Bioremediasi

Pencemaran lingkungan merupakan masalah kita bersama, yang semakin penting untuk diselesaikan, karena menyangkut keselamatan, kesehatan, dan kehidupan kita. Siapapun bisa berperan serta dalam menyelesaikan masalah pencemaran lingkungan ini, termasuk kita. Dimulai dari lingkungan yang terkecil, diri kita sendiri, sampai ke lingkungan yang lebih luas.

Permasalahan pencemaran lingkungan yang harus segera kita atasi bersama diantaranya pencemaran air tanah dan sungai, pencemaran udara perkotaan, kontaminasi tanah oleh sampah, hujan asam, perubahan iklim global, penipisan lapisan ozon, kontaminasi zat radioaktif, dan sebagainya.

Untuk menyelesaikan masalah pencemaran lingkungan ini, tentunya kita harus mengetahui sumber pencemar, bagaimana proses pencemaran itu terjadi, dan bagaimana langkah penyelesaian pencemaran lingkungan itu sendiri.

Tujuan utama pengolahan air limbah ialah untuk mengurai kandungan bahan pencemar di dalam air terutama senyawa organik, padatan tersuspensi, mikroba patogen, dan senyawa organik yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme yang terdapat di alam.

Terdapat tiga cara untuk mengatasi masalah lahan tercemar minyak yang dapat dipilih berdasarkan jenis minyak pencemar, konsentrasi minyak pencemar dan lokasi pencemaran, yakni dibakar, diberi disperser dan kemudian dihisap kembali dengan skimmer untuk diolah di kilang minyak, dan didegradasi dengan memanfaatkan mikroorganisme pendegradasi hidrokarbon. Bioremediasi, pengelolaan yang mengandalkan degradasi dengan memanfaatkan mikroorganisme pendegradasi hidrokarbon, merupakan cara yang paling ekonomis dan dapat diterima lingkungan.


A. SENYAWA-SENYAWA PENCEMAR LINGKUNGAN
Senyawa-senyawa pencemar lingkungan dapat digolongkan ke dalam dua bentuk. Pertama ialah senyawa-senyawa yang secara alami ditemukan di alam tetapi jumlahnya (konsentrasinya) sangat tinggi tidak alami, seperti minyak mentah, minyak hasil penyulingan, fosfat, atau logam berat. Bentuk kedua ialah senyawa xenobiotik yaitu senyawa kimia hasil rekayasa manusia yang sebelumnya tidak pernah ditemukan di alam. Contohnya ialah pestisida, herbisida, plastic, atau serat sintetis (Irfan, 2011).

B. REMEDIASI LINGKUNGAN
Secara bahasa, Remediasi artinya proses perbaikan. Dalam hal ini, remediasi lingkungan dapat diartikan sebagai suatu proses perbaikan lingkungan yang tercemar. Secara istilah, remediasi lingkungan ialah suatu bentuk pendekatan yang dilakukan untuk menghilangkan pencemar dari lingkungan. Berbagai teknologi telah dikembangkan guna menghilangkan pencemar dari lingkungan. Beberapa teknologi yang digunakan untuk menghilangkan senyawa pencemar organic antara lain ekstraksi uap tanah, tekanan udara, serapan panas, pencucian tanah, dehalogenasi kimiawi, ekstraksi tanah, penggelontoran tanah in situ, dan bioremediasi (Irfan, 2011).

C. PENGERTIAN 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 (Anonym, 2010).

Bioremediasi senyawa organic ialah proses mengubah senyawa pencemar organik yang berbahaya menjadi senyawa lain yang lebih aman dengan memanfaatkan organisme. Proses ini melibatkan degradasi molekular melalui aktifitas biologis. Bioremediasi dapat pula diartikan sebagai campur tangan manusia untuk mempercepat degradasi senyawa pencemar yang berbahaya agar turun konsentrasinya atau menjadi senyawa lain yang lebih tidak berbahaya melalui rekayasa proses alami atau proses mikrobiologis dalam tanah, air dan udara (Irfan, 2011).

Secara sederhana proses bioremediasi bagi lingkungan dilakukan dengan mengaktifkan bakteri alami pengurai minyak bumi yang ada di dalam tanah. Bakteri ini kemudian akan menguraikan limbah minyak bumi yang telah dikondisikan sedemikian rupa sehingga sesuai dengan kebutuhan hidup bakteri tersebut. Dalam waktu yang cukup singkat kandungan minyak akan berkurang dan akhirnya hilang, inilah yang disebut sistem bioremediasi (Bhiewhy, 2010).

Dulunya bioremediasi hanya dilakukan pada limbah organik yang mudah ‘dibersihkan’ secara alamiah. Baru pada tahun 1980-an, bioremediasi mulai dikembangkan penggunaannya pada limbah yang lebih sulit, misalnya pada kontaminasi tanah. Tapi pada prinsipnya, bioproses yang digunakan tidaklah berbeda. Bioremediasi mengandalkan reaksi mikrobiologis di dalam tanah. Teknik ini mengondisikan mikroba sedemikian rupa sehingga mampu mengurai senyawa hidrokarbon yang terperangkap di dalam tanah (Bhiewhy, 2010).

D. KEUNTUNGAN BIOREMEDIASI
Beberapa keunggulan bioremediasi senyawa organic ialah proses ini bersifat alami, mampu mengubah molekul senyawa pencemar organik, bukan hanya memindahkan, biayanya pun paling murah dibandingkan cara yang lain, dan hasil akhir degradasi adalah gas karbon dioksida, air, dan senyawa-senyawa sederhana yang ramah lingkungan. Bioremediasi biasanya diterapkan di situs-situs yang sulit dijangkau, di lingkungan di bawah permukaan tanah, air berminyak, atau pada limbah nuklir (Irfan, 2011).
Terdapat beberapa keuntungan menggunakan mikrobia untuk mendegradasi senyawa pencemar organic. Keuntungan tersebut antara lain jumlahnya yang banyak dan ada dimana-mana. Selain itu, jalur metabolisme dalam aktivitas hidupnya dapat dimanfaatkan untuk mendegradasi senyawa pencemar organik dan mengubahnya menjadi senyawa yang lebih tidak berbahaya (Irfan, 2011).
Beberapa senyawa pencemar organik yang secara potensial dapat dibioremediasi disajikan pada tabel di bawah ini (Irfan, 2011):

E. SYARAT BIOREMEDIASI
Pada proses bioremediasi ada beberapa persyaratan supaya bioremediasi dapat berjalan dengan sukses, adapun kriteria menurut Steven and Marc, 1996 adalah:
a. Adanya populasi mikroba, yaitu mikroba yang dapat mendegradasi polutan
b. Terdapatnya sumber energi dan sumber karbon yang bisa digunakan sebagai sumber energi dengan melepaskan elektron selama transformasi dan juga digunakan oleh sel mikroba tersebut.
c. Adanya elektron aseptor, elektron lepas dikarenakan adanya transformasi karbon.
d. Adanya nutrisi, Pertumbuhan bakteri memerlukan nutrisi antara lain: nitrogen, phospor, calcium, potasium, magnesium, besi dan lain-lain.
e. Kondisi lingkungan yang mendukung seperti temperatur, pH, salinitas, tekanan, konsentrasi polutan dan kehadiran inhibitor.

F. PROSES BIOREMEDIASI
Proses bioremediasi dapat digambarkan sebagai berikut :

Bioremediasi melibatkan penambahan nutrien dan oksigen bagi mikroorganisme pendegradasi yang telah ditambahkan pada lahan yang tercemar. Perlakuan ini menyebabkan jumlah mikroorganisme tersebut meningkat, demikian pula dengan aktifitasnya mendegradasi senyawa organic pencemar (Irfan, 2011).

Di dalam minyak bumi terdapat dua macam komponen yang dibagi berdasarkan kemampuan mikroorganisme menguraikannya, yaitu (Hadi, 2003):

1. Komponen minyak bumi yang mudah didegradasi oleh bakteri merupakan komponen terbesar dalam minyak bumi atau mendominasi, yaitu alkana yang bersifat lebih mudah larut dalam air dan terdifusi ke dalam membran sel bakteri. Jumlah bakteri yang mendegradasi komponen ini relatif banyak karena substratnya yang melimpah di dalam minyak bumi. Isolat bakteri pendegradasi komponen minyak bumi ini biasanya merupakan pengoksidasi alkana normal.

2. Komponen minyak bumi yang sulit didegradasi merupakan komponen yang jumlahnya lebih kecil dibanding komponen yang mudah didegradasi. Hal ini menyebabkan bekteri pendegradasi komponen ini berjumlah lebih sedikit dan tumbuh lebih lambat karena kalah bersaing dengan pendegradasi alkana yang memiliki substrat lebih banyak. Isolasi bakteri ini biasanya memanfaatkan komponen minyak bumi yang masih ada setelah pertumbuhan lengkap bakteri pendegradasi komponen minyak bumi yang mudah didegradasi.

Jenis Hidrokarbon yang Didegradasi Mikroba digolongkan menjadi dua (Hadi, 2003) yaitu :

1. Hidrokarbon Alifatik
Mikroorganisme pedegradasi hidrokarbon rantai lurus dalam minyak bumi ini jumlahnya relatif kecil dibanding mikroba pendegradasi hidrokarbon aromatik. Di antaranya adalah Nocardia, Pseudomonas, Mycobacterium, khamir tertentu, dan jamur. Mikroorganisme ini menggunakan hidrokarbon tersebut untuk pertumbuhannya. Penggunaan hidrokarbon alifatik jenuh merupakan proses aerobik (menggunakan oksigen). Tanpa adanya O2, hidrokarbon ini tidak didegradasi oleh mikroba (sebagai pengecualian adalah bakteri pereduksi sulfat).
Langkah pendegradasian hidrokarbon alifatik jenuh oleh mikroorganisme meliputi oksidasi molekuler (O2) sebagai sumber reaktan dan penggabungan satu atom oksigen ke dalam hidrokarbon teroksidasi.

2. Hidrokarbon Aromatik
Banyak senyawa ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh mikroorganisme seperti bakteri dari genus Pseudomonas. Metabolisme senyawa ini oleh bakteri diawali dengan pembentukan Protocatechuate atau catechol atau senyawa yang secara struktur berhubungan dengan senyawa ini. Kedua senyawa ini selanjutnya didegradasi menjadi senyawa yang dapat masuk ke dalam siklus Krebs (siklus asam sitrat), yaitu suksinat, asetil KoA, dan piruvat.


G. JENIS BIOREMEDIASI
Ada dua jenis remediasi tanah, yaitu (Anonym, 2010):

1. In situ (on-site)
In situ adalah pembersihan di lokasi. Pembersihan ini lebih murah dan lebih mudah, terdiri dari pembersihan, venting (injeksi), dan bioremediasi.

2. Ex situ (off site)
Ex situ meliputi penggalian tanah yang tercemar dan kemudian dibawa ke daerah yang aman. Dari daerah aman, tanah tersebut dibersihkan dari zat pencemar.
Dalam pelaksanaan bioremediasi, baik secara in situ maupun ex situ, perlu dilakukan pemantauan terhadap proses pengolahan dan hasil akhir pengolahan. Hal itu perlu dipantau adalah kandungan minyak bumi dan/atau kandungan total hidrokarbon minyak bumi. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup no. 128 tahun 2003 tentang Tata Cara dan Persyaratan Teknis Pengolahan Limbah Minyak Bumi dan Tanah Terkontaminasi oleh Minyak Bumi secara Biologis mensyaratkan kandungan total hidrokarbon minyak bumi yang tidak lebih dan 15 % di awal proses bioremediasi. Selama proses bioremediasi, kandungan total hidrokarbon minyak bumi perlu dipantau setidaknya setiap 2 minggu. Pemantauan kandungan benzena, toluene, etil-bensena, silena, dan hidrokarbon polisilkik aromatic perlu dilakukan di akhir proses bioremediasi. Kandungan total hidrokarbon minyak bumi di akhir proses bioremediasi disyaratkan di bawah 1 %. Di akhir proses bioremediasi, kandungan toluene, etil-bensena, silena, dan hidrokarbon polisilkik aromatik disyaratkan masing-masing berada di bawah 10 ppm, sedangkan kandungan bensena disyaratkan berada di bawah 10 ppm (Bhiewhy, 2010).


H. OPTIMASI BIOREMEDIASI LAHAN TERCEMAR SENYAWA ORGANIK
Untuk mengoptimalkan dan mempercepat biodegradasi senyawa pencemar yang ada di dalam air dan tanah dapat digunakan mikroba yang telah beradaptasi dan digabungkan dengan (Irfan, 2011):
- Menjamin ketersediaan air (kadar air antara 30-80%)‏.
- Menambahkan nutrisi (nitrogen, fosfor, sulfur)‏.
- Menjamin ketersediaan oksigen. (jika tipe degradasi aerobik) 2-3 kg oksigen per kg hidrokarbon yang didegradasi.
- Menjamin pH moderat – Tidak terlalu masam maupun basa, antara 6-9.
- Menjamin suhu yang moderat - 10o sampai 40oC.
- Penambahan enzim, katalis kimia untuk mendegradasi senyawa-senyawa limbah.
- Penambahan surfaktan (detergen).

I. KELEMAHAN PERLAKUAN BIOLOGIS
Pada hakekatnya, segala sesuatu biasanya selalu memiliki kelebihan dan kekurangan. Adapun bioremediasi ini memiliki beberapa kekurangan. Kadang-kadang proses ini tidak efektif di beberapa lokasi karena toksisitas pencemar. Pencemar-pencemar tersebut seperti logam, senyawa organik berkhlor, atau garam-garam anorganik (Irfan, 2011).


PENUTUP

Bioremediasi adalah suatu proses penguraian pencemar lingkungan dengan memanfaatkan mikroorganisme perdegradasi. Secara garis besar, bioremediasi terbagi menjadi ex-situ dan in-situ. Dalam aplikasinya, bioremediasi ini lebih unggul dibanding metode pengolahan lingkungan sebab lebih murah dan lebih aman bagi lingkungan. Namun, waktu yang dibutuhkan cukup lama, sehingga perlu dipertimbangkan aspek-aspek yang mempengaruhi laju degradasi mikroorganisme, serta menggunakan kultur campuran bakteri.


DAFTAR PUSTAKA

Anonym, 2010, Bioremediasi, (online)(www.wikipedia.com/bioremediasi, diakses tanggal 19 Februari 2011).

Bhiewhy, 2010, Bioremediasi, (online)( http://bhiewhy.blogspot.com/2010/02/bioreme-diasi.html, diakses tanggal 19 Februari 2011).

Decenly, 2010, Degradasi Minyak Bumi oleh Konsorsium Bakteri Secara In vitro, (online)( http://eprints.undip.ac.id/27287/, diakses tanggal 17 Mei 2011).

Ghazali, F., 2001, Bioremediation of Petroleum Hidrokarbon by Microbial Consortia, Universiti Putra Malaysia, Kuala Lumpur.

Hadi, S. N., 2003, Degradasi Minyak Bumi via “Tangan” Mikroorganisme, (online)(http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_material/degradasi_minyak_ bumi_via_tangan_mikroorganisme/, diakses tanggal 17 Mei 2011).

Irfan, 2011, Bioremediasi Senyawa Pencemar, Fakultas Pertanian UGM, Jogjakarta.

Kurnianigsih, N., 2009, Bakteri Mikrobial Fuel Cell, (online)( http://www.alpensteel.com/ article/65-109-energi-fuel-cell-sel-bahan-bakar/1740--bakteri-mikrobial-fuel-cell.html, diakses tanggal 17 Mei 2011).

Rossiana, N., Bioremediasi Lumpur Minyak Bumi dengan Zeolit dan Mikroorganisme Serta Pengujiannya Terhadap Tanaman Sengon, Jurusan Biologi Universitas Padjadjaran, Bandung.

Steven, B dan Marc, K. 1996. In situ Bioremediation Of Petroleum Aromatic Hydrocarbon. Ground Water Polution. (online)(http:www.cee.vt.edu/program_areas/enviromental/teach/ gwprimer/group1/ind/ex/html).