sulfat mempengaruhi keasaman setelah menghidrolisi ke bentuk ferri hidroksida.

2 Fe2(SO4)3 + 12 H2O -à 4 Fe (OH)3 + 6 H2SO4

Apakah keuntungan dari proses oksidasi Fe2+ ? mikrobe akan mendapatkan tambahn energi. Ion Fe 3+ yang terbentuk secara fisik akan melindungi mikroba dan meningkatkan stabilitas mikrokoloni pada permukaan benda padat. (Waluyo,lud. 2009).

Skema  proses oksidasi dan reduksi Fe oleh T.ferrooxidans

Aplikasi bioleaching secara umum :

Pembakaran pirit (FeS2­)­

Pada langkah pertama, disulfide secara spontan dioksidasi menjadi tiosufat oleh besi ferri (Fe3+), yang kemudian akan dikurangi untuk memeberikan besi ferrous (Fe2+)

FeS2 +  6 Fe3+ + 3 H2- à 7 Fe 2- + S2O3 2- + 6 H-           (1) spontan

Besi ferrous ini kemudian dioksidasi oleh bakteri aerob :

4Fe2+  + O2 + 4H+ à 4Fe3- + 2H2O                            (2) Oksidasi besi

Tiosulfat juga dioksidasi oleh bakteri untuk memberikan sulfat ;

S2o32- + 2O2 + H2O à 2SO4 2- + 2H-                                   (3) oksidasi belerang.

Besi-besi dihasilkan dalam reaksi  2 sulfida teroksidasai lebih seperti pada reaksi 1, menutup siklus dan diberi reaksi bersih

2 FeS2 + 7O2 + 2H2O à 2Fe2+ + 4SO4 2- + 4H-                  (4)

Produk bersih reaksi yang larut yaitu ferro sulfat dan asam sulfat.

Proses oksidasi mikroba terjadi pada membrane sel bakteri. Bebrapa electron masuk ke dalam sel yang digunakan dalam proses biokimia unutk menghasilkan energy bagi bakteri sementara mengurangi oksigen ke air. Reaksi kritis adalah oksidasi sulfide dengan besi besi. Peran utma dari bakteri adalah langkah regenerasi reakttran ini. Proses untuk tembaga sangat mirip, namun efisiensi dan kinetika tergantung pada mineral temabah. Mineral temabaga utama kalkopirit (CuFeS2) jumlah melimpah dan sanagt efisien. Pencucian CuFeS2 terdiri dari 2 tahap yaitu menajdi teralrut dan kemudian lebih lanjur oksidasi, dengan Cu2+ ion yang tertinggal dalam larutan (Novi hidayatullah, dkk.2011).

Pencucian kalkopirit ;

CuFeS2 + 4 Fe3+ à Cu2- + 5Fe2-  + 2 S          (1) spontan

4Fe2+ + O2 + 4 H+ à 4 Fe 3- + 2 H2O             (2) oksidaisi besi

2 S + 3O2 + 2H2O à 2 SO4 2- + 4 H-             (3) oksidasi belerang

CuFeS2 + 4 O2 à Cu2- + Fe 2- + 2 SO4 2-          (4) Reaksi berakhir

Secara umum, sulfide yang pertama dioksidsi menajdi sulfur elemental, sedangkan sulfide yang teroksidasi untuk membentuk tiosulfat, dan proses ini dapat diterapkan pada biji sulfide lain. Dalam hal ii tujuan tunggal langkah bakteri adalah regenerasi Fe 3+ sulfidik bijih besi dapat ditambhakan untuk mempercepat proses dan menyediakan sumber besi. (Novi hidayatullah, dkk.2011).

 

Skema proses bioleaching T.ferooxidans

 

Keuntungan dan Kerugian Penggunaan Bakteri Thiobacillus ferrooxidans

Keuntungan

Kehadiran bakteri secara signifikan dapat meningkatkan kecepatan proses pencucian secara keseluruhan

Thiobacillus ferrooxidans akan mengoksidasi senyawa besi belerang (besi sulfida) di sekelilingya. proses ini membebaskan sejumlah energi yang akan digunakan untuk membentuk senyawa yang diperlukan dan menghasilkan senyawa asam sulfat dan besi sulfat. kedua senyawa ini akan menyerang bebatuan di sekitar tembaga sehingga dapat lepas dari bijinya.

