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.

Jenis-jenis bioremediasi

Jenis-jenis bioremediasi adalah sebagai berikut:

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.

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. Namun ada beberapa 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.

Bioremediasi Intrinsik

Bioremediasi jenis ini terjadi secara alami di dalam air atau tanah yang tercemar.

Di masa yang akan datang, mikroorganisme rekombinan dapat menyediakan cara yang efektif untuk mengurangi senyawa-senyawa kimiawi yang berbahaya di lingkungan kita. Bagaimanapun, pendekatan itu membutuhkan penelitian yang hati-hati berkaitan dengan mikroorganisme rekombinan tersebut, apakah efektif dalam mengurangi polutan, dan apakah aman saat mikroorganisme itu dilepaskan ke lingkungan.

Faktor Lingkungan yang Berpengaruh

pH. Pada tanah umumnya merupakan lingkungan asam, alkali sangat jarang namun ada yang melaporkan pada pH 11. Penyesuaian pH dr 4.5 menjadi 7.4 dengan penambahan kapur meningkatkan penguraian minyak menjadi dua kali. Penyesuaian pH dapat merubah kelarutan, bioavailabilitas, bentuk senyawa kimia polutan, dan makro & mikro nutrien. Ketersediaan Ca, Mg, Na, K, NH4+, N dan P akan turun, sedangkan penurunan pH menurunkan ketersediaan NO3- dan Cl- . Cendawan yang lebih dikenal tahan terhadap asam akan lebih berperan dibandingkan bakteri asam.

Kadar H2O dan karakter geologi. Kadar air dan bentuk poros tanah berpengaruh pada bioremediasi. Nilai aktivitas air dibutuhkan utk pertumbuhan mikroba berkisar 0.9-1.0, umumnya kadar air 50-60%. Bioremediasi lebih berhasil pada tanah yang poros.

Keberadaan zat nutrisi. Baik pada in situ & ex situ. Bila tanah yang dipergunakan bekas pertanian mungkin tak perlu ditambah zat nutrisi. Untuk hidrokarbon ditambah nitrogen & fosfor, dapat pula dgn makro & mikro nutrisi yang lain.

Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/Bioremediasi

Bioremediasi

Bioremediasi, adalah memanfaatkan mikroba (jamur dan bakteri) dan tanaman untuk mengurangi polutan atau membersihkan kontaminasi lingkungan. Salah satunya adalah membersihkan kandungan nitrat dalam air dengan bantuan mikroba. Atau memakai tanaman untuk menetralisir arsenik dari tanah. Beberapa tumbuhan asli ternyata punya faedah untuk membersihkan bumi kita dari aneka polusi.  

Sistem bioremediasi yang paling sering di gunakan adalah fitoremediasi yaitu usaha untuk menurunkan bahan pencemar dengan menggunakan agen hayati atau tumbuhan, tumbuhan air yang paling sering digunakan adalah eceng gondok, duck weed dan juga kayu apu.

Eceng gondok duck weed

Kayu apu

Bioremediasi merupakan suatu teknologi inovatif pengolahan limbah, yang dapat menjadi teknologi alternatif dalam menangani pencemaran yang diakibatkan oleh kegiatan pertambangan. Bioremediasi ini merupakan teknik penanganan limbah atau pemulihan lingkungan, dengan biaya operasi yang relatif murah, serta ramah dan aman bagi lingkungan.

Hal yang perlu diketahui dalam melakukan remediasi:  

1. Jenis pencemar (organik atau anorganik) 2. Terdegradasi/tidak, berbahaya/tidak 3. Berapa banyak zat pencemar yang telah mencemari lingkungan tersebut 4. Perbandingan karbon (C), nitrogen (N), dan Fosfat (P),  perbandingan C : N kurang dari

30:15. Jenis tanah 6. Kondisi tanah (basah, kering) 7. Telah berapa lama zat pencemar terendapkan di lokasi tersebut 8. Kondisi pencemaran (sangat penting untuk dibersihkan segera/bisa ditunda 9. Temperatur tanah 10. Derajat keasaman tanah 11. Kelembaban tanah, sifat dan struktur geologis lapisan tanah 12. Lokasi sumber pencemar 13. Ketersediaan air, nutrien (N, P, K), dan oksigen.

Bioremediasi adalah proses penguraian limbah organik/anorganik polutan secara biologi dalam kondisi terkendali dengan tujuan mengontrol,  mereduksi,memecah. mendegradasi atau bahkan mereduksi bahan pencemar dari lingkungan menjadi bahan yang kurang beracun atau tidak beracun (karbon dioksida dan air).  

Yang termasuk dalam polutan-polutan antara lain :

logam-logam berat  petroleum hidrokarbon, dan  senyawa-senyawa organik terhalogenasi seperti pestisida, herbisida dll. 

Kelebihan teknologi ini adalah:

1. Relatif lebih ramah lingkungan, 2. Biaya penanganan yang relatif lebih murah 3. Bersifat fleksibel. 

Saat bioremediasi terjadi, enzim” yang diproduksi oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut, 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.

Pendekatan umum untuk meningkatkan kecepatan biotransformasi/ biodegradasi adalah dengan cara:  

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

feeding, memodifikasi lingkungan dengan penambahan nutrisi (biostimulasi) dan aerasi (bioventing)

Bioremediasi terbagi menjadi 2 :

In situ (on site): dapat dilakukan langsung di lokasi tanah tercemar  Pembersihan ini lebih murah dan lebih mudah, terdiri dari pembersihan, venting (injeksi), dan bioremediasi.  

Ex situ (off site): tanah tercemar digali dan dipindahkan ke dalam penampungan yang lebih terkontrol. Setelah itu di daerah aman, tanah tersebut dibersihkan dari zat pencemar. Caranya yaitu, tanah tersebut disimpan di bak/tanki yang kedap, kemudian zat pembersih dipompakan ke bak/tangki tersebut. Selanjutnya zat pencemar dipompakan keluar dari bak yang kemudian diolah dengan instalasi pengolah air limbah. Kelemahan bioremediasi ex-situ ini jauh lebih mahal dan rumit. Sedangkan keuntungan Bioremediasi ex-situ adalah bisa berlangsung lebih cepat dan mudah dikontrol. Dibanding in-situ, ia pun mampu me-remediasi jenis kontaminan dan jenis tanah yang lebih beragam.

Ada 4 teknik dasar yang biasa digunakan dlm bioremediasi:

1. Stimulasi aktivitas mikroorganisme asli (di lokasi tercemar) dengan penambahan nutrien, pengaturan kondisi redoks, optimasi pH, dan sebagainya 

2. Inokulasi (penanaman) mikroorganisme di lokasi tercemar, yaitu mikroorganisme yang memiliki kemampuan biotransformasi khusus

3. Penerapan immobilized enzymes 4. Penggunaan tanaman (phytoremediation) untuk menghilangkan atau mengubah

pencemar. 

Kunci sukses bioremediasi adalah :

Dilakukan karakterisasi lahan (site characterization) :

o sifat dan struktur geologis lapisan tanah, o lokasi sumber pencemar o perkiraan banyaknya hidrokarbon yang terlepas dalam tanah.

o sifat-sifat lingkungan tanah : derajat keasaman (pH), temperatur tanah,  kelembaban hingga kandungan kimia yang sudah ada, kandungan nutrisi, ketersediaan oksigen.

o mengetahui keberadaan dan jenis mikroba yang ada dalam tanah.

Treatability study.

o Sesudah data terkumpul, kita bisa melakukan modeling untuk menduga pola distribusi dan tingkat pencemarannya. Salah satu teknik modeling yang kini banyak dipakai adalah bioplume modeling dari US-EPA. Di sini, diperhitungkan pula faktor perubahan karakteristik pencemar akibat reaksi biologis, fisika dan kimia yang dialami di dalam tanah.

o Rekayasa genetika terkadang juga perlu jika mikroba alamiah tak memuaskan hasilnya.

o Treatability study juga akan menyimpulkan apakah reaksi dapat berlangsung secara aerobik atau anaerobik.

A: The waste material is examined and certain bacteria are isolated based on their efficiency at digesting and converting the waste.

B: The bacteria then go through a series of tests for performance and safety.

C: Biostim®'s bacteria are next placed back in the waste environment in high concentrations.

D: The Biostim® bacteria grow and thrive and in the process digest and convert the waste into carbon dioxide and water.

E: The bacteria die-off naturally.

Teknologi genetik molekular sangat penting untuk mengidentifikasi gen” yang mengkode enzim yang terkait pada bioremediasi. Karakterisasi dari gen-gen yang bersangkutan dapat meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana 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.

Jenis-jenis bioremediasi adalah sebagai berikut:

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.

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.

Contoh bioremediasi bagi lingkungan yang tercemar minyak bumi. Yang pertama dilakukan adalah mengaktifkan bakteri alami pengurai minyak bumi yang ada di dalam tanah yang mengalami pencemaran tersebut. 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.

Peluang kedepan adalah pengembangan green business yang berbasis pada teknologi bioremediasi dengan : 

1. System One Top Solution (close system) dan 2. Dengan pendekatan multi-proses 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, mengkontrol atau bahkan mengeliminasi hasil bioremediasi kepada tingkatan yang sangat aman lagi buat lingkungan.Biaya tehnologi Bioremediasi di Indonesia berada didalam kisaran 20-200 USD per meter kubik bahan yang akan diolah (tergantung dari jumlah dan konsentrasi limbah awal serta metoda aplikasi), jauh lebih murah dari harga yang harus dikeluarkan dengan teknologi lain seperti incinerasi dan soil washing (150-600 USD).

Bagi industri, penanganan lahan tercemar dengan teknologi bioremediasi memberikan nilai strategis : 

Effisiensi, kesadaran bahwa banyak sumber daya alam kita adalah non-renewable resources (ex. minyak dan gas), dengan teknologi ramah lingkungan yang cost-effective (seperti bioremediasi) akan secara langsung berimplikasi kepada pengurangan biaya pengolahan.

Lingkungan, ketika suatu perusahaan begitu konsern dengan lingkungan, diharapkan akan  terbentuk sikap positif dari pasar yang pada akhirnya seiring dengan kesadaran lingkungan masyarakat akan mengkondisikan masyarakat untuk lebih memilih “green Industry” dibanding industri yang berlabel “red industri” atau mungkin “black industry”, evaluasi kinerja industri dalam pengelolaan lingkungan hidup (Proper) sudah mulai dilakukan oleh pemerintah (KLH), diharapkan kedepan, akan terus dikembangkan menjadi pemberian sertifikasi ISO 14001, hasilnya adalah perluasan pasar dengan "greening image".

Environmental Compliance, ketaatan terhadap peraturan lingkungan menunjukan bentuk integrasi total dan aktif dari industri terhadap regulasi yang dibangun oleh pemerintah untuk kepentingan masyarakat luas. Sikap ini juga akan memberi penilai positif dari masyarakat selaku konsumen terhadap perusahaan tertentu. 

Pemerintah Indonesia, melalui Kementrian Lingungan Hidup, membuat  Payung hukum yang mengatur standar baku kegiatan Bioremediasi untuk mengatasi permasalahan lingkungan akibat kegiatan pertambangan dan perminyakan serta bentuk pencemaran lainnya (logam berat dan pestisida) disusun dan tertuang didalam: Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No.128 tahun 2003 tentang tatacara dan persyaratan teknis dan pengelolaan limbah minyak bumi dan tanah  terkontaminasi oleh minyak bumi secara biologis (Bioremediasi)

Diposkan oleh smart-ebook di 23.43

Sumber: http://smart-pustaka.blogspot.com/2011/03/bioremediasi.html

BIOREMEDIASI

Bioremediasi mengandalkan reaksi mikrobiologis di dalam tanah. Teknik ini mengondisikan mikroba sedemikian rupa sehingga mampu mengurai senyawa hidrokarbon yang terperangkap di dalam tanah. Bioremediasi dapat dilakukan langsung di lokasi tanah tercemar (in-situ). Kita tak perlu repot menggali tanah dan memindahkannya ke lokasi khusus. Di Amerika Serikat (AS), teknik ini banyak diadopsi sebab biaya penggalian dan pemindahan tanah tergolong mahal. Sementara pada bioremediasi ex-situ, tanah tercemar digali dan dipindahkan ke dalam penampungan yang lebih terkontrol. Lalu diberi perlakuan khusus dengan memakai mikroba. Bioremediasi ex-situ bisa lebih cepat dan mudah dikontrol. Dibanding in-situ, ia pun mampu me-remediasi jenis kontaminan dan jenis tanah yang lebih beragam. Tidak Rumit Kunci sukses bioremediasi adalah dilakukan karakterisasi lahan (site characterization) dan treatability study. Menurut Idrus Maxdoni Kamil, ahli teknik lingkungan dari Institut Teknologi Bandung (ITB), karakterisasi lahan tercemar, bukan hal rumit. Memang data yang diperlukan cukup banyak, seperti sifat dan struktur geologis lapisan tanah, lokasi sumber pencemar dan perkiraan banyaknya hidrokarbon yang terlepas dalam tanah. Sifat-sifat lingkungan tanah juga harus diketahui, mulai dari derajat keasaman (pH), kelembaban hingga kandungan kimia yang sudah ada. Karakterisasi lahan berfungsi pula mengetahui keberadaan dan jenis mikroba yang ada dalam tanah. Sesudah data terkumpul, kita bisa melakukan modeling untuk menduga pola distribusi dan tingkat pencemarannya. Salah satu teknik modeling yang kini banyak dipakai adalah bioplume modeling dari US-EPA. Di sini, diperhitungkan pula faktor perubahan karakteristik pencemar akibat reaksi biologis, fisika dan kimia yang dialami di dalam tanah. Dalam riset doktornya di Utah State University, AS, Maxdoni melakukan teknik bioventing. Cara ini merupakan salah satu teknik in-situ untuk memulihkan lahan yang tercemar bahan bakar jet JP-4, di Pangkalan Udara Militer Hill, Utah, tempat Angkatan Udara AS merawat mesin pesawat tempurnya, utamanya F-16 Fighting Falcon. ”Tanpa modeling yang baik, jutaan dolar bisa sia-sia karena melakukan bioremediasi di bagian yang salah. Dan jangan lupa untuk mempelajari betul karakteristik bahan pencemar,” tegas Maxdoni. Soal treatability study, Sri Harjati, peneliti Laboratorium Mikrobioteknologi Lingkungan, Pusat Antar Universitas, ITB menerangkan, ”Di laboratorium kami mencoba membiakkan mikroba yang cocok dengan senyawa hidrokarbon pencemar, dimulai dengan mikroba dalam tanah tercemar sendiri,” ujarnya. Pengkondisian paling sederhana adalah dengan menambah senyawa nutrien agar reaksi mikrobiologisnya optimal. Jika gagal, dicoba mikroba dari lahan lain. Referensi aplikasi bioremediasi di tempat lain akan sangat membantu. Rekayasa genetika terkadang juga perlu jika mikroba alamiah tak memuaskan hasilnya. Treatability study juga akan menyimpulkan apakah reaksi dapat berlangsung secara aerobik atau anaerobik. Dalam pilot project bioremediasi di stasiun kereta api Bandung, Sri Harjati dan kawan-kawan berhasil mengondisikan mikroba aerobik asli (indigeneous) agar mampu mengurai oli, solar dan senyawa hidrokarbon berat lainnya yang sudah terperangkap di dalam tanah stasiun. Semua yang berhasil dilakukan di pilot project dilaksanakan langsung di lokasi-lokasi yang ditentukan oleh karakteristik lahan. Namun karena dasarnya adalah hasil laboratorium dan pendugaan matematis, tak heran jika ada beberapa hambatan pada awalnya. ”Mikroba yang berhasil dibiakkan

di laboratorium sering terhambat perkembangannya akibat kalah bersaing dengan mikroba lain, jamur atau protozoa yang sudah ada dalam tanah,” jelas Sri. Dalam pilot project di Stasiun Bandung dengan teknik ex-situ, yaitu landfarming dan bioaugmentation, kandungan senyawa hidrokarbon dalam tanah diturunkan sampai 70 hingga 90 persen setelah lima bulan. Bioremediasi in-situ memang belum banyak dipraktekkan di Indonesia. Padahal potensinya sangat tinggi mengingat tanah kita sangat kaya akan berbagai jenis mikroba. Apalagi tanah di Indonesia sangat lembab. Peralatan canggih sudah tersedia di beberapa laboratorium. Ahlinya sudah tersebar di berbagai institusi, seperti ITB, Unpad, IPB, LIPI, Lemigas, BPPT dan beberapa perusahaan swasta lainnya. Sayang, kesempatannya masih terbatas. Mudah-mudahan perusahaan minyak atau instansi lainnya dapat melihat potensi besar ini. Lebih penting lagi, mereka mau melibatkan tenaga ahli Indonesia untuk melakukan bioremediasi. Nah, lebih penting lagi kalau semuanya mau turun tangan.

Kuartet Bakteri Bioremediasi

Tidak sembarang bakteri bisa dipakai dalam bioremediasi. Adapun bakteri yang dapat digunakan adalah:

1. Bakteri denitrifikasi dan nitrifikasi untuk mengendalikan nitrogen, amoniak, nitrat, dan nitrit yang ada di tambak.2. Bakteri fotosintetik anoksigenik untuk mengatur hidrogen sulfida (H2S) dan sebagai pakan tambahan karena banyak mengandung karotenoid.3. Bakteri heteroptrofik untuk mengontrol karbon dan senyawa organik dari sisa pakan.4. Bakteri fermentasi untuk menghilangkan senyawa organik dengan cepat karena punya sifat proteolitik.

Diposkan oleh miLLa mEiLa aSty di 01.24

Sumber: http://miylmiyloco.blogspot.com/2009_02_01_archive.html