BIOREMEDIASI LINGKUNGAN BERPOLUTAN

DEFINISI BIOREMEDIASI Bioremediasi merupakan penggunaan mikroorganisme untuk mengurangi polutan di lingkungan. Saat bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut, sebuah peristiwa yang disebut biotransformasi. Pada banyak kasus, biotransformasi berujung pada biodegradasi, dimana polutan beracun terdegradasi, strukturnya menjadi tidak kompleks, dan akhirnya menjadi metabolit yang tidak berbahaya dan tidak beracun.

Saat ini, bioremediasi telah berkembang pada perawatan limbah buangan yang berbahaya (senyawa-senyawa kimia yang sulit untuk didegradasi), yang biasanya dihubungkan dengan kegiatan industri. Yang termasuk dalam polutan-polutan ini antara lain logam-logam berat, petroleum hidrokarbon, dan senyawa-senyawa organik terhalogenasi seperti pestisida, herbisida, dan lain-lain. 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 oleh mikroorganisme, identifikasi jenis-jenis mikroba yang baru dan bermanfaat, dan kemampuan untuk meningkatkan bioremediasi melalui teknologi genetik. Teknologi genetik molekular sangat penting untuk mengidentifikasi gen-gen yang mengkode enzim yang terkait pada bioremediasi. Karakterisasi dari gen-gen yang bersangkutan dapat meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana mikroba-mikroba memodifikasi polutan beracun menjadi tidak berbahaya.

Strain atau jenis mikroba rekombinan yang diciptakan di laboratorium dapat lebih efisien dalam mengurangi polutan. Mikroorganisme rekombinan yang diciptakan dan pertama kali dipatenkan adalah bakteri “pemakan minyak”. Bakteri ini dapat mengoksidasi senyawa hidrokarbon yang umumnya ditemukan pada minyak bumi. Bakteri tersebut tumbuh lebih cepat jika dibandingkan bakteri-bakteri jenis lain yang alami atau bukan yang diciptakan di laboratorium yang telah diujicobakan. Akan tetapi, penemuan tersebut belum berhasil dikomersialkan karena strain rekombinan ini hanya dapat mengurai komponen berbahaya dengan jumlah yang terbatas. Strain inipun belum mampu untuk mendegradasi komponen-komponen molekular yang lebih berat yang cenderung bertahan di lingkungan.

 

PERKEMBANGAN TEHNOLOGI BIOREMEDIASI

Tanah dan air yang terkontaminasi minyak tersebut dapat merusak lingkungan serta menurunkan estetika. Lebih dari itu tanah dan air yang terkontaminasi limbah minyak dikategorikan sebagai limbah bahan berbahaya dan beracun (B3) sesuai dengan Kep. MenLH 128 Tahun 2003. Oleh karena itu perlu dilakukan pengelolaan dan pengolahan terhadap tanah yang terkontaminasi minyak. Hal ini dilakukan untuk mencegah penyebaran dan penyerapan minyak kedalam tanah.

Upaya pengolahan limbah B3 baik di darat (tanah dan air tanah) ataupun di laut telah banyak dilakukan dengan menggunakan tehnik ataupun metoda konvensional dalam mengatasi pencemaran seperti dengan cara membakar (incinerasi), menimbun (landfill), menginjeksikan kembali sludge keformas minyak (slurry fracture injection) dan memadatkan limbah (solidification). Teknologi-teknologi ini dianggap tidak efektif dari segi biaya (cost effective technology), waktu (time consuming) dan juga keamanan (risk).

Bioremediasi didefinisikan sebagai proses penguraian limbah organik/anorganik polutan secara biologi dalam kondisi terkendali dengan tujuan mengontrol, mereduksi atau bahkan mereduksi bahan pencemar dari lingkungan. Kelebihan teknologi ini ditinjau dari aspek komersil adalah relatif lebih ramah lingkungan, biaya penanganan yang relatif lebih murah dan bersifat fleksibel. Teknik pengolahan limbah jenis B3 dengan bioremediasi umumnya menggunakan mikroorganisme (khamir, fungi, dan bakteri) sebagai agen bioremediator. Pendekatan umum yang dilakukan untuk meningkatkan kecepatan biotransformasi ataupun biodegradasi adalah dengan cara:

· Seeding, atau mengoptimalkan populasi dan aktivitas mikroba indigenous (bioremediasi instrinsik) dan/atau penambahan mikroorganisme exogenous (bioaugmentasi) dan

· Feeding, atau dengan memodifikasi lingkungan dengan penambahan nutrisi (biostimulasi) dan aerasi (bioventing).

Limbah cair dan air bawah tanah bisa tercemar melalui banyak cara tergantung pada materi yang dibutuhkan oleh bioremediasi untuk pindahkan. Ada tiga tehnologi bioremidiasi air, yaitu

A.Wastewater treatment (Pengolahan limbah cair)

Langkah-langkahnya Air dari rumah tangga yang masuk ke dalam saluran air dipompa menuju fasilitas pengolahan di mana feses dan produk kertas dibuang ke tanah dan disaring menjadi partikel yang lebih kecil sehingga dihasilkan material berlumpur yang disebut sludge.Sludge dialirkan ke dalam tangki pengolah anaerob yang mengandung bakteri anaerob yang akan mendegradasi sludge. Bakteri ini menghasilkan gas karbon dioksida dan metana. Gas metana yang dihasilkan ini sering dikumpulkan dan digunakan sebagai bahan bakar untuk menjalankan peralatan pada pengolahan sampah dengan menggunakan tanaman. Cacing-cacing kecil yang sering muncul pada sludge, juga membantu menghancurkan sludge menjadi partikel-partikel kecil. Sludge ini kemudian dikeringkan dan dapat digunakan sebagai lahan pertanian atau pupuk. Ilmuwan telah menemukan bakteri yang disebut Candidatus Brocadia Anammoxidans yang memiliki kemampuan untuk mendegradasi ammonium pada suasana anaerob (sebagian besar produk yang terdapat dalam urin). Penting sekali untuk menghilangkan amonium dalam limbah cair sebelum air dialirkan ke sungai atau laut karena kadar ammonium yang terlalu tinggi memberikan dampak negatif bagi lingkungan,

B.Groudwater clean-up

Kasus yang biasanya terjadi adalah tumpahan gasolin, dimana tumpahan tersebut mencemari air dalam tanah. Hal ini dapat ditangani dengan mengkombinasikan antara bioremidiasi ex situ (bagian atas permukaan tanah) dan bioremidiasi in-situ (di dalam tanah).

1. Bioremidiasi ex situ. Minyak dan gas dipompa keluar ke permukaan tanah menggunakan bioreaktor à dalam bioreaktor terdapat bakteri yang tumbuh pada biofilm à bakteri ini mendegradasi polutan à pupuk/ nutrien dan oksigen ditambahkan pada bioreaktor

2. Bioremidiasi in-situ. Air bersih hasil dari bioreaktor yang terdiri atas pupuk, bakteri dan oksigen à dikembalikan lagi di dalam tanah (sebagai air tanah).

C. Turning wastes into energy

Pada waktu proses bioremidiasi, bakteri anaerobik menghasilkan soil nutrients dan metana. Gas metana yang dihasilkan ini sering dikumpulkan dan digunakan sebagai bahan bakar, sedangkan soil nutrients digunakan sebagai pupuk.

Contoh Bakteri anaerobik Desulfuromonas acetoxidans merupakan bakteri anerobik laut yang menggunakan sulfur dan besi sebagai penerima elektron untuk mengoksidasi molekul organik dalam endapan dimana bisa menghasilkan energi.

Peluang tehnologi bioremediasi kedepan adalah pengembangan green business yang berbasis pada teknologi bioremediasi dengan system one top solution (close system) dan dengan pendekatan multiproses remediation technologies, artinya pemulihan (remediasi) kondisi lingkungan yang terdegradasi dapat diteruskan sampai kepada kondisi lingkungan seperti kondisi awal sebelum kontaminasi ataupun pencemaran terjadi. Usaha mencapai total grenning program ini dapat dilanjutkan dengan rehabilitasi lahan dengan melakukan kegiatan phytoremediasi dan penghijauan (vegetation establishement) untuk lebih efektif dalam mereduksi, mengkonrol atau bahkan mengeliminasi B3 hasil bioremediasi kepada tingkatan yang sangat aman lagi buat lingkungan. Dengan keseluruhan rangkaian proses dari mulai limbah dikeluarkan, bioremediasi, phytoremediasi dan pembentukan vegetasi adalah greening program yang merupakan bentuk pengelolaan limbah B3 secara terpadu (integrated waste management). Biasanya greening program juga merupakan salah satu bentuk aktifitas community development dari perusahaan-perusahan. Untuk wilayah pesisir dan pantai greening program dapat berupa penanaman kembali bibit mangrove dan vegetasi pantai lain ataupun program lain seperti artificial reef, fish shelter ataupun reef transplantation. Bentuk disseminasi publik juga dapat dikemas dalam bentuk pelatihan dan tranfer teknologi agar applikasi bioremediasi kepada masyarakat sebagai share holder (pola kemitraan), bersama-sama pemerintah dapat mengontrol kegiatan monitoring dan evaluasi dari kegiatan bioremediasi dan rehabilitasi lahan.

PRINSIP BIOREMEDIASI

Bioremediasi merupakan proses yang memanfaatkan makhluk hidup terutama mikroorganisme. Mikroorganisme yang umumnya digunakan sebagai agen bioremediasi adalah bakteri, jamur, atau tanaman. Mikroorganisme yang digunakan dapat berupa indigenus mikroorganisme yang berasal dari daerah yang terkontaminasi yang kemudian dikembangkan sebagai biostimulasi atau bioaugmentasi. Bioremediasi menjadi efektif jika mikroorganisme harus kontak secara enzimatis pada polutan dan merubahnya menjadi bahan yang didak berbahaya. Efektifitas bioremediasi tercapai jika kondisi lingkungan mendukung pertumbuhan dan aktivitas mikroba.

