Biodegradasi

Biodegradasi: perubahan senyawa kimia menjadi bentuk yang lebih sederhana atau dengan ukuran molekul yang lebih kecil dengan bantuan mikroba atau enzim yang dihasilkannya Biodegradasi

Complete vs incomplete biodegradationGlucosepyruvate CO2 + H2OIncompleteTCA cycle

Abiotic/biotic polymerizationBinding to humustetrachloroazobenzenedichloroanilino - trichloroazobenzeneIncomplete degradation: example

2e-, H+ClPCETCEcis-1,2-DCEvinyl chlorideetheneIncomplete degradation: Biological Reductive Dechlorination PathwayVinyl chloride intermediate is moretoxic than PCE

Biodegradation stepsDalam kebanyakan kasus ada dua langkah yang diperlukan untuk biodegradasi : 1.Serapan dan transportasi dari kontaminan ke dalam sel 2. metabolisme

Overall process of biodegradation

Organic CCarbon dioxideElectron donorCarbon sourceElectron acceptorO2 aerobic respirationH2ONO3, Fe(III), Mn(IV), SO4, CO2 anaerobic respiration

BiodegradasiPolutan organikdan nutrisi(C, P, N, O, Fe, S)Pertumbuhan pembelahan sel Peningkatan biomassCO2 dihasilkanKonsumsi O2

Senyawa dengan kelarutan rendah dan / atau penyerapan yang tinggi tidak dalam larutan sekitar sel dan karena itu penyerapan mereka terbatas .Example: Compound Solubility (mg/L) Biodegradation in 5 days C7H16 2.93 complete C16H34 0.0063 ~ 64% C40H82 very, very low ~ 5%

Faktor-faktor yang mempengaruhi biodegradasi1. Bioavailabilitas : air rendah kelarutan serapan

Bagaimana mikroba meningkatkan bioavailabilitas di lingkungan ?A - Serapan hidrokarbon terlarut B - Serapan hidrokarbon padaantarmuka minyak-air C - Serapan tetesan tersebar minyak D - Produksi Biosurfaktan untuk meningkatkan luas antarmuka minyak-airScenario an ocean oil spill

2. makeup genetik : kurangnya gen merendahkan tepatSetiap langkah dalam reaksi biodegradasi dikatalisis oleh enzim . Jika enzim yang tepat tidak hadir , biodegradasi tidak akan terjadi . Karena setiap enzim dikodekan oleh gen , susunan genetik populasi mikroba merupakan faktor penting dalam menentukan apakah biodegradasi akan terjadi .

4. Environment (biotic and abiotic)kadar air ( terlalu banyak ketersediaan batas oksigen , terlalu sedikit menghambat aktivitas mikroba secara umum ) oksigen ( diperlukan untuk proses biodegradasi cepat ) pH ( ekstrem membatasi aktivitas mikroba ) ketersediaan hara : meliputi nutrisi mineral dan bahan organik ( sumber karbon dan energi ) bawah permukaan , zona tak jenuh memiliki konsentrasi bahan organik rendah Kompetisi ( adalah mikroba kepentingan aktif , jangan mikroba tambah bertahan hidup ? ) Suhu , salinitas , aktivitas air

Bioremediasi

Apa itu bioremediasi?Secara umum, bioremediasi merupakan proses yang melibatkan mikroba untuk membersihkan tumpahan minyak, senyawa kimia, atau polutan lainnya dari suatu lingkungan dengan bantuan mikroba. Jika mikroba aerob yang terlibat, maka akan dihasilkan CO2, biomas, air, dan mungkin ion-ion seperti Cl-Bioremediasi dimulai dengan identifikasi masalah dengan cara monitoring tanah/ permukaan tanah dan air

Pendekatan bioremediasiBioaugmentasi: penambahan kultur mikroba pendegrasi yang mampu beradaptasi dan tumbuh maksimum pada area yang terkontaminasi polutan sebagai upaya meningkatkan/ mempercepat proses biodegradasi Biostimulasi: penambahan faktor-faktor tertentu (biasanya nutrien) yang menjadi faktor pembatas dari pertumbuhan maksimum populasi mikroba degrader

Metode bioremediasiGunakan mikroba indigenusBioaugmentasiGunakan mikroba yang telah direkayasaPhytoremediasi

Strategi bioremediasi

Tipe mikroba yang terlibatAlamiKultur murniFlavobacterium spp.Pseudomonas spp.Kultur campuranKonsorsiaBakteri pengguna metan (anaerob)Mikroba hasil rekayasa

Biodegradasi minyakBanyak bacteria, fungi, cyanobacteria dan algae hijau mampu mengoksidasi produk minyak secara aerobikBakteri pendegradasi hidrokarbon menempel pada tumpahan minyak dan mendegradasinya

Pantai di Alaska yang terkontaminasi tumpahan minyak dari Exxon Valdez pada tahun 1989

Penanganan Tumpahan MinyakSelama 3 bulan mikroba dan tambahan nutrisi disemprotkan pada lokasi yang ada tumpahan minyakLokasi bersih setelah 11 bulan

Tumpahan minyak sebelum 4000 ppm, sesudah bioremediasi turun jadi 100ppm Sebelum Sesudah

Phytoremediation350 spesies tanaman alami mengambil bahan beracun Sunflowers digunakan untuk menghilangkan cesium radioaktif dan strontium dari situs Chrenobyl Enceng gondok yang digunakan untuk menghilangkan arsenik dari pasokan air di Bangladesh , India

Phytoremediasi Tanaman penyerap nikelDipanen, kemudian ditanam tanaman lain