BAB II

ISI

2.1 Aplikasi Praktis dan Pengendalian Polusi

Bakteri biasanya hidup di sebuah lingkungan yang mengandung air yang mewakili

masalah remediasi udara dengan jelas. Seringkali kegunaan adalah untuk menghancurkan

pencemar di dalam air yang kemudian menjadi subjek bioremediasi oleh bakteri. Berbagai

macam zat kimia dapat dihiliangkan, termasuk Volatile Organic Carbon (VOC) yang

mengandung alkohol, keton atau aldehid dan bahan berbau seperti amonia dan hidrogen

sulfida. Bioteknologi sering diartikan sebagai ilmu baru, namun sejarah dari penerapan

bioteknologi terhadap pencemaran udara sudah lama dilakukan. Penghilangan H2S secara

biologi pertama kali dibahas sekitar 1920 dan pertama kali dipatenkan sebagai metode

berbasis bioteknologi untuk pengendalian bau pada tahun 1934. Sampai tahun 1960

kemajuan teknologi modern dimulai, dengan penggunaan media filter mineral tanah dan

pertama kali biofilter berkembang dan berhasil. Teknologi ini, walaupun hanya penyaringan,

memiliki kegunaan di masa sekarang. Perkembangan terakhir telah melihat keuntungan dari

pemanfaatan kultur mikroba tercampur untuk mendegradasi Xenobiotic, termasuk

hidrokarbon terklorinasi seperti diklorometan dan klorobenzena.

Sejumlah fitur umum yang mengenali berbagai macam pendekatan yang berlaku

pada kontaminasi udara. Sistem ini berjalan pada rentang temperatur antara 15-30oC, dalam

kondisi kelembaban cukup, pada pH antara 6-9 dan dengan kadar oksigen dan ketersediaan

nutrisi yang tinggi.

Teknologi yang tersedia secara alami dibagi menjadi tiga tipe utama, yaitu biofilters,

biotrickling filters dan bioscrubbers. Tipe tersebut termasuk sebagai sistem biologi dalam

pengolahan limbah ataupun gas buangan. Ketiga sistem tersebut dapat bekerja pada

rentang 1000-100000 m3/jam, oleh karena itu pemilihan teknologi yang tepat pada situasi

seperti ini harus berdasarkan kriteria yang pas. Konsentrasi kontaminan, kelarutan,

kemudahan kontrol proses dan syarat area, merupakan faktor utama yang mempengaruhi

kinerja dari ketiga sistem tersebut.

Tabel 1.1 Pilihan Teknologi Pengendalian Bau

2.1.1 Biofilter

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, metode ini merupakan yang pertama kali

dikembangkan. Terdiri dari wadah yang cukup besar, biasanya terbuat dari beton, logam,

atau plastik yang tahan lama, yang dapat menahan media filter bahan organik seperti tanah,

pasir, kerikil dan sebagainya. Gas akan diinjeksi dan dialiri melewati filter seperti yang

ditunjukkan pada gambar. Media memberikan kapasitas penahan air yang baik dan zat

terlarut dalam gas buangan atau bau, terlarut dalam lapisan yang ada pada media. Bakteri

dan mikroorganisme yang ada, mendegradasi polutan. Media tersebut sebagai tempat

pertumbuhan mikroba, dengan luas permukaan yang besar dan kaya akan nutrisi untuk

merangsang dan menopang aktivitas bakteri. Biofilter perlu dijaga dengan baik untuk

memelihara kondisi yang optimal. kelebihan air harus dihindari untuk menghindari kompaksi,

dan juga akan mengurangi efisiensi. Jika dijaga dengan baik, biofilter dapat mengurangi bau

sampai 95% atau lebih.

Gambar 2.1 Biofilter

2.1.2 Biotrickling filter

Teknologi ini merupakan teknologi perantara antara biofilter dan bioscrubber. Media

filter dapat terdiri dari arang. Biotrickling filter sangat tahan terhadap kompaksi, dan juga

menyediakan banyak ruang kosong antara partikel dan luas permukaan yang juga besar.

Mikroba tumbuh disekitar permukaan media dan membentuk biofilm. Udara yang

mengandung kontaminan dilewatkan melalui filter, kemudian secara bersamaan air dialirkan

dari reservoir menuju bagian atas filter dengan cara dipercikkan. Dengan demikian aliran

antara gas naik dan air yang turun seimbang. Pada saat itu, mikroorganisme yang terdapat

pada lapisan biofilm mendegradasi polutan, khususnya bau.

Proses pemantauan dapat dilakukan dengan mudah dengan cara sampling resirkulasi

air yang ada di dalam filter secara langsung. Proses pengendalian juga dilakukan secara

langsung, penambahan yang tepat terhadap resirkulasi cairan dapat dibuat, seperti yang

dibutuhkan, untuk menjamin keadaan yang optimal. Walaupun efisiensi biotrickling filter

hampir sama dengan metode sebelumnya, tetapi metode ini dapat mendegradasi

konsentrasi kontaminan yang lebih tinggi. Namun terhadap semua aspek dari bioteknologi

lingkungan, keuntungan tersebut diperoleh dari penambahan teknis, dan yang yang paling

penting adalah biaya.

Gambar 2.2 Biotrickling filter

2.1.3 Bioscrubber

Walaupun termasuk dalam kelompok yang sama, bioscrubber tidak sepenuhnya

termasuk dalam pengolahan biologi, tetapi merupakan metode dengan efisiensi tinggi dalam

menghilangkan bau dengan cara melarutkannya terlebih dahulu.

Gas yang mengandung kontaminan dialirkan melewati semprotan air yang dihasilkan

sebagai kabut ke dalam tempat bioscrubber. Kontaminan diserap kedalam air yang

kemudian membentuk reservoir. Air yang mengandung kontaminan kemudian dipindahkan

ke bioreaktor sekunder dimana proses biodegradasi sebenarnya berlangsung. Bioreaktor

sekunder disini berupa lumpur aktif.

Seperti metode sebelumnya, pengendalian proses dapat dicapai dengan memantau

fase air dan penambahan nutrisi, atau penambahan air bersih jika diperlukan.

Gambar 2.3 Bioscrubber

Penting untuk menyadari bahwa bioteknologi bukan satu-satunya jawaban untuk

mengendalikan polusi udara. Berikut ini keterangan singkat yang dapat membantu untuk

memberikan konteks yang lebih luas, dan untuk memahami bagaimana berbagai

perbandingan teknologi.

1. Adsorbsi

Menyerap senyawa dalam cairan yang sesuai; hal ini dapat mengoksidasi atau

menetralisir dalam prosesnya

2. Adsorpsi

Karbon aktif dapat mengadsorbsi molekul organik, terutama bau.

3. Pembakaran

Oksidasi suhu tinggi; efektif terhadap sebagian besar kontaminan, tapi biayanya

mahal.

4. Ozonisasi

Penggunaan ozon untuk mengoksidasi beberapa kontaminan, seperti hidrogen sulfida;

efektif tapi biaya yang diperlukan mahal.

Keuntungan utama dari pendekatan bioteknologi dengan masalah pencemaran udara

dapat diringkas sebagai:

• biaya modal yang kompetitif;

• biaya operasional yang rendah;

• biaya perawatan yang rendah;

• kebisingan yang rendah;

• ada produksi karbon monoksida;

• menghindari persyaratan suhu tinggi atau risiko ledakan;

• Proses aman dengan sangat profil 'hijau';

• kuat dan toleran terhadap fluktuasi.

2.2 Teknologi Bersih

Mekanisme yang menghasilkan polusi atau limbah dapat dikurangi pada sumbernya

sangat bervariasi. Mereka mungkin melibatkan perubahan teknologi atau proses,

perubahan dalam bahan baku yang digunakan atau restrukturisasi lengkap prosedur.

Secara umum, intervensi bioteknologi yang terutama terbatas pada beberapa aspek, yakni

sebagai berikut:

2.2.1 Perubahan Proses

Penggantian metode kimia produksi yang ada dengan yang didasarkan pada mikroba

atau enzim merupakan sesuatu yang penting dalam pencegahan pencemaran primer dan

merupakan salah satu peran di mana penggunaan organisme hasil rekayasa genetika dapat

menimbulkan manfaat lingkungan yang signifikan. Sintesis biologis, baik oleh organisme

utuh atau dengan enzim terisolasi, cenderung untuk beroperasi pada suhu yang lebih

rendah dan memberikan banyak hasil murni dengan produk sampingan yang lebih sedikit,

sehingga menghemat biaya tambahan pemurnian lebih lanjut. banyak contoh penggunaan

industri bioteknilogi seperti ini. Dalam sektor kosmetik, ada permintaan yang tinggi untuk

miristat isopropil yang digunakan dalam krim pelembab. Metode konvensional untuk

pembuatannya memiliki kebutuhan energi yang besar, karena proses berjalan pada suhu

dan tekanan tinggi untuk memberikan produk yang membutuhkan perbaikan lebih lanjut

sebelum cocok untuk digunakan. Dalam alternatif lain, penggunaan esterifikasi berbasis

enzim menawarkan cara untuk mengurangi dampak lingkungan secara keseluruhan dengan

menurunkan penggunaan bahan pembersih limbah, produk bebas bau dan pada hasil yang

lebih tinggi, dengan kebutuhan energi yang lebih rendah dan sedikit menghasilkan limbah.

Industri Tekstil

Ada tradisi panjang penggunaan metode pengolahan biologis dalam industri pakaian

dan industri tekstil, kembali ke penggunaan pertama dari amilase enzim dari malt

ekstrak, pada akhir abad kesembilan belas, untuk menurunkan ukuran berbasis pati

dalam pengurangan biaya dan menurunkan kekakuan kain. Saat ini, metode

enyzmatic baru memberikan alternatif yang cepat dan murah melalui ekstraksi jerami

tradisional dengan mengambil bahan kayu yang terdapat dalam jerami, dapat

mengurangi waktu proses dari tujuh sampai sepuluh hari ke hitungan jam. Serat

polimer biodegradable yang dapat disintesis menggunakan bakteri tanah yang

dimodifikasi. Dalam serat alami enzim produksi berguna untuk menghilangkan

pelumas yang untuk mencegah sobekan dan mengurangi kerusakan benang selama

putaran berlangsung, dan untuk membersihkan sekresi alami yang ada pada sutra.

Proses bioscouring untuk wol dan katun, menggunakan enzim untuk menghilangkan

kotoran daripada proses tradisional penggunaan bahan kimia kimia dan bio-bleaching

digunakan untuk proses pemudaran, menghindari penggunaan agen kaustik dan

masalah pengolahan limbah secara bersamaan yang dihasilkan dalam metode

konvensional. Katalis biologis juga telah terbukti efektif di pemeriksaan penyusutan

wol, meningkatkan kualitas dan memperbaiki kualitas air limbah yang diproduksi, dan

mengurangi biaya pengolahan, dibandingkan dengan penggunaan bahan kimia.

Namun, mungkin contoh yang paling pas dari bioteknologi lingkungan di industri

tekstil, meskipun tidak benar-benar berperan dalam 'teknologi bersih', adalah

penggabungan adsorben dan mikroba dalam geotekstil yang diproduksi untuk

digunakan dalam pengelolaan lahan di sekitar rel kereta api. Menyerap dan kemudian

mendegradasi diesel dan lipid, tekstil langsung mengurangi polusi tanah, sementara

juga menyediakan kondisi yang lebih aman juga mengurangi risiko kebakaran.

Industri Kulit

Industri kulit memiliki sejarah panjang dalam penggunaan enzim. Dalam proses

bating, residu dari rambut dan epidermis bersama dengan protein dan karbohidrat

nonstruktural dikeluarkan dari kulit dengan menggunakan enzim pankreas. Selain itu,

penambahan enzim telah lama digunakan untuk membantu mengelola limbah industri

ini. Kemajuan terbaru di bidang bioteknologi telah melihat pergerakan itu dalam

penggunaan katalis biologis mikroba yang diturunkan, yang lebih murah dan lebih

mudah untuk diproduksi dan kemungkinan mengubah sampah menjadi produk

komoditas yang dapat dijual suatu hari. Perbaikan mengenai penggunaan bioteknologi

yang ada, teknologi baru dalam penerapan teknologi bersih muncul untuk penyamak

kulit. Metode kimia untuk penghilangan rambut, mengefisiensi removal dan menambah

biaya pengolahan dan implikasi lingkungan dari limbah yang dihasilkan adalah COD

dan TSS yang tinggi. Menggabungkan bahan kimia dan katalis biologis secara

signifikan mengurangi waktu proses sekaligus mengurangi jumlah air dan bahan kimia

yang digunakan . Enzim juga membantu memungkinkan pemulihan rambut, membuka

prospek penghasilan tambahan saat ini. Telah diperkirakan bahwa, di Inggris, untuk

keluaran tahunan sebanyak 400.000 kulit, pencukuran enzimatik menawarkan

pengurangan sekitar 2 % dari total biaya operasional tahunan ( BioWise 2001 ).

Meskipun hal ini mungkin tidak tampak kontribusi yang besar, ada dua faktor

tambahan yang harus diingat. Pertama, industri kulit sangat kompetitif dan kedua,

karena pengolahan limbah menjadi semakin lebih teratur dan mahal, penggunaan

bioteknologi teknologi bersih akan lebih menguntungkan. Prosedur degreasing adalah

kemajuan bioteknologi yang dapat menguntungkan produksi dan lingkungan, karena

pengolahan konvensional menghasilkan kedua senyawa udara organik volatil (VOC )

dan surfaktan. Penggunaan enzim dalam peran ini tidak hanya memberikan hasil yang

lebih baik dengan kualitas yang lebih konsisten, warna akhir yang lebih baik dan

serapan pewarna unggul, tetapi juga sangat mengurangi VOC dan tingkat surfaktan.

Industri kulit juga merupakan salah satu tempat di mana biosensor mungkin memiliki

peran untuk digunakan. Dengan kemampuan untuk memberikan deteksi kehadiran

kontaminan tertentu, biosensor dapat membuktikan nilai dalam memberikan

peringatan awal dari masalah pencemaran dengan memantau proses produksi.