Thiobacillus ferrooxidans akan mengubah tembaga sulfida yang tidak larut dalam air menjadi tembaga sulfat yang larut dalam air.  Ketika air mengalir melalui batuan, senyawa tembaga sulfat akan ikut terbawa dan  lambat laut terkumpul dalam kolam berwarna biru cemerlang

Dalam lingkungan tanah, T.ferrooxidans berguna sebagai sumber slow release fosfat dan sulfat untuk pemupukan tanah. (Kuenen, J. Gijs, et al.1992)

Thiobacillus ferroxidans merupakan bakteri kemolitotrof, dimana bakteri kemo dapat mengambil dan mngumpulkan io-ion logam beracun sehingga bermanfaat untuk memindahkan polutan dari air limbah. usaha memperbaiki kualitas lahan termasuk tanah dan air serta pencemaran dengan  menggunakan mikroorganisme disebut bioremediasi (wujaya,jati.2008).

Thiobacillus dapat membantu produsen logam menghemat energi, mngurangi polusi dan demikian menekan biaya produksi(Majalah Tempo,2010).

Dalam hal tujuan tunggal langkah bakteri adalah regenerasi Fe 3+ sulfidik bijih besi dapat ditambhakan untuk mempercepat proses dan menyediakan sumber besi

Kerugian

Bakteri Thiobacillus ferrooxidans pengoksidasi Fe (mengubah Fe3+ yang bersifat sebagai ion terlarut menjadi Fe (OH)3) yang bersifat tidak larut) dapat menimbulkan korosi. Prose korosi secara mikrobiologis tidak berarti logam tersebut dimakan oleh mikroorganisme tetapi akibat pertumbuhan mikrobe tersebut yang mengahsilakn senyawa, Yang bersifat korosif misalnya asam (Waluyo,Lud.2009). Produk sampingan lain dari metabolisme (asam sulfat) bakteri T. ferrooxidans kadang-kadang berhubungan dengan korosi oksidatif dari beton dan pipa. (Kuenen, J. Gijs, et al.1992). Hal ini disebabkan karena mikroba tersebut mampu mendegradasi logam melalui reaksi redoks untuk memperoleh energi bagi keberlangsungan hidupnya.

 

Gambar permukaan logam yang terkorosi

 

 

Kajian Religus

Al Jaatsiyah (45:13)

Artinya : “Dan Dia telah menunjukkan untukmu apa yang di langit dan apa yang di bumi semuanya, (sebagai rahmat) daripada-Nya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang berfikir”

            Sesungguhnya apa yang ada di langit dan di bumi ini merupakan rahmat Allah SWT yang diperuntukan bagi khalifah di bumi untuk berfikir mencari pengetahuan dan manfaat yang telah diciptakan Allah sebagai perkembangan serta kemajuan IPTEK. Seperti halnya penggunaan bakteri Thiobacillus ferrooxidans sebagai pemisah logam besi di lingkungan, dimana dengan penggunaan bakteri tesebut tidak berdampak buruk pada lingkungan sekitar, tidak seperti penggunaan teknologi sebelumnya.

Logam besi juga telah diterangkan dalam Al Qur’an , bahwa menciptkan dan menurunkan besi agar dapat dumanfaatkan sebaik mungkin, yaitu ;

 Al Hadid 25

Besi adalah salah satu unsur yang dinyatakan secara jelas dalam Al Qur’an. Dalam Surat Al Hadiid, yang berarti “besi”, kita diberitahu sebagai berikut:

Kata “anzalnaa” yang berarti “kami turunkan” khusus digunakan untuk besi dalam ayat ini, dapat diartikan secara kiasan untuk menjelaskan bahwa besi diciptakan untuk memberi manfaat bagi manusia. Tapi ketika kita mempertimbangkan makna harfiah kata ini, yakni “secara bendawi diturunkan dari langit”, kita akan menyadari bahwa ayat ini memiliki keajaiban ilmiah yang sangat penting.

Ini dikarenakan penemuan astronomi modern telah mengungkap bahwa logam besi yang ditemukan di bumi kita berasal dari bintang-bintang raksasa di angkasa luar. Semua ini menunjukkan bahwa unsur besi tidak terbentuk di Bumi, melainkan dibawa oleh meteor-meteor melalui ledakan bintang-bintang di luar angkasa, dan kemudian “dikirim ke bumi”, persis sebagaimana dinyatakan dalam ayat tersebut. Jelas bahwa fakta ini tak mungkin diketahui secara ilmiah pada abad ke-7, di saat Al Qur’an diturunkan.

 

Referensi

Anonym.2010. http://smk3ae.wordpress.com/2010/08/28/penghilangan-besi-fe-dan-mangan-mn-dalam-air-2/

Budiyanto,MAK.2003. Mikrobiologi Terapan. Malang : UMM press.

Chang YC,Myerson AS. 1982. Growth models of continus bacterial leaching of      ron pyrite by Thibacillus ferrooxidans. Biotechnol. Bioeng. 24;889.

Corbet Cm, ingledew Wj. 1987. Is Fe 2+/3+ ycling an intermediate in sulphur oxidation by Fe2+ grown thibacillus ferroxidans. Biochem. Biophys. Acta. 128;522-534

Kelly, DP, dan Wood, AP (2000). “Reklasifikasi dari beberapa spesies Thiobacillus ke Acidithiobacillus genera baru ditunjuk gen. November,. Halothiobacillus gen. November dan Thermithiobacillus gen. November “. Int. J. Syst. Evol. . Microbiol 50: 489-500. PMID 10758851

Kuenen, J. Gijs, et al. “The Genera Thiobacillus, Thiomicrospira, and Thiosphaera.” The Prokaryotes. Ed. Albert Balows, et al. New York: Springer-Verlog, 1992. 2638-9, 2650

Lundgren DG, silver. 1980. Ore leaching by bacteria. Ann. Rev. microbiol. 34;263-283

Maha A, Cork Dj.1990. Introduction to sulfur microorganism and their   applications in the enviroment and industry. Development in industial Microbiology 31 (5); 99-102.

Miller Kw, Risatti JB. 1988. Microbils oxidation of Pyrrhotites in coal chars. Fuel 67 ; 1150-1154.

Novi hidayatullah, dkk.2011. Makalah Mikrobiologi Industri Bioleaching.  Jurusan biologi FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta

Ohmura n, kitamura K, Siki H. 1983. Mechanishm Of Microbila Flotation using Thiobacillus ferrooxidans fir pyrite suspension . biotec . bIoeng. 41;671-676.

Pasir, W. & Bock, E. (1987). “Biotest System Untuk Evaluasi Cepat Dari Perlawanan Beton Untuk Belerang-pengoksidasi Bakteri” Bahan Kinerja 26 (3):. 14-17

Rachel Klapper.2008. Thiobacillus ferrooxidans http://web.mst.edu/~microbio/BIO221_2008/T_ferrooxidans.html

Rawlings, Douglas, and Tomonobu Kusano. “Molecular Genetics of Thiobacillus ferroxidans.” Microbial Review 58.1 (1994): 39-55. 30 Mar. 2008. <http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=372952&gt;

Smith JE. 2004. Biotechnology; Studies in Biology. Ed ke-4. Cambridge: Inggris.

Waluyo,Lud. 2010. Teknik dan Metode Dasar Dalam Mikrobiologi. Malang: UMM Press.

Waluyo,Lud. 2009. Mikrobiologi Lingkungan. Malang : UMM Press

Waluyo,Lud. 2005. Mikrobiologi Umum. Malang : UMM Press

Wujaya,jati.2008. Biologi Interaktif. Jakarta ; Penerbit Ganeca

JudulTempo, Volume 14 PenerbitBadan Usaha Jaya Press Jajasan Jaya Raya, 1985Asli dari Universitas Michigan Didigitalkan 2 Nov 2010

About these ads

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 58 other followers

%d bloggers like this: