BIOREMEDIASI TANAH TERCEMAR LIMBAH MINYAK

BERAT MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI

CHARLENA

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR 2010

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Bioremediasi Tanah Tercemar

Limbah Minyak Berat Menggunakan Konsorsium Bakteri adalah karya saya sendiri dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir setiap bab disertasi ini.

Bogor, Agustus 2010

Charlena NRP P062040101

ABSTRACT CHARLENA. Bioremediation of Heavy Oil Waste-Contaminated Soil Using Bacterial Consortium. Under direction of ZAINAL ALIM MAS’UD, ISWANDI ANAS, YADI SETIADI and MOHAMAD YANI.

Waste treatment of crude oil in petroleum land mines needed to clean up the environment from crude oil waste. Waste treatment of crude oil can be done using bioremediation technique

employing hydrocarbon compound-degrading bacterial consortium. The aim of the present research was to carry out bioremediation of hydrocarbon compounds of soil contaminated with heavy oli waste using bacterial consortium. In order to achieve this aim, reseach was divided into several stages which incude stage one to analyze effect of anionic and nonionic surfactants addition to improve dispersion of heavy oil waste in water, stage two to carry out bioremediation of soil contaminated with heavy oil waste using bacterial consortium employing bioslurry and landfarming techniques. In order to elucidate the bacterial species involved in the degradation of hydrocarbon compounds present in the heavy oil waste, research stage three was carried out to isolate, screen, and characterize heavy oil degrading bacteria of bacterial consortium, and then research stage four was conducted to test the ability of single or mixed (consortium) of bacteria in degrading heavy oil waste. Results showed that addition of anionic surfactant in Linear Alkilbenzena Sulphonate (LAS) at concentration of 0.04% was better in dispersing heavy oil waste in water compared to addition of Sodium Dodecyl Sulphate (SDS) and nonionic surfactant. By employing bacterial consortium, bioremediation of heavy oil contaminated-soil using bioslurry technique was more effective compared to landfarming technique. Bioremediation using bioslurry technique decreased the concentration of Total Petroleum Hydrokarbon from 20.71% to 0.11% which was far below the threshhold set by the Decree of Environment Ministry no. 128 year 2003 i.e 10000 ppm or 1 %. Meanwhile landfarming technique during 4 months observation resulted in quite high TPH percentage i.e of 5.58%. For this reason, bacteria were isolated from bioslurry process and 11 isolates were found showing ability of degrading Polyaromatic Hydrocarbon (PAH). Out of 11 isolates 3 bacterial isolates were ahowing best performances in degrading hydrocarbon compounds. Following molecular characterization, the three bacterial isolates were Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis, and Ochrobactrum anthropi showing ability to degrade PAH compunds such as phenantrene, dibenzotiophene and fluorene. Test of ability of single and mixed species in degrading hydrocarbon compounds present in heavy oil waste showed that Bacillus altitudinis has better performance in degrading hydrocarbon coumpounds present in the heavy oil waste compared to other species. Bacillus altitudinis showed degradation percentage of 54.11%. Compared to single bacterial species, mixed (consortium) of bacteria was better in degrading hydrocarbon compound. Mixture of the three bacterial species (Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis, dan Ochrobactrum anthropi) decreased TPH with percent degradation of 81.52%.

Keywords: Bioremediation, heavy oil waste, bacterial consortium

RINGKASAN

Aktivitas penambangan minyak bumi berpotensi menghasilkan limbah minyak bumi yang menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan. Salah satunya adalah limbah minyak berat yang mengandung fraksi berat minyak bumi yang bersifat toksik terhadap lingkungan disekitarnya. Bioremediasi merupakan salah satu teknologi yang dikembangkan saat ini untuk mengatasi limbah minyak berat yang mencemari lingkungan. Bioremediasi dapat memanfaatkan bakteri pendegradasi senyawa hidrokarbon untuk mendegradasi senyawa hidrokarbon poliaromatik yang terdapat dalam limbah minyak berat menjadi senyawa yang lebih sederhana, kemudian dimanfaatkan sebagai sumber karbon dan sumber energi. Bakteri yang digunakan dalam mendegradasi limbah minyak bumi memiliki kemampuan yang lebih tinggi jika digunakan sebagai kultur konsorsium atau kultur campur. Bakteri ini bekerja secara sinergis dengan memotong senyawa hidrokarbon pada tempat yang berbeda, kemudian menggunakan senyawa sederhana hasil degradasi sebagai sumber hidrokarbon dan energinya untuk proses degradasi berikutnya.

Konsorsium bakteri yang digunakan untuk mendegradasi senyawa

hirokarbon selama proses bioremediasi, dapat dilakukan dengan teknik bioslurry dan landfarming. Bioremediasi dengan teknik landfarming telah dilakukan untuk mengatasi tanah tercemar limbah minyak berat pada industri minyak PT CPI. Menggunakan mikroba indigen dibutuhkan waktu ± 8 bulan untuk menurunkan TPH ≥ 4%, yang selanjutnya mikroba ini tidak mampu lagi untuk menurunkan TPH sampai 1%, sesuai Keputusan MenLH no. 128 Tahun 2003. Untuk itu dilakukan penelitian yang bertujuan mendapatkan teknik bioremediasi yang efektif untuk mengatasi limbah minyak berat yang semakin lama semakin menumpuk dengan menggunakan konsorsium bakteri yang diperoleh dari limbah minyak berat dan kotoran hewan. Mencari spesies bakteri yang berperan aktif dalam mendegradasi senyawa poliaromatik yang terdapat pada limbah minyak berat dan menguji kemampuan spesies bakteri yang diperoleh dalam bentuk tunggal dan campurannya.

Penelitian dilakukan dengan beberapa tahapan yaitu tahap pertama untuk

melihat pengaruh penambahan surfaktan anionik dan nonionik dalam meningkatkan dispersi limbah minyak berat ke dalam air, karena limbah minyak berat yang diperoleh dari lapangan minyak Duri memiliki tekstur yang liat menyebabkan sulit untuk terdispersi ke dalam air. Surfaktan yang digunakan adalah surfaktan anionik (Linear Alkilbenzena Sulfonat/LAS dan Natrium Dodesil Sulfat/NDS) dan nonionik (Tween 80 dan Brij 35). Tahap kedua melakukan bioremediasi tanah tercemar limbah minyak berat menggunakan konsorsium bakteri dengan teknik bioslurry dan landfarming. Konsorsium bakteri yang digunakan diperoleh dari limbah minyak berat yang dicampur dengan kotoran hewan. Limbah minyak berat diambil dari lapangan minyak Duri, PT CPI dan kotoran hewan (sapi dan kuda) diperoleh dari Fakultas Peternakan IPB. Konsorsium bakteri yang digunakan dalam mendegradasi limbah minyak berat dengan teknik bioslurry diuji juga kemampuannya dengan menggunakan teknik landfarming. Tahap ketiga yaitu melakukan isolasi, seleksi dan identifikasi

bakteri pendegradasi minyak bumi dari konsorsium bakteri. Isolasi dilakukan untuk mendapatkan isolat yang memiliki kemampuan untuk mendegradasi senyawa Poliaromatik Hidrokarbon (PAH) yang terdapat dalam limbah minyak berat. Untuk mendapatkan 3 isolat yang terbaik, dilakukan proses seleksi dengan menghitung persen degradasi tertinggi selama 1 bulan pengamatan. Terhadap 3 isolat yang memiliki kinerja terbaik ini dilakukan identifikasi secara molekuler. Tahap keempat yaitu menguji kemampuan spesies bakteri dan campuran (konsorsium) bakteri dalam mendegradasi limbah minyak bumi fraksi berat.

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil, bahwa penambahan

surfaktan dan pengaruh kecepatan pengadukan mampu meningkatkan dispersi limbah minyak bumi dalam media air. Penggunaan LAS pada konsentrasi 0.04% lebih baik meningkatkan dispersi limbah minyak bumi ke dalam air dibandingkan NDS, Tween 80 dan Brij 35 karena stabilitas emulsi LAS lebih tinggi (1.58%) dibandingkan NDS (0.45%), Tween 80 (0.24%) dan Brij 35 (0.22%). Bioremediasi tanah tercemar limbah minyak berat dengan teknik bioslurry lebih efektif dibandingkan dengan teknik landfarming. Pada teknik bioslurry, bakteri dapat tumbuh dengan baik dengan populasi mencapai 3.47 x 1010, pada kondisi pH yang berkisar diantara 7.5 sampai 8.5. Selama 1 bulan pengamatan persentasi TPH turun sampai mencapai 0.11% dari persentasi TPH awal sebesar 20.71%, berada jauh dibawah ambang batas yang ditetapkan oleh Keputusan MenLH no. 128 Tahun 2003 yaitu sebesar 10000 ppm atau 1 %. Dengan teknik landfarming pada 4 bulan pengamatan didapat persentase TPH yang masih cukup tinggi yaitu 5.58%, hal ini mengindikasikan bahwa proses biodegradasi berjalan lambat sejalan dengan perkembangan bakteri yang tidak tumbuh dengan baik, didukung juga dengan kadar pH yang tidak optimal serta kadar air yang rendah. Akan tetapi walaupun lambat, proses biodegradasi tetap berlangsung dengan adanya gas CO2 dan NH3

yang dihasilkan selama pengamatan. Keberlangsungan proses biodegradasi juga didukung oleh data GC-MS yang menunjukkan bahwa setelah 4 bulan proses bioremediasi, teridentifikasi senyawa hidrokarbon dari C-6 sampai C-12 yang pada awalnya terdiri dari senyawa hidrokarbon dari C-6 sampai C-35.

Pada tanah tercemar limbah minyak berat berhasil diisolasi 11 isolat bakteri yang mampu mendegradasi senyawa fenantrena, dibenzotiofena dan fluorena. Dari 11 isolat yang didapat, bakteri yang memiliki kinerja terbaik dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon yang terdapat dalam limbah minyak berat adalah isolat bakteri dengan kode MY7, MY12 dan MYFlr. Berdasarkan analisis penjajaran urutan nukleotida parsial gen pengkode 16S rDNA menggunakan program BLAST, bakteri dengan kode isolat MY7 mempunyai tingkat kesamaan tertinggi dengan Salipiger sp. PR55-4 dengan persentase tingkat kesamaan 100%, bakteri dengan kode isolat MY12 mempunyai tingkat kesamaan tertinggi dengan Bacillus altituditis dengan persentase tingkat kesamaan 97%, dan bakteri dengan kode isolat MYFlr mempunyai tingkat kesamaan tertinggi dengan Ochrobactrum anthropi dengan persentase tingkat kesamaan 97%. Campuran atau konsorsium bakteri lebih baik dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon yang terdapat pada tanah tercemar limbah minyak berat. Bakteri Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis, dan Ochrobactrum anthropi pada bioremediasi limbah minyak berat

selama 21 hari menunjukkan % degradasi sebesar 51.65%, 54.26%, dan 46.76% sedangkan spesies kombinasi memiliki % degradasi sebesar 60.13% untuk kombinasi Salipiger sp. PR55-4 dan Bacillus altitudinis, 57.00% untuk kombinasi Salipiger sp. PR55-4 dan Ochrobactrum anthropi. dan untuk campuran bakteri Bacillus altitudinis dan Ochrobactrum anthropi memiliki persen degradasi sebesar 62.47%. Dibandingkan dengan spesies tunggal, spesies campuran memiliki % degradasi yang lebih baik. Kombinasi terbaik untuk mendegradasi limbah minyak berat adalah kombinasi bakteri Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis, dan Ochrobactrum anthropi dengan % degradasi terbesar yaitu sebesar 81.52%.

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2010 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang

1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa

mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan

karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah;

b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya

tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.

BIOREMEDIASI TANAH TERCEMAR LIMBAH MINYAK

BERAT MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI

CHARLENA

Disertasi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Doktor pada Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR 2010

Penguji Ujian Tertutup : Prof. Dr. Ir. Surjono H. Sutjahjo, MS (Ketua Program Studi PSL Sekolah Pascasarjana IPB) : Dr. Ir. Erliza Noer (Staf Pengajar Departemen TIP Fateta IPB) Penguji Ujian Terbuka : Dr. Ir. Anas Miftah Fauzi, M. Eng (Wakil Rektor IPB Bidang Riset dan Kerjasama)

: Dr. Dra. Yusni Yetti, M.Si (Asisten Staf Khusus Presiden RI Bidang Pangan dan Energi)

Judul Disertasi : Bioremediasi Tanah Tercemar Limbah Minyak Berat Menggunakan Konsorsium Bakteri

Nama : Charlena NRP : P062040101 Program Studi : Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan (PSL)

Disetujui

Komisi Pembimbing

Dr.Ir.Zainal Alim Mas’ud, DEA Prof.Dr.Ir. Iswandi Anas, M.ScKetua Anggota

Dr.Ir.Yadi Setiadi, M.Sc Anggota Anggota

Dr.Ir.Mohamad Yani, M.Eng

Diketahui

Ketua Program Studi Pengelolaan Dekan Sekolah Pascasarjana Sumberdaya Alam dan Lingkungan

Prof.Dr.Ir.Surjono H.Sutjahjo.MS Prof.Dr.Ir.Khairil A.Notodiputro.MS

Tanggal Ujian : 24 Agustus 2010 Tanggal Lulus:

PRAKATA

Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang yang telah memberi petunjuk, rahmat dan ridho-Nya sehingga penulis mendapat kemudahan dan kelancaran dalam menyelesaikan penulisan disertasi yang berjudul: BIOREMEDIASI TANAH TERCEMAR LIMBAH MINYAK BERAT MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI. Disertasi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan, Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.

Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Dr. Ir. Zainal Alim Mas’ud, DEA, Bapak Prof. Dr. Ir. Iswandi Anas, M.Sc, Bapak Dr. Ir. Yadi Setiadi, M.Sc, dan Bapak Dr. Ir. Mohamad Yani, M.Eng selaku komisi pembimbing atas seluruh sumbangan pikiran, arahan, dan bimbingan yang telah diberikan dengan penuh kesabaran dan tidak mengenal lelah sejak awal rencana penelitian disusun hingga selesainya penulisan disertasi ini. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS selaku Ketua Departemen Kimia Institut Pertanian Bogor atas segala perhatian, bantuan, motivasi, doa, kemudahan dan memberikan kesempatan kepada penulis untuk menempuh pendidikan S3. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Surjono H. Sutjahjo, MS selaku Ketua Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan Institut Pertanian Bogor (PSL-IPB). Secara khusus, penulis menyampaikan terima kasih yang tak terhingga kepada suami dan anak-anak tercinta atas pengorbanan,doa dan curahan kasih sayang, serta dukungannya selama penulis menjalani program studi S3 ini. Penulis juga menyampaikan terima kasih yang tulus kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan dan masukan bagi penulisan disertasi ini.

Ibarat membangun sebuah monumen, kesempurnaan dapat diwujudkan dari hasil polesan di setiap sisi yang mendapat berbagai komentar dan kritikan. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa disertasi ini masih sangat jauh dari sempurna. Namun demikian, harapan penulis semoga disertasi ini dapat memberikan manfaat bagi pemulihan lahan tambang limbah minyak bumi khususnya lahan tambang minyak bumi fraksi berat.

Bogor, Agustus 2010 Charlena

UCAPAN TERIMA KASIH

Selama penelitian dan penyusunan disertasi ini banyak sekali pihak yang memberikan bantuan moril, materiil serta dukungan doa. Disampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada:

1. Laboratorium Terpadu Institut Pertanian Bogor 2. Dirjen DIKTI Departemen Pendidikan Nasional Indonesia melalui Dana

Hibah Doktor 2009 3. Dr. Ir. Zainal Alim Mas’ud, DEA, ketua komisi pembimbing dan kepala

Laboratorium Lab Terpadu IPB 4. Prof. Dr. Ir. Iswandi Anas, M.Sc, anggota komisi pembimbing 5. Dr. Ir. Yadi Setiadi, M.Sc, anggota komisi pembimbing 6. Dr. Ir. Mohamad Yani, M.Eng, anggota komisi pembimbing 7. Dr. Drh. Hasim, DEA, Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam IPB 8. Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS, ketua Departemen Kimia FMIPA IPB 9. Prof. Dr. Ir. Surjono H. Sutjahjo, MS, ketua Program Studi Pengelolaan

Sumberdaya Alam dan Lingkungan Sekolah Pascasarjana IPB 10. Prof. Dr. Ir. M. Anwar Nur, M.Sc, Guru Besar Departemen Kimia FMIPA

IPB 11. PT Mandau Cipta Tenaga Nusantara Duri, melalui fasilitas dan dana yang

diberikan 12. Ir. Zaki, atas bantuan selama penelitian dan penulisan disertasi 13. Seluruh dosen dan civitas akademika Departemen Kimia FMIPA IPB 14. Seluruh staff dosen dan pegawai Laborattorium Kimia Anorganik FMIPA

IPB 15. Seluruh staff, pegawai dan laboran Laboratorium Terpadu IPB 16. Para mahasiswa bimbingan yang membantu penelitian ini 17. Teman-teman seperjuangan di Program Studi PSL IPB 18. Suami tercinta, Syafli SE dan anak-anak tersayang, Nadiah Chalisya,

M.Hafidz Charsyana, atas pengorbanan, cinta dan doanya 19. Orang tua, H. Chaidir dan Rohana (Alm), yang selalu memberikan kasih

sayang, doa, semangat dan senantiasa mengingatkan untuk selalu bersyukur kepada ALLAH SWT

20. Kakak-kakak dan adik-adik, atas doa dan kasih sayangnya 21. Bibi dirumah yang telah mengurus seluruh urusan di rumah dan anak-anak 22. Semua pihak yang telah membantu, memberikan dukungan dan kontribusi

baik secara langsung maupun tidak langsung, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu

Atas segala bantuan yang diberikan dengan penuh keikhlasan, penulis ucapkan terima kasih dan tiada balasan yang dapat disampaikan melainkan doa tulus semoga ALLAH SWT membalas amal baik yang telah diberikan agar senantiasa dalam lindungan-Nya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Agustus 2010 Charlena

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Lubuk Alung, Sumatera Barat pada tanggal 22

Desember 1967, anak ke enam dari sepuluh bersaudara dari Chaidir dan Rohana

(Alm). Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas, lulus pada tahun 1992. Pada tahun

yang sama, penulis diterima di Departemen Kimia Program Magister Institut

Teknologi Bandung dan menamatkannya pada tahun 1995.

Penulis bekerja sebagai staf pengajar Kimia pada Jurusan Kimia Universitas

Sriwijaya pada tahun 1995 dan tahun 1996 menikah dengan Syafli dan dianugrahi

sepasang anak, Nadiah Chalisya (tahun 1997) dan Muhammad Hafidz Charsyana

(tahun 2002). Kemudian pada pertengahan tahun 2000 bekerja sebagai staf

pengajar Kimia pada Departemen Kimia Institut Pertanian Bogor sampai

sekarang. Kesempatan untuk melanjutkan ke program doktor pada Program Studi

Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan, Sekolah Pascasarjana Institut

Pertanian Bogor diperoleh pada tahun 2004. Beasiswa pendidikan pascasarjana

diperoleh dari Departemen Pendidikan Nasional Repuplik Indonesia.

Selama mengikuti program S3, penulis telah menghasilkan karya ilmiah

yang berjudul Profil Kelarutan Limbah Minyak Bumi dalam Air akibat Pengaruh

Surfaktan Nonionik dan Laju Pengadukan yang diterbitkan pada Chemistry

Progress, Majalah Publikasi Ilmu Kimia, Volume 2 Nomor 2, November 2009.

Artikel lain yang berjudul Produksi Gas Karbondioksida Selama Proses

Bioremediasi Limbah Heavy Oil dengan Teknik Landfarming, juga telah

diterbitkan pada jurnal yang sama, Volume 3 Nomor 1, Mei 2010. Artikel yang

berjudul Profil Kelarutan Limbah Minyak Bumi dalam Air akibat Pengaruh

Surfaktan Anionik dan Laju Pengadukan akan diterbitkan pada Jurnal Ilmiah

Nasional Berita Biologi, LIPI pada akhir tahun 2010 ini. Karya-karya ilmiah

tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.

i

DAFTAR ISI Halaman

DAFTAR TABEL.............................................................................................. iv DAFTAR GAMBAR......................................................................................... v DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................... viii 1

PENDAHULUAN

Latar Belakang.............................................................................................. 1 Permasalahan................................................................................................. 6 Perumusan Masalah....................................................................................... 8 Tujuan Penelitian........................................................................................... 9 Manfaat Penelitian......................................................................................... 9 Kebaruan Penelitian....................................................................................... 10 Ruang Lingkup Penelitian............................................................................. 12 Kerangka Pemikiran....................................................................................... 12 Daftar Pustaka............................................................................................... 14 2

PENINGKATAN DISPERSI LIMBAH MINYAK BERAT DALAM AIR DENGAN PENAMBAHAN SURFAKTAN

Abstrak…………………………………………………………………….. 17 Pendahuluan……………………………………………………………….. 19 Metodologi Penelitian……………………………………………………… Bahan dan Alat………………………………………………………… 20 Pengukuran Bobot Jenis Akuades dan Surfaktan……………………… 20 Pengukuran Tegangan Permukaan Surfaktan…………………………. 20 Pengukuran Busa Larutan Surfaktan ………………………………….. 21 Pengaruh Konsentrasi Surfaktan Terhadap Stabilitas Emulsi................. 21 Pengaruh Laju Pengadukan Terhadap Dispersi Minyak dalam Air…… 22 Pengukuran TPH Fasa Padat ………………………………………….. 22 Pengukuran TPH Fasa Cair …………………………………………… 22 Pengukuran pH………………………………………………………… 23 Pengukuran COD ……………………………………………………… 23 Hasil dan Pembahasan Tegangan Permukaan Larutan Surfaktan……………………………… 24 Pengaruh Konsentrasi Surfaktan pada Stabilitas Emulsi......................... 27 Pengukuran Tinggi Busa………………………………………………. 28 Pengukuran pH pada Variasi Kecepatan Pengadukan............................ 30 Pengaruh Pengadukan Terhadap Nilai TPH…………………………… 31 Pengaruh Pengadukan Terhadap Nilai COD…………………………… 34 Simpulan……………………………………………………………………. 35 Daftar Pustaka……………………………………………………………… 35 Lampiran……………………………………………………………………. 37

ii

3 BIOREMEDIASI TANAH TERCEMAR LIMBAH MINYAK BERAT MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI DENGAN TEKNIK BIOSLURRY DAN LANDFARMING

Abstrak…………………………………………………………………….. 55 Pendahuluan……………………………………………………………….. 55 Metodologi Penelitian Bahan dan Alat………………………………………………………… 59 Pengembangan Konsorsium Bakteri…………………………………... 59 Bioremediasi dengan Teknik Bioslurry………………………………... 60 Bioremediasi dengan Teknik Landfarming……………………………. 60 Pencuplikan Gas CO2 dan NH3 Selama Proses Bioremediasi dengan

Teknik Landfarming…………………………………………………. 61 Analisa Gas CO2 62 …………………………………………………….. Analisa Gas NH3 62 …………………………………………………….. Hasil dan Pembahasan Bioremediasi dengan Teknik Bioslurry………………………………... 63 Pertumbuhan Bakteri………………………………………………… 65 Pengontrolan pH……………………………………………………… 65 Penurunan TPH………………………………………………………. 66 Bioremediasi dengan Teknik Landfarming……………………………. 68 Perubahan pH………………………………………………………… 68 Perubahan Kadar Air…………………………………………………. 69 Perubahan Suhu………………………………………………………. 70 Perubahan TPH……………………………………………………….. 71 Perubahan Senyawa Hidrokarbon……………………………………. 78 Analisis Gas Selama Proses Biodegradasi............................................ 82 Produksi Gas CO2 82 ................................................................................. Produksi Gas NH3 85 ……………………………………………………. Simpulan……………………………………………………………………. 87 Daftar Pustaka……………………………………………………………… 87 Lampiran…………………………………………………………………… 91 4

ISOLASI, SELEKSI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI PENDEGRADASI SENYAWA HIDROKARBON PADA TANAH TERCEMAR LIMBAH MINYAK BERAT

Abstrak…………………………………………………………………….. 107 Pendahuluan……………………………………………………………….. 109 Metodologi Penelitian……………………………………………………… 110 Bahan dan Alat………………………………………………………… 110 Pengambilan Sampel…………………………………………………… 110 Isolasi Bakteri Pendegradasi Hidrokarbon…………………………….. 111 Seleksi Isolat Bakteri………………………………………………….. 112 Identifikasi Biakan Murni Terseleksi Pendegradasi Hidrokarbon…….. 112 HASIL DAN PEMBAHASAN Isolasi Bakteri Pendegradasi Senyawa Hidrokarbon............................... 114

Pengukuran Aktivitas Emulsifikasi Menggunakan Parafin Padat......... 118

iii

Seleksi Isolat Bakteri Pendegradasi Senyawa Hidrokarbon................... 118 Populasi Bakteri pada Seleksi Isolat................................................ 119 Perubahan pH pada Seleksi Isolat.................................................... 120 Nilai TPH pada Seleksi Isolat.......................................................... 121 Nilai COD pada Seleksi Isolat......................................................... 123 Identifikasi Isolat MY7, MY12 dan MFlr…………………………….. 123 Simpulan…………………………………………………………………… 126 Daftar Pustaka…………………………………………………………….. 126 Lampiran…………………………………………………………………… 128 5

KEMAMPUAN ISOLAT TUNGGAL DAN CAMPURAN DALAM MENDEGRADASI SENYAWA HIDROKARBON PADA LIMBAH MINYAK BERAT

Abstrak…………………………………………………………………….. 137 Pendahuluan……………………………………………………………….. 139 Metodologi Penelitian……………………………………………………… 140 Bahan dan Alat………………………………………………………… 140 Peremajaan Spesies Bakteri …………………………………………… 140 Preparasi Inokulum pada Media Kaya dan Media Minimal.................... 141 Pengujian Spesies Bakteri……………………………………………… 141 Aplikasi pada Tanah Tercemar dengan Penggunaan Spesies Tunggal.... 142 Aplikasi pada Tanah Tercemar dengan Penggunaan Kombinasi Spesies

Bakteri...................................................................................................... 142

Pengukuran pH………………………………………………………… 142 Pengukuran TPH Fasa Cair …………………………………………… 143 Pengukuran TPH Fasa Padat ………………………………………….. 143 Pengukuran Populasi Bakteri………………………………………….. 144 Pengukuran Kadar COD ………………………………………………………… 144 Hasil dan Pembahasan Pemeliharaan Spesies Bakteri…………………………………………. 145 Pengujian Spesies Bakteri…………………………………………….. 147 Proses Biodegradasi Limbah Minyak Berat…………………………… 151 Pertumbuhan Bakteri dari Spesies Tunggal dan Campuran Selama

Proses Biodegradasi………………………………………………… 151

Nilai pH Spesies Tunggal dan Campuran………………………….. 153 Nilai TPH Fasa Padat Spesies Tunggal dan Campuran…………….. 155 Nilai TPH Fasa Cair Spesies Tunggal dan Campuran……………… 157 Nilai COD Spesies Tunggal dan Campuran………………………… 158 Simpulan……………………………………………………………………. 159 Daftar Pustaka……………………………………………………………… 159 Lampiran…………………………………………………………………… 167 6

PEMBAHASAN UMUM………………………………………………….

169

Daftar Pustaka……………………………………………………………… 179 7

SIMPULAN DAN SARAN………………………………………………..

180

iv

DAFTAR TABEL Halaman

1.1 Perbandingan biaya berbagai teknologi remediasi tanah ……………….. 3 2.1 Tegangan permukaan maksimum dan minimum dari larutan surfaktan… 24 2.2 Nilai pH surfaktan anionik dan nonionik pada variasi kecepatan

pengadukan……………………………………………………………… 30

3.1 Komposisi bioremediasi dengan teknik landfarming................................ 61 3.2 Persamaan regresi penurunan TPH dari berbagai perlakuan dengan

Teknik landfarming.................................................................................... 73

3.3 Senyawa yang hilang pada akhir pengukuran selama proses

bioremediasi dengan teknik landfarming ……………………………….. 81

3.4 Perubahan luas puncak (%) senyawa yang terdeteksi dengan GCMS di

awal dan di akhir pengukuran pada perlakuan LMB dengan kompos….. 82

4.1 Uji konfirmasi isolat menggunakan senyawa model fenantrena,

dibenzotiofena, dan fluorena...................................................................... 117

4.2 Hasil uji aktifitas emulsifikasi dari supernatan isolat hasil isolasi............. 118 4.3 Hasil identifikasi molekuler 3 isolat unggul…………………………….. 125 5.1 Komposisi media kaya dan media minimal............................................... 141 5.2 Hasil pengujian daya hambat 3 spesies unggul terhadap berbagai jenis

minyak…………………………………………………………………… 148

5.3 Kemampuan degradasi hidrokarbon oleh Pseudomonas dan Enterobacter...............................................................................................

153

6.1 Beberapa hasil penelitian teknologi biormediasi........................................ 174 6.2 Perbandingan teknik landfarming dan bioslurry………………………… 178

v

DAFTAR GAMBAR Halaman

1.1 Diagram alir kerangka pikir penelitian.................................................. 13 2.1 Tegangan permukaan larutan surfaktan anionik………………..…….. 25 2.2 Tegangan permukaan larutan surfaktan nonionik……………………. 25 2.3 Struktur molekul surfaktan LAS, NDS, Tween 80 dan Brij 35………. 26 2.4 Stabilitas emulsi LAS dan NDS pada berbagai konsentrasi.................. 27 2.5 Stabilitas emulsi Tween 80 dan Brij 35 pada berbagai konsentrasi...... 28 2.6 Perubahan tinggi busa maksimum dan tinggi busa setelah 5 menit

pada perlakuan dengan LAS dan NDS………………………………. 29

2.7 Perubahan tinggi busa maksimum dan tinggi busa setelah 5 menit

pada perlakuan dengan Tween 80 dan Brij 35………………………. 29

2.8 Pengaruh penambahan LAS dan NDS dan kecepatan pengadukan

terhadap konsentrasi TPH fasa cair dan TPH fasa padat……………. 33

2.9 Pengaruh penambahan Tween 80 dan Brij 35 dan kecepatan

pengadukan terhadap konsentrasi TPH fasa cair dan TPH fasa padat 33

2.10

Perubahan nilai COD pada surfaktan anionik dan pada surfaktan anionik terhadap kecepatan pengadukan……………………………..

34

3.1 Pencuplikan gas CO2 dan NH3 selama proses bioremediasi dengan

teknik landfarming…………………………………………………..... 62 3.2 Proses bioremediasi dengan teknik bioslurry dari limbah minyak

berat pada hari ke-3................................................................................ 64

3.3 Pertumbuhan populasi bakteri selama proses bioremediasi dengan

teknik bioslurry...................................................................................... 65

3.4 Perubahan pH selama proses bioremediasi dengan teknik bioslurry…. 66 3.5 Perubahan nilai TPH fasa cair selama proses bioremediasi dengan

teknik bioslurry...................................................................................... 67

3.6 Penurunan TPH fasa padat selama proses bioremediasi dengan

teknik bioslurry……………………………………………………….. 68

vi

3.7 Perubahan pH selama proses bioremediasi teknik landfarming pada berbagai perlakuan…………………………………………………..

68

3.8 Perubahan kadar air selama proses bioremediasi teknik landfarming

pada berbagai perlakuan……………………………………………. 69

3.9 Perubahan suhu selama proses bioremediasi teknik landfarming

pada berbagai perlakuan……………………………………………. 70

3.10 Perubahan Nilai TPH selama proses bioremediasi pada berbagai

perlakuan............................................................................................. 72

3.11 Degradasi hidrokarbon alkana melalui oksidasi terminal.................... 74 3.12 Degradasi hidrokarbon alkana melalui oksidasi subterminal.............. 74 3.13 Degradasi benzena menjadi katekol melalui reaksi hidroksilasi

aromatik............................................................................................... 75

3.14 Degradasi senyawa aromatik dua cincin (naftalen) menjadi katekol 76 3.15 Degradasi senyawa aromatik 3 cincin (fenantren) menjadi katekol 76 3.16 Jalur pemecahan orto untuk katabolisme katekol…………………… 77 3.17 Jalur pemecahan meta untuk katabolisme katekol………………….. 77 3.18 Kromatogram GC-MS dari limbah minyak berat pada awal

perlakuan ............................................................................................ 79

3.19 Kromatogram GC-MS dari limbah minyak berat + kompos diakhir

perlakuan.............................................................................................. 80

3.20 Produksi gas CO2 dengan teknik landfarming selama proses

bioremediasi pada berbagai perlakuan…………………………….. 83 3.21 Produksi gas NH3 dengan teknik landfarming pada berbagai

perlakuan……………………………………………………………. 86 4 .1 Populasi mikroba pada campuran LMB dengan kotoran sapi dan kuda

dan colony library pada medium marine agar……..................................... 115

4.2 Uji konfirmasi isolat-isolat yang mampu mendegradasi senyawa

model dibenzotiofena.......................................................................... 116

4.3 Uji konfirmasi isolat-isolat yang mampu mendegradasi senyawa

model dibenzotiofena ............................................................................ 116

vii

4.4 Uji konfirmasi isolat-isolat yang mampu mendegradasi senyawa model dibenzotiofena fluorena..........................................................

116

4.5 Pemurnian isolat menggunakan metode gores pada senyawa

dibenzotiofena, fluorena, dan fenantrena …………………………… 117

4.6 Pertumbuhan isolat bakteri pada media LMB 5%........................... 119 4.7 Perubahan pH isolat bakteri pada media LMB 5% ............................. 120 4.8 Perubahan TPH fasa padat bakteri pada media LMB 5%................. 121 4.9 Persen degradasi isolat bakteri pada media LMB 5%....................... 122 4.10 Perubahan Nilai COD isolat bakteri pada media LMB 5%.............. 123 4.11 Hasil purifikasi 3 isolat unggul dengan PEG precipitation method 124 5.1 Pertumbuhan bakteri Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis

dan Ochrobactrum anthropi pada media minimal dengan menggunakan minyak diesel 5%.........................................................

145

5.2 Pengujian bakteri Ochrobactrum anthropi, Salipiger sp. PR55-4

dan Bacillus altitudinis pada berbagai minyak……………………… 147

5.3 Pengujian biodegradasi spesies bakteri dan campurannya pada

konsentrasi 5% minyak diesel………………………………………. 150

5.4 Populasi bakteri dari spesies tunggal dan campuran............................ 152 5.5 Perubahan pH media fermentasi dengan menggunakan spesies

tunggal dan campuran selama proses bioremediasi…………………. 154

5.6 Persen TPH fasa padat dari spesies tunggal dan campuran selama

21 hari……………………………………………………………….. 155

5.7 Persen degradasi dari spesies tunggal dan campuran selama 21 hari 156 5.8 Persen TPH fasa cair dari spesies tunggal dan campuran selama 21

hari....................................................................................................... 157

5.9 Perubahan nilai COD dari spesies tunggal dan campuran………….. 158

viii

DAFTAR LAMPIRAN Halaman

2.1 Penentuan densitas larutan LAS......................................................... 37 2.2 Penentuan densitas larutan NDS........................................................ 37 2.3 Penentuan densitas larutan Tween 80……………………………… 38 2.4 Penentuan densitas larutan Brij 35…………………………………. 38 2.5 Penentuan tegangan permukaan LAS dengan metode Du Noűy…… 39 2.6 Penentuan tegangan permukaan NDS dengan metode Du Noűy…… 39 2.7 Penentuan tegangan permukaan Tween 80 dengan metode Du Noűy 39 2.8 Penentuan tegangan permukaan Brij 35 dengan metode Du Noűy… 40 2.9 Pengukuran stabilitas emulsi LAS...................................................... 41 2.10 Pengukuran stabilitas emulsi NDS…………………………………. 41 2.11 Pengukuran stabilitas emulsi Tween 80……………………………. 41 2.12 Pengukuran stabilitas emulsi Brij 35……………………………….. 42 2.13 Standardisasi larutan FAS 0.5000 N dengan larutan K2Cr2O7 42

0.0250 N.............................................................................................. 2.14 Pengukuran busa LAS......................................................................... 43 2.15 Pengukuran busa NDS……………………………………………… 44 2.16 Pengukuran busa Tween 80................................................................ 45 2.17 Pengukuran busa Brij 35……………………………………………. 45 2.18 Pengukuran TPH fasa padat sampel awal........................................... 46 2.19 Pengukuran pH sebelum dan setelah pengadukan pada LAS dan

NDS………………………………………………………………… 46

2.20 Pengukuran pH sebelum dan setelah pengadukan pada Tween 80 dan Brij 35

46

2.21 Pengukuran TPH fasa cair dengan penambahan LAS 0.04%............ 47 2.22 Pengukuran TPH fasa cair dengan penambahan NDS 0.15%............ 47

ix

2.23 Pengukuran TPH fasa cair setelah pengadukan dengan penambahan surfaktan Tween 80 dan Brij 35.........................................................

48

2.24 Pengukuran TPH fasa padat dengan penambahan LAS 0.04%.......... 48 2.25 Pengukuran TPH fasa padat dengan penambahan NDS 0.15%.......... 49 2.26 Pengukuran TPH fasa padat dengan penambahan surfaktan Tween

80 dan Brij 35...................................................................................... 49

2.27 Pengukuran COD dengan penambahan LAS 0.04%.......................... 50 2.28 Pengukuran COD dengan penambahan NDS 0.15%.......................... 51 2.29 Pengukuran COD dengan penambahan surfaktan Tween 80 dan

Brij 35................................................................................................. 52

2.30 Uji ANOVA nilai TPH fasa cair LAS dan NDS................................ 53 3.1 Nilai pH selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming…. 91 3.2 Nilai kadar air selama proses bioremediasi dengan teknik

landfarming…………………………………………………………. 92

3.3 Nilai suhu selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming 93 3.4 Nilai TPH selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming 94 3.5 Nilai persen degradasi selama proses bioremediasi dengan teknik

landfarming…………………………………………………………. 94

3.6 Data kromatogram GCMS dari berbagai perlakuan pada awal dan

akhir pengukuran………………………………………………….. 95

3.7 Senyawa hidrokarbon yang terdeteksi pada awal pengukuran…….. 97 3.8 Senyawa hidrokarbon yang terdeteksi di akhir pengukuran pada

berbagai perlakuan………………………………………………….. 98

3.9 Perubahan area senyawa yang terdeteksi dengan GCMS selama

proses bioremediasi…………………………………………………. 100

3.10 Konsentrasi gas CO2 (mg/m3 ) selama proses bioremediasi dengan

landfarming………………………………………………………… 104 3.11 Konsentrasi Gas NH3 (μg/m3 ) selama proses bioremediasi dengan

landfarming………………………………………………………… 105

x

4.1 Komposisi media marine agar……………………………………… 128 4.2 Perubahan nilai TPC pada proses seleksi isolat.................................. 129 4.3 Perubahan nilai pH pada proses seleksi isolat……………………… 130 4.4 Perubahan nilai TPH fasa padat pada proses seleksi isolat................. 131 4.5 Perubahan persen degradasi pada proses seleksi isolat...................... 132 4.6 Perubahan nilai COD pada proses seleksi isolat……………………. 133 4.7 Pohon Filogenetik Bacillus altitudinis……………………………… 134 4.8 Pohon Filogenetik Ochobactrum anthropi…………………………. 134 4.9 Pohon Filogenetik Salipiger sp. PR55-4……………………………. 135 4.10 Pohon Filogenetik 3 Isolat Campuran………………………………. 136 5.1 Komposisi media marine broth…………………………………….. 162 5.2 Persen TPH fasa padat (%b/b) dari spesies tunggal dan campuran… 163 5.3 Persen TPH fasa cair (%b/v) dari spesies tunggal dan campuran….. 164 5.4 Persen degradasi TPH dari spesies tunggal dan campuran…………. 165 5.5 Nilai COD (mg/mL) dari spesies tunggal dan campuran…………… 166 5.6 Nilai TPC(CFUg/mL) dari spesies tunggal dan campuran…………. 167 5.7 Nilai pH dari spesies tunggal dan campuran……………………….. 167

BAB I

PENDAHULUAN Latar Belakang

Minyak bumi merupakan sumber energi utama untuk memenuhi

kebutuhan masyarakat pada saat ini maupun pada masa yang akan datang.

Permintaan terhadap minyak bumi semakin besar sejalan dengan kebutuhan

manusia yang semakin meningkat yaitu sebesar 35000 juta ton per tahun. Untuk

memenuhi kebutuhan ini akan meningkatkan eksplorasi, eksploitasi, pengolahan,

pengangkutan serta penyimpanan. Indonesia sebagai salah satu negara penghasil

minyak bumi memproduksi 988000 barrel per hari pada tahun 2008 untuk

memenuhi permintaan minyak dunia (Priyono 2009). Semakin besar produksi

minyak bumi, semakin berpotensi untuk mencemari lingkungan bila minyak bumi

tumpah atau terbuang ke lingkungan. Minyak bumi tersebut akan menjadi limbah

yang dapat menjadi pencemar yang berbahaya dan beracun dan akan berpengaruh

terhadap kehidupan tanaman, hewan maupun manusia.

Limbah minyak bumi dapat berasal dari tumpahan, ceceran ataupun

buangan dari minyak bumi maupun produk-produk yang dihasilkan, minyak bekas

pakai, dan minyak yang terkandung dalam limbah dari suatu kegiatan industri.

Limbah tersebut akan menimbulkan masalah apabila memiliki kandungan TPH

lebih besar dari 1% dan total PAH lebih besar dari 10 ppm bila dibiarkan akan

mengganggu dan merusak ekosistem lingkungan, bila dibakar akan menimbulkan

pencemaran udara dan bila didaur ulang memerlukan teknologi dan biaya yang

tinggi. Oleh karena itu limbah minyak bumi bila terbuang ke lingkungan perlu

ditanggulangi semaksimal mungkin (MenLH 2003).

Apabila limbah tersebut tidak dikelola, maka akan menimbulkan masalah

lingkungan yang tidak saja mengganggu keindahan alam tetapi dapat

menimbulkan masalah yang lebih serius yaitu tercemarnya air, tanah dan udara.

Akibat selanjutnya adalah terganggunya kehidupan makhluk di muka bumi

bahkan dapat memusnahkan spesies atau komunitas tertentu (Anas 1998).

2

Problem pencemaran lingkungan akibat tingginya kegiatan produksi

minyak bumi dan konsumsi bahan bakar minyak semakin terasa dampaknya.

Dampak yang ditimbulkan dari kegiatan produksi minyak bumi dan konsumsi

bahan bakar minyak terhadap lingkungan seperti emisi SO2, NOx, hidrogen

sulfida, hidrokarbon, CO, CO2

Upaya-upaya penanggulangan pencemaran secara konvensional yang

berdasarkan kepada proses mekanik, fisik, dan kimia, selama ini sering kurang

memuaskan dan tidak memadai lagi (Udiharto 1992). Penanggulangan tumpahan

minyak bumi secara fisika, biasanya digunakan pada awal penanganan. Pada

penanganan ini tumpahan minyak bumi diisolasi secara cepat sebelum minyak

bumi menyebar kemana-mana. Minyak bumi yang berkumpul di permukaan dapat

diambil kembali misalnya dengan oil skimmer, sedangkan yang mengendap sulit

diambil secara fisika. Pengambilan minyak di permukaan tidak dapat dilakukan

secara tuntas. Apabila minyak sudah menyebar kemana-mana cara ini akan sulit

dilakukan (Prince et al. 2003). Penanggulangan secara kimia dilakukan dengan

mencari bahan kimia yang mempunyai kemampuan mendispersi minyak. Tetapi

pemakaian senyawa kimia hanya bersifat memindahkan masalah, di satu pihak

perlakuan dispersan dapat mendispersi minyak bumi sehingga menurunkan

tingkat pencemaran, tetapi di lain pihak penggunaan dispersan telah dilaporkan

bersifat sangat toksik pada biota laut (Fahruddin 2004).

, gas metan, tumpahan minyak, efluen gas serta

efluen lumpur. Bahan dan gas tersebut dapat menyebabkan pemanasan global

secara makro dan degradasi sumberdaya serta kerusakan lingkungan hidup secara

mikro serta berdampak terhadap kesehatan manusia. Bahan dan gas-gas tersebut

tidak hanya menimbulkan pemanasan global, tetapi juga menyebabkan kenaikan

muka air laut (sea level rise) sebagai akibat meningkatnya suhu permukaan bumi,

yang disebabkan oleh efek rumah kaca (green house effect) dan penipisan ozon.

Selain itu juga dapat menimbulkan terjadinya hujan asam, dan dampaknya

menyebabkan terjadinya kerusakan dan kematian organisme hidup (Yetti 2008).

Bila hal ini tidak segera ditanggulangi, pada waktu singkat laju pencemaran akan

menjadi tidak terkendali.

3

Penanganan limbah minyak bumi secara fisika dan kimia tidak tuntas

karena masih meninggalkan residu. Untuk itu salah satu alternatif yang

dikembangkan saat ini adalah proses bioremediasi yang merupakan teknologi

ramah lingkungan, cukup efektif dan efisien serta ekonomis. Bioremediasi relatif

memiliki biaya penanganan yang lebih murah dibandingkan dengan teknologi

alternatif lainnya serta sangat aman dan tidak merusak lingkungan (Morgan dan

Watkinson 1994). Biaya remediasi tanah sangat tergantung pada teknologi yang

digunakan, kisaran biaya dan nilai tengah biaya dari berbagai teknologi remediasi

tanah berdasarkan Walter dan Crawford (1995) dapat dilihat pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1 Perbandingan biaya berbagai teknologi remediasi tanah

Teknologi remediasi Kisaran biaya (US $/m3

Nilai tengah biaya ) (US $/m3)

Insinerasi 350-1600 975 Landfill 100-600 350 Thermal desorption 50-200 125 Pencucian tanah 125-350 237.5 Bioremediasi 40-150 95

Sumber : Walter dan Crawford (1995)

Berdasarkan laporan Cookson (1995) tentang perbandingan efektivitas

biaya terhadap metode-metode penanganan limbah yaitu insinerasi, landfill,

thermal desorption, pencucian tanah dan bioremediasi per tahun per kubik yard,

diketahui pada tahun pertama biaya yang bisa dihemat bila menggunakan

bioremediasi adalah sekitar 67 % bila dibandingkan dengan insenerasi atau sekitar

74% bila dibandingkan dengan landfill.

Selain biaya yang lebih murah, output yang dihasilkan tidak bersifat

toksik dan ramah lingkungan karena proses bioremediasi menggunakan

kemampuan mikroba untuk mendegradasi hidrokarbon yang terdapat dalam

limbah minyak bumi. Kemampuan suatu mikroba dalam mendegradasi suatu

senyawa kompleks, merupakan refleksi dari kemampuan metabolik dari mikroba

tersebut (Cookson 1995). Dalam sistem tanah-air, salah satu faktor penting yang

mempengaruhi kecepatan biodegradasi minyak bumi adalah tingkat kelarutan.

Untuk itu maka penggunaan senyawa seperti surfaktan atau biosurfaktan yang

4

dapat meningkatkan kelarutan hidrokarbon minyak bumi sangat diperlukan

(Jacobussi et al. 2001).

Wisjnuprapto et al. (2005) berhasil mengisolasi bakteri yang memiliki

lapisan ekskret yang dapat berfungsi sebagai biosurfaktan yaitu bakteri dari genus

Azotobacter. Azotobacter sp mampu mengeksresikan beberapa jenis asam

organik seperti asam pantotenat, asam glukoronat dan senyawa eksopolisakarida

(EPS) yang tersusun dari unit-unit glukosa, rhamnosa, galaktosa dan fruktosa.

Senyawa-senyawa ini dapat berfungsi sebagai biosurfaktan. Hasil penelitian

Gogoi et al. (2002) yang menunjukkan bahwa penggunaan biosurfaktan yang

diisolasi dari Pseudomonas sp akan memaksimalkan tingkat biodegradasi minyak

mentah dibandingkan dengan tanpa penambahan biosurfaktan. Penelitian serupa

yang dilakukan oleh Firdaus (2005) dengan menggunakan strain Pseudomonas

aeruginosa BLCC 11060, Bacillus alvei BLCC 11042 dan Micrococcus varians

BLCC 13044 terbukti toleran terhadap minyak bumi dan dapat memproduksi

biosurfaktan yang potensial untuk hidrokarbon minyak bumi dan dapat digunakan

untuk meningkatkan kinerja sistem. Penelitian yang dilakukan oleh Helmy (2006)

juga dapat membuktikan bahwa dengan penambahan surfaktan (Tween 80) dapat

meningkatkan proses biodegradasi sludge minyak bumi oleh konsorsium bakteri

petrofilik.

Hasil penelitian-penelitian yang telah dilakukan diatas menunjukkan

bahwa dengan penambahan surfaktan akan mempengaruhi kinerja dari

biodegradasi minyak bumi beserta turunannya oleh suatu bakteri. Hal tersebut

diatas mendasari dilakukan penelitian pendahuluan dengan menggunakan

surfaktan untuk meningkatkan dispersi limbah minyak bumi yang akan

mempengaruhi kemampuan mikroba dalam melakukan degradasi minyak bumi.

Kemampuan mikroba dalam mendegradasi hidrokarbon telah dieksploitasi

sejak tahun 70-an dan 80-an pada lahan pertanian tempat pembuangan minyak.

Mikroba yang digunakan dapat berupa kultur tunggal maupun kultur campuran

yang mampu mendegradasi minyak bumi. Mikroba yang digunakan dalam

mendegradasi limbah minyak biasanya memiliki kemampuan yang lebih tinggi

jika digunakan sebagai kultur konsorsium atau kultur campuran. Menurut

5

Mangkoedihardjo (2005) mikroba pengurai minyak tidak bekerja secara

individu/spesies tetapi berupa konsorsium multi spesies. Menurut Sanchez (2006),

konsorsium adalah kelompok mikroba yang saling menguntungkan satu dengan

lainnya dan melaksanakan proses dimana masing-masing organisme tidak dapat

melakukannya secara terpisah. Konsorsium mikroba sering disebut juga dengan

kultur campur (mixed culture). Konsorsium mikroba dibuat dengan

mempertimbangkan bahwa antara mikroba yang merupakan anggota konsorsium

tidak berkompetisi dalam melakukan suatu proses tertentu, melainkan diharapkan

antara anggota konsorsium akan mempunyai kerja yang sinergis.

Mikroba memanfaatkan bahan organik baik dalam bentuk limbah maupun

nutrien pendukung lainnya untuk dijadikan sumber karbon atau energi.

Keanekaragaman jenis mikroba memungkinkan untuk menguraikan ribuan jenis

senyawa organik yang berbeda-beda. Setiap mikroba melakukan reaksi oksidasi

dan reduksi dengan mekanisme yang spesifik. Kemampuan tiap-tiap mikroba

yang berbeda-beda ini, apabila digabung dalam suatu kultur campuran diharapkan

mempunyai kemampuan untuk mendegradasi senyawa organik yang sangat

komplek. Penelitian yang dilakukan Ghazali (2004), dengan menggunakan

konsorsium mikroba yang terdiri atas Pseudomonas aeruginosa, Bacillus sp.

Micrococcus sp. dapat mendegradasi limbah minyak bumi yang terdiri atas

senyawa hidrokarbon n-alkana dengan C10 hingga C28 selama 30 hari. Mikroba

ini bekerja secara sinergis dengan memotong senyawa hidrokarbon pada tempat

yang berbeda, kemudian menggunakan senyawa sederhana hasil degradasi sebagai

sumber hidrokarbon dan energinya untuk proses degradasi berikutnya.

Mikroba yang banyak hidup dan berperan di lingkungan hidrokarbon

sebagian besar adalah bakteri (Kadarwati et al. 1994) dan kapang (Yuliar 1995).

Bakteri yang dominan dalam mendegradasi hidrokarbon aromatik seperti fenol

adalah spesies Pseudomonas, Mycobacterium, Acinobacter, Arthobacter, Bacillus

(Alexander 1977). Menurut hasil penelitian dari lapangan minyak Cepu, Cirebon,

Rantau dan Prabumulih diperoleh isolat unggul yaitu Pseudomonas aeruginosa

dan Bacillus coagulans (Anonim 1995). Biodegradasi minyak bumi dipengaruhi

6

oleh nutrien, oksigen, pH, temperatur dan karakteristik tanah (Margesin dan

Schinner 1997).

Limbah minyak bumi yang dihasilkan dari industri minyak bumi dapat

berupa limbah minyak ringan (light oil) dan limbah minyak berat (heavy oil).

Chaerun et al. (2007) melaporkan bahwa limbah minyak berat dari tumpahan

minyak Nakhodka dapat didegradasi oleh konsorsium bakteri selama 429 hari.

Bakteri pendegradasi heavy oil ini bekerja pada pH basa-netral yaitu sekitar 7-7,8.

Komponen hidrokarbon yang terdapat dalam limbah minyak berat dari tumpahan

minyak Nakhodka berada pada C16-C32. Selama proses bioremediasi dengan

menggunakan konsorsium bakteri indigen, bakteri ini mempunyai kemampuan

yang tinggi untuk mendegradasi C16-C21, dan kemampuan degradasinya menurun

untuk senyawa hidrokarbon C22-C32

Sebagai upaya pemulihan lingkungan khususnya tanah yang tercemar

limbah minyak berat, perlu diterapkan teknologi bioremediasi yang menggunakan

bakteri pendegradasi hidrokarbon indigen, karena teknologi bioremediasi

merupakan suatu teknologi yang ramah lingkungan, relatif murah, dan tidak

memiliki dampak negatif terhadap biota yang ada di lingkungannya. Potensi

kemampuan bakteri hidrokarbonoklastik (pendegradasi hidrokarbon) yang

diisolasi dari konsorsium bakteri yang berasal dari limbah minyak berat, dan

kotoran hewan perlu dipelajari melalui serangkaian penelitian sehingga dapat

digunakan sebagai agen bioremediasi untuk mengatasi pencemaran limbah

minyak berat pada lingkungan disekitarnya. Untuk itu perlu dilakukan studi

bioremediasi tanah tercemar limbah minyak berat menggunakan konsorsium

bakteri indigen untuk menanggulangi pencemaran lingkungan oleh limbah minyak

bumi.

.

Permasalahan

Limbah minyak bumi yang mengandung hidrokarbon dan beberapa unsur

lain seperti sulfur, nitrogen, oksigen dan logam-logam termasuk logam berat

diketahui bersifat racun terhadap makhluk hidup. Limbah minyak berat

mengandung komponen-komponen hidrokarbon aromatik seperti benzena,

7

toluene, xylene, naftalena, fenantrena, dibenzotiofena, fluorena, dan sebagainya

dapat menimbulkan permasalahan terhadap makhluk hidup, bila minyak bumi

fraksi berat ini tumpah akibat aktivitas industri petroleum. Lingkungan yang

tercemar oleh limbah minyak bumi terutama fraksi berat perlu mendapat

penanganan yang sangat serius.

Penanganan limbah minyak berat lebih rumit dan kompleks dibandingkan

dengan jenis limbah minyak bumi yang lain, karena minyak bumi fraksi berat

mengandung hidrokarbon aromatik dan hidrokarbon berantai panjang.

Hidrokarbon aromatik lebih sulit didegradasi oleh mikroba dibandingkan

hidrokarbon alifatik. Oleh karena itu harus dicari teknik bioremediasi yang tepat

agar degradasi hidrokarbon dapat berlangsung dalam waktu yang relatif singkat.

Demikian juga limbah minyak berat yang digunakan dalam penelitian merupakan

limbah minyak berat yang bercampur dengan tanah liat sehingga dalam teknik

bioremediasi yang digunakan memerlukan penanganan tersendiri. Tekstur limbah

minyak berat yang liat menyebabkan pencampuran air atau tanah sulit untuk

dilakukan, untuk itu dilakukan upaya meningkatkan kelarutan limbah minyak

bumi dalam air dan dalam tanah dengan menambahkan surfaktan.

Surfaktan merupakan senyawa yang memiliki kemampuan untuk

menurunkan tegangan permukaan. Lapisan antar-muka merupakan batas

permukaan antara dua fasa yang berbeda yang tidak dapat menyatu. Kehadiran

surfaktan dapat menurunkan energi antar permukaan sehingga antara kedua

lapisan tersebut dapat menyatu. Tujuan penggunaan surfaktan dalam teknologi

bioremediasi adalah untuk meningkatkan bio-availability senyawa polutan yang

memiliki kadar solid yang tinggi sehingga dapat menjadikannya lebih terlarut

dalam media.

Bakteri yang digunakan sangat berperan penting dalam proses biodegradasi.

Bakteri yang berperan dalam biodegradasi minyak bumi dan turunannya dapat

berupa bakteri indigen ataupun eksogen, juga dapat berupa isolat tunggal atau

konsorsium. Bakteri tunggal memiliki kemampuan yang terbatas dalam

mendegradasi senyawa hidrokarbon, sedangkan konsorsium bakteri memiliki

tingkat degradasi yang tinggi untuk mendegradasi senyawa hidrokarbon baik

8

hidrokarbon alifatik maupun aromatik. Bakteri konsorsium bekerja secara sinergis

dalam mendegradasi senyawa hidrokabon yang kemudian dimanfaatkan sebagai

sumber karbon dan energi. Konsorsium bakteri yang digunakan untuk

mendegradasi senyawa hirokarbon selama proses bioremediasi, dapat dilakukan

dengan teknik teknik bioslurry dan landfarming. Bioremediasi dengan teknik

landfarming telah dilakukan untuk mengatasi tanah tercemar limbah minyak berat

pada industri minyak PT CPI. Menggunakan mikroba indigen dibutuhkan waktu

±8 bulan untuk menurunkan TPH ≈ 4%, yang selanjutnya mikroba ini tidak

mampu lagi untuk menurunkan TPH sampai 1%, sesuai Keputusan MenLH no.

128 Tahun 2003. Untuk itu dilakukan penelitian yang bertujuan mendapatkan

teknik bioremediasi yang efektif untuk mengatasi limbah minyak berat yang

semakin lama semakin menumpuk dengan menggunakan konsorsium bakteri yang

diperoleh dari limbah minyak berat dan kotoran hewan. Mencari spesies bakteri

yang berperan aktif dalam mendegradasi senyawa poliaromatik yang terdapat

pada limbah minyak berat dan menguji kemampuan spesies bakteri pendegradasi

senyawa hidrokarbon dalam bentuk tunggal dan campuran.

Perumusan Masalah

Berdasarkan uraian diatas, dapat dirumuskan permasalahannya sebagai

berikut:

1. Mencari surfaktan yang mampu meningkatkan dispersi limbah minyak berat

yang tercampur tanah liat, sehingga bakteri dapat efektif digunakan dalam

proses biodegradasi.

2. Menentukan teknik bioremediasi yang efektif untuk mendegradasi senyawa

hidrokarbon yang terdapat pada tanah tercemar limbah minyak berat.

3. Mencari spesies bakteri yang berperan dalam proses biodegradasi senyawa

hidrokabon yang terdapat pada tanah tercemar limbah minyak berat.

4. Menguji kemampuan spesies tunggal dan campuran (konsorsium bakteri)

dalam mendegradasi hidrokarbon dari limbah minyak berat.

9

Tujuan Penelitian

Secara umum tujuan penelitian ini adalah melakukan bioremediasi tanah

tercemar limbah minyak berat dengan menggunakan konsorsium bakteri.

Tujuan khusus penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Mendapatkan surfaktan yang terbaik untuk meningkatkan dispersi limbah

minyak berat yang tercampur tanah liat kedalam fasa air agar proses

biodegradasi berlangsung secara efektif.

2. Mendapatkan teknik bioremediasi yang paling efektif (bioslurry/landfarming)

dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon yang terdapat pada tanah tercemar

limbah minyak berat.

3. Mengisolasi, seleksi dan identifikasi bakteri yang berperan aktif dalam

mendegradasi senyawa Poliaromatik Hidrokarbon (PAH) yang terdapat pada

tanah tercemar limbah minyak berat.

4. Menguji kemampuan isolat tunggal dan campuran bakteri dalam mendegradasi

senyawa hidrokarbon yang terdapat pada tanah tercemar limbah minyak berat .

Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Dapat memberikan alternatif pemecahan pengolahan limbah minyak berat

(minyak bumi fraksi berat) khususnya bagi dunia industri perminyakan dan

lahan tercemar limbah minyak berat secara umum.

2. Memberikan manfaat praktis di bidang pengelolaan lingkungan dengan metode

bioremediasi limbah minyak berat.

3. Memperkaya khazanah ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang bioremediasi

limbah minyak berat.

4. Memperkaya khazanah ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang mikrobiologi

lingkungan

10

Kebaruan Penelitian

Bakteri sangat berpotensi sebagai agen bioremediasi pada pencemaran

minyak bumi baik di tanah maupun di perairan. Penelitian mengenai potensi

bakteri dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon baik alifatik maupun aromatik

akibat tumpahan minyak bumi diperairan telah banyak dilakukan. Diantaranya

adalah potensi bakteri laut pendegradasi poliaromatik hidrokarbon yang diisolasi

dari air laut tercemar daerah pelabuhan Kumai. Uji tingkat biodegradasi terhadap

senyawa fenantren dari isolat terpilih Pseudomonas sp Kalp3b22 dapat

mendegradasi Fenantren sebesar 59,5% selama 29 hari kultivasi. Akan tetapi,

hingga hari ke-29, bakteri ini tidak mampu mendegradasi fenantren secara total.

Bakteri ini hanya mampu mendegradasi senyawa fenantren menjadi senyawa 1-

naftalenol (Murniasih et al. 2009).

Penelitian yang dilakukan oleh Supriyati (2009), mengatakan bahwa

mikroba laut Alkanivorax borkumensis M5 berperan dalam degradasi fenantren,

tumbuh optimum pada salinitas 3,3 % , suhu 30o

Silvia (2010) mengisolasi bakteri yang berasal dari ladang minyak Minas

PT Chevron Pacific Indonesia. Ditemukan tiga spesies bakteri yang memiliki

kemampuan mendegradasi hidrokarbon minyak bumi yaitu Alcaligenes sp,

Bacillus sp dan Corynebacterium sp. Biodegradasi hidrokarbon minyak bumi

selama tiga hari oleh masing-masing spesies bakteri yaitu bakteri Alcaligenes sp

sebesar 33.95%, Bacillus sp sebesar 44.02% dan Corynebacierium sp sebesar

44.54%. Minyak bumi yang dihasilkan dari ladang minyak Minas tergolong

C dan pH mendekati netral (7.8)

Kemungkinan isolat M5 mampu membentuk PHB (polyhydrxybutirate)

merupakan salah satu senyawa penting yang berperan sebagai elektron aseptor

pada proses anaerobik-aerobik. Tantowi (2008) melaporkan bahwa Genus

Alcanivorax dari kelas γ-proteobakteria yang berasal dari Pulau Pari, Kepulauan

Seribu memiliki kemampuan dalam mendegradasi senyawa alkana (parafin dan

pristan) serta poliaromatik hidrokarbon (fenantren, dibenzotipfen, fluoren,

fenotazin, piren dan fluoranten). Bakteri ini mampu mendegradasi parafin hingga

bersisa sekitar 1-6% selama 9 hari inkubasi dan mendegradasi pristan hingga

bersisa berkisar 40%.

11

minyak ringan (light oil) yang mengandung senyawa hidrokarbon alifatik

(parafin). Sedangkan limbah minyak bumi yang digunakan dalam penelitian

adalah limbah minyak bumi yang dihasilkan dari lapangan minyak Duri PT

Chevron Pacific Indonesia. Minyak bumi yang dihasilkan dari lapangan minyak

Duri PT Chevron Pacific Indonesia ini tergolong minyak berat (heavy oil).

Minyak berat mengandung senyawa aromatik yang sulit didegradasi oleh bakteri.

Hanya bakteri tertentu yang dapat mendegradasi senyawa hidrokarbon yang

terdapat dalam limbah minyak berat.

Penelitian Suardana et al. (2002) yang menggunakan limbah minyak Duri

menghasilkan biodegradasi limbah minyak bumi dengan cara bioremediasi

konvensional sebesar 11.6%. Hasil biodegradasi cara tersebut dapat ditingkatkan

menjadi maksimal sebesar 29% dengan penambahan konsentrasi surfaktan LAS

2.25% dan EM4 sebanyak 250 ml dalam waktu 31 hari. Penambahan surfaktan

LAS menyebabkan Iuas permukaan antara minyak dengan air semakin besar

sehingga mampu meningkatkan ketersediaan biologis kontaminan tersebut untuk

keperluan metabolisme mikroba yang diindikasikan dengan adanya penurunan

tegangan permukaan minyak bumi dan peningkatan persentase penurunan kadar

TPH. Chaerun et al. (2007) melaporkan bahwa limbah minyak berat dari

tumpahan minyak Nakhodka dapat didegradasi oleh konsorsium bakteri selama

429 hari. Hao dan Lu (2008) berhasil mengisolasi bakteri halofilik strain TM-1

dari ladang minyak Shengli (China). Bakteri halofilik strain TM-1 mampu

mendegradasi minyak berat yang dihasilkan dari ladang minyak Shengli.

Penelitian-penelitian diatas menghasilkan biodegradasi yang relatif masih

rendah dan dalam jangka waktu yang relatif lama. Untuk itu dilakukan penelitian

biodegradasi senyawa hidrokarbon pada tanah tercemar limbah minyak berat

menggunakan konsorsium bakteri ini untuk dapat memberikan informasi tentang:

12

1. Teknologi pretreatment tanah tercemar limbah minyak berat pada proses

biodegradasi dengan teknik bioslurry.

2. Penemuan 3 spesies bakteri yang mempunyai kemampuan yang tinggi dalam

merombak Poliaromatik Hidrokarbon (Salipiger sp. PR55-4, Bacillus

altitudinis, Ochrobactrum anthropi).

Ruang Lingkup Penelitian

Konsorsium bakteri yang diperoleh dari limbah minyak berat dan kotoran

hewan (sapi dan kuda) dikembangkan pada media yang mengandung senyawa

organik berupa minyak bumi mentah (minyak diesel). Konsorsium ini diterapkan

pada bioremediasi tanah terkontaminasi minyak fraksi berat pada skala lab dan

pilot. Pada skala lab dipelajari aspek biodegradasi polutan terhadap jenis

konsorsium bakteri. Pada skala pilot dikaji aspek teknik pengembangan

konsorsium bakteri, laju degradasi dengan pengaruh bioaugmentasi menggunakan

spesies bakteri yang didapat dari limbah minyak berat dan kotoran hewan, baik

dalam bentuk tunggal maupun campuran.

Kerangka Pemikiran

Salah satu dampak negatif akibat adanya ekplorasi minyak bumi adalah

limbah minyak bumi yang dapat merusak lingkungan di sekitarnya. Limbah

minyak bumi yang berupa limbah minyak berat mengandung senyawa aromatik

yang bersifat toksik dan karsinogenik. Tanah yang terkontaminasi minyak bumi

fraksi berat ini merupakan masalah yang cukup serius bagi industri yang

melakukan penambangan minyak. Untuk itu harus dilakukan upaya pengelolaan

sesuai dengan Kepmen LH No 128 Tahun 2003 yaitu pengelolaan limbah minyak

bumi dan tanah terkontaminasi minyak bumi secara biologis, sehingga TPH yang

terkandung dalam tanah terkontaminasi kurang dari 1%. Pengelolaan limbah

minyak bumi dan tanah terkontaminasi minyak bumi secara biologis dilakukan

karena cara ini lebih ekonomis dan ramah lingkungan dibandingkan dengan cara

kimia maupun fisika. Menurut Yetti (2008), dampak yang harus dikelola dan

dipantau dalam mencegah kerusakan lingkungan terdapat dalam RKL (Rencana

Pengelolaan Lingkungan Hidup) dan RPL (Rencana Pemantauan Lingkungan

13

Hidup) yang disusun pada dokumen AMDAL (Analisa Mengenai Dampak

Lingkungan). Akan tetapi dalam dokumen tersebut tidak disebutkan teknologi

yang digunakan untuk membersihkan lingkungan dari tanah yang tercemar

limbah minyak bumi. Oleh karena itu pada penelitian ini, untuk meremediasi

tanah tercemar minyak bumi dilakukan melalui proses teknologi bioremediasi

dengan teknik bioslurry dan landfarming menggunakan konsorsium bakteri.

Limbah minyak bumi yang mengandung fraksi berat hidrokarbon ini lebih sulit

untuk didegradasi oleh bakteri, sehingga diperlukan konsorsium bakteri yang

memiliki kinerja tinggi dalam melakukan proses biodegradasi. Untuk itu

dilakukan pengembangan konsorsium bakteri yang mampu mendegradasi minyak

bumi fraksi berat dan mempelajari teknologi bioremediasi (landfarming dan

bioslurry) pengolahan tanah terkontaminasi minyak bumi fraksi berat. Untuk lebih

jelasnya kerangka pemikiran penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 1.1 dibawah

ini.

Gambar 1.1 Diagram Alir Kerangka Pikir Penelitian

Limbah Minyak Bumi Fraksi Berat

Kelarutan Minyak Bumi Fraksi Berat

Bioremediasi dengan menggunakan mikroba

Pengelolaan

Kepmen LH No 128 Tahun 2003 tentang tata cara persyaratan teknis pengelolaan limbah minyak bumi dan tanah terkontaminasi minyak bumi secara biologis

Bioteknologi

Spesies bakteri

Konsorsium bakteri

Aktifitas Penambangan Minyak Bumi

Pengolahan Limbah Minyak Berat dengan

Teknologi Landfarming

Pengolahan Limbah Minyak Berat dengan Teknologi Bioslurry

Teknik Bioremediasi yang efektif

14

DAFTAR PUSTAKA

Alexander M. 1977. Introduction to Soil Microbiology. John Willey and Sons. New York

Anas I. 1998. Bahan Kuliah Bioteknologi Tanah. Jurusan Ilmu Tanah. IPB. Bogor

Anonim 1995. Karakteristik beberapa mikroba lapangan minyak Indonesia dalam perspektif MEOR. Kumpulan makalah simposium III Lemigas. Jakarta

Chaerun SK, Asada R, Tazaki K. 2007. Biodegradation of heavy oil the Nakhodha

oil spill by indigenous microbial consortia. International journal of applied environmental sciences. Volume 2: 1 (pp 19-30)

Cookson JT. 1995. Bioremediation Engineering : Design and Application. New York. Mc. Graw-Hill.

Fahruddin. 2004. Dampak tumpahan minyak pada biota laut. www.kompas.co/kompas-cetak/0403/17/ilpeng/918248.html [20 mei 2008].

Firdaus M. 2005. Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Pendegradasi Minyak Bumi. Institut Teknologi Bandung. (Tidak dipublikasikan)

Ghazali FM. 2004. Biodegradation of Petroleum Hydrocarbons by Microbial

Consortia. Faculty of Science and Environmental Studies. Universiti Putra Malaysia.

Gogoi BK, Dutta NN, Goswami P, Mohani TRK. 2002. Studi Kasus Bioremediasi

pada Tumpahan Minyak-Hidrokarbon yang Mencemari Suatu Lokasi Tumpahan Minyak Mentah. Regional Research Laboratory. Bangalore India.

Hao R, Lu A. 2008. Biodegradation of Heavy Oils by Halophilic Bacterium. Progress in Natural Science 19: 997-1001

Helmi Q. 2006. Pengaruh Penambahan Surfaktan terhadap Biodegradasi Sludge Minyak Bumi oleh Konsorsium Bakteri Petrofilik [Tesis]. Program Studi Teknologi Pengolahan Air dan Limbah. ITB.

Jacobucci DFC, Vasconcflos CK, Matsuura AB, Falconi FA, Durrant LR. 2001. Degradation of Diesel Oil by Biosurfactant-Producing Bacteria Strains. Campinas States University-Unicamp. Brazil.

Kadarwati S, Udiharto M, Legowo EH, Bagio E, Rahman M, Jasjfi E. 1994. Aktivitas Mikroba dalam Transformasi Substitusi di Lingkungan Hidrokarbon. Lembaran Publikasi Lemigas, Jakarta. 2:28-38.

15

Kementrian Lingkungan Hidup Republik Indonesia. 2003. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 128 Tahun 2003 tentang Tatacara dan Persyaratan Teknis Pengolahan Limbah Minyak Bumi dan Tanah Terkontaminasi Limbah Minyak Bumi secara Biologis. Jakarta: Departemen Lingkungan Hidup.

Mangkoedihardjo S. 2005. Seleksi teknologi pemulihan untuk ekosistem laut

tercemar. Seminar Nasional Teori dan Aplikasi Teknologi Kelautan. Institut Teknologi 10 November Surabaya.

Margesin R, Schinner F. 2001. Bioremediation (Natural attenuation and

biostimulation) of diesel-oil-contaminated soil in an Alpine glacier skiing area. Appl. Environ. Microbiol. 67(7):3127-3133

Morgan P, Watkinson RJ. 1994. Biodegradation of Component Petroleum. C. Railedge (ed). Biochemistry of Microbial Degradation. Kluwer Academic Publishers, Belanda.

Murniasih T, Yopi, Budiawan. 2009. Biodegradasi Fenantren oleh Bakteri Laut Pseudomonas sp KalP3b22 Asal Kumai Kalimantan Tengah. Makara Sains. 13(1): 77-80

Prince RC, Clark JR, Lee K. 2003. Bioremediation Effectiveness: Removing Hydrocarbons While Minimizing Environmental Impact. 9th

Priyono R. 2008. Target 2008 tercapai, 202 sumur ekplorasi dibor tahun 2009. Buletin BPMIGAS No 54. Hal 3-5.

International Petroleum Environmental Conference, IPEC (Integrated Petroleum Environmental Consortium), Albuquerque, NM.

Sanchez O. 2006. A consortium of bacteria to degrade petrol. Departement de Genetica de Microbiologia, Universitat Autonoma de Barcelona.

Silvia S. 2010. Biodegradasi Hidrokarbon Minyak Bumi Menggunakan Isolat Bakteri dari Limbah Minyak Bumi PT Chevron Pacific Indonesia [Skripsi]. Teknik Lingkungan Universitas Andalas

Suardana P, Mulyono M, Setyo S, Supardi D, Santoso E. 2002. Pengaruh Surfaktan Alkilbenzena sulfonat linear dalam Mempercepat Bioremediasi Limbah Minyak Bumi. Simposium Nasional-IATMI, Jakarta

Supriyati D. 2009. Biodegradasi Fenantren oleh Mikroba Laut M5 (Alcanivorax Borkumensis) yang diisolasi dari Teluk Jakarta. J. Biol. Indon. 6 (1):143-151

16

Thontowi A. 2008. Potensi Bakteri Pendegradasi Hidrokarbon Alkana sebagai Agen Bioremediasi Pencemaran Minyak di Laut Indonesia [Tesis]. Program Studi Bioteknologi IPB

Udiharto M. 1992. Aktivitas Mikroba dalam Degradasi Minyak Bumi. Diskusi Ilmiah VIII. Jakarta. PPPTMGB LEMIGAS.

Walter MV, Crawford RL. 1995. Overview : Biotransformation and Biodegradation. dalam Hurst CJ. Manual of Environmental Microbiology. ASM Press, Washington DC.

Wisjnuprapto, Kardena E, Suryaatmana P, Gladys S, Kristanti N. 2005.

Bioremediation of Petroleum Oil Contaminated Soils. Proceeding of the COE Joint Symposium on Environmental Engineering between Hokkaido University, Chungbuk National University and Bandung Institut of Technology. Sapporo. Japan

Yuliar G, Kartina, Sugiarto A. 1995. Inventarisasi kapang pendegradasi petroleum. Laporan teknik penelitian, pengembangan, dan pendayagunaan biota Indonesia Pusat penelitian dan pengembangan biologi. LIPI. Bogor.

Yetti Y. 2008. Pengembangan kebijakan AMDAL dalam mencegah kerusakan lingkungan pada kegiatan usaha MIGAS. [Disertasi]. Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan Sekolah Pascasajana IPB.

BAB II

PENINGKATAN DISPERSI LIMBAH MINYAK BERAT KE DALAM AIR DENGAN PENAMBAHAN SURFAKTAN

ABSTRAK

Proses degradasi limbah minyak berat oleh bakteri terjadi jika bakteri dapat memanfaatkan hidrokarbon yang terdapat dalam limbah minyak berat sebagai sumber karbon. Untuk terjadinya degradasi harus ada kontak antara bakteri dan hidrokarbon itu sendiri. Penambahan surfaktan dapat meningkatkan dispersitas limbah minyak berat dalam matriks tanah kedalam air sehingga dapat memudahkan kontak antara bakteri dengan sumber karbon dari minyak bumi sebagai makanannya. Pada penelitian ini, surfaktan yang dikaji adalah surfaktan anionik (Linear Alkil Sulfonat (LAS) dan natrium dodesil sulfat (NDS)) dan surfaktan nonionik (Tween 80 dan Brij 35). Parameter yang diamati adalah konsentrasi surfaktan dan laju pengadukan. Konsentrasi surfaktan ditentukan dari nilai tegangan permukaan dan stabilitas emulsi. Stabilitas emulsi tertinggi yaitu sebesar 1.58% didapatkan dari penambahan surfaktan LAS pada konsentrasi 0.04%. Laju pengadukan yang digunakan adalah 100, 120, dan 140 rpm. Laju pengadukan optimum diperoleh pada kecepatan pengadukan 140 rpm, hal ini didasarkan pada nilai TPH pada fasa cair. Nilai TPH fasa cair pada laju 140 rpm untuk LAS dan NDS masing-masing adalah 1.33% dan 1.68%. Sedangkan untuk Tween 80 dan Brij 35 adalah 0.40% dan 0.74%. Nilai TPH fasa cair menggambarkan banyaknya minyak yang terdispersi ke dalam air. Parameter lain seperti TPH fasa padat dan chemical oxygen demand (COD) yang diperoleh untuk laju 140 rpm adalah 10.20% dan 33258 mg/L untuk LAS, sedangkan untuk NDS sebesar 9.12% dan 35909 mg/L. Untuk Tween 80 adalah 15.56% dan 41235 mg/L, sedangkan untuk Brij 35 sebesar 16.55% dan 41717 mg/L. Surfaktan LAS pada kosentrasi 0.04% dapat meningkatkan dispersi limbah minyak bumi lebih baik dibandingkan dengan yang lainnya karena stabilitas emulsi LAS lebih tinggi (1.58%) dibandingkan dengan surfaktan NDS, Tween 80 dan Brij 35.

19

PENDAHULUAN

Biodegradasi limbah minyak bumi merupakan suatu proses yang

kompleks, dan tergantung kepada komunitas bakterinya, kondisi lingkungan dan

limbah minyak bumi yang akan didegradasi. Limbah minyak bumi yang

digunakan adalah limbah minyak berat (minyak bumi fraksi berat) yang

terdapat pada bongkahan-bongkahan tanah, sehingga dalam proses

biodegradasi menggunakan bakteri diperlukan penanganan khusus.

Biodegradasi limbah minyak bumi di lingkungan air terjadi pada bagian

antarmuka lapisan air dan minyak. Oleh karena itu, biodegradasi akan lebih cepat

terjadi bila limbah minyak tersebut dalam bentuk terdispersi dalam air. Kondisi ini

akan memudahkan penyediaan oksigen dan unsur-unsur makanan yang diperlukan

untuk pertumbuhan mikroba (Udiharto 1996). Bakteri dapat bekerja jika terdapat

kontak dengan senyawa hidrokabon. Dalam proses tersebut terjadi penguraian

hidrokarbon oleh bakteri yang telah teradaptasi dengan baik di lingkungan

tersebut.

Dispersi minyak bumi ke dalam medium air lebih mudah terjadi bila

ditambahkan surfaktan. Surfaktan adalah senyawa organik yang memiliki gugus

polar dan non-polar sekaligus dalam satu molekulnya. Surfaktan dapat mengikat

minyak yang bersifat non-polar dan di sisi lain surfaktan juga dapat mengikat air

yang bersifat polar, sehingga surfaktan dapat memudahkan kontak antara mikroba

dengan sumber karbon dari minyak bumi sebagai makanannya. Dalam penelitian

ini digunakan surfaktan anionik dan nonionik karena surfaktan anionik dan

nonionik umumnya bersifat biodegradabel, tidak bersifat toksik terhadap mikroba,

dan harganya relatif murah (Kosswig dan Marl 2003) jika dibandingkan dengan

surfaktan kationik yang bersifat toksik terhadap mikroba (Tharwat 2005). Oleh

karena itu dalam penelitian ini dilakukan penambahan surfaktan anionik dan

nonionik yang disertai pengadukan agar membantu kecepatan dispersi limbah

minyak bumi ke dalam air sehingga mempercepat proses degradasi.

Penelitian bertujuan menentukan konsentrasi optimum surfaktan anionik

dan nonionik sebagai pendispersi limbah minyak bumi dalam air serta laju

pengadukan optimum yang mendukung dipersi limbah minyak bumi dalam air.

20

METODOLOGI PENELITIAN

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang digunakan adalah surfaktan anionik, yaitu LAS dan

NDS, surfaktan nonionik, yaitu Tween 80 dan Brij 35, heksana, silika gel,

Na2SO4 anhidrat, 5% (b/v) limbah minyak berat yang berasal dari lapangan

minyak di Duri Riau, larutan K2Cr2O7, ferroamonium sulfat, H2SO4 pekat,

K2Cr2O7-HgSO4, Ag2SO4, dan H2SO4

. Alat-alat yang digunakan adalah alat-

alat gelas, hot plate, waterbath, ultrasonic homogenizer, oven, magnetic stirrer ,

turbidimeter, piknometer dan surface tensiometer Model 20.

Prosedur Analisis

Pengukuran Bobot Jenis Akuades dan Surfaktan

Piknometer kosong ditimbang, lalu diisi dengan akuades sampai penuh dan

ditimbang kembali. Bobot akuades merupakan selisih antara bobot piknometer

yang berisi akuades dengan bobot piknometer kosong. Untuk penentuan bobot

jenis surfaktan dilakukan dengan prosedur yang sama seperti bobot jenis akuades,

pada suhu yang sama.

Pengukuran Tegangan Permukaan Surfaktan (ASTM 2001)

Surfaktan LAS dilarutkan dalam akuades dengan ragam konsentrasi 0.01,

0.02, 0.03, 0.06, 0.13, 0.25, dan 0.50 (% b/v). Surfaktan NDS dilarutkan dalam

akuades dengan ragam konsentrasi 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.35, dan 0.40

(% b/v). Surfaktan Tween 80 dan Brij 35 dilarutkan dalam akuades dengan ragam

konsentrasi 0.0025, 0.0050, 0.0075, 0.01, 0.0125, 0.015, 0.0175, 0.02,

0.0225, 0.025, 0.0275, 0.03, 0.035 dan 0.04 (% b/v). Cincin Pt-Ir yang bersih

dikaitkan pada kail. Sebanyak 40 mL dispersi dipindahkan ke dalam gelas

kimia dan ditempatkan pada meja sampel. Meja sampel digerakkan

sampai cairan ada di bawah cincin Pt-Ir. Cincin tercelup sekitar 1/8

inchi. Tangan torsi dilepaskan dan alat diatur ke posisi nol, posisi

diatur dengan tombol putar bagian kanan sampai garis dan jarum penunjuk

berimpit. Tombol putar di bawah skala depan diputar sampai skala vernier

pada skala luar dimulai dari nol. Meja sampel diturunkan sampai cincin berada

di permukaan cairan. Permukaan cairan akan menjadi gelembung, kemudian

21

dilanjutkan dengan dua pengaturan bersama sampai lapisan gelembung pada

permukaan cairan pecah. Skala yang terbaca pada titik pecah lapisan gelembung

adalah tegangan permukaan terukur.

Pengukuran Busa Larutan Surfaktan (ASTM 2002)

Dari stok surfaktan anionik (LAS dan NDS) dan surfaktan nonionik (Tween

80 dan Brij 35) dibuat lima konsentrasi yang memiliki nilai tegangan permukaan

mendekati konsentrasi misel kritis (KMK), kemudian 20 mL surfaktan dengan

masing-masing konsentrasi dimasukkan ke dalam botol khusus (volume 500 mL).

Botol tersebut ditempatkan pada waterbath (25 ± 1ºC) selama 1 jam. Suhu dalam

waterbath diukur dan diatur menjadi 25 ± 1ºC. Botol dikeluarkan dari penangas

dan ditandai tinggi cairan 1 mm di atas permukaan cairan (I). Tanda kedua dibuat

10 mm lebih tinggi dari tanda pertama. Botol tersebut dikocok dengan kuat

(minimal 40 kali) dalam waktu kurang dari 10 detik. Tinggi total busa ditandai (1

mm di atas permukaan busa), tinggi ini disebut dengan tinggi total busa pada

waktu nol (M). Pencatat waktu dinyalakan. Botol diletakkan di meja dan dicatat

waktu turunnya busa sampai tanda kedua. Jika tinggi busa melebihi tanda 10 mm

tersebut, tinggi busa dicatat sebagai tinggi total setelah 5 menit (R). Suhu

pengukuran dicatat. Tinggi busa maksimal (FM) dan tinggi busa setelah 5 menit

(FR

F

) dihitung dengan rumus sebagai berikut:

M

F

= M-I

R

Pengaruh Konsentrasi Surfaktan Terhadap Stabilitas Emulsi

= R-I

Dari stok surfaktan anionik (LAS dan NDS) dan surfaktan nonionik (Tween

80 dan Brij 35) dibuat lima konsentrasi yang memiliki nilai tegangan permukaan

mendekati konsentrasi misel kritis (KMK), kemudian 50 mL surfaktan dengan

masing-masing konsentrasi tersebut dicampurkan dengan 14.7059 gram tanah

tercemar minyak bumi. Larutan tersebut dihomogenkan dengan menggunakan

ultrasonic homogenizer masing-masing selama 5 menit pada frekuensi 25 kHz,

kemudian diukur turbiditasnya dengan menggunakan turbidimeter. Setiap emulsi

yang sudah dibuat dimasukkan ke dalam tabung sentrifus dan disentrifus selama

22

awalsampelbobotyakbobot min

45 menit pada kecepatan 2000 rpm, kemudian diukur kembali turbiditasnya

dengan menggunakan turbidimeter. Stabilitas emulsi dihitung dengan rumus

sebagai berikut:

% Stabilitas emulsi = emulsiawalturbiditasemulsiakhirturbiditas

X 100%

Pengaruh Laju Pengadukan Terhadap Dispersi Minyak dalam Air

Sebanyak 200 mL larutan surfaktan (LAS dan NDS) dan surfaktan nonionik

(Tween 80 dan Brij 35) dengan konsentrasi stabilitas emulsi paling tinggi

kemudian dicampur dengan 58.8235 gram tanah tercemar minyak bumi kemudian

diaduk dengan magnetic stirrer dan diatur kecepatan pengadukan dengan laju 100,

120, dan 140 (rpm) selama 1 jam. Masing-masing perlakuan dianalisis TPH fasa

padat, TPH fasa cair, pH, dan COD.

Pengukuran TPH Fasa Padat (US EPA Method 1998)

Tanah tercemar minyak bumi sebanyak 5 gram diekstraksi dengan Soxhlet

menggunakan 100 mL heksana. Kandungan air pada ekstrak dihilangkan dengan

menambahkan Na2SO4

%TPH (g/g) = x 100%

anhidrat, kemudian disaring. Pelarut diuapkan setelah itu

dipanaskan dalam oven selama 45 menit pada suhu 70°C. Sampel hasil

pengeringan dilarutkan kembali dengan 100 mL heksana dan ditambahkan silika

gel untuk menghilangkan senyawa-senyawa polar dan disaring. Pelarut diuapkan

kembali dan dipanaskan dalam oven selama 45 menit pada suhu 70°C, bobot yang

terukur merupakan residu minyak (nilai TPH). Nilai TPH dihitung dengan rumus

sebagai berikut:

Pengukuran TPH Fasa Cair (US EPA Method 1999)

Sebanyak 50 mL larutan surfaktan yang telah dicampur dengan tanah

tercemar minyak bumi disaring kemudian diekstrak dengan corong pisah

menggunakan 25 mL heksana sebanyak dua kali. Kandungan air pada ekstrak

dihilangkan dengan menambahkan Na2SO4 anhidrat, kemudian disaring. Pelarut

23

diuapkan setelah itu dipanaskan dalam oven selama 45 menit pada suhu 70°C.

Sampel hasil pengeringan dilarutkan kembali dengan 50 mL heksana dan

ditambahkan silika gel untuk menghilangkan senyawa-senyawa polar dan

disaring. Pelarut diuapkan kembali dan dipanaskan dalam oven selama 45 menit

pada suhu 70°C, bobot yang terukur merupakan residu minyak (nilai TPH). Nilai

TPH dihitung dengan rumus sebagai berikut

%TPH (g/mL) = sampelbobot

yakbobot min x 100%

Pengukuran pH

Sebanyak 50 mL larutan surfaktan yang telah dicampur dengan tanah

tercemar minyak bumi dimasukkan ke dalam gelas piala 100 mL kemudian

dilakukan pengukuran pH dengan menggunakan indikator pH universal.

Pengukuran pH dilakukan sebelum dan sesudah pengadukan.

Pengukuran COD (Clesceri et al. 2005)

Sebanyak 10 mL sampel dimasukkan ke dalam tabung COD, ditambahkan 5

mL larutan campuran kalium dikromat-merkuri, ditambahkan 10 mL larutan

campuran asam sulfat-perak sulfat dan campuran diaduk kemudian ditutup. Tahap

diatas diulangi pada 10 mL air suling sebagai blanko. Setelah masing-masing unit

pengaman pada tutup dipasang, tabung dimasukkan ke dalam oven pada suhu

150°C. Setelah 2 jam, tabung COD dikeluarkan dari dalam oven dan dibiarkan

hingga dingin. Campuran dari tabung COD dipindahkan ke dalam labu

erlenmeyer 100 mL dan dibilas dengan 10 mL air suling. 2 mL asam sulfat pekat

dan 3 tetes larutan indikator feroin ditambahkan secara berturut-turut ke dalam

campuran. Campuran dititrasi dengan larutan baku fero amonium sulfat 0.05 N

yang telah distandardisasi sampai terjadi perubahan warna dari hijau menjadi

merah coklat lalu dicatat volume pemakaian larutan baku fero amonium sulfat.

Nilai COD dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

COD (mg/L) = ( )( ) xfpmLsampelVolume

oksigenBExxNxBA 1000−

A = volume FAS yang terpakai (blanko) B = volume FAS yang terpakai (sampel)

24

HASIL DAN PEMBAHASAN

Tegangan Permukaan Larutan Surfaktan

Pengukuran tegangan permukaan larutan surfaktan anionik dan nonionik ini

menggunakan metode cincin du Nouy. Prinsip metode cincin Du Noűy adalah

gaya yang diperlukan untuk menarik cincin sebanding dengan tegangan

permukaan. Nilai tegangan permukaan larutan surfaktan anionik dan nonionik

dikoreksi dengan hasil pengukuran bobot jenis atau densitas larutan surfaktan

yang dapat dilihat pada Lampiran 2.1 sampai Lampiran 2.4. Hasil pengukuran

tegangan permukaan yang terlampir pada Lampiran 2.5 sampai Lampiran 2.8

menunjukkan bahwa penurunan tegangan permukaan maksimum untuk LAS

diperoleh pada konsentrasi 0.06% dan untuk NDS diperoleh pada konsentrasi

0.20%, sedangkan untuk Tween 80 dan Brij 35 diperoleh pada konsentrasi

0.0175% (Tabel 2.1).

Tabel 2.1 Tegangan permukaan maksimum dan minimum dari larutan surfaktan

Surfaktan Konsentrasi(% b/v) Tegangan Permukaan(dyne/cm)

LAS 0.00 72.93 0.01 62.95 0.06 28.99

NDS 0.00 71.62 0.10 31.77 0.20 25.10

Tween 80 0.00 71.71 0.0025 71.34 0.0175 49.50

Brij 35 0.00 71.71 0.0025 49.77 0.0175 31.29

Dari grafik pada Gambar 2.1 dan 2.2 terlihat mula-mula terjadi penurunan

tegangan permukaan yang cukup besar. Hal ini disebabkan karena molekul-

molekul surfaktan teradsorpsi pada antar-muka sistem yang tidak saling campur

(air-minyak-tanah). Jika konsentrasi surfaktan ditingkatkan lagi, maka sebagian

molekul-molekul surfaktan akan membentuk misel, yaitu gerombol kecil molekul

yang bagian hidrofobiknya (nonpolar) berada di bagian tengah dan bagian

25

hidrofiliknya (polar) berada di bagian luar. Misel-misel itu tersolvasi oleh molekul

air. Oleh karena itu, kenaikan konsentrasi surfaktan akan meningkatkan jumlah

misel yang terbentuk, sehingga tegangan permukaan menjadi semakin rendah.

Gambar 2.1 Tegangan permukaan larutan LAS (■) dan NDS (♦)

Gambar 2.2 Tegangan permukaan larutan Tween 80 (●) dan Brij 35 (▲)

Konsentrasi surfaktan pada saat pertama kali terbentuk misel disebut

konsentrasi misel kritis (KMK). Pada saat KMK terjadi nilai tegangan permukaan

hampir mencapai jenuh. Pada konsentrasi surfaktan yang lebih tinggi, hampir

semua molekul surfaktan membentuk misel dan hanya sedikit molekul yang

0

20

40

60

80

0,00 0,20 0,40 0,60

Tega

ngan

Per

muk

aan

(dyn

e/cm

)

Kosentrasi (%)

0

20

40

60

80

0 0,01 0,02 0,03 0,04

Tega

ngan

Per

muk

aan

(dyn

e/cm

)

Kosentrasi (%)

26

teradsorpsi pada antar-muka sistem air-minyak-tanah, sehingga hanya sedikit

terjadi penurunan tegangan permukaan.

Gambar 2.1 dan 2.2 menunjukkan bahwa tegangan permukaan tanpa

penambahan surfaktan adalah yang paling tinggi. Hal ini disebabkan karena air

memiliki tegangan permukaan yang lebih besar 72.75 dyne/cm (Atkins 1999)

dibandingkan larutan surfaktan dan kebanyakan cairan lain karena gaya kohesinya

yang lebih besar berdasarkan ikatan hidrogennya.

KMK LAS terjadi pada konsentrasi yang lebih rendah (0.06%)

dibandingkan dengan KMK NDS, Tween 80, dan Brij 35, disebabkan karena

perbedaan struktur LAS dengan struktur surfaktan yang lainnya (Gambar 2.3).

Struktur LAS mengandung benzena sedangkan NDS, Tween 80 dan Brij 35

strukturnya hanya berupa rantai alkil linier. Adanya benzena pada struktur LAS

akan menstabilkan muatan pada gugus polar sehingga LAS lebih mudah larut

pada sistem air-minyak-tanah.

S

O

O

O-

CH3

CH3

Na+

Linear alkilbenzena sulfonat (LAS) Tween 80

SO

O

O-OCH3 Na

+

Natrium dodesil sulfat (NDS) Brij 35 Gambar 2.3 Struktur molekul surfaktan LAS, NDS, Tween 80 dan Brij 35

27

Pengaruh Konsentrasi Surfaktan pada Stabilitas Emulsi

Konsentrasi surfaktan yang digunakan untuk melihat pengaruh stabilitas

emulsi didasarkan pada nilai tegangan permukaan yang terkecil, yaitu 28.99

dyne/cm untuk LAS pada konsentrasi 0.06% dan 25.10 dyne/cm untuk NDS

pada konsentrasi 0.20%. 49.58 dyne/cm untuk Tween 80 dan 31.29 dyne/cm

untuk Brij 35 pada konsentrasi 0.0175%. Hasil pengukuran stabilitas emulsi dari

dispersi limbah minyak berat yang dihomogenkan selama 5 menit pada frekuensi

25 kHz dan disentrifus selama 45 menit pada kecepatan 2000 rpm, kemudian

diukur nilai kekeruhannya hanya mengubah stabilitas emulsi sedikit saja

(Lampiran 2.9-2.12). Namun terlihat adanya kenaikan stabilitas emulsi sampai

suatu titik, kemudian stabilitas emulsi cenderung tetap. Untuk surfaktan anionik,

stabilitas emulsi maksimum pada LAS adalah 1.58% pada konsentrasi 0.04% dan

untuk NDS adalah 0.45% pada konsentrasi 0.15%. Sedangkan untuk surfaktan

nonionik, stabilitas emulsi maksimum untuk Tween 80 sebesar 0.24% pada

konsentrasi 0.0175% dan Brij 35 sebesar 0.22% pada konsentrasi 0.0150%. Jika

nilai ini dibandingkan dengan pengukuran tegangan permukaan sebelumnya, yaitu

nilai KMK untuk LAS sekitar 0.06%, sekitar 0.20% untuk NDS, dan sekitar

0.0175% untuk Tween 80 dan Brij 35 (Tabel 2.1), hasil yang diperoleh sesuai

dengan sifat surfaktan bahwa efektifitas surfaktan dalam menurunkan tegangan

permukaan tercapai di sekitar titik KMK.

Gambar 2.4 Stabilitas emulsi LAS (■) dan NDS (♦) pada berbagai kosentrasi

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Stab

ilita

s Em

ulsi

(%)

Kosentrasi (%)

28

Gambar 2.4 dan 2.5 pada awalnya menunjukkan adanya kenaikan stabilitas

emulsi, hal ini disebabkan karena molekul-molekul surfaktan teradsorpsi pada

antarmuka air dan minyak. Adsorpsi ini terjadi berdasarkan pergerakan gugus

hidrofobik untuk mencegah kontak dengan air dan mengarah ke minyak karena

tarik-menarik antara minyak dan gugus hidrofobik, sedangkan gugus hidrofilik

dari molekul surfaktan tarik-menarik dengan air. Adsorpsi yang terjadi ini

menurunkan tegangan permukaan antarmuka minyak-air sehingga meningkatkan

kestabilan emulsi yang terbentuk. Pada saat misel terbentuk, tegangan antarmuka

minyak-air telah jenuh sehingga yang teradsorpsi pada antarmuka minyak-air juga

lebih sedikit. Akibatnya kemampuannya dalam menurunkan tegangan antarmuka

juga lebih kecil atau tidak mampu lagi menurunkan tegangan antarmuka sehingga

stabilitas emulsi tetap setelah mencapai maksimum.

Gambar 2.5 Stabilitas emulsi Tween 80 (●) dan Brij 35 (▲) pada berbagai kosentrasi

Dari ke-4 surfaktan yang digunakan pada penelitian ini, surfaktan LAS

memiliki stabilitas emulsi tertinggi yaitu sebesar 1.58% pada konsentrasi yang

lebih rendah dari NDS yaitu pada konsentrasi 0.04%.

Pengukuran Tinggi Busa

Untuk melihat pembentukan busa pada surfaktan ini digunakan metode shaker.

Konsentrasi surfaktan yang digunakan untuk pengukuran tinggi busa sama dengan

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025

Stab

ilita

s Em

ulsi

(%)

Kosentrasi (%)

29

pengukuran stabilitas emulsi. Hasil pengukuran tinggi busa dari larutan surfaktan

dapat dilihat pada Gambar 2.6 dan 2.7. Dari hasil tersebut terlihat semakin tinggi

konsentrasi surfaktan, maka semakin tinggi busa yang terbentuk. Hal ini

disebabkan karena semakin rendah konsentrasi, maka nilai viskositas larutan akan

semakin kecil, faktor inilah yang menyebabkan pembentukan busa pada

konsentrasi rendah semakin sedikit. Nilai viskositas yang rendah akan

mempermudah tumbukan antar lapisan tipis yang berdekatan. Tinggi busa

maksimum untuk LAS yaitu 5.33 cm pada konsentrasi 0.10%, sedangkan untuk

NDS yaitu 11.80 cm pada konsentrasi 0.25%, dan secara keseluruhan, tinggi busa

Tween 80 lebih besar dibandingkan dengan Brij 35 (Lampiran 2.14-2.17).

Gambar 2.6 Perubahan tinggi busa maksimum (■) dan tinggi busa setelah 5 menit (■) pada perlakuan dengan LAS (a) dan NDS (b)

Gambar 2.7 Perubahan tinggi busa maksimum (■) dan tinggi busa setelah 5

menit (■) pada perlakuan dengan Tween 80 (a) dan Brij 35 (b)

02468

1012

0,02 0,04 0,06 0,08 0,10

Ting

gi B

usa

(cm

)

Konsentrasi LAS (%)

02468

1012

0,15 0,2 0,25

Ting

gi B

usa

(cm

)

Konsentrasi NDS (%)

0

5

10

15

20

25

0.0125 0.0150 0.0175 0.020 0.0225

Ting

gi b

usa

(mm

)

Konsentrasi Tween 80 (%)

0

5

10

15

20

25

0.0125 0.0150 0.0175 0.020 0.0225

Tinn

ggi b

usa

(mm

)

Konsentrasi Brij 35 (%)

(a) (b)

(a) (b)

30

Hal ini disebabkan perbedaan jumlah atom karbon pada kedua surfaktan.

Molekul LAS dan Tween 80 memiliki atom karbon lebih banyak dibandingkan

dengan NDS dan Brij 35. Jumlah atom karbon yang semakin banyak akan

menyebabkan semakin banyak jumlah lapisan tipis yang terbentuk dan hal ini

akan berakibat pula pada semakin banyaknya jumlah gas atau udara yang terjerap

dalam lapisan tipis tersebut, sehingga busa yang terbentuk akan semakin banyak.

Pengukuran pH pada Variasi Kecepatan Pengadukan

Nilai pH diukur pada kecepatan pengadukan 100 rpm, 120 rpm dan 140

rpm. Pengukuran dilakukan sebelum dan sesudah pengadukan, untuk mengamati

perubahan pH terhadap kecepatan pengadukan yang dilakukan.

Tabel 2.2 Nilai pH surfaktan anionik dan nonionik pada variasi kecepatan

pengadukan Kecepatan Pengadukan (rpm)

pH sebelum pengadukan Surfaktan Anionik Surfaktan Nonionik

Blanko LAS NDS Blanko T80 B35 100 6 5 5 4 4 4 120 5 6 6 4 4 4 140 5 6 6 4 4 4 Kecepatan Pengadukan (rpm)

pH setelah pengadukan Surfaktan Anionik Surfaktan Nonionik

Blanko LAS NDS Blanko T80 B35 100 6 5 5 4 3 3 120 5 5 5 4 4 4 140 5 5 5 4 4 4

Keterangan: B = blanko, L = 0.04% LAS, N = 0.15% NDS T80 = Tween 80 (0.0175%), B35 = Brij 35 (0.0150%)

Tabel 2.2 menunjukkan perubahan pH sebelum dan sesudah proses

pengadukan. Dari Tabel 2.2 terlihat bahwa pengadukan berpengaruh terhadap

nilai pH. Nilai setelah pengadukan lebih kecil dibandingkan sebelum

pengadukan. Kecepatan pengadukan diatas 140 rpm tidak berpengaruh terhadap

nilai pH (Lampiran 2.19-2.20).

Biodegradasi minyak bumi dipengaruhi oleh nilai pH yang terjadi pada

lingkungan tersebut (Zhu et al., 2001). Nilai pH berhubungan dengan jumlah

31

asam yang terkandung dalam tanah. Mayoritas mikrorganisme tanah akan tumbuh

dengan subur pada pH antara 6 sampai 8. Nilai pH pada semua tanah yang diberi

perlakuan tersebut hanya berkisar antara 6 - 5. Pada rentang pH ini, mikroba yang

berada pada tanah tetap dapat mendegradasi walaupun tidak menutup

kemungkinan ada beberapa jenis bakteri yang dapat mati pada pH 5.

Pengaruh Pengadukan Terhadap Nilai TPH

Parameter yang paling tepat untuk menggambarkan proses biodegradasi

limbah minyak bumi ialah TPH. TPH menggambarkan jumlah hidrokarbon

dengan berbagai macam panjang rantainya tanpa melihat jenisnya yaitu alisiklik,

aromatik atau alifatik.

Kandungan hidrokarbon pada tanah yang digunakan dalam penelitian ini

tergolong tinggi yaitu sekitar 17 % (Lampiran 2.18). Tingginya nilai TPH awal

proses biodegradasi ini membuat laju degradasi tidak optimum karena menurut

Vidali (2001) kondisi optimum biodegradasi terjadi pada total kontaminan (TPH)

sebesar 5 – 10 %. Untuk mengoptimalkan proses biodegradasi, maka minyak yang

ada pada tanah harus terdispersi ke dalam media air sehingga bakteri dapat

mendegradasi minyak tersebut. Salah satu caranya yaitu dengan menambahkan

surfaktan dan melakukan pengadukan.

Surfaktan yang ditambahkan dalam penelitian ini adalah LAS dan NDS

untuk surfaktan anionik dan untuk surfaktan nonionik digunakan Tween 80 dan

Brij 35, serta kecepatan pengadukan yang digunakan adalah 100, 120, dan 140

rpm. Hasil dari perlakuan tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.8a dan 2.9a. Hasil

tersebut memperlihatkan bahwa nilai TPH fasa cair yang ditambah NDS lebih

tinggi dibandingkan LAS. Kecepatan pengadukan juga mempengaruhi nilai TPH

fasa cair. Untuk surfaktan nonionik penambahan Brij 35 (0.0150%) memberikan

nilai TPH fasa cair lebih tinggi dibandingkan dengan Tween 80 dan blanko.

Nilai TPH fasa cair yang semakin besar menggambarkan proses dispersi

minyak ke dalam air semakin baik. NDS memiliki nilai TPH fasa cair yang lebih

besar dibandingkan LAS dan Brij 35 memiliki TPH fasa cair yang lebih besar

32

dibandingkan Tween 80, hal ini disebabkan karena konsentrasi NDS dan Brij 35

lebih tinggi dibandingkan konsentrasi LAS dan Tween 80 sehingga menyebabkan

semakin banyak minyak yang berinteraksi dengan NDS dan Brij 35.

Kecepatan pengadukan memiliki pengaruh yang cukup besar terhadap nilai

TPH fasa cair, seperti terlihat pada Gambar 2.8a dan 2.9a. Semakin tinggi

kecepatan pengadukan, maka semakin banyak minyak yang terlepas dari tanah

dan terdispersi ke dalam air. TPH fasa cair blanko menunjukkan kenaikan dengan

semakin tingginya kecepatan pengadukan, namun kenaikan ini secara umum tidak

terlalu tinggi dibandingkan dengan perlakuan yang ditambahkan surfaktan. Nilai

TPH fasa cair yang tertinggi pada surfaktan anionik yaitu pada perlakuan

penambahan 0.15% NDS dan kecepatan pengadukan 140 rpm sebesar 1.68%,

sedangkan untuk penambahan LAS 0.04% dan kecepatan pengadukan 140 rpm

hanya sebesar 1.33%. Nilai TPH fasa cair untuk penambahan LAS dan NDS

menghasilkan data yang tidak berbeda nyata berdasarkan uji analysis of variance

(ANOVA). Uji ANOVA dilakukan pada data perlakuan laju 140 rpm karena data

ini memiliki nilai TPH terbesar (Lampiran 2.30).

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Suardana et al. (2002),

biodegradasi limbah minyak bumi dengan cara bioremediasi konvensional

menghasilkan persen degradasi sebesar 11,6%. Hasil biodegradasi cara tersebut

dapat ditingkatkan menjadi maksimal sebesar 29% dengan penambahan

konsentrasi surfaktan LAS 2.25% dan EM4 sebanyak 250 ml dalam waktu 31

hari. Penambahan surfaktan LAS menyebabkan luas permukaan antara minyak

dengan air semakin besar sehingga mampu meningkatkan ketersediaan biologis

kontaminan tersebut untuk keperluan metabolisme mikroba yang diindikasikan

dengan adanya penurunan tegangan permukaan minyak bumi dan peningkatan

persentase penurunan kadar TPH.

Untuk surfaktan nonionik, TPH fasa cair tertinggi dengan penambahan Brij

35 (0.0150%) pada kecepatan 140 rpm, yaitu sebesar 0.70% dan penambahan

Tween 80 (0.0175%) pada kecepatan 140 rpm sebesar 0.40%. Penambahan Brij

35 dengan konsentrasi lebih rendah (0.0150%) daripada Tween 80 (0.0175%)

seperti yang terlihat pada Lampiran 2.23.

33

Gambar 2.8 Pengaruh penambahan LAS 0.04% (■), NDS 0.15% (■), blanko (■) dan kecepatan pengadukan terhadap kosentrasi TPH fasa cair (a) dan TPH fasa padat (b)

(a) (b)

Gambar 2.9 Pengaruh penambahan Tween 80 (0.0175%) (■) dan Brij 35 (0.0175%) (■), blanko (■) dan kecepatan pengadukan terhadap kosentrasi TPH fasa cair (a) dan TPH fasa padat (b)

Dari grafik pada Gambar 2.8b dan 2.9b serta pada Lampiran 2.24-2.26,

semakin tinggi kecepatan pengadukan, maka nilai TPH fasa padat akan semakin

kecil. Hal ini disebabkan karena pengadukan dan penambahan surfaktan

menyebabkan minyak dari limbah minyak bumi terdispersi ke dalam air sehingga

nilai TPH fasa padat berkurang dan nilai TPH fasa cair meningkat. Pada penelitian

ini, kecepatan 140 rpm belum dapat dikatakan sebagai kecepatan optimum, karena

nilai TPH fasa cair yang lebih besar masih mungkin diperoleh pada kecepatan

yang lebih tinggi.

0

0,5

1

1,5

2

100 120 140

TPH

fas

a ca

ir (%

)

Kecepatan Pengadukan (rpm)

0

5

10

15

100 120 140

TPH

fasa

pad

at (%

)

Kecepatan Pengadukan (rpm)

0

0,5

1

1,5

2

100 120 140

TPH

fas

a ca

ir (%

)

Kecepatan Pengadukan (rpm)

0

5

10

15

20

100 120 140

TPH

fasa

pad

at (%

)

Kecepatan Pengadukan (rpm)

(a) (b)

34

Pengaruh Pengadukan Terhadap Nilai COD

Pengukuran COD dalam penelitian ini dilakukan dengan menggunakan

metode refluks tertutup yang diikuti dengan metode titrimetri. Semakin tinggi

kecepatan pengadukan, maka nilai CODnya semakin besar pula. Hal ini

disebabkan semakin tinggi kecepatan pengadukan, maka semakin banyak senyawa

organik yang terkandung dalam limbah minyak masuk ke media air. Nilai ini

menunjukkan bahwa limbah minyak tersebut banyak mengandung senyawa

organik berupa hidrokarbon, nitrogen, sulfur, dan oksigen. Sehingga jumlah

oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi senyawa tersebut menjadi CO2 dan

H2

O semakin tinggi. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Suardana et al.

(2002) penambahan surfaktan LAS yang diberikan ke petak sel penelitian ini mampu

meningkatkan hasil proses biodegradasi limbah minyak secara berbanding lurus.

Semakin tinggi konsentrasi surfaktan LAS yang digunakan didalam penelitian ini,

semakin besar efek pendispersian minyak bumi didalam air sehingga nilai COD akan

semakin tinggi.

(a) (b) Gambar 2.10 Perubahan nilai COD pada surfaktan anionik (a) yaitu dengan

penambahan LAS 0.04% (■), NDS 0.15% (■), blanko (■) dan pada surfaktan anionik (b) yaitu dengan penambahan Tween 80 (0.0175%) (■) dan Brij 35 (0.0175%) (■), blanko (■) terhadap kecepatan pengadukan

Gambar 2.10 menunjukkan nilai COD blanko lebih rendah dibandingkan

dengan penambahan surfaktan NDS, LAS, Tween 80 dan Brij 35. Hal ini

0

10000

20000

30000

40000

100 120 140

CO

D (m

g/m

L)

Kecepatan Pengadukan (rpm)

0

10000

20000

30000

40000

100 120 140

CO

D (m

g/m

L)

Kecepatan Pengadukan (rpm

35

memperlihatkan bahwa penambahan surfaktan mempunyai pengaruh yang cukup

besar terhadap nilai COD. Penambahan surfaktan akan menambah senyawa

organik yang harus dioksidasi, karena surfaktan sendiri adalah senyawa organik.

Penambahan NDS memiliki nilai COD yang lebih tinggi dibandingkan LAS, dan

penambahan Brij 35 memiliki nilai COD yang lebih tinggi dibandingkan Tween

80. Hal ini terkait dengan konsentrasi surfaktan yang ditambahkan, konsentrasi

NDS yaitu sebesar 0.15% sedangkan konsentrasi LAS sebesar 0.04%. Nilai COD

tertinggi terjadi pada kecepatan pengadukan 140 rpm, yaitu 20485 mg/L untuk

blanko, 33499 mg/L untuk 0.04% LAS, dan 35909 mg/L untuk 0.15% NDS.

Penambahan Brij 35 pada 140 rpm memberikan nilai COD terbesar (41717 mg/L)

dibandingkan dengan surfaktan Tween 80, LAS dan NDS (Lampiran 2.27-2.29).

SIMPULAN

Penambahan surfaktan dan pengaruh kecepatan pengadukan terbukti mampu

meningkatkan dispersi limbah minyak bumi dalam media air. Penggunaan LAS

lebih baik dibandingkan NDS, Tween 80 dan Brij 35 karena stabilitas emulsi

LAS lebih tinggi (1.58%) dibandingkan NDS (0.45%), Tween 80 (0.24%) dan

Brij 35 (0.22%).

DAFTAR PUSTAKA

[ASTM] American Society for Testing and Materials. 2001. D 1331-89. Standard Test Methods for Surface and Interfacial Tension of Solutions of Surface Active Agents. West Conshohocken, PA19428-2959, West Conshohocken: ASTM.

[ASTM] American Society for Testing and Materials. 2002. D 3601-88. Standard Test Methods for Foam In Aqueous Media. West Conshohocken, PA19428-2959, West Conshohocken: ASTM.

Atkins PW. 1999. Kimia Fisik Edisi keempat Jilid 1. Irma I. Kartohadiprodjo, penerjemah. Jakarta : Erlangga. Terjemahan dari: Physical Chemistry.

Clesceri LC, Greenberg AE, Eaton AD. 2005. Standard Method for Examination of Water and Wastewater 21th .5220.C- Clossed Reflux, Titrimetri Method. APHA, AWWA, WEF.

36

Kosswig AG, Marl H. 2003. Surfactant. Di dalam: Ullmann’s. Encyclopedia of Industrial Chemistry. Volume ke-35. Ed ke-6. Jerman: Wiley-VCH. Hlm 2093-365.

Suardana P, Mulyono M, Setyo S, Supardi D, Santoso E. 2002. Pengaruh Surfaktan Alkilbenzena sulfonat linear dalam Mempercepat Bioremediasi Limbah Minyak Bumi. Simposium Nasional-IATMI, Jakarta.

Tharwat FT. 2005. Applied Surfactants: Principles and Applications. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

[US EPA] United States Environmental Protection Agency. 1998. Method 1664, Revision A: n-Hexane Extractable Material (HEM; Oil and Grease) and Silica Gel Treated n-Hexane Extractable Material (SGT-HEM; Non-polar Material) by Extraction and Gravimetry. Washington DC: U.S.EPA.

[US EPA] United States Environmental Protection Agency. 1999. Method 9071B, n-Hexane Extractable Material (HEM) for Sludge, Sediment, and, Solid Samples. Washington DC: U.S.EPA.

Udiharto M. 1996. Bioremediasi Minyak Bumi. Di dalam: Prosiding Pelatihan dan Lokakarya “Peran Bioremediasi dalam Pengelolaan Lingkungan”; Cibinong, 24-28 Juni 1996. Jakarta: Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia – Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi – Hans Seidel Foundation Jerman hlm: 24-39.

Vidali M. 2001. Bioremediation. An Overview. Department of Inorganic Chemical. University of Padova, Padova.

Zhu X, Venosa AD, Suidan MT, Lee K. 2001. Guidelines For The Bioremediation of Marine Shorelines and Freshwater Wetlands. U.S. Environmental Protection Agency, Cincinnati.

37

Lampiran 2.1 Penentuan densitas larutan LAS

[LAS] (% b/v)

Densitas larutan (g/mL) Rerata densitas (g/mL)

I II III 0.50 1.0079 1.0080 1.0080 1.0080 0.25 0.9736 0.9736 0.9736 0.9736 0.13 1.0083 1.0083 1.0084 1.0083 0.06 0.9741 0.9741 0.9741 0.9741 0.03 1.0072 1.0071 1.0072 1.0072 0.02 0.9734 0.9733 0.9735 0.9735 0.01 0.9727 0.9729 0.9728 0.9728 0.00 0.9738 0.9738 0.9739 0.9738

Lampiran 2.2 Penentuan densitas larutan NDS

[NDS] (% b/v)

Densitas larutan (g/mL) Rerata densitas (g/mL)

I II III 0.40 1.0078 1.0077 1.0077 1.0078 0.35 0.9733 0.9733 0.9733 0.9733 0.30 1.0077 1.0077 1.0077 1.0077 0.25 0.9732 0.9732 0.9731 0.9732 0.20 1.0072 1.0072 1.0072 1.0073 0.15 0.9732 0.9732 0.9731 0.9732 0.10 1.0072 1.0073 1.0073 1.0073 0.00 0.9727 0.9726 0.9727 0.9727

38

Lampiran 2.3 Penentuan densitas larutan Tween 80

[Tween 80] Densitas Tween 80 (g/mL) Densitas Tween 80 rerata

(% v/v) Ulangan

1 Ulangan

2 Ulangan

3 (g/mL) 0.0000 1.0241 1.0242 1.0242 1.0242 0.0025 1.0242 1.0243 1.0246 1.0244 0.0050 1.0234 1.0235 1.0235 1.0235 0.0075 1.0238 1.0242 1.0240 1.0240 0.0100 1.0243 1.0243 1.0244 1.0243 0.0125 1.0246 1.0245 1.0249 1.0247 0.0150 1.0246 1.0249 1.0246 1.0247 0.0175 1.0243 1.0243 1.0243 1.0243 0.0200 1.0233 1.0233 1.0235 1.0234 0.0225 1.0228 1.0232 1.0232 1.0230 0.0250 1.0228 1.0230 1.0231 1.0230 0.0275 1.0236 1.0236 1.0238 1.0237 0.0300 1.0239 1.0240 1.0240 1.0240 0.0350 1.0240 1.0241 1.0242 1.0241 0.0400 1.0240 1.0242 1.0239 1.0240

Lampiran 2.4 Penentuan densitas larutan Brij 35

[Brij 35] Densitas Brij 35 (g/mL) Densitas Brij 35 rerata

(% v/v) Ulangan

1 Ulangan

2 Ulangan

3 (g/mL) 0.0000 1.0241 1.0242 1.0242 1.0242 0.0025 1.0239 1.0237 1.0238 1.0238 0.0050 1.0236 1.0238 1.0237 1.0237 0.0075 1.0241 1.0242 1.0242 1.0242 0.0100 1.0237 1.0240 1.0238 1.0238 0.0125 1.0235 1.0237 1.0238 1.0237 0.0150 0.9720 0.9728 0.9721 0.9723 0.0175 1.0237 1.0238 1.0238 1.0238 0.0200 0.9719 0.9719 0.9718 0.9719 0.0225 1.0236 1.0238 1.0238 1.0237 0.0250 0.9714 0.9715 0.9716 0.9715 0.0275 1.0236 1.0237 1.0238 1.0237 0.0300 0.9720 0.9720 0.9723 0.9721 0.0350 1.0240 1.0239 1.0242 1.0240 0.0400 0.9716 0.9720 0.9717 0.9717

39

Lampiran 2.5 Penentuan tegangan permukaan LAS dengan metode Du Noűy

[LAS] (% b/v)

P (dyne/cm) P rerata (dyne/cm)

Fr γ = P x Fr (dyne/cm)

I II III IV V 0.50 34.5 34.5 34.3 34.7 34.6 34.52 0.8920 30.7918 0.25 34.8 34.9 34.9 35.0 35.1 34.94 0.8940 31.2364 0.13 32.3 32.8 32.3 32.9 32.8 32.62 0.8897 29.0220 0.06 32.3 32.7 32.6 32.8 32.3 32.54 0.8910 28.9931 0.03 39.9 39.1 39.9 39.9 39.6 39.68 0.8983 35.6445 0.02 60.3 60.7 60.6 60.4 60.5 60.50 0.9234 55.8657 0.01 67.5 67.5 67.9 67.3 67.9 67.62 0.9309 62.9475 0.00 77.5 77.6 77.6 77.4 77.5 77.52 0.9408 72.9308

Lampiran 2.6 Penentuan tegangan permukaan NDS dengan metode Du Noűy

Lampiran 2.7 Penentuan tegangan permukaan Tween 80 dengan metode cincin Du

Noűy [Tween 80] P (dyne/cm) P rerata Fr γ = P x Fr

(% v/v) I II III IV V (dyne/cm) (dyne/cm) 0.0000 76.70 76.70 76.70 76.20 76.70 76.60 0.9361 71.71 0.0025 76.00 76.60 76.10 76.10 76.40 76.24 0.9357 71.34 0.0050 69.50 69.60 69.40 69.10 69.80 69.48 0.9293 64.57 0.0075 68.20 68.00 68.30 68.60 68.40 68.30 0.9281 63.39 0.0100 63.40 63.40 63.40 63.60 63.50 63.46 0.9233 58.59 0.0125 62.90 62.30 62.20 62.50 62.10 62.40 0.9221 57.54 0.0150 61.10 61.60 61.70 61.60 61.70 61.54 0.9212 56.69 0.0175 54.30 54.60 54.20 53.70 54.50 54.26 0.9137 49.58 0.0200 55.30 55.60 55.50 55.70 55.70 55.56 0.9152 50.85 0.0225 62.80 62.60 62.70 62.30 62.40 62.56 0.9224 57.71 0.0250 61.60 61.90 61.70 61.80 61.60 61.72 0.9215 56.87 0.0275 62.40 62.20 62.40 62.40 62.60 62.40 0.9222 57.55 0.0300 60.00 59.80 59.70 60.00 59.60 59.82 0.9195 55.00 0.0350 57.00 57.50 57.30 57.30 57.40 57.30 0.9169 52.54 0.0400 59.40 59.40 59.20 59.30 59.60 59.38 0.9191 54.58

[NDS] (% b/v)

P (dyne/cm) P rerata (dyne/cm)

Fr γ = P x Fr (dyne/cm)

I II III IV V 0.40 33.1 33.8 33.8 33.3 33.4 33.48 0.8908 29.82 0.35 33.5 33.1 33.7 33.5 33.8 33.52 0.8923 29.91 0.30 31.5 31.5 31.3 31.1 31.6 31.40 0.8882 27.89 0.25 30.5 30.8 30.9 30.3 30.5 30.60 0.8885 27.19 0.20 28.1 28.0 28.8 28.9 28.1 28.38 0.8844 25.10 0.15 35.8 35.4 35.0 35.6 35.3 35.42 0.8947 31.69 0.10 35.9 35.4 35.3 35.7 35.5 35.56 0.8933 31.77 0.00 76.0 76.2 76.2 76.3 76.4 76.22 0.9396 71.62

40

Lampiran 2.8 Penentuan tegangan permukaan Brij 35 dengan metode cincin Du Noűy

[Brij 35] P (dyne/cm) P rerata Fr γ = P x Fr (% v/v) I II III IV V (dyne/cm) (dyne/cm) 0.0000 76.70 76.70 76.70 76.20 76.70 76.60 0.9361 71.71 0.0025 54.40 54.50 54.30 54.40 54.70 54.46 0.9139 49.77 0.0050 49.40 49.40 50.00 49.70 49.90 49.68 0.9088 45.15 0.0075 49.70 49.70 49.30 49.50 49.50 49.54 0.9086 45.01 0.0100 44.30 43.80 44.30 44.50 43.90 44.16 0.9026 39.86 0.0125 44.80 45.10 44.90 45.10 45.00 44.98 0.9036 40.64 0.0150 44.20 44.10 44.50 44.30 44.10 44.24 0.9054 40.05 0.0175 35.10 35.00 35.20 35.10 35.00 35.08 0.8921 31.29 0.0200 37.20 37.30 37.30 37.50 37.50 37.36 0.8971 33.52 0.0225 36.90 37.00 37.00 37.10 36.90 36.98 0.8943 33.07 0.0250 43.50 43.50 43.50 43.60 43.70 43.56 0.9046 39.40 0.0275 42.50 42.40 42.50 42.30 42.40 42.42 0.9007 38.21 0.0300 39.50 39.40 39.40 39.40 39.30 39.40 0.8996 35.44 0.0350 40.00 40.10 40.00 39.90 40.00 40.00 0.8979 35.91 0.0400 40.30 40.20 40.20 40.20 40.30 40.24 0.9006 36.24

Contoh perhitungan: Keliling cincin = 5.9450 r/R = 0.0187 Densitas udara = 0.0012 g/mL

( )

−+

−+=

Rr

dDCPFr 679.104534.001452.07250.0 2

( )

−+

−+= )0187.0679.1(04534.0

0012.00238.19450.546.5401452.07250.0

2xxFr

Fr = 0.9139 γ = P x Fr = 54.46 x 0.9139 = 49.77 dyne/cm

41

Lampiran 2.9 Pengukuran stabilitas emulsi LAS

Konsentrasi LAS

Kekeruhan Sebelum

Sentrifugasi

Kekeruhan Setelah Sentrifugasi

Stabilitas Emulsi

(%) (NTU) (NTU) (%) I II III Rerata I II III Rerata

0.00 663 668 661 664.0000 0.66 0.57 0.58 0.603333 0.09 0.02 758 759 754 757.0000 1.19 0.95 0.87 1.003333 0.13 0.04 836 832 837 835.0000 13.4 13.1 13.1 13.20000 1.58 0.06 923 922 918 921.0000 2.34 2.37 2.19 2.300000 0.25 0.08 963 967 953 961.0000 1.30 1.49 1.36 1.383333 0.14 0.10 931 922 919 924.0000 4.88 4.90 5.43 5.070000 0.55

Lampiran 2.10 Pengukuran stabilitas emulsi NDS

Konsentrasi NDS

Kekeruhan Sebelum

Sentrifugasi

Kekeruhan Setelah Sentrifugasi

Stabilitas Emulsi

(%) (NTU) (NTU) (%) I II III Rerata I II III Rerata

0.00 663 668 661 664.0000 0.66 0.57 0.58 0.603333 0.09 0.15 520 526 524 523.3333 2.29 2.36 2.34 2.330000 0.45 0.18 454 457 457 456.0000 0.62 0.69 0.73 0.680000 0.15 0.20 553 552 544 549.6667 0.69 0.64 0.67 0.666667 0.12 0.23 621 620 622 621.0000 0.7 0.72 0.67 0.696667 0.11 0.25 511 519 519 516.3333 0.56 0.55 0.53 0.546667 0.11

Lampiran 2.11 Pengukuran stabilitas emulsi Tween 80 [Tween 80] Kekeruhan sebelum Rerata Kekeruhan setelah Rerata Stabilitas

sentrifugasi (NTU) (NTU) sentrifugasi (NTU) (NTU) emulsi (% v/v) I II III I II III (%) 0.0000 488 489 481 486 0.11 0.10 0.12 0.11 0.02 0.0125 732 737 738 736 0.20 0.21 0.25 0.22 0.03 0.0150 555 534 558 549 0.79 0.74 0.75 0.76 0.14 0.0175 412 418 416 415 0.97 1.00 1.02 1.00 0.24 0.0200 622 624 625 624 0.56 0.56 0.56 0.56 0.09 0.0225 382 384 383 383 0.30 0.29 0.31 0.30 0.08

42

Lampiran 2.12 Pengukuran stabilitas emulsi Brij 35

[Brij 35] Kekeruhan sebelum Rerata Kekeruhan setelah Rerata Stabilitas sentrifugasi (NTU) (NTU) sentrifugasi (NTU) (NTU) emulsi

(% v/v) I II III I II III (%) 0.0000 488 489 481 486 0.11 0.10 0.12 0.11 0.02 0.0125 473 476 474 474 0.57 0.57 0.57 0.57 0.12 0.0150 674 674 672 673 1.48 1.44 1.50 1.47 0.22 0.0175 538 536 540 538 0.17 0.18 0.20 0.18 0.03 0.0200 507 505 510 507 0.21 0.18 0.20 0.20 0.04 0.0225 563 569 567 566 0.15 0.16 0.17 0.16 0.03

Contoh perhitungan:

% Stabilitas emulsi = emulsiawalturbiditasemulsiakhirturbiditas X 100%

% Stabilitas emulsi = 673

47.1 X 100%

% Stabilitas emulsi = 0.22 % Lampiran 2.13 Standardisasi larutan FAS 0.5000 N dengan larutan K2Cr2O7

0.0250 N

Ulangan Meniskus Awal (mL)

Meniskus Akhir (mL)

Volume Terpakai (mL)

Volume K2Cr2O7

Konsentrasi FAS (mL)

1 1.7 6.9 5.2 10 0.0485 2 6.9 12.1 5.2 10 0.0485 3 12.1 17.4 5.3 10 0.0475

0.0482

Contoh perhitungan:

VFAS x N FAS = VK2Cr2O7 x N

5.2 mL x N K2Cr2O7

FAS

= 10 mL x 0.0252 N

N FAS mL

NxmL2.5

0252.010 =

N FAS

= 0.0482 N

43

Lampiran 2.14 Pengukuran busa LAS

Konsentrasi LAS 0.10% t=26.5°C

Ulangan M (cm) R (cm) I (cm) FM=M-I FR=R-I 1 11.4 11 6 5.4 5 2 11.3 10.7 6.2 5.1 4.5 3 11.4 11 5.9 5.5 5.1

5.3 4.9

Konsentrasi LAS 0.08% t=27.5°C

Ulangan M (cm) R (cm) I (cm) FM=M-I FR=R-I 1 10.3 9.8 6.4 3.9 3.4 2 9.8 9.1 6.1 3.7 3 3 10.2 9.5 6.3 3.9 3.2

3.8 3.2

Konsentrasi LAS 0.06% t=27.5°C

Ulangan M (cm) R (cm) I (cm) FM=M-I FR=R-I 1 9.7 9.3 6.2 3.5 3.1 2 9.6 9.1 6.4 3.2 2.7 3 9.4 8.8 6.3 3.1 2.5

3.3 2.8

Konsentrasi LAS 0.04%

t=27.0°C

Ulangan M (cm) R (cm) I (cm) FM=M-I FR=R-I

1 8.8 8.3 6.1 2.7 2.2 2 8.4 8.4 6 2.4 2.4 3 8.7 8.8 6.2 2.5 2.6

2.5 2.4

Konsentrasi LAS 0.02% t=26.5°C

Ulangan M (cm) R (cm) I (cm) FM=M-I FR=R-I 1 7.5 7 6.1 1.4 0.9 2 7.6 7.2 6.3 1.3 0.9 3 7.2 6.9 6.2 1 0.7

1.2 0.8

44

Lampiran 2.15 Pengukuran busa NDS

Konsentrasi NDS 0.25% t=25.5°C

Ulangan M (cm) R (cm) I (cm) FM=M-I FR=R-I 1 17.8 15.8 6 11.8 9.8 2 18.3 16.2 6 12.3 10.2 3 17.8 15.5 6.5 11.3 9

11.8 9.7

Konsentrasi NDS 0.23% t=25.5°C

Ulangan M (cm) R (cm) I (cm) FM=M-I FR=R-I 1 14.1 13.2 6 8.1 7.2 2 14.4 12.8 6 8.4 6.8 3 14.7 13.4 6.5 8.2 6.9

8.2 7.0

Konsentrasi NDS 0.20% t=25.5°C

Ulangan M (cm) R (cm) I (cm) FM=M-I FR=R-I 1 13.2 11.5 6.5 6.7 5 2 12.9 11.5 6 6.9 5.5 3 13.1 12.4 6.5 6.6 5.9

6.7 5.5

Konsentrasi NDS 0.18% t=26.5°C

Ulangan M (cm) R (cm) I (cm) FM=M-I FR=R-I 1 12.9 11 6.1 6.8 4.9 2 12.6 10.7 6.4 6.2 4.3 3 12.3 10.8 6.1 6.2 4.7

6.4 4.6

Konsentrasi NDS 0.15%

t=25.5°C

Ulangan M (cm) R (cm) I (cm) FM=M-I FR=R-I

1 11.7 10.8 6.4 5.3 4.4 2 11.3 10.7 6.1 5.2 4.6 3 10.8 10.4 6.3 4.5 4.1

5.0 4.4

45

Lampiran 2.16 Pengukuran busa Tween 80 [Tween 80] Ulangan I M R FM FM rerata FR FR rerata

(% v/v) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 0.0125 1 57 80 77 23 23 20 20

2 57 79 76 22 19 3 57 80 77 23 20

0.0150 1 56 81 77 25 24 21 21 2 57 79 77 22 20 3 56 80 77 24 21

0.0175 1 57 82 78 25 25 21 21 2 57 82 78 25 21 3 57 81 77 24 20

0.0200 1 57 84 80 27 26 23 23 2 57 83 81 26 24 3 57 83 79 26 22

0.0225 1 57 85 80 28 27 23 23 2 57 84 79 27 22 3 56 83 79 27 23

Lampiran 2.17 Pengukuran busa Brij 35

[Brij 35] Ulangan I M R FM FM rerata FR FR rerata (% v/v) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 0.0125 1 57 79 77 22 22 20 20

2 57 79 78 22 21 3 57 78 76 21 19

0.0150 1 56 78 76 22 22 20 20 2 56 78 76 22 20 3 56 78 76 22 20

0.0175 1 57 80 78 23 23 21 21 2 57 79 77 22 20 3 57 80 78 23 21

0.0200 1 56 79 76 23 24 20 21 2 56 80 77 24 21 3 56 80 77 24 21

0.0225 1 57 82 79 25 26 22 23 2 57 83 80 26 23 3 57 83 80 26 23

Keterangan: FM M : Tinggi total maksimum busa pada

: Tinggi busa maksimum

waktu nol I : Tinggi awal cairan FR R : Tinggi total busa setelah 5 menit

: Tinggi busa tersisa setelah 5 menit

T : 26 º C

46

Contoh perhitungan: FM F

= M - I M

F= (79 – 57) mm

M

= 22 mm

FR F

= R – I R

F= (77 – 57) mm

R

= 20 mm

Lampiran 2.18 Pengukuran TPH fasa padat pada sampel awal

Ulangan TPH (%)

1 17.45 2 16.99

17.22 Contoh perhitungan:

%TPH (g/g) = sampelbobot

yakbobot min X 100%

%TPH (g/g) = gramgram

2000.107799.1 X 100%

%TPH (g/g) = 17.45 %

Lampiran 2.19 Pengukuran pH sebelum dan setelah pengadukan pada LAS dan

NDS

Laju pH sebelum pengadukan pH setelah pengadukan Pengadukan

(rpm) Blanko 0.04%

LAS 0.15% NDS

Blanko 0.04% LAS

0.15% NDS

100 6 5 5 6 5 5 120 5 6 6 5 5 5 140 5 6 6 5 5 5

Lampiran 2.20 Pengukuran pH sebelum dan setelah pengadukan pada Tween 80 dan Brij 35

Laju pH sebelum Pengadukan pH sesudah Pengadukan pengadukan Blanko Tween 80 Brij 35 Blanko Tween 80 Brij 35

(rpm) 0.0175% 0.0150% 0.0175% 0.0150% 100 4 4 4 4 3 3 120 4 4 4 4 4 4 140 4 4 4 4 4 4

47

Lampiran 2.21 Pengukuran TPH fasa cair dengan penambahan LAS 0.04%

Laju Pengadukan

Ulangan TPH (%)

Rerata TPH (%)

Keterangan

(rpm)

100

1 0.5514 0.52 Blanko 2 0.4792

1 0.6708 0.68 Sampel 2 0.6848

120

1 0.5586 0.57 Blanko 2 0.5826

1 0.7138 0.72 Sampel 2 0.7178

140

1 0.7230 0.70 Blanko 2 0.6790

1 1.4940 1.33 Sampel 2 1.1590

Contoh perhitungan:

%TPH (g/mL) = sampelvolume

yakbobot min X 100%

%TPH (g/mL) = mLgram

502757.0

X 100%

%TPH (g/mL) = 0.55%

Lampiran 2.22 Pengukuran TPH fasa cair dengan penambahan NDS 0.15%

Laju Pengadukan

Ulangan TPH (%)

Rerata TPH (%)

Keterangan

(rpm)

100

1 0.5514 0.52 Blanko 2 0.4792

1 0.8556 0.80 Sampel 2 0.7404

120

1 0.5586 0.57 Blanko 2 0.5826

1 0.9604 1.00 Sampel 2 1.0524

140

1 0.7230 0.70 Blanko 2 0.6790

1 1.6514 1.68 Sampel 2 1.7110

48

Lampiran 2.23 Pengukuran TPH fasa cair setelah pengadukan dengan penambahan surfaktan Tween 80 dan Brij 35

Laju Sampel Ulangan TPH TPH rerata pengadukan (rpm) (% b/v) (% b/v)

100 Blanko 1 0.09 0.10 2 0.11 Tween 80 1 0.25 0.25 2 0.25 Brij 35 1 0.39 0.36 2 0.34

120 Blanko 1 0.19 0.17 2 0.15 Tween 80 1 0.35 0.32 2 0.29 Brij 35 1 0.63 0.55 2 0.47

140 Blanko 1 0.24 0.24 2 0.23 Tween 80 1 0.41 0.40 2 0.39 Brij 35 1 0.79 0.74 2 0.70

Lampiran 2.24 Pengukuran TPH fasa padat dengan penambahan LAS 0.04%

Laju Pengadukan

Ulangan TPH (%)

Rerata TPH

Keterangan

(rpm) (%)

100

1 13.20 13.18 Blanko 2 13.15

1 11.10 11.08 Sampel 2 11.05

120

1 13.11 13.11 Blanko 2 13.12

1 10.90 10.94 Sampel 2 10.97

140

1 12.51 12.49 Blanko 2 12.48

1 10.25 10.20 Sampel 2 10.15

49

Lampiran 2.25 Pengukuran TPH fasa padat dengan penambahan NDS 0.15%

Laju

Pengadukan Ulangan TPH

(%) Rerata TPH

Keterangan

(rpm) (%)

100

1 13.20 13.18 Blanko 2 13.15

1 10.98 11.00 Sampel 2 11.01

120

1 13.11 13.11 Blanko 2 13.12

1 10.83 10.80 Sampel 2 10.78

140

1 12.51 12.49 Blanko 2 12.48

1 9.08 9.12 Sampel 2 9.17

Lampiran 2.26 Pengukuran TPH fasa padat setelah pengadukan dengan penambahan surfaktan Tween 80 dan Brij 35

Laju pengadukan

(rpm)

Sampel Ulangan TPH

TPH rerata

(% b/b) (% b/b) 100 Blanko 1 16.68 16.29

2 15.89 Tween 80 1 13.32 13.13 2 12.94 Brij 35 1 16.71 16.91 2 17.11

120 Blanko 1 16.84 16.13 2 15.42 Tween 80 1 18.10 16.69 2 15.27 Brij 35 1 16.79 16.75 2 16.71

140 Blanko 1 16.14 16.10 2 16.05 Tween 80 1 15.84 15.56 2 15.29 Brij 35 1 16.04 16.55 2 17.05

27

50

Lampiran 2.27 Pengukuran COD dengan penambahan LAS 0.04%

Laju Pengadukan

Ulangan Volume FAS awal (mL)

Volume FAS akhir (mL)

Volume FAS terpakai (mL)

Volume Sampel

COD (mg/mL)

Rerata COD

Keterangan

(rpm) (mL) (mg/mL)

100

1 14.2 23.5 9.3 10 1928 2169 Blanko 2 23.5 32.7 9.2 10 2410

1 0.0 9.0 9.0 10 3374 3133 Sampel 2 9.0 18.1 9.1 10 2892

120

1 33.8 42.2 8.4 10 6266 6025 Blanko 2 17.1 25.6 8.5 10 5784

1 0.0 8.2 8.2 10 7230 6989 Sampel 2 8.2 16.5 8.3 10 6748

140

1 43.2 48.7 5.5 10 20244 20485 Blanko 2 25.6 31.0 5.4 10 20726

1 12.5 15.2 2.7 10 33740 33499 Sampel 2 31.0 33.8 2.8 10 33258

51

Lampiran 2.28 Pengukuran COD dengan penambahan NDS 0.15%

Contoh perhitungan:

Volume FAS (Ferro ammonium sulfat) untuk titrasi blanko (A) = 9.7 mL

Volume FAS untuk titrasi sampel (B) = 7.7 mL

Faktor pengenceran = 125 kali

COD (mg/mL) = ( )

( ) xfpmLSampelVolume

oksigenBExxNxBA 1000−

= ( ) 125

10810000482.07.77.9 x

mLxxx−

= 9640 mg/mL

Laju Pengadukan

Ulangan Volume FAS awal (mL)

Volume FAS akhir (mL)

Volume FAS terpakai (mL)

Volume Sampel

COD (mg/mL)

Rerata COD

Keterangan

(rpm) (mL) (mg/mL)

100

1 14.2 23.5 9.3 10 1928 2169 Blanko 2 23.5 32.7 9.2 10 2410

1 18.1 25.8 7.7 10 9640 9881 Sampel 2 25.8 33.4 7.6 10 10122

120

1 33.8 42.2 8.4 10 6266 6025 Blanko 2 17.1 25.6 8.5 10 5784

1 16.5 23.2 6.7 10 14460 14701 Sampel 2 23.2 29.8 6.6 10 14942

140

1 43.2 48.7 5.5 10 20244 20485 Blanko 2 25.6 31.0 5.4 10 20726

1 10.3 12.5 2.2 10 36150 35909 Sampel 2 14.5 16.8 2.3 10 35668

52

Lampiran 2.29 Pengukuran COD setelah pengadukan dengan penambahan surfaktan Tween 80 dan Brij 35

Laju pengadukan

(rpm)

Sampel Ulangan Volume FAS 0.05 N

Volume FAS 0.05 N

Volume FAS 0.05 N

Volume sampel COD

(mg/ml)

COD rerata

(mg/ml) awal (ml) akhir (ml) terpakai (ml) (ml) 100 Blanko 1 20.20 26.85 6.65 10 16292 16171

2 26.85 33.55 6.70 10 16051 Tween 80 1 12.20 18.70 6.50 10 17015 16774 2 18.70 25.30 6.60 10 16533 Brij 35 1 25.30 31.80 6.50 10 17015 17256 2 31.80 38.20 6.40 10 17497

120 Blanko 1 23.45 28.85 5.40 10 22317 24245 2 28.85 33.45 4.60 10 26173 Tween 80 1 24.20 28.25 4.05 10 28824 28342 2 28.25 32.50 4.25 10 27860 Brij 35 1 39.60 43.65 4.05 10 28824 28462 2 43.65 47.85 4.20 10 28101

140 Blanko 1 20.30 23.30 3.00 10 33885 33041 2 23.35 26.70 3.35 10 32198 Tween 80 1 11.90 13.35 1.45 10 41356 41235 2 13.35 14.85 1.50 10 41115 Brij 35 1 17.50 18.95 1.45 10 41356 41717 2 19.00 20.30 1.30 10 42079

Contoh perhitungan: Volume FAS (Ferro ammonium sulfat) untuk titrasi blanko (A) = 10.03 mL Volume FAS untuk titrasi sampel (B) = 5.40 mL Faktor pengenceran = 125 kali COD (mg/L) = ( )

( ) xfpmLsampelVolume

oksigenBExxNxBA 1000−

COD (mg/L) = ( ) 12510

810000482.040.503.10 xmL

xxx−

COD (mg/L) = 22317 mg/L

53

Lampiran 2.30 Uji ANOVA nilai TPH fasa cair LAS dan NDS

MTB > AOVOneway 'LAS' 'NDS'; SUBC> CIMean 99.0. One-way ANOVA: LAS, NDS Source DF SS MS F P Factor 1 0.1258 0.1258 4.35 0.172 Error 2 0.0579 0.0289 Total 3 0.1837 S = 0.1701 R-Sq = 68.49% R-Sq(adj) = 52.73% Individual 99% CIs For Mean Based on Pooled StDev Level N Mean StDev --------+---------+---------+---------+- LAS 2 1.3265 0.2369 (----------------*----------------) NDS 2 1.6812 0.0421 (----------------*----------------) --------+---------+---------+---------+- 0.70 1.40 2.10 2.80 Pooled StDev = 0.1701 Hipotesis: H0 : LAS = NDS H1 : LAS ≠ NDS α = 1% H0 diterima jika p value > α H1 diterima jika p value < α Nilai p value = 0.172 Nilai p value > α (0.172 > 0.01), sehingga H0 diterima. Simpulan: Nilai TPH fasa cair LAS dan NDS memberikan hasil yang tidak berbeda nyata.

BAB III

BIOREMEDIASI TANAH TERCEMAR LIMBAH MINYAK BERAT MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI

DENGAN TEKNIK BIOSLURRY DAN LANDFARMING

ABSTRAK

Bioremediasi limbah minyak berat telah dilakukan dengan menggunakan konsorsium bakteri dengan teknik bioslurry dan landfarming. Teknik bioslurry dilakukan dengan mencampurkan limbah minyak berat dan air pada perbandingan 4:25, ditambahkan starter konsorsium bakteri (bioaugmentasi) sebanyak 10% (v/v). Parameter yang diamati adalah pertumbuhan bakteri, pH, TPH pada fasa padat dan TPH pada fasa cair setiap 3 hari sekali selama 1 bulan. Teknik landfarming dilakukan dengan mencampurkan limbah minyak berat, tanah liat dan kompos dengan berbagai perbandingan dan menambahkan 10% (v/v) konsorsium bakteri. Setiap minggu selama 4 bulan dilakukan pengamatan kadar air, pH, populasi bakteri, TPH fasa padat dan cair serta produksi gas yang dihasilkan selama proses biodegradasi berlangsung. Komposisi hidrokarbon pada limbah minyak berat sebelum dan sesudah bioremediasi ditetapkan dengan menggunakan peralatan GC-MS. Dari hasil penelitian yang dilakukan dengan teknik bioslurry, bakteri dapat tumbuh dengan baik mencapai 3.47 x 1010 CFU/mL, pada kondisi pH yang berkisar diantara 7.5 sampai 8.5. Selama 1 bulan pengamatan persentasi TPH turun sampai mencapai 0.11% berada jauh dibawah ambang batas yang ditetapkan oleh Keputusan MenLH no. 128 Tahun 2003 yaitu sebesar 10000 ppm atau 1 %. Sebaliknya dengan teknik landfarming sampai 4 bulan pengamatan, persentase TPH masih cukup tinggi yaitu 5.58%. Hal ini mengindikasikan bahwa proses biodegradasi berjalan lambat sejalan dengan perkembangan bakteri yang tidak tumbuh dengan baik, pH yang tidak optimal serta kadar air yang rendah. Akan tetapi walaupun lambat, proses biodegradasi tetap berlangsung dengan ditunjukkan oleh produksi gas CO2 dan NH3

selama pengamatan. Keberlangsungan proses biodegradasi juga didukung oleh data GC-MS yang menunjukkan bahwa setelah 4 bulan proses bioremediasi, teridentifikasi senyawa hidrokarbon dari C-6 sampai C-12 yang pada awalnya terdiri dari senyawa hidrokarbon dari C-6 sampai C-35.

57

PENDAHULUAN

Teknik bioremediasi dapat dilaksanakan secara in-situ maupun cara ex-situ.

Teknik bioremediasi in-situ umumnya diaplikasikan pada lokasi tercemar ringan,

lokasi yang tidak dapat dipindahkan, atau karakteristik kontaminan yang volatil.

Bioremediasi ex-situ merupakan teknik bioremediasi dengan cara lahan atau air

yang terkontaminasi diangkat, kemudian diolah dan diproses pada lahan khusus

yang disiapkan untuk proses bioremediasi. Penanganan semacam ini lebih aman

terhadap lingkungan karena agen pendegradasi yang dipergunakan adalah

mikroba yang dapat terurai secara alami (Budianto 2008).

Bioremediasi secara ex-situ dapat dilakukan dengan teknik landfarming dan

bioslurry. Landfarming merupakan salah satu kategori jenis bioremediasi ex-situ

dimana dapat mempersingkat waktu yang dibutuhkan untuk pembersihan lahan

yang terkontaminasi dibandingkan dengan secara fisika, kimia, dan biologi.

Teknik landfarming ini membutuhkan penggalian dan penempatan pada

tumpukan-tumpukan. Tumpukan-tumpukan itu secara berkala dipindahkan untuk

dicampur dan diatur kelembabannya. Pengaturan pH tanah dan penambahan

nutrisi dibutuhkan untuk meningkatkan aktivitas biologi (Poon 1996). Menurut

Garcia et al. (2005), teknik landfarming merupakan metode yang seringkali

dipilih untuk tanah yang terkontaminasi hidrokarbon, karena relatif lebih murah,

dan berpotensi tinggi berhasil. Bioremediasi dengan teknik landfarming telah

dilakukan untuk mengatasi tanah tercemar limbah minyak berat pada industri

minyak PT CPI. Menggunakan mikroba indigen dibutuhkan waktu ± 8 bulan

untuk menurunkan TPH sampai sekitar 4%, yang selanjutnya mikroba ini tidak

mampu lagi untuk menurunkan TPH sampai 1%, sesuai Keputusan MenLH no.

128 Tahun 2003. Untuk itu dilakukan penelitian yang bertujuan mendapatkan

teknik bioremediasi yang efektif dengan modifikasi yang dilakukan untuk

mengatasi limbah minyak berat yang semakin lama semakin menumpuk dengan

menggunakan konsorsium bakteri yang diperoleh dari limbah minyak berat dan

kotoran hewan.

Kotoran hewan merupakan bahan aktif, yang banyak mengandung mikroba.

Selain kaya akan mikroba perombak, kotoran hewan juga memiliki kandungan

58

nutrisi yang cukup bagi pertumbuhan mikroba. Secara umum, kotoran segar

hewan mengandung 70 – 80% air, 0.3 – 0.6% nitrogen, 0.1 – 0.4% fosfor dalam

bentuk P2O5, 0.3 – 1.0% kalium dalam bentuk K2

Teknik bioslurry menggunakan bioreaktor berupa bejana (container) atau

reaktor yang digunakan untuk perlakuan terhadap cairan atau bubur (slurry)

Slurry bioreaktor tidak hanya digunakan untuk mendegradasi limbah berbentuk

fase cairan dan slurry namun juga limbah padat/tanah. Menurut Banerji (1997)

fase slurry dapat diperoleh dari limbah padat/tanah yang dicampurkan air

sehingga slurry memiliki tingkat kepadatan 10-40%. Slurry ini kemudian

disimpan dalam bioreaktor. Dalam bioreaktor slurry akan diberikan nutrisi dalam

kondisi lingkungan yang terkontrol agar mikroba dapat melakukan proses

degradasi dengan baik. Selain penambahan nutrisi, ke dalam reaktor diberikan

suplai udara atau oksigen untuk menjaga agar kondisi aerobik pada bioreaktor

tetap terjaga. Selain itu juga dilakukan pengadukan secara mekanik atau

pneumatik. Keuntungan proses bioremediasi dengan menggunakan slurry

bioreaktor adalah mempercepat proses transfer massa antara fase padat dan cair;

kontrol lingkungan seperti nutrisi, pH, dan suhu dapat berlangsung dengan baik;

mudah dalam memelihara tingkat penerimaan elektron dalam reaktor; dan

berpotensial dalam mencegah kontaminasi oleh mikroba pengganggu.

O (Waksman 1957 dalam

Anggraeni 2003). Beberapa spesies bakteri yang terkandung dalam limbah

kotoran sapi (Bawono 1988 dalam Srimulyati 2000) antara lain Escherichia coli,

Citrobacter freundii, Pseudomonas putrefasciens, Enterobacter cloacae, Proteus

morganii, Salmonella spp, Enterobacter aerogenes, Flavobacterium,

Pseudomonas fluorescens, dan Providencia alcalifasciens. Menurut Norman

(1985), mikroba yang terkandung di dalam sekum, kolon, dan tinja ternak kuda

antara lain Entamoeba caprae, Calismatix equi, dan Entamoeba equi. Bahan

organik penting dalam meningkatkan produktivitas tanah dan merupakan sumber

kehidupan bagi bermacam-macam mikroba. Komposisi kimia kotoran kuda,

ditemukan kandungan protein dalam jumlah rendah namun kandungan selulosa

dan hemiselulosanya tinggi. Berbeda dengan kotoran sapi yang cenderung

memiliki komposisi kandungan hemiselulosa, selulosa, lignin, total protein, dan

kadar abu yang seimbang (Waksman 1957 dalam Anggraeni 2003).

59

Landfarming dan slurry bioreaktor merupakan salah satu teknologi

bioremediasi yang terus dikembangkan hingga saat ini. Metode landfarming

maupun slurry bioreaktor dapat mereduksi dampak pencemaran limbah minyak

bumi karena bioremediasi merupakan metode alternatif yang aman dimana

polutan (hidrokarbon) dapat diuraikan oleh mikroba menjadi bahan yang tidak

berbahaya seperti CO2 dan H2

O. Baik landfarming maupun slurry bioreaktor

memiliki keunggulan dan kelemahan masing-masing. Untuk itu perlu dikaji

metoda mana yang lebih efektif dalam menangani limbah minyak bumi ini.

Seberapa efektif bioremediasi dalam merombak hidrokarbon dari limbah minyak

bumi pada fase slurry dan fase padat merupakan permasalahan yang perlu

diketahui dan dikembangkan.

METODOLOGI PENELITIAN

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah tanah tercemar

limbah minyak berat yang diperoleh dari industri perminyakan, konsorsium

mikroba yang berasal dari limbah minyak berat dan kotoran hewan (sapi dan

kuda) yang diambil dari Fakultas Peternakan IPB, urea, SP36, glukosa, NaOH,

CaCO3 teknis, air laut, marine agar, nutrient broth, heksana, Na2SO4

Prosedur Analisis

, silika gel,

dan akuades. Peralatan yang digunakan meliputi rotary evaporator, seperangkat

alat Soxhlet, oven, sentrifus, autoclave, inkubator, cawan petri, mikropipet,

tabung ulir, erlemeyer 500 mL, spektrofotometer, GC-MS dan peralatan gelas

lainnya.

Pengembangan Konsorsium Bakteri

Pengembangan konsorsium bakteri menggunakan kotoran sapi dan kuda

(segar) dilakukan dalam media kaya dan media minimal. Sebanyak 400 g contoh

kotoran sapi dan kuda dilarutkan dalam 4 L air laut dalam ember dan ke dalamnya

ditambahkan 200 g gula, 20 g urea, 2 g SP36. Contoh disimpan di laboratorium

pada temperatur ruang (25-27 oC) dan diaerasi selama 1 minggu. Setiap hari

60

dilakukan pengukuran pH contoh, bila pH terlalu asam atau terlalu basa

ditambahkan H2SO4

Bioremediasi dengan teknik bioslurry

6 N atau NaOH 6 N sampai pH normal. Konsorsium segar

ini dimasukkan kedalam media minimal yang terdiri dari air laut sebanyak 4 liter

dan ditambahkan dengan solar 5 % (v/v), 8 g urea, 0.8 g SP36 dan diaerasi selama

3 minggu. Setiap hari diamati pH dan setiap minggu diamati TPC. Konsorsium

bakteri dari kotoran sapi dan kuda (stater) ini digunakan pada proses bioremediasi

dengan teknik bioslurry dan landfarming.

Bioremediasi dengan teknik bioslurry dilakukan dengan mencampurkan

limbah minyak berat dan air dengan perbandingan 4 : 25 pada bioreaktor yang

bervolume 50 liter. Sebanyak 10% konsorsium bakteri dan 0.04% surfaktan LAS

dimasukkan ke dalam reaktor dan dilakukan pengadukan (K5). Hal yang sama

juga dilakukan untuk kontrol (D5), tanpa penambahan konsorsium bakteri. Aerasi

diberikan dengan menggunakan aerator. Bahan lain yang turut dicampurkan pada

bioslurry tersebut yaitu urea dan SP 36. Setiap 3 hari selama 1 bulan dilakukan

penyamplingan dan dianalisa jumlah koloni (TPC), pH, TPH fasa padat dan TPH

fasa cair.

Bioremediasi dengan teknik landfarming

Konsorsium bakteri yang telah digunakan dalam mendegradasi limbah

minyak berat dengan teknik bioslurry diuji juga kemampuannya dengan

menggunakan teknik landfarming. Landfarming yang dilakukan adalah dengan

sistem tertutup menggunakan wadah plastik tertutup. Pengerjaan dilakukan secara

duplo dan waktu pengambilan sampel dilakukan sekali seminggu selama 4 bulan

pengamatan. Perlakuan penelitian dengan teknik landfarming bertujuan untuk

mendapat media pencampur yang efisien dengan komposisi yang terdapat pada

Tabel 3.1.

61

Tabel 3.1 Komposisi bioremediasi dengan teknik landfarming

Kode Komposisi (kg) Keterangan LMB Tanah Liat Kompos K 10 0 0 Tanpa penambahan bakteri A 10 0 0 Dengan penambahan bakteri B 5 0 5 Dengan penambahan bakteri C 5 5 0 Dengan penambahan bakteri D 5 2.5 2.5 Dengan penambahan bakteri

Keterangan: K = Kontrol B = LMB + Kompos LMB = Limbah Minyak Berat C = LMB + Tanah liat A = LMB D = LMB + Kompos +Tanah liat Tanah liat yang digunakan adalah tanah yang tidak tercemar limbah minyak

berat yang berasal dari sekitar ladang minyak Duri PT CPI. Sedangkan kompos

yang digunakan adalah kompos yang memiliki komposisi: pupuk kandang,

kotoran cacing, tanah humus, jerami, sekam, dan fermentasi EM4. Aerasi

dilakukan dengan menggunakan aerator. Sampling tanah (padatan) dan udara

dilakukan setiap minggu. Terhadap sampel tanah di analisa pH, kadar air, TPC,

TPH, dan komposisi senyawa hidrokarbon. Sedangkan sampel udara dilakukan

analisa kandungan CO2 dan NH3

.

Pencuplikan Gas

Peralatan pencuplikan disiapkan, tabung impinger diisi dengan larutan

penjerapnya masing-masing sebanyak 10 mL. Laju alirnya ditentukan dengan alat

flow meter sebesar 0.2 L/menit. Pencuplikan dilakukan selama 1 jam, dan setelah

itu larutan penjerap yang telah berisi gas dimasukkan ke dalam botol film, lalu

impinger dibilas dengan akuades. Pencuplikan gas seperti ditunjukkan pada

Gambar 3.1.

62

Gambar 3.1 Pencuplikan gas CO2 dan NH3 bioremediasi dengan teknik landfarming

selama proses

Analisis Gas CO2

Sampel yang berupa larutan penjerap berisi gas dimasukkan ke dalam

erlenmeyer dan ditambahkan indikator PP, kemudian dititrasi dengan HCl 0.025

N yang telah distandardisasi terlebih dahulu. Larutan penjerap CO

(Eaton et al. 2005)

2 diambil

sebanyak 10 mL dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer, kemudian ditambahkan

indikator PP dan dititrasi dengan HCl 0.025 N. Larutan penjerap CO2 yaitu

larutan Na2CO3

Keterangan: A = mL HCl yang terpakai (blanko)

0,0245% (b/v) digunakan sebagai blanko.

B = mL HCl yang terpakai (sampel) V = Volume dalam liter [Laju alir x t (menit)]

= mg sampel yang didapat Analisis Gas NH3

Gas NH

(Lodge 1989)

3 ditentukan dengan metode indofenol, prinsipnya ialah

mereaksikan gas NH3 dengan senyawa fenol dan alkalin sitrat yang akan

memproduksi senyawa kompleks biru indofenol yang akan diukur serapannya

dengan spektrofotometer pada λ 635.5 nm. Deret standar dibuat dengan

memasukkan 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.8, dan 1. 2 mL larutan induk standar

63

dengan konsentrasi 2 mg/L ke dalam labu takar 25 mL. Larutan penjerap NH3

(H2SO4 0.1N) ditambahkan sebanyak 5 mL, natrium fenolat sebanyak 1 mL,

larutan nitroprussida sebanyak 1 mL dan larutan pengoksidasi sebanyak 2.5 mL

kemudian ditera dengan akuades. Sampel dimasukkan ke dalam labu takar 25 mL

dan diperlakukan sama seperti standar. Larutan standar dan sampel dibiarkan

selama 1 jam dan dibaca nilai serapannya pada λ 635.5 nm dengan peralatan

spektrofotometer UV. Nilai NH3

dihitung dengan rumus:

Keterangan V = Volume dalam liter [laju alir x t (menit)] = µg sampel yang didapat dari kurva kalibrasi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bioremediasi dengan Teknik Bioslurry

Aplikasi biodegradasi limbah minyak berat menggunakan metode bioslurry

dilakukan selama 1 (satu) bulan. Selama dalam jangka waktu 1 bulan setiap 3 hari

sekali dilakukan penyamplingan dan diamati : pH, pertumbuhan bakteri, dan TPH

(baik padat maupun cair). Penambahan LMB 5 % (b/v) pada K5 dan D5

didasarkan pada penelitian yang dilakukan Wulandari (2010). Penggunaan

Konsorsium mikroba kotoran sapi dan kuda pada penambahan LMB 5 % (b/v)

lebih baik dibandingkan dengan dengan 10%. Persen degradasi TPH pada

penambahan LMB 5% lebih tinggi dibandingkan dengan LMB 10%. Hal ini

karena toksisitas yang rendah pada LMB 5 %. Eris (2006) juga menyatakan bahwa

penambahan limbah minyak diesel yang optimum pada teknik bioslurry didapat

pada kandungan 9.09%, karena limbah minyak diesel mengandung minyak bumi

fraksi ringan.

Bioremediasi dengan teknik bioslurry dilakukan dengan mencampurkan

limbah minyak berat dan air dengan perbandingan 4 : 25. Banerji (1997)

menyatakan bahwa fase slurry dapat diperoleh dari limbah padat/tanah yang

dicampurkan air sehingga slurry memiliki tingkat kepadatan 10-40%. Degradasi

hidrokarbon pada persen padatan kurang dari 10% dan lebih dari 40% mengalami

penurunan, hal ini disebabkan karena pada persen padatan kurang dari 10% tidak

64

dapat dikatakan sebagai fase slurry namun berupa fase cair sedangkan persen

padatan lebih dari 40% sifatnya cenderung kental sehingga sulit untuk dilakukan

agitasi menggunakan shaker akibatnya kandungan oksigen pada keadaan ini

sangat rendah. Berikut ini merupakan aplikasi bioslurry setelah pencampuran

limbah minyak berat dengan air.

Gambar 3.2 Proses bioremediasi dengan teknik bioslurry dari limbah

minyak berat pada hari ke-3

Bioslurry yang telah ditambahkan konsorsium menampakkan butiran-

butiran minyak pada permukaan slurry sedangkan pada kontrol tidak terlihat

sama sekali minyak yang keluar dari limbah minyak berat (Gambar 3.2).

Keluarnya minyak dari limbah minyak berat merupakan kontribusi dari bakteri

yang telah dicampurkan sebelumnya. Bakteri menghasilkan biosurfaktan yang

dapat membuat minyak bumi fraksi berat yang terdapat dalam limbah terdispersi

ke dalam air, hal ini akan mempermudah kerja bakteri untuk mendegradasi

senyawa hidrokarbon yang terdapat dalam minyak bumi fraksi berat tersebut.

Penambahan surfaktan mempercepat limbah minyak berat untuk terdispersi ke

dalam air. Rosenberg dan Ron (1996) mengemukakan bahwa biodegradasi

hidrokarbon minyak bumi terjadi bila mikroba menempel di permukaan butiran-

butiran minyak karena enzim oksigenase dibutuhkan untuk memecah rantai

karbon sifatnya terikat pada membran sel.

Keterangan : K5 = Bioslurry tanpa penambahan konsorsium bakteri (kontrol) D5 = Bioslurry dengan penambahan konsorsium bakteri

K5

minyak

D5

65

Pertumbuhan Bakteri

Bakteri merupakan faktor penting dalam proses biodegradasi, baik itu

bakteri indigen maupun bakteri yang telah dikembangkan sendiri. Konsorsium

bakteri yang berasal dari starter (bakteri yang dikembangkan sendiri) dan bakteri

indigen yang terdapat dalam limbah minyak berat sangat berperan dalam proses

biodegradasi. Pertumbuhan konsorsium bakteri lebih tinggi dibandingkan dengan

kontrol sebagaimana yang terlihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Pertumbuhan populasi bakteri selama proses bioremediasi dengan teknik bioslurry.

Pada Gambar 3.3 populasi bakteri per ml menunjukkan peningkatan

pertumbuhan bakteri. Peningkatan jumlah sel ini merupakan indikasi bahwa

bakteri tumbuh dengan mengkonsumsi sumber karbon dari hidrokarbon.

Sedangkan adanya peningkatan jumlah sel bakteri pada kontrol dikarenakan

adanya bakteri yang dapat hidup namun tidak secara efektif menggunakan

hidrokarbon sebagai sumber makanannya.

Pengontrolan pH

Selama proses aplikasi bioslurry berlangsung, dilakukan pengontrolan pH

untuk mempertahankan kondisi optimum bakteri dalam mendegradasi

hidrokarbon. Bakteri dapat optimum mendegradasi senyawa hidrokarbon pada pH

6-8. Jika pH pada bioslurry bernilai di bawah 6 maka ditambahkan NaOH

sehingga pH naik menjadi 7 atau 8. Pada bioslurry dengan menggunakan

0

2

4

6

8

10

12

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Popu

lai B

akte

ri (l

og C

FU/m

L)

Waktu (hari)

K5

D5

66

konsorsium bakteri, pH menunjukkan nilai yang relatif stabil yaitu sekitar 8.

Dari Gambar 3.4 yang disajikan terlihat bahwa bakteri pendegradasi hidrokarbon

pada aplikasi biodegradasi senyawa hidrokarbon dengan penambahan konsorsium

bakteri (D5) bekerja pada kondisi basa yaitu pada pH sekitar 7.5 sampai 8.5.

Gambar 3.4 Perubahan pH selama proses bioremediasi dengan teknik

bioslurry Penurunan TPH

Jumlah hidrokarbon yang ada pada cairan dan padatan dari slurry tersebut

dapat dilihat dari nilai TPH yang diukur pada jangka waktu tertentu dari aplikasi

bioslurry. Nilai TPH pada padatan dapat menunjukkan kecepatan degradasi

hidrokarbon pada limbah minyak berat. Pada Gambar 3.6, terlihat bahwa sampel

D5 mengalami penurunan sebanyak 99.46 % selama 1 bulan yaitu dari TPH

sebesar 207139.87 ppm atau 20.71% menjadi 1108.55 ppm atau 0.11% dan

kontrol (K5) sendiri mempunyai nilai TPH yang relatif stabil sampai hari ke 21.

Dengan waktu inkubasi yang semakin meningkat, nilai TPH pada kontrol

menunjukkan penurunan sampai pada nilai 60792.23 ppm atau 6.08%.

Nilai TPH pada hari ke 28 pada D5 yang disajikan mempunyai nilai

1108.55 ppm atau 0.11 % yang berarti jauh dibawah ambang batas yang

ditetapkan pada Keputusan MenLH no. 128 Tahun 2003 yaitu sebesar 10000 ppm

0123456789

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

pH

Waktu (hari)

K5

D5

67

atau 1 %. Untuk TPH pada fasa cair berada pada kisaran nilai yang kecil (kurang

dari 2100 ppm), hal ini diduga senyawa hidrokarbon yang berasal dari limbah

minyak berat tersebut langsung terdegradasi ketika senyawa hidrokarbon tersebut

lepas dari limbah minyak berat ke fasa cair.

Hasil penelitian Eris (2006) pada skala laboratorium dengan menggunakan

slurry bioreaktor 500 ml menunjukkan bahwa hidrokarbon pada limbah minyak

diesel dapat terdegradasi secara optimal hingga sebesar 85.29% pada kombinasi

perlakuan 9.09% tingkat cemaran dalam tanah dan 32.62% padatan. Perlakuan

optimal dari hasil penelitian skala laboratorium yang dikembangkan pada skala 16

liter diperoleh hasil bahwa dengan penambahan konsorsium bakteri Pseudomodas

pseudomallei dan Enterobacter agglomerans serta kotoran hewan, hidrokarbon

dalam limbah minyak diesel mampu terdegradasi hingga 91.6% (dari 13964 ppm

menjadi 1167 ppm) selama 20 hari.

Gambar 3.5 Perubahan nilai TPH fasa cair selama proses bioremediasi dengan teknik bioslurry

0

300

600

900

1200

1500

1800

2100

2400

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

TPH

Fas

a C

air (

ppm

)

Waktu (hari)

K5

D5

68

. Gambar 3.6 Penurunan TPH fasa padat selama proses bioremediasi dengan teknik bioslurry

Bioremediasi dengan Teknik Landfarming

Perubahan pH

Nilai pH mempengaruhi kemampuan bakteri dalam menjaga kelangsungan

aktivitas-aktivitas seluler, transpor membran sel, dan kesetimbangan reaksi yang

dikatalis enzim-enzimnya. Berdasarkan pengukuran pH yang dilakukan setiap

minggu, pH yang terukur berkisar antara 4 sampai 7 (Gambar 3.7).

Gambar 3.7 Perubahan pH selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming pada perlakuan LMB (o), LMB + Kompos (■), LMB + Tanah liat (▲), LMB + Kompos + Tanah liat (●), dan Kontrol (♦)

0

5

10

15

20

25

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

TPH

Fas

a Pa

dat (

%)

Waktu (hari)

K5

D5

012345678

0 2 4 6 8 10 12 14 16

pH

Waktu (minggu)

69

Menurut Cookson (1995) pH yang optimum bagi pertumbuhan bakteri

adalah 7 dan memiliki rentang pH antara 4 sampai 10 sedangkan untuk oksidasi

nitrogen berkisar antara 6 sampai 8. Degradasi hidrokarbon lebih cepat bila

dilakukan pada kondisi pH di atas 7 dibandingkan dengan pH di bawah 5. Dengan

demikian, apabila dalam larutan media terkandung bahan organik dengan

konsentrasi tinggi sehingga menurunkan alkalinitas larutan, maka ke dalam

larutan tersebut perlu ditambahkan CaCO3

Kecenderungan penurunan pH teramati pada setiap sampel dengan nilai

penurunan yang hampir sama. Penurunan tersebut menunjukkan bahwa akumulasi

asam-asam organik sebagai hasil akhir metabolisme meningkat seiring dengan

bertambahnya waktu inkubasi. Nilai pH yang tinggi kemungkinan disebabkan

oleh pelepasan amonia dari substrat atau efek kation yang tersisa setelah

metabolisme asam-asam organik.

atau basa lainnya sampai pH larutan

kembali normal.

Perubahan Kadar Air

Kelembaban sangat penting untuk hidup, tumbuh dan aktivitas metabolik

mikroba. Berdasarkan pengukuran yang dilakukan setiap minggu, kadar air yang

terukur berkisar antara 10.10–32.67% seperti yang tertera pada Gambar 3.8 dan

Lampiran 3.2.

Gambar 3.8 Perubahan kadar air selama proses bioremediasi teknik landfarming pada perlakuan LMB (o), LMB + Kompos (■), LMB + Tanah liat (▲), LMB + Kompos + Tanah liat (●), dan Kontrol (♦)

05

10152025303540

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Kad

ar A

ir (%

)

Waktu (minggu)

70

Nilai yang bervariasi ini diakibatkan karena perbedaan perlakuan pada tiap

sampel. Setiap minggunya dilakukan penambahan air pada sampel secara teratur.

Menurut Fletcher (1992) selama bioremediasi, jika kandungan air terlalu tinggi

akan berakibat sulitnya oksigen untuk masuk kedalam tanah sedangkan tanpa air

mikroba tidak dapat hidup dalam limbah minyak. Menurut Dibble dan Bartha

(1979) kadar air yang dibutuhkan bakteri untuk metabolisme dalam mendegradasi

hidrokarbon berkisar antara 30–90%.

Perubahan Suhu

Suatu proses degradasi, temperatur akan berpengaruh terhadap sifat fisik

dan kimia komponen-komponen minyak, kecepatan degradasi oleh mikroba, dan

komposisi komunitas mikroba. Berdasarkan pengukuran suhu yang dilakukan

setiap minggu, suhu yang terukur berkisar antara 27–51°C (Gambar 3.9).

Gambar 3.9 Perubahan suhu selama proses bioremediasi dengan teknik

landfarming pada perlakuan LMB (o), LMB + Kompos (■), LMB + Tanah liat (▲), LMB + Kompos + Tanah liat (●), dan Kontrol (♦)

Menurut Leahly dan Colwell (1990) temperatur yang optimal untuk

degradasi hidrokarbon adalah 30–40°C. Pada penelitian ini didapatkan suhu yang

berfluktuasi (Gambar 3.9 dan Lampiran 3.3), karena pada proses biodegradasi

terjadi pemutusan rantai hidrokarbon yang akan menghasilkan energi sehingga

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16

SuhuoC

Waktu(minggu)

71

suhu menjadi naik, kemudian suhu kembali turun ke suhu ruang jika proses

biodegradasi terhenti atau berjalan sangat lambat. Pada temperatur rendah,

viskositas minyak akan meningkat mengakibatkan volatilitas alkana rantai

pendek yang bersifat toksik menurun dan kelarutannya di air akan meningkat

sehingga proses biodegradasi akan terhambat. Efek penghambatan tersebut juga

disebabkan oleh penurunan aktivitas enzim mikrobial.

Perubahan TPH

TPH merupakan parameter penting yang menunjukkan keberhasilan proses

biodegradasi hidrokarbon minyak bumi. Pengukuran dilakukan setiap 2 minggu

sekali selama 4 bulan pengamatan. Pada perlakuan penambahan konsorsium

bakteri terhadap limbah minyak berat (LMB), nilai TPH awal yang terukur adalah

sebesar 15.32% dan diakhir pengukuran sebesar 12.61%. Untuk perlakuan tanpa

penambahan konsorsium bakteri (kontrol), persen TPH awal yang terukur adalah

sebesar 15.84% dan diakhir pengukuran sebesar 13.43%.

Perlakuan limbah minyak berat dengan pencampuran kompos dan

penambahan konsorsium bakteri dapat menurunkan nilai TPH dari 11.96%

menjadi 5.58%. Adanya penambahan kompos dapat meningkatkan proses

biodegradasi. Sedangkan untuk perlakuan limbah minyak berat yang dicampur

dengan tanah liat dan penambahan konsorsium bakteri memiliki nilai TPH awal

sebesar 8.73% dan diakhir pengukuran sebesar 5.78%. Perlakuan limbah minyak

berat dengan pencampuran tanah liat dan penambahan konsorsium bakteri

menghasilkan persen TPH awal yang terukur sebesar 6.52% dan diakhir

pengukuran 4.87%. Hasil pengukuran TPH secara keseluruhan dapat dilihat pada

Gambar 3.10 dan Lampiran 3.4.

72

Gambar 3.10 Perubahan nilai TPH selama Proses bioremediasi pada perlakuan LMB (o), LMB + Kompos (■), LMB + Tanah liat (▲), LMB + Kompos + Tanah liat (●), dan Kontrol (♦)

TPH yang terukur pada semua perlakuan menunjukkan grafik turun naik.

Penurunan nilai TPH karena dalam proses biodegradasi menghasilkan senyawa

hidrokarbon rantai pendek yang bersifat volatil, sedangkan peningkatan nilai TPH

diduga terjadi karena adanya insersi O2 dan H2

O kedalam senyawa organik

sehingga dihasilkan senyawa organik yang memiliki berat molekul yang lebih

tinggi. Fluktuasi nilai TPH disebabkan oleh kerja mikroba yang berbeda-beda.

Biodegradasi minyak bumi oleh mikroba bisa terjadi di bawah kondisi aerobik

maupun anaerobik, dan aktivitas degradasi tersebut merupakan reaksi yang umum

terjadi di alam. Kondisi lingkungan yang berbeda akan mempengaruhi perbedaan

aktivitas mikroba dalam mendegradasi senyawa polutan. Terdapat perbedaan

antara hasil perlakuan dengan penambahan bakteri dan kontrol, hal ini dapat

ditunjukkan dengan slope yang dihasilkan pada persamaan regresi (Tabel 3.2).

Walaupun perbedaan tidak terlalu signifikan, tapi terbukti pada hasil akhir TPH

pada penambahan konsorsium bakteri lebih kecil dibandingkan dengan tanpa

penambahan konsorsium bakteri. Hal ini terjadi pada semua perlakuan, slope yang

dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 3.2 berikut ini.

02468

1012141618

0 2 4 6 8 10 12 14 16

TPH (%)

Waktu (minggu)

73

Tabel 3.2 Persamaan regresi penurunan TPH dari berbagai perlakuan dengan teknik landfarming

Perlakuan Persamaan Regresi Slope Kontrol y= -0.124x + 15.21 -0.124

LMB y= -0.162x + 15.68 -0.162

LMB + Kompos y= -0.277x + 9.748 -0.277

LMB + Tanah liat y= -0.143x + 7.897 -0.143

LMB + Tanah liat + Kompos y= -0.179x + 6.773 -0.179

Dari slope yang dihasilkan, perlakuan campuran LMB dan kompos

memiliki kemiringan garis yang lebih curam dibandingkan dengan perlakuan

lainnya, hal ini mengindikasikan perubahan TPH diawal dan diakhir cukup besar

sehingga persen degradasi yang dihasilkan cukup tinggi.

Besarnya persen degradasi yang dihasilkan dari perlakuan campuran limbah

minyak berat dengan penambahan kompos yaitu sebesar 53.35%, disebabkan

kerja bakteri yang lebih baik. Pada perlakuan menggunakan campuran kompos,

kompos dapat dijadikan sebagai media yang baik untuk pertumbuhan bakteri

karena terdapat nutrien yang bisa digunakan sebagai bahan makanan oleh bakteri.

Hasil pengukuran menunjukkan bahwa perlakuan dengan penambahan kompos

paling baik dalam menyimpan kadar air (Gambar 3.10).

Menurut Daubaras dan Chakrabarty (1992) menyatakan bahwa perubahan

kondisi lingkungan juga akan mempengaruhi aktivitas mikroba di dalamnya.

Aktivitas tersebut meningkat karena adanya ekspresi gen-gen tertentu untuk

memproduksi enzim-enzim yang sesuai. Dengan demikian, pada degradasi

minyak , di mana 90% komponennya tersusun atas hidrokarbon, maka enzim yang

banyak berperan adalah enzim-enzim oksigenase.

Terdapat 2 macam enzim oksigenase yaitu monooksigenase dan

dioksigenase. Enzim monooksigenase banyak berperan dalam degradasi

hidrokarbon alifatik sementara enzim dioksigenase pada hidrokarbon siklik.

Keduanya berfungsi pada tahap awal degradasi, yaitu pada saat insersi molekul

oksigen ke dalam struktur hidrokarbon. Pada n-alkana insersi molekul oksigen ke

1/2O2

CH3COOHasam asetat

CO2reaksi

-oksidasiβCH3(CH2)nCOOH

asam lemak

CH3(CH2)nCHO

aldehid

CH3(CH2)nCH2OH

alkohol primer

CH3(CH2)nCH3alkana

1/2O2

H2

+energi

74

dalam struktur hidrokarbon terjadi pada gugus metil terminal maupun

subterminal. n-alkana dioksigenasi menjadi alkohol kemudian menjadi asam

karboksilat, yang selanjutnya akan dilakukan pemisahan dua unit karbon secara

berkesinambungan dan dikenal dengan sekuen beta oksidasi (Cookson 1995)

seperti yang reaksi yang dijelaskan oleh Hurtig dan Wagner (1992) (Gambar 3.11

dan Gambar 3.12).

1/2O2

CH3COOHasam asetat

CO2reaksi

-oksidasiβCH3(CH2)nCOOH

asam lemak

CH3(CH2)nCHO

aldehid

CH3(CH2)nCH2OH

alkohol primer

CH3(CH2)nCH3alkana

1/2O2

H2

+energi

Gambar 3.11 Degradasi hidrokarbon alkana melalui oksidasi Terminal (Hurtig dan Wagner 1992)

alkana

-2H+

+H2O

O2+2H+

-H2OR-CH2-O-C-CH3

O

asetil esterR-CH2-C-CH3

O

metil keton

-2H+

R-CH2-CH-CH3

OH

alkohol sekunder-H2O

O2+2H+R-CH2-CH2-CH3

-oksidasiβ

asam karboksilataldehidR-COOH

-2H+-H2O

R-CHO

R-CH2-OH + CH3-COOHalkohol primer asam asetat CO2

energi+

Gambar 3.12 Degradasi hidrokarbon alkana melalui oksidasi Subterminal (Hurtig dan Wagner 1992)

75

Mekanisme degradasi hidrokarbon alkana melalui oksidasi terminal

akan mengalami tahapan perubahan berturut-turut menjadi alkohol primer,

aldehid, dan asam lemak. Pada tahapan terakhir asam lemak melalui reaksi β-

oksidasi diubah menjadi asam asetat (asam lemak dengan dua atom karbon) yang

akan didegradasi lebih lanjut di dalam sel menghasilkan karbon dioksida dan

energi. Oksidasi alkana subterminal akan mengalami tahapan perubahan berturut-

turut menjadi alkohol sekunder, metilketon, asetilester, alkohol primer, aldehid

dan asam lemak atau asam karboksilat. Asam lemak ini melalui reaksi β-oksidasi

akan didegradasi menghasilkan karbon dioksida dan energi (Atlas and Bartha,

1998). Rantai panjang dari asam lemak akan dikonversi oleh acyl coenzyme A

membentuk asetil-CoA dan rantai pendek asam lemak yang telah berkurang dua

unit gugus karbonnya sebagai CO2

Proses degradasi senyawa aromatik yang terdapat pada minyak bumi fraksi

berat sangat ditentukan oleh tipe, jumlah dan posisi gugus yang tersubtitusi pada

cincin aromatik tersebut. Gugus yang biasanya tersubtitusi pada cincin aromatik

seperti benzen adalah :-OH, -CH

melalui siklus tricarboxylic acid (TCA) secara

berulang-ulang (Atlas dan Bartha 1998; Bailey dan Ollis 1988).

3, -COOH, -CH2OH, -NH2, dan -SO3

H. Pada

proses degradasi senyawa aromatik akan dihasilkan senyawa antara, yang

jenisnya tergantung dari senyawa asal yang didegradasi. Namun demikian,

secara umum senyawa antara yang terbentuk dapat dikelompokan

menjadi tiga yaitu : katekol, asam protokatekuat , dan asam gentisat. Beberapa

reaksi degradasi senyawa aromatik dengan satu, dua dan tiga cincin, secara

berurutan benzen, naftalen, dan fenantren akan menghasilkan senyawa antara

berupa katekol (Alexander 1977). Mekanisme benzen, naftalen, dan fenantren

menjadi senyawa antara katekol dapat dilihat pada Gambar 3.13, 3.14 dan 3.15.

HOH

OHH

C

CH2O2OH

3,5 sikloheksadiena1,2 diolbenzena katekol

OH

Gambar 3.13 Degradasi benzen menjadi katekol melalui reaksi hidroksilasi aromatik (Alexander 1977) A

76

Katekol dikatabolisme melalui pemecahan cincin, yang menyebabkan cincin

aromatik pecah. Pemecahan cincin dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu : jalur

pemecahan orto dimana cincin aromatik terbagi diantara dua atom karbon yang

menghasilkan kelompok hidroksil, jalur kedua adalah jalur pemecahan meta

dimana cincin benzena diputus diantara atom karbon terhidroksilasi dan atom

karbon yang berdekatan atau pembukaan cincin benzena terjadi pada posisi meta.

Gambar 3.15 Degradasi senyawa aromatik 3 cincin (fenantren) menjadi katekol (Alexander 1977)

Fe nantrena

OH

COOH

OH

OH

OH

OH

1- Hidroksi-2-asam naftoat 1,2-Dihidroksinaftalena

Ka te kol

COOH

OH

asam salisila t

Gambar 3.14 Degradasi senyawa aromatik dua cincin (naftalen) menjadi katekol (Alexander 1977)

naftalena

OH

OH

OH

OH

1,2-Dihidroksinaftalena

Katekol

COOH

OH

asam salisilat

77

Gambar 3.16 Jalur pemecahan orto untuk katabolisme katekol.

Gambar 3.16 Jalur pemecahan orto untuk katabolisme katekol (Doelle 1994)

Gambar 3.17 Jalur pemecahan meta untuk katabolisme katekol (Doelle 1994)

78

Masing-masing reaksi pemecahan cincin dikatalisis oleh enzim

dioksigenase. Jalur metabolik selanjutnya sangat berbeda tapi keduanya menuju

ke intermediat sklus TCA (asetat dan suksinat) atau ke subsrat yang dapat dengan

mudah dikonversi menjadi intermediat siklus TCA (piruvat dan asetaldehid). Jalur

pemecahan orto (juga disebut jalur ketoadipat) ditunjukkan pada Gambar 3.16

dan jalur pemecahan meta ditunjukkan pada Gambar 3.17. Higgins et al. (1984)

dalam Pritchard et al. (1993) menyatakan bahwa berbagai spesies bakteri yang

mengoksidasi hidrokarbon rantai pendek (metana, etana, propana, butana, etilen,

propilen, dan asetilen) tidak mengoksidasi alkana rantai panjang. Kondisi tersebut

terutama berlaku pada kelompok bakteri metanotrop. Degradasi hidrokarbon

rantai pendek lainnya bisa terlaksana melalui proses kometabolisme. Cookson

(1995) memberikan contoh mikroba yang mampu melakukan kometabolisme

hidrokarbon rantai pendek yaitu Pseudomonas methanic. Pseudomonas methanic

menggunakan metan sebagai substrat primer, di samping itu juga mengoksidasi

substrat-substrat sekunder seperti etana, propana, dan butana menjadi alkohol,

aldehid, dan asam.

Senyawa-senyawa nitrogen juga mengalami perubahan selama proses

pengayaan. Menurut Chayabutra dan Ju (2000), senyawa nitrogen yang berasal

dari sisa-sisa protein dan asam amino dalam kotoran hewan dan pupuk yang

ditambahkan, juga mengalami perubahan. Di mana reaksi berlangsung secara

anaerobik, ion amoniak akan dimanfaatkan oleh populasi anaerobik, namun bila

jumlah ion-ion amoniak tersebut terlalu banyak maka akan menghambat asam

organik, produksi asam lemak dan metanogenesis.

Walaupun variasi populasi mikroba dalam kotoran hewan relatif tinggi,

banyak diantara mikroba tersebut yang mati selama proses dekomposisi

berlangsung yang kemudian akan digantikan oleh mikroba lain yang lebih sesuai

dengan komposisi kimia yang ada pada lingkungan tersebut (Waksman 1957).

Perubahan Senyawa Hidrokarbon

Berdasarkan data kromatogram hasil GC-MS dapat dilihat perubahan

senyawa hidrokarbon dari luas area yang terukur. Penentuan senyawa hidrokarbon

berdasarkan data yang terdapat pada library menggunakan CAS Number. Hasil

79

identifikasi sampel senyawa dari library dipilih yang memiliki kemiripan lebih

dari 90. Perubahan senyawa hidrokarbon pada keseluruhan sampel dapat dilihat

pada Lampiran 3.8.

Gambar 3.18 Kromatogram GC-MS dari limbah minyak berat pada awal perlakuan

Kromatogram GCMS pada awal perlakuan (Gambar 3.18) memperlihatkan

banyaknya senyawa hidrokarbon yang terkandung dalam limbah minyak berat,

baik senyawa hidrokarbon alifatik maupun aromatik. Menurut Lestari (2003),

minyak bumi mengandung ratusan komponen yang bervariasi bergantung daerah

asalnya: alifatik, alisiklik, aromatic dan senyawa non hidrokarbon seperti naftenat,

fenol, tiol dan senyawa sulfur. Suardana (2002) menyatakan bahwa fraksi minyak

berat Duri mengandung senyawa aromatik, paraffin, naftenik, dan aspaltena serta

senyawa non aromatik seperti Senyawa N, S dan O. Pada pengukuran awal

teridentifikasi senyawa hirdrokarbon dari C-6 sampai C-35. Pada semua sampel

proses biodegradasinya cukup beragam (Komatogram pada Lampiran 3.5).

Kromatogram GCMS pada diakhir perlakuan pada penambahan kompos (Gambar

3.19) memperlihatkan banyaknya senyawa hidrokarbon yang hilang dengan

berkurangnya peak yang dihasilkan. Adanya penambahan kompos akan

mempercepat proses biodegradasi.

80

Gambar 3.19 Kromatogram GCMS dari limbah minyak berat + kompos pada

akhir perlakuan

Setelah pengukuran pada minggu ke-16 atau akhir banyak senyawa yang

hilang. Pada data kromatogram Lampiran 34 dapat dilihat penurunan kelimpahan

atau abundance. Hal ini menunjukkan terjadinya proses degradasi senyawa

hidrokarbon. Pada degradasi n-alkana insersi molekul oksigen ke dalam struktur

hidrokarbon terjadi pada gugus metil terminal maupun subterminal. n-alkana

dioksigenasi menjadi alkohol kemudian menjadi asam karboksilat, yang

selanjutnya akan dilakukan pemisahan dua unit karbon secara berkesinambungan

dan dikenal dengan sekuen beta oksidasi (Cookson 1995). Rantai panjang dari

asam lemak akan dikonversi oleh acyl coenzyme A membentuk asetil-CoA dan

rantai pendek asam lemak yang telah berkurang dua unit gugus karbonnya sebagai

CO2

Perubahan senyawa hidrokarbon pada perlakuan penambahan konsorsium

terhadap limbah minyak berat (LMB) saja hampir sama dengan perlakuan

campuran LMB dengan tanah liat, begitu juga dengan perlakuan campuran LMB

dengan kompos mirip dengan perlakuan campuran LMB dengan tanah liat dan

kompos. Dari semua sampel yang paling rendah mengalami perubahan yaitu

perlakuan LMB tanpa campuran. Hal ini dapat dilihat dari hasil akhir pengukuran.

Pada Lampiran 3.8 masih terdapat hidrokarbon rantai panjang, contohnya

dokosana (C-22) dengan luas puncak 0.25%.

melalui siklus tricarboxylic acid (TCA) secara berulang-ulang (Atlas dan

Bartha 1998; Bailey dan Ollis 1988).

81

Tabel 3.3 Senyawa yang hilang pada akhir pengukuran selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming

LMB LMB + Kompos LMB + Tanah Liat LMB + Kompos + Tanah Liat

tetrahydro 2-5 dimetil furan

tetrahydro 2-5 dimetil furan

tetrahydro 2-5 dimetil furan

dodekametil sikloheksasiloksan

oktametil Siklotetra siloksan

oktametil siklotetra siloksan

dekametil siklopentasiloksan

tetradekana

pentatriacontana tetradekana tetradekana pentadekana metil heksadekanoat pentadekana pentadekana heksadekana heksadekana heksadekana heptadekana heptadekana pentatriacontana oktadekana oktadekana dokosana pentatriakontana pentatriakontana 1-nonadekana nonadekana nonadekana metil heksadekanoat metil heksadekanoat eikosana Eikosana heneikosana heneikosana dokosana dokosana

Pengukuran pada minggu akhir banyak senyawa yang hilang. Walaupun

pada perlakuan LMB tanpa campuran dan pada perlakuan campuran LMB

dengan tanah liat terjadi perubahan luas area, tetapi tidak terlalu signifikan.

Sedangkan pada perlakuan campuran LMB dengan kompos dan perlakuan

campuran LMB dengan tanah liat dan kompos terjadi perubahan luas area yang

signifikan (Lampiran 3.8). Hilangnya senyawa-senyawa pada akhir pengukuran

dapat dilihat pada Tabel 3.2.

Hilangnya senyawa tersebut karena terjadi proses degradasi. Pada

perlakuan penambahan konsorsium bakteri terhadap limbah minyak berat dan

penambahan konsorsium bakteri terhadap pencampuran LMB dan kompos tidak

terlalu banyak senyawa yang hilang. Pada perlakuan perlakuan penambahan

konsorsium bakteri terhadap LMB saja hanya 4 senyawa yang hilang dan 8

senyawa pada perlakuan LMB + Tanah liat. Pada perlakuan LMB + kompos yang

merupakan penurunan TPH paling baik ditemukan banyak senyawa yang hilang

(13 senyawa), hal ini disebabkan bakteri bekerja lebih baik dan bakteri yang ada

dalam kompos juga ikut mendegradasi hidrokarbon. Senyawa-senyawa yang

masih terdapat pada akhir pengukuran dapat dikatakan sebagai hidrokarbon yang

sulit didegradasi oleh bakteri. Sebagai contoh pada perlakuan LMB + kompos

82

senyawa hidrokarbon aromatik yaitu dodekametil sikloheksasiloksan dengan luas

puncak 0.20%, pada perlakuan penambahan konsorsium bakteri terhadap LMB

saja dengan contoh senyawa yang sama masih memiliki luas puncak yang cukup

besar yaitu 1.61% (Tabel 3.3).

Tabel 3.4 Perubahan luas puncak (%) senyawa yang terdeteksi dengan GCMS di

awal dan di akhir pengukuran pada perlakuan campuan LMB dengan kompos

Senyawa hidrokarbon C ke-n Waktu retensi

Area (%)

LMB awal

LMB Akhir

LMB + Kompos

akhir Tetrahidro 2-5 dimetil furan C-6 7.585 0.39 td td Toluene C-7 8.716 td td 0.20 Heksametil siklotrisiloksana C-6 9.453 td 0.62 1.77 Oktametil siklotetrasiloksana C-8 12.565 0.15 td td Dekametil siklopentasiloksana C-10 15.165 0.33 0.25 0.18 Dodekana C-12 16.455 td 0.08 0.8 Dodekametil sikloheksasiloksana C-12 17.781 0.82 1.61 td Tetradekana C-14 19.438 0.57 0.04 td Pentadekana C-15 20.721 1.11 0.32 td Heksadekana C-16 21.964 1.28 0.26 td Heptadekana C-17 23.138 1.49 0.15 td Oktadekana C-18 24.249 0.43 0.34 td Pentatriakontana C-35 24.459 0.18 td td Nonadekana C-19 25.324 1.8 0.62 td Metil heksadekanoat C-16 25.764 0.32 td td Eikosana C-20 26.325 1.66 0.49 td Heneikosana C-21 27.493 1.83 0.59 td Dokosana C-22 28.217 0.56 0.25 td

Diakhir perlakuan (minggu ke-16) pada campuran LMB dan kompos

didapatkan 4 senyawa hidrokarbon dengan luas puncak berkisar antara 0.18% -

1.77%.

Analisa Gas Selama Proses Biodegradasi

Produksi Gas CO

Pembentukan gas CO

2

2 disebabkan terjadinya proses aerobik di dalam

biodegradasi limbah tanah yang tercemar minyak bumi ini. Proses ini terutama

dilakukan oleh bakteri aerob. Menurut Atlas dan Bartha (1987) dalam proses

biodegradasi rantai alkana dioksidasi membentuk alkohol, aldehida dan asam

83

lemak, setelah terbentuk asam lemak proses katabolisme terjadi secara β oksidasi.

Rantai panjang dari asam lemak dikonversi oleh asil koenzim A yang merupakan

enzim membentuk asetil koenzim A dan rantai pendek asam lemak yang telah

berkurang dua unit gugus karbonnya yang berlangsung secara berulang-ulang.

Asetil koenzim A diubah menjadi CO2

melalui siklus tricarboxylic acid.

Gambar 3.20 Produksi gas CO2

LMB + Tanah liat (C), LMB + Kompos + Tanah liat (D), dan

selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming pada perlakuan LMB (A), LMB + Kompos (B),

Kontrol (K) . Berdasarkan penelitian Eris (2006), terbentuknya gas CO2 ini merupakan

akibat adanya aktivitas bakteri dalam mendegradasi hidrokarbon. Gambar 3.20

menunjukkan hasil produksi gas CO2 dari minggu ke-0 sampai dengan minggu

ke-16. Dari hasil pengamatan, dapat dilihat pada Gambar 3.20 terjadi peningkatan

dan penurunan produksi gas CO2 dari setiap minggunya. Pada kontrol dan

perlakuan LMB tanpa campuran didapat kadar CO2 tidak begitu tinggi. Secara

umum dari setiap perlakuakn, tiga minggu pertama produksi gas CO2 mengalami

peningkatan, tetapi mulai menurun pada minggu ke-4, kemudian meningkat lagi

pada minggu ke-6 sampai minggu ke-9, dan minggu selanjutnya kembali

mengalami fluktuasi.