Bioremediasi memiliki keterbatasan antara lain tidak bisa mendegradasi senyawa organik terklorinasi dan hidrokarbon aromatik dalam jumlah tinggi. Namun, pemanfaatan bioremediasi ini lebih murah dari pada jika menggunakan penanganan secara fisik dan kimia. Bioremediasi juga dapat menurunkan kontaminan secara efektif walaupun prosesnya membutuhkan waktu yang lama. Faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi bodegradasi adalah faktor mikrobial, temperatur, nutrien, tipe tanah, pH, kadar air/kelembaban, dan potensial redoks. Kelebihan Bioremediasi: 1.Lebih murah dibandingkan metode remediasi laiinya 2.Dapat dikombinasikan dengan tekologi laiinya 3.Tidak menghasilkan waste product

MIKROBA UNTUK PROSES BIOREMEDIASI Berdasarkan kemampuan untuk mendegradasi atau meremediasi, mikroorganisme dikelompokkan menjadi: 1. Aerobik mikroorganisme yang membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya. Misal: Pseudomonas, Alcaligenes, Sphingomonas, Rhodococcus, dan Mycobacterium. Mikroba ini dapat mendegradasi pestisida, hidrokarbon, alkana dan senyawa poliaromatik. 2. Anaerobik Mikroorganisme yang tidak membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya, biasanya digunakan untuk mendegradasi Polychorinated biphenyls (PCBs). 3. Jamur Ligninolitik Umumnya digunakan untuk meremediasi polutan yang bersifat toksik dan presisten. Misalnya: Phanaerochaete chrysosporium 4. Metilotrop Merupakan bakteri aerobik yang mengunakan metan sebagai sumber karbon dengan menggunakan enzim methane monooxygenase.

STARTEGI BIOREMEDIASI 1.Bioremediasi In Situ Merupakan metode dimana mikroorganisme diaplikasikan langsung pada tanah atau air dengan kerusakan yang minimal. Bioremediasi (In situ bioremidiation) juga terbagi atas: • Biostimulasi/Bioventing: dengan penambahan nutrient (N, P) dan aseptor elektron (O2) pada lingkungan pertumbuhan mikroorganisme untuk menstimulasi pertumbuhannya. • Bioaugmentasi: dengan menambahkan organisme dari luar (exogenus microorganism) pada subpermukaan yang dapat mendegradasi kontaminan spesifik. • Biosparging: dengan menambahkan injeksi udara dibawah tekanan ke dalam air sehingga dapat meningkatkan konsentrasi oksigen dan kecepatan degradasi.

2.Bioremediasi Ex Situ Merupakan metode dimana mikroorganisme diaplikasikan pada tanah atau air terkontaminasi yang telah dipindahkan dari tempat asalnya. Teknik ek situ terdiri atas: • Landfarming: teknik dimana tanah yang terkontaminasi digali dan dipindahkan pada lahan khusus yang secara periodik diamati sampai polutan terdegradasi. • Composting: teknik yang melakukan kombinasi antara tanah terkontaminasi dengan tanah yang mengandung pupuk atau senyawa organik yang dapat meningkatkan populasi mikroorganisme. • Biopiles: merupakan perpaduan antara landfarming dan composting. • Bioreactor: dengan menngunakan aquaeous reaktor pada tanah atau air yang terkontaminasi.

APLIKASI BIOREMEDIASI 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 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 BIOREMEDIASI 1. Biostimulasi 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. 2. Bioaugmentasi Mikroorganisme yang dapat membantu membersihkan kontaminan tertentu ditambahkan ke dalam air atau tanah yang tercemar. Cara ini yang paling sering digunakan dalam menghilangkan kontaminasi di suatu tempat. Bioaugmentasi adalah proses penambahan produk bakteri komersial ka dalam limbah cair untuk meningkatkan efisiensi dalam pengolahan limbah secara biologi. Hambatan yang ditemui ketika cara ini digunakan sangat sulit untuk mengontrol kondisi situs yang tercemar agar mikroorganisme dapat berkembang dengan optimal. Para ilmuwan belum sepenuhnya mengerti seluruh mekanisme yang terkait dalam bioremediasi, dan mikroorganisme yang dilepaskan ke lingkungan yang asing kemungkinan sulit untuk beradaptasi. 3. Bioremediasi Intrinsik Bioremediasi jenis ini terjadi secara alami di dalam air atau tanah yang tercemar.

 

Daftar Pustaka

Arifin, H.S., M. Yani, F. Aribowo, and A.M. Fauzi. 2004. Bioremediation: A Case Study in East Kalimantan, Indonesia. Proceeding the 1st COE International Symposium “Environmental Degradation and Ecosystem Restoration in East Asia” Tokyo University – Japan. 9 p.

Baker, J. M., Clark, R. B., Kingston, P. F. and Jenkins, R. H. (1990). Natural Recovery of Cold Water Marine Environments after an Oil Spill. 13th AMOP Seminar, June 1990.

Cookson, J.T. 1995. Bioremediation Engineering : Design and Application. McGraw-Hill, Inc. Toronto.

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 55 other followers

%d bloggers like this: