1. UNSUR BTEX

 Hidrokarbon aromatik            Hidrokarbon aromatik terdiri dari kelompok monocyclic aromatics (BTEX) dan polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs: naphthalene, anthracene dan phenantherene). PAHs bersifat karsinogen atau dapat ditransformasi mikroba menjadi senyawa karsinogen sehingga menjadi senyawa penting dalam penjagaan kualitas lingkungan (Mangkoedihardjo 2005: 2).            Senyawa hidrokarbon berstruktur aromatik adalah jenis hidrokarbon berantai pendek, ikatan tak jenuh atau bercabang sedikit lebih sulit diuraikan oleh bakteri. Senyawa hidrokarbon aromatik ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh mikroorganisme seperti bakteri dari genus Pseudomonas. Proses biodegradasi senyawa aromatik dibagi menjadi dua tahapan yaitu aktivasi struktur cincin dan membuka struktur cincin. Aktivasi dilakukan dengan bantuan oksigen, yaitu dengan cara dihidroksilasi inti aromatik. Pada tahap ini ditemukan enzim oksigenase. Dioksigenase mengkatalisa dengan bantuan dua atom oksigen hingga membentuk struktur dihidrodiol. Dihidrodiol merupakan prekursor untuk membuka struktur cincin (Ewis 1998: 2).

Hidrokarbon aromatikPEMANFAATAN MIKROBA DALAM BIOREMIDIASI SENYAWA HIDROKARBON AROMATIKA.    Hidrokarbon aromatikSenyawa hidrokarbon merupakan senyawa karbon yang paling sederhana. Dari namanya, senyawa hidrokarbon adalah senyawa karbon yang hanya tersusun dari atom hidrogen dan atom karbon. Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita temui senyawa hidrokarbon, misalnya minyak tanah, bensin, gas alam, plastik dan lain-lain.Senyawa hidrokarbon aromatik merupakan senyawa hidrokarbon yang berbentuk siklik segi enam, berikatan rangkap dua selang-seling, dan senyawa hidrokarbon tidak jenuh. Jumlah senyawa hidrokarbon jenis ini paling sedikit di antara jenis lainnya. Pada umumnya, senyawa hidrokarbon aromatik ini terdapat dalam minyak bumi yang memiliki jumlah atom C besar.Hidrokarbon aromatik terdiri dari kelompok monocyclic aromatics (BTEX) dan polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs: naphthalene, anthracene dan phenantherene). PAHs bersifat karsinogen atau dapat ditransformasi mikroba menjadi senyawa karsinogen sehingga menjadi senyawa penting dalam penjagaan kualitas lingkungan (Mangkoedihardjo 2005: 2).Senyawa hidrokarbon berstruktur aromatik adalah jenis hidrokarbon

berantai pendek, ikatan tak jenuh atau bercabang sedikit lebih sulit diuraikan oleh bakteri. Senyawa hidrokarbon aromatik ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh mikroorganisme seperti bakteri dari genus Pseudomonas. Proses biodegradasi senyawa aromatik dibagi menjadi dua tahapan yaitu aktivasi struktur cincin dan membuka struktur cincin. Aktivasi dilakukan dengan bantuan oksigen, yaitu dengan cara dihidroksilasi inti aromatik. Pada tahap ini ditemukan enzim oksigenase. Dioksigenase mengkatalisa dengan bantuan dua atom oksigen hingga membentuk struktur dihidrodiol. Dihidrodiol merupakan prekursor untuk membuka struktur cincin (Ewis 1998: 2).B.    BioremediasiBioremediasi 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.Sejak tahun 1900an, orang-orang sudah menggunakan mikroorganisme untuk mengolah air pada saluran air. 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.C.    Mikroorganisme pendegradasi hidrokarbonBakteri merupakan kelompok mikroorganisme yang mempunyai pertumbuhan sangat cepat dan kemampuan metabolisme yang sangat bervariasi, salah satunya adalah dalam pemanfaatan senyawa hidrokarbon. Bakteri di lingkungan tercemar hidrokarbon minyak bumi mampu melakukan degradasi hidrokarbon melalui kemampuan bakteri dalam melakukan metabolisme dengan enzim-enzimnya. Enzim tersebut berfungsi sebagai biokatalisator bagi reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh bakteri pada saat biodegradasi hidrokarbon minyak bumi tersebut berlangsung (Atlas & Bertha 1987: 12).Kemampuan bakteri untuk menggunakan hidrokarbon sebagai satu-satunya sumber karbon dan energi telah dilaporkan dan dibuktikan oleh berbagai peneliti (Zobel 1973; Bertha dan Atlas 1977; Leahy dan Colwell 1990; Floodgate 1995). Diantara senyawa penyusun hidrokarbon, alkana adalah senyawa yang paling mudah didegradasi oleh mikroorganisme melalui berbagai jalur metabolisme aerob (Watkinson dan Morgan, 1990 dalam Husain 2006: 52).Menurut Nugroho (2006: 2) bakteri dalam aktivitas hidupnya memerlukan molekul karbon sebagai salah satu sumber nutrisi dan energi untuk melakukan metabolisme dan perkembangbiakannya. Fraksi hidrokarbon yang digunakan oleh bakteri sebagai sumber karbon dan energi dapat berasal dari fraksi hasil pemecahan hidrokarbon oleh dirinya sendiri maupun fraksi hasil pemecahan hidrokarbon oleh jenis lainnya. Beberapa jenis bakteri dapat memecah hidrokarbon tetapi tidak dapat menggunakan fraksi hasil pemecahannya sebagai sumber karbon dan energi. Untuk mempertahankan hidupnya jenis bakteri tersebut menggunakan fraksi yang dihasilkan oleh jenis mikroorganisme lain sebagai sumber karbon dan energinya.

2. UNSUR ORGANO KLORIN 

Berdasarkan struktur kimianya insektisida dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok yaitu organoklorin, organofosfat dan karbamat. Insektisida organoklorin terdiri atas karbon, klorin, hidrogen dan kadang-kadang oksigen, organoklorin dapat menyebabkan polusi terhadap lingkungan karena sifatnya yang persisten dalam tanah. Insektisida organofosfat mengikuti perkembangan organoklorin. Organofosfat selalu

mengandung fosfor dan dapat diidentifikasi oleh S-P atau O-P. Organofosfat adalah peracun syaraf yang membunuh vertebrata dan invertebrata melalui penghambatan kerja enzim kolinesterase di dalam sistem syaraf. Insektisida karbamat merupakan kelompok senyawa yang baru dan mempunyai daya kerja serupa dengan organofosfat, bertindak sebagai peracun syaraf (Triharso, 2004).Karbosulfan merupakan insektisida sistemik yang termasuk dalam kelas karbamat seperti halnya karbofuran (EFSA, 2009).Bakteri Pendegradasi Pestisida

Proses degradasi adalah proses terjadinya peruraian pestisida setelah digunakan, dapat terjadi sebagai akibat adanya; mikroba, reaksi kimia, dan sinar matahari. Prosesnya dapat terjadi setiap saat dari hitungan jam, hari, sampai tahunan bergantung pada kondisi lingkungan dan sifat-sifat kimia pestisida (Manuaba, 2009). Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa beberapa genus bakteri yang diisolasi dari tanah dan perairan sungai mampu mendegradasi senyawa pestisida dan menggunakannya sebagai sumber karbon dan memiliki gen metabolisme dalam plasmidnya (Sabdono, 2003). Bakteri yang tetap bertahan hidup di lingkungan yang mengandung pestisida merupakan ekspresi bakteri yang mampu hidup dan dapat mendegradasi pestisida (Rahmansyah & Sulistinah, 2009).

Secara alami, mikroba tertentu mampu menyesuaikan hidup atau sintas pada tanah mengandung pestisida. Perkembangan populasi bakteri tanah adalah ciri dinamika kehidupan di tanah. Terjadinya populasi bakteri pada tanah yang mengandung pestisida mencirikan adanya proses degradasi terhadap pestisida. Pendegradasian dapat terjadi melalui proses mineralisasi, secara utuh hasilnya dimanfaatkan langsung oleh sel-sel mikroba. Untuk mengenali alur degradasi atau biokonversi, beberapa hal seperti pengenalan karakter metabolisme mikroba, dan spesifitas enzim terhadap substrat residu pestisida dapat menjadi acuan dalam upaya menghilangkan cemaran pestisida di tanah (Rahmansyah & Sulistinah, 2009). Proses degradasi oleh mikroba ini akan mengalami peningkatan bila temperatur, pH tanah cocok untuk pertumbuhan mikroba, cukup oksigen, dan fertilitas tanahnya cukup baik (Manuaba, 2009). Asupan sarana produksi berupa pupuk kimia ke dalam tanah pertanian juga akan memberikan pola tersendiri dalam menstimulasi mikroba fungsional yang ada di dalam tanah (Rahmansyah & Sulistinah, 2009).

Pestisida dikatakan persisten (persistent) jika dapat bertahan pada bidang sasaran atau pada lingkungan dalam jangka waktu yang relatif lama sesudah diaplikasikan. Dengan kata lain, pestisida yang persisten tidak mudah diuraikan oleh alam (Yuantari, 2009). Pestisida tertentu memiliki ikatan

kimia yang sulit didegradasi yang disebut dengan unsur yang rekalsitran, dan ini berpotensi menjadi bahanpencemar. Keragaman diversitas bakteri pada genera Alcaligenes, Flavobacterium, Pseudomonas dan Rhodococcus mampu mendegradasi pestisida yang terdiri dari unsur rekalsitran. Proses degradasi difasilitasi oleh adanya enzim fungsional yang dimiliki bakteri. Pestisida sebagai komponen asing di lingkungan tanah menimbulkan instabilitas terhadap aktivitas enzim. Fosfatase dan esterase sebagai enzim hidrolisa yang dihasilkan mikroba tanah dapat memutus susunan kimia pestisida yang memiliki susunan rantai labil pada karbamat (Rahmansyah & Sulistinah, 2009). Penggunaan pestisida organoklorin telah mengakibatkan terganggunya

keseimbangan tanah yang selanjutnya menyebabkan degradasi struktur

tanah (Reijntjes et al., 1992). Mikroba tanah berperan dalam proses

penguraian bahan organik, melepaskan nutrisi ke dalam bentuk yang

tersedia bagi tanaman dan mendegradasi residu toksik (Sparling, 1998).Bahan pembawa harus mampu berfungsi sebagai sumber energi, karbon, tempat tinggal mikroba heteretrof dalam suatu jangka waktu tertentu, mudah didapat dan relatif berharga murah. Sejumlah penelitian telah memperlihatkan bahwa bahan organik maupun anorganik dapat digunakan sebagai bahan pembawa yaitu gambut (Feng et al., 2002), kompos (Premono dan Widyastuti, 1994) dan alginat (B

Bioremediasi lahan tercemar pestisida organoklorin memerlukan

inokulan mikroba yang efektif dalam bentuk mudah ditransportasikan

serta diaplikasikan. Inokulan dalam bentuk padat dirasakan lebih mudah

ditransportasikan jika dibandingkan dengan penggunaan inokulan cair

yang memerlukan penyimpanan dan penanganan yang relatif kompleks.

Fungsi dasar bahan pembawa inokulan padat adalah untuk menjaga

kualitas mikroba selama produksi, distribusi dan penyimpanan dari faktor

lingkungan yang dapat menurunkan kemampuan bertahan hidup (Jones

dan Burges, 1998).ashan, 1998). Hal ini sejalan dengan pendapat Prematuri dan Faiqoh (1999), bahwa bahan pembawa yang digunakan umumnya berupa gambut, arang, kompos dan zeolit. Informasi mengenai penggunaan bahan organik lain seperti limbah peternakan berupa sludge biogas dan kotoran ayam sebagai bahan pembawa masih terbatas. Mengingat

produksi biogas dari kotoran sapi sedang dikembangkan dan kotoran ayam merupakan sumber bahan organik yang terdapat di hampir seluruh wilayah Indonesia, maka potensi ini perlu terus ditingkatkan melalui pemanfaatan kombinasi sludge biogas dengan kotoran ayam sebagai bahan pembawa inokulan mikroba pendegradasi organoklorin.