0500

10001500200025003000350040004500

K A B C D

CO

2 (m

g/m

3 )

Perlakuan

84

Penurunan produksi gas CO2 menunjukkan bahwa proses aerobik

mengalami penurunan. Pada perlakuan kontrol, terlihat bahwa setiap minggu

terjadi fluktuasi dari produksi CO2

Perlakuan penambahan konsorsium bakteri terhadap limbah minyak berat

yang dicampur dengan kompos menghasilkan gas CO

, hampir sama dengan yang terjadi pada

perlakuan dengan penambahan konsorsium bakteri terhadap limbah minyak

minyak berat tanpa pencampur. Penelitian Ramos et al. (2009) menerangkan

bahwa adanya produksi gas pada tanah tercemar hidrokarbon yang mengandung

PAH, tidak mengalami peningkatan secara signifikan.

2

Gas CO

yang cukup tinggi, hal ini

dimungkinkan karena adanya penambahan kompos. Adanya kompos ini dapat

menjadi faktor yang sangat mendukung untuk berlangsungnya proses degradasi

oleh bakteri, karena pada kompos terdapat nutrien yang dapat dijadikan bahan

makanan bagi mikroba. Selain nutrien, pada kompos juga terdapat bakteri yang

dapat menambah populasi mikroba di dalamnya.

2 yang dihasilkan dari perlakuan campuran limbah minyak berat

dengan tanah liat tidak begitu tinggi, Hal ini dimungkinkan karena tanah liat

tingkat porositasnya lebih kecil daripada kompos, sehingga penyebaran nutrien

tidak dapat secara mudah terjadi. Perlakuan campuran limbah minyak berat

dengan tanah liat dan kompos tidak terlalu berbeda dengan perlakuan campuran

limbah minyak berat dengan tanah liat. Nilai rata-rata gas CO2

Dari keseluruhan data yang didapatkan, produksi gas CO

yang dihasilkan

tidak jauh berbeda untuk kedua perlakuan.

2 yang paling

tinggi terdapat pada perlakuan penambahan konsorsium bakteri terhadap

campuran limbah minyak berat dan kompos yaitu sebesar 4156.3 mg/m3. Baptista

et al. (2005) menerangkan bahwa adanya produksi CO2 merupakan penunjuk dari

adanya tingkat respirasi pada mikroba, yang diproduksi selama proses

bioremediasi. Kao dan Wang (2000) juga mengungkapkan demikian, dan

menerangkan bahwa gas CO2 merupakan hasil dari semua proses bioremediasi

intrinsik. Tingginya produksi gas yang dihasilkan bisa menjadi petunjuk proses

bahwa proses bioremediasi intrinsik ini berlangsung. Peningkatan kelarutan CO2

pada air dalam tanah menunjukkan adanya proses biodegradasi. Degradasi pada

85

hidrokarbon berhubungan dengan respirasi dari mikroba dan hasilnya ditunjukkan

dengan terbentuknya gas CO2

Produksi Gas NH

ini.

Gas NH

3

3 dihasilkan dari adanya proses degradasi hidrokarbon yang

mengandung gugus N, karena seperti yang diketahui bahwa minyak bumi tidak

hanya mengandung unsur karbon dan hidrogen, tetapi juga mengandung unsur

nitrogen sekitar 0.11–1.70%. Terdeteksinya gas NH3 ini menunjukkan bahwa

terjadi proses anaerobik pada proses biodegradasi tersebut. Penelitian ini

sebenarnya berjalan secara aerobik, akan tetapi gas-gas yang dihasilkan melalui

proses anaerobik, seperti H2S dan NH3 ikut terdeteksi, dan hal ini

Gas NH

menunjukkan

terjadinya juga proses anaerobik. Diperlukan adanya inlet oksigen yang lebih

banyak untuk menjaga agar proses aerobik tetap berlangsung, karena oksigen juga

merupakan salah satu faktor yang mendukung proses biodegradasi ini.

3 yang dihasilkan mengalami fluktuasi dan secara umum grafik

yang dihasilkan berbentuk sinusoidal seperti halnya pada produksi gas CO2. Pada

kontrol, gas yang dihasilkan cukup tinggi dilihat dari kumulatifnya, yaitu sebesar

1.9404 mg/m3. Produksi gas yang cukup tinggi dapat menandakan bahwa pada

limbah minyak berat yang didegradasi mengandung jumlah N yang cukup tinggi.

Gambar 3.9 menunjukkan grafik dari produksi gas yang dihasilkan untuk gas NH3

Gas yang dihasilkan pada perlakuan penambahan konsorsium bakteri pada

limbah minyak berat tanpa pencampuran lebih tinggi dibandingkan dengan

kontrol yaitu sebesar 2.5658 mg/m

ini.

3. Sama seperti pada kontrol, kemungkinan

kandungan nitrogen pada limbah minyak berat cukup tinggi, kemudian juga

ditambah adanya aktivitas dari bakteri, yang menjadikan keluaran gas NH3 pada

perlakuan penambahan konsorsium bakteri pada limbah minyak berat tanpa

pencampuran menjadi lebih tinggi. Grafiknya disajikan pada Gambar 3.21.

86

Gambar 3.21 Produksi gas NH3

.

selama Proses bioremediasi pada perlakuan LMB (A), LMB + Kompos (B), LMB + Tanah liat (C), LMB + Kompos + Tanah liat (D), dan Kontrol (K)

Kumulatif gas NH3 yang dihasilkan pada perlakuan penambahan

konsorsium bakteri terhadap campuran limbah minyak berat dan kompos lebih

rendah dibandingkan dengan perlakuan lainnya yaitu dengan rerata sebesar 1426.8

μg/m3. Hal ini dapat dijelaskan karena adanya penambahan kompos, aerasi

berjalan dengan baik sehingga biodegradasi terjadi secara aerobik, ditunjukkan

dengan tingginya gas CO2 yang dihasilkan (Gambar 3.20), sehingga gas NH3

yang dihasilkan menjadi lebih rendah dibandingkan dengan perlakuan yang

lainnya. Grafik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.21.

Produksi kumulatif gas NH3 pada perlakuan pencampuran limbah minyak

berat dengan kompos dan tanah liat adalah sebesar 1.7764 mg/m3, lebih tinggi

dibandingkan dengan perlakuan campuran limbah minyak berat dan kompos.

Begitu juga dengan gas NH3 yang dihasilkan pada perlakuan pencampuran limbah

minyak berat dengan tanah liat, lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan

limbah minyak berat tanpa campuran yaitu sebesar 2.5824 mg/m3. Hal ini

disebabkan karena aerasi tidak sempurna, sehingga biodegradasi berjalan secara

anaerobik menyebabkan gas NH3

yang dihasilkan lebih tinggi.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

K A B C D

NH

3(m

g/m

3 )

Perlakuan

87

SIMPULAN

Dari hasil penelitian yang dilakukan pada teknik bioslurry, bakteri dapat

tumbuh dengan baik dengan populasi mencapai 3.47 x 1010, pada kondisi pH yang

berkisar diantara 7.5 sampai 8.5. Selama 1 bulan pengamatan persentasi TPH

turun sampai mencapai 0.11% berada jauh dibawah ambang batas yang

ditetapkan oleh Keputusan MenLH no. 128 Tahun 2003 yaitu sebesar 10000 ppm

atau 1 %. Teknik bioslurry lebih efektif dibandingkan dengan teknik landfarming.

Menggunakan teknik landfarming pada 4 bulan pengamatan didapat persentase

TPH yang masih cukup tinggi yaitu 5.58%, hal ini mengindikasikan bahwa proses

biodegradasi berjalan lambat sejalan dengan perkembangan bakteri yang tidak

tumbuh dengan baik, didukung juga dengan kadar pH yang tidak optimal serta

kadar air yang rendah. Akan tetapi walaupun lambat, proses biodegradasi tetap

berlangsung dengan adanya gas CO2 dan NH3

yang dihasilkan selama

pengamatan. Keberlangsungan proses biodegradasi juga didukung oleh data GC-

MS yang menunjukkan bahwa setelah 4 bulan proses bioremediasi, teridentifikasi

senyawa hidrokarbon dari C-6 sampai C-12 yang pada awalnya terdiri dari

senyawa hidrokarbon dari C-6 sampai C-35.

DAFTAR PUSTAKA

Alexander M. 1977. Introduction to Soil Microbiology. John Willey and Sons. New York

Angraeni D.2002. Isolasi dan Karakterisasi Mikroba Pendegradasi Diesel dari Kotoran Hewan. [Skripsi]. Fateta IPB.

Atlas MR, Bartha R. 1987. Transport and Transformation of Petroleum Biological

Processes. Washington DC: United States Enviromental Protection Agency.

Atlas MR, Bartha R. 1998. Microbial Ecology: Fundamentals And Applications. 4th

Baptista JS, Cammarota MC, Dias D. 2005. Production of CO

edition. Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc.

2

Bailey JE, Ollis DF. 1988. Dasar-Dasar Rekayasa Biokimia. (terjemahan). PAU IPB.

in crude oil bioremediation in clay soil. Braz Arch Biol Technol 48:249-255.

88

Banerji SK. 1997. Bioreactor for Soil and Sediment Remediation dalam Bajpai RK dan Zappi ME (Eds). Bioremediation of Surface and Subsurface Contamination. New York. The New York Academy of Sciences.

Budianto H. 2008. Perbaikan Lahan Terkontaminasi Minyak Bumi Secara Bioremediasi. Jakarta: Indonesia Environment Consultant.

Chayabutra C, Ju LK. 2000. Degradation of n-Hexadecane and Its Intermediates by Pseudomonas aeruginosa under Microaerobic and Anaerobic Denitrifying Condotion. Aplied and Environmental Microbiology. Feb 2000. P.493-498

Citroreksoko P. 1996. Pengantar Bioremediasi Prosiding Pelatihan dan Lokakarya Peranan Bioremediasi dalam Pengelolaan Lingkungan. Cibinong 24-28 Juni 1996. LIPI-BPPT-HSF.

Cookson JT. 1995. Bioremediation Engineering : Design and Application. USA :

McGraw-Hill Companies, Inc.

Daubaras D, Chakrabarty AM. 1992. The Environment, Microbes and Bioremediation: Microbial Activities Modulated by the Environment. J Biodegradation 3: 125-135. Kluwer Academic Publisher. Netherland.

Dibble JT, Bartha R. 1979. Effect of Environmental Parameters on The Biodegradation of Oil Sludge. Applied Environ. Microbiol. 37:729-739.

Doelle HW. 1994. Microbial Process Development. World Scientific. Hongkong. pp. 170 – 175.

Eaton AD, Aesceri LS, Rice EW, Greenberg AE. 2005. Standar Methods For the

Examination of Water and Wastewater. Washington DC: American Public Health Association.

Eris FR. 2006. Pengembangan Teknik Bioremediasi dengan Slurry Bioreaktor untuk Tanah Tercemar Minyak Diesel. Pascasarjana IPB

Fletcher RD. 1991. Practical Consideration During Bioremediation. dalam Wise DL, Trantolo DJ. 1992. Remediation of Hazardous Waste Contaminated Soils. Marcel Dekker, Inc. New York. Hong Kong

Garcia C, Marin JA, Hernandez T. 2005. Bioremediation of oil refinery sludge by landfarming in semiarid conditions: Influence on soil microbial activity. Environ Res 98:185–195.

Higgins IJ, Gilbert PD. 1978. The Biodegradation of Hydrocarbons. The Oil Industry and Microbial Ecosystem. Proceedings of the Meeting Organized

89

by the Institute of Petroleum and Held at the University of Warwick England. Hyden and Son Limited, London.

Hurtig RM, Wagner F. 1992. Microbial Degradation of Aliphatic Hydrocarbons

and its Environmental Importance. Dalam

Kao CM, Wang CC. 2000. Control of BTEX migration by intrinsic bioremediation at a gasoline spill site. Wat Res 34 (13):3413-3423.

R.K. Finn, P. Prave, M. Schlingmann, W. Crueger, K. Esser, R. Thauer dan F. Wagner (Eds.). Biotechnology Focus 3 Fundamentals Applications Information. Hanser Publisher. Barcelona. Hal. 318 – 327.

Kementrian Lingkungan Hidup Republik Indonesia. 2003. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 128 Tahun 2003 tentang Tatacara dan Persyaratan Teknis Pengolahan Limbah Minyak Bumi dan Tanah Terkontaminasi Limbah Minyak Bumi secara Biologis. Jakarta: Departemen Lingkungan Hidup.

Leahly JG, Colwell RR. 1990. Microbial Degradation of Hydrocarbon in The Environment. Microbiological Reviews. 54 (3): 305-315.

Lodge JP. 1989. Methods of Air Sampling and Analysis. New York: Lewis.

Poon CP. 1996. Completion Report : Landfarming Technology For On-Site Bioremediation Of Hydrocarbon-Contaminated Soils : Laboratory And Field-Scale Evaluation. University of Rhode Island : Water Resources Centre.

Lestari Y. 2003. Bioremediasi Lahan terkontaminasi Senyawa Hidrokarbon. Prosiding Seminar Bioremediasi dan Rehabilitasi Lahan Sekitar Perminyakan dan Pertambangan. Forum Bioremediasi IPB.

Pritchard PH, Muller JQ, Lantz SE, Santavy DL. 1993. The Potential Importance

of Biodiversity in Environmental Biotechnology Application: Bioremediation of PAH-Contaminated Soil and Sediments. Paper in Alsopp, D., R.R. Colwell dan D.C. Hawksworth (editor). 1993. Microbial Diversity and Ecosystem Function, CAB International in Association With UNEP, UK.

Ramos SM, Bernal DA, Molina JA, Cleemput OW, Dendooven L. 2009. Emission of nitrous oxide from hydrocarbon contaminated soil amended with waste water sludge and earthworms. Appl Soil Ecol 4:69-76.

90

Rosenberg E, Ron EZ. 1998. Bioremediation of Petroleum Contamination. dalam Crawford, R.L. and D.L. Crawford (ed.). Bioremediation Principles and Application. Cambridge University Press. Cambridge.

Saputra H. 2006. Penerapan biofilter untuk penghilangan NH3 dan H2

Saenz DR, Segura PBZ, Barajas CG, Pena EIG. 2009. H

S dengan menggunakan bakteri Nitrosomonas sp dan Thiobacillus sp. di pabrik lateks pekat [skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

2

Suardana P, Mulyono M, Setyo S, Supardi D, Santoso E. 2002. Pengaruh Surfaktan Alkilbenzena sulfonat linear dalam Mempercepat Bioremediasi Limbah Minyak Bumi. Simposium Nasional-IATMI, Jakarta.

S and volatile fatty acids elimination by biofiltration: Clean-up process for biogas potential use. J Hazardous Materials 163:1272–1281.

Takeshita T, Higuchi S, Hanashima M. 2008. Investigation of hydrogen sulfide generation and degradation properties using experimental landfill leachate. J Biol Sci 8:73-79.

Wulandari EN. 2010. Pengujian Konsorsium Mikroba dari Kotoran Sapi dan Kuda pada Proses Biodegradasi Limbah Minyak Berat (LMB). FMIPA IPB.

91

Lampiran 3.1 Nilai pH selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming

Minggu ke-

Kontrol LMB LMB +

Kompos LMB +

Tanah liat

LMB + Kompos + Tanah liat

0 5 5 6 5 5 1 5 5 6 5 5 2 4 4 6 4.75 5 3 4 4 6.5 4.5 5 4 4 4 6 5 5 5 4 4 6 4.5 5 6 4 4 6.5 5 5 7 4 4 7 4 5 8 4 4 5.5 4 5 9 6 6 6.5 6 6

10 6 6 7 6 6 11 7 6 6 6 6 12 6 6 7 6 6 13 6 6 7 6 6 14 5.5 5.5 6.5 6 5.5 15 5.5 5.5 6.5 6 5.5 16 5.5 5.5 6.5 6 5.5

Keterangan: LMB = Limbah Minyak Berat

92

Lampiran 3.2 Nilai kadar air selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming

Minggu ke- Kontrol

LMB LMB +

Kompos LMB +

Tanah liat

LMB + Kompos + Tanah liat

0 10.41 11.40 32.76 13.07 20.00 1 16.53 17.45 33.98 11.05 18.19 2 12.64 11.23 30.51 11.42 15.50 3 19.99 11.01 29.07 10.35 17.66 4 15.42 13.27 32.67 12.63 22.86 5 12.88 18.22 31.56 11.36 18.43 6 10.72 15.92 25.33 11.05 14.96 7 12.26 18.02 26.48 10.30 14.64 8 15.42 19.19 22.97 14.61 17.27 9 18.85 18.24 20.31 17.47 14.37

10 17.54 18.27 21.26 14.24 19.44 11 14.69 11.42 20.92 13.17 22.35 12 10.28 11.84 27.44 19.84 22.00 13 13.43 10.10 27.17 19.41 17.02 14 18.46 18.05 32.18 12.75 13.33 15 19.88 17.16 31.18 11.24 10.20 16 18.77 19.38 26.29 12.16 18.25

Keterangan: LMB = Limbah Minyak Berat

93

Lampiran 3.3 Nilai suhu (o

Minggu ke-

C) selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming

Kontrol LMB LMB + Kompos

LMB + Tanah Liat

LMB + Kompos + Tanah Liat

0 42 41.75 33.75 36.5 32.75 1 42 41.75 33.75 36.5 32.75 2 31.5 31.75 31.5 32 31 3 37 36.5 28.75 35.5 28.75 4 31.5 31.75 30 31.75 30.5 5 30 29.5 27.5 30.5 28.75 6 39 38.5 39 31.25 35.25 7 38 37.5 47.75 37.75 41.75 8 49.5 49.5 43.5 51.25 45.25 9 45 47.5 40.5 45.25 38

10 45.5 43.75 35 38.5 35.5 11 38 38 35.5 44.25 36 12 40.5 41 32.25 36.25 33.5 13 45.5 45.75 39.5 41 38.25 14 38.5 38.75 34.75 40.5 36 15 31.5 31.5 34.5 33.25 31.5 16 28 27.75 32 29.5 30.75

94

Lampiran 3.4 Nilai TPH selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming

Minggu ke- Kontrol LMB LMB +

Kompos LMB +

Tanah Liat

LMB + Kompos + Tanah Liat

0 15.84 15.32 11.96 8.73 6.52 1 16.72 13.31 8.43 7.28 7.94 2 13.47 15.14 9.59 7.47 7.61 3 14.20 15.25 8.77 6.59 7.84 4 13.87 15.25 7.96 6.60 6.45 6 11.91 13.16 6.79 4.65 5.55 8 15.26 14.60 7.53 5.21 5.54

10 14.69 14.12 9.04 7.46 6.38 12 16.55 15.16 6.59 5.48 4.43 14 13.02 13.70 6.22 4.01 5.93 16 13.43 12.62 5.58 5.78 4.87

Lampiran 3.5 Persen degradasi selama proses bioremediasi dengan teknik landfarming Minggu

ke- Kontrol LMB LMB + Kompos

LMB + Tanah Liat

LMB + Kompos + Tanah Liat

0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1 0.00 13.07 29.55 16.66 0.00 2 14.96 1.12 19.80 14.39 0.00 3 10.39 0.45 26.65 24.55 0.00 4 12.46 0.43 33.49 24.46 1.01 6 24.82 14.09 43.26 46.69 14.81 8 3.70 4.66 37.05 40.33 14.99

10 7.31 7.79 24.42 14.59 2.09 12 0.00 1.02 44.87 37.17 32.08 14 17.80 10.55 48.00 54.06 9.05 16 15.23 17.60 53.35 33.81 25.26

95

Lampiran 3.6 Data kromatogram GCMS dari berbagai perlakuan pada awal dan akhir pengukuran

Data kromatogram perlakuan penambahan konsorsium bakteri terhadap LMB tanpa pencampur pada minggu ke- 0

Data kromatogram perlakuan penambahan konsorsium bakteri terhadap LMB tanpa pencampur pada minggu ke-16

96

Data kromatogram perlakuan campuran LMB dengan kompos pada minggu ke-16

Data kromatogram perlakuan campuran LMB dengan tanah liat pada minggu ke-16

Data kromatogram perlakuan campuran LMB dengan tanah liat dan kompos pada minggu ke-16

97

Lampiran 3.7 Senyawa hidrokarbon yang terdeteksi pada awal pengukuran

Senyawa hidrokarbon yang terdeteksi di minggu ke-0

Senyawa hidrokarbon Waktu retensi Area

Tetrahydro 2-5 dimetil furan 7.585 0.39 Oktametil siklotetra siloksan 12.565 0.15 Dekametil siklopentasiloksan 15.170 0.33 Dodekametil sikloheksasiloksan 17.781 0.82 Tetradekana 19.400 0.57 Pentadekana 20.721 1.11 Heksadekana 21.964 1.28 Heptadekana 23.138 1.49 Oktadekana 24.249 0.43 Pentatriakontana 24.459 0.18 Nonadekana 25.324 1.80 Metil heksadekanoat 25.764 0.32 Eikosana 26.325 1.66 Heneikosana 27.300 1.83 Dokosana 28.217 0.56 1-nonadekana 30.812 1.39

98

Lampiran 3.8 Senyawa hidrokarbon yang terdeteksi di akhir pengukuran pada berbagai perlakuan

Senyawa hidrokarbon yang terdeteksi di minggu ke-16 pada perlakuan LMB tanpa pencampur

Senyawa hidrokarbon Waktu

retensi Area(%)

heksametil siklotrisiloksan 9.446 0.62 dekametil siklopentasiloksan 15.165 0.25 dodekana 16.455 0.08 dodekametil sikloheksasiloksan 17.776 1.61 tetradekana 19.401 0.04 pentadekana 20.717 0.32 heksadekana 21.828 0.26 heptadekana 23.128 0.15 oktadekana 24.255 0.34 nonadekana 25.255 0.62 eikosana 26.331 0.49 heneikosana 27.295 0.59 dokosana 28.223 0.25 trikosana 29.104 0.42 1-nonadekana 29.261 0.30

Senyawa hidrokarbon yang terdeteksi di minggu ke-16 pada perlakuan campuran LMB dengan kompos

Senyawa hidrokarbon Waktu retensi Area(%)

toluene 8.709 0.20 heksametil siklotrisiloksan 9.453 1.77 dekametil siklopentasiloksan 15.377 0.18 dodekametil sikloheksasiloksan 17.966 0.20

99

Senyawa hidrokarbon yang terdeteksi di minggu ke-16 pada perlakuan campuran LMB dengan tanah liat

Senyawa hidrokarbon Waktu retensi Area(%)

heksametil siklotrisiloksan 9.460 1.08 oktametil siklotetrasiloksan 12.579 0.18 benzethiazole 17.470 0.10 dodekametil sikloheksasiloksan 17.973 0.66 heptadekana 23.341 0.10 oktadekana 24.457 0.06 nonadekana 25.516 0.07 metil heksadekanoat 25.763 0.14 eikosana 26.528 0.22 heneikosana 27.493 0.70 oktadecenoic acid, metil ester 27.519 0.54 1-oktadekana 28.468 1.30 2-etilheksiltrans-4-metoksinamat 29.616 0.12

Senyawa hidrokarbon yang terdeteksi di minggu ke-16 pada perlakuan campuran LMB dengan tanah liat dan kompos

Senyawa hidrokarbon Waktu retensi Area(%)

tetrahydro 2-5 dimetil furan 7.599 0.19 toluene 8.715 0.07 benzene, 1,3 dimetil 10.781 0.42 oktametil siklotetrasiloksan 12.568 0.19 dekametil siklopentasiloksan 15.378 0.11

100

Lampiran 3.9 Perubahan area senyawa yang terdeteksi dengan GCMS selama proses bioremediasi

Perubahan area pada perlakuan LMB tanpa pencampur

Senyawa hidrokarbon C ke-n Waktu retensi

Area minggu ke- 0 16

tetrahidro 2-5 dimetil furan C-6 7.585 0.39 td toluene C-7 8.716 td td heksametil siklotrisiloksan C-6 9.453 td 0.62 oktametil siklotetra siloksan C-8 12.565 0.15 td dekametil siklopentasiloksan C-10 15.165 0.33 0.25 dodekana C-12 16.455 td 0.08 benzethiazole C-7 17.47 td td dodekametil sikloheksasiloksan C-12 17.781 0.82 1.61 tetradekana C-14 19.4 0.57 0.04 pentadekana C-15 20.721 1.11 0.32 heksadekana C-16 21.964 1.28 0.26 heptadekana C-17 23.138 1.49 0.15 oktadekana C-18 24.249 0.43 0.34 pentatriacontana C-35 24.459 0.18 td nonadekana C-19 25.324 1.8 0.62 metil heksadekanoat C-16 25.764 0.32 td eikosana C-20 26.325 1.66 0.49 heneikosana C-21 27.493 1.83 0.59 metal oktadekanoat C-19 27.519 td td dokosana C-22 28.217 0.56 0.25 1-oktadekana C-18 28.468 td td 1-nonadekana C-19 30.812 1.39 0.30 heksakosana C-26 32.029 td td

101

Perubahan area pada perlakuan campuran LMB dengan kompos

Senyawa hidrokarbon C ke-n Waktu retensi

Area minggu ke- 0 16

tetrahidro 2-5 dimetil furan C-6 7.585 0.39 td toluene C-7 8.716 td 0.20 heksametil siklotrisiloksan C-6 9.453 td 1.77 oktametil siklotetra siloksan C-8 12.565 0.15 td dekametil siklopentasiloksan C-10 15.165 0.33 0.18 dodekana C-12 16.455 td td benzethiazole C-7 17.47 td td dodekametil sikloheksasiloksan C-12 17.781 0.82 0.20 tetradekana C-14 19.4 0.57 td pentadekana C-15 20.721 1.11 td heksadekana C-16 21.964 1.28 td heptadekana C-17 23.138 1.49 td oktadekana C-18 24.249 0.43 td pentatriakontana C-35 24.459 0.18 td nonadekana C-19 25.324 1.8 td metil heksadekanoat C-16 25.764 0.32 td eikosana C-20 26.325 1.66 td heneicosana C-21 27.493 1.83 td metal oktadekanoat C-19 27.519 td td Dokosana C-22 28.217 0.56 td 1-oktadekana C-18 28.468 td td 1-nonadekana C-19 30.812 1.39 td Heksakosana C-26 32.029 td td

Keterangan : td = tidak terdeteksi

102

Perubahan area pada perlakuan campuran LMB dengan tanah liat

Senyawa hidrokarbon C ke-n Waktu retensi

Area minggu ke- 0 16

tetrahidro 2-5 dimetil furan C-6 7.585 0.39 td toluene C-7 8.716 td td heksametil siklotrisiloksan C-6 9.453 td 1.08 oktametil siklotetra siloksan C-8 12.565 0.15 0.18 dekametil siklopentasiloksan C-10 15.165 0.33 td dodekana C-12 16.455 td td benzethiazole C-7 17.47 Td 0.10 dodekametil sikloheksasiloksan C-12 17.781 0.82 0.66 tetradekana C-14 19.4 0.57 td pentadekana C-15 20.721 1.11 td heksadekana C-16 21.964 1.28 td heptadekana C-17 23.138 1.49 0.10 oktadekana C-18 24.249 0.43 0.06 Pentatriacontana C-35 24.459 0.18 td nonadekana C-19 25.324 1.8 0.07 metil heksadekanoat C-16 25.764 0.32 0.14 eikosana C-20 26.325 1.66 0.22 heneikosana C-21 27.493 1.83 0.70 metal oktadekanoat C-19 27.519 td 0.54 dokosana C-22 28.217 0.56 td 1-oktadekana C-18 28.468 td 1.30 oktil metoksisinamat C-18 29.616 td 0.12 1-nonadekana C-19 30.812 1.39 td heksakosana C-26 32.029 Td td

Keterangan : td = tidak terdeteksi

103

Perubahan area pada perlakuan campuran LMB dengan tanah liat dan kompos

Senyawa hidrokarbon C ke-n Waktu retensi

Area minggu ke- 0 16

tetrahydro 2-5 dimetil furan C-6 7.585 0.39 0.19 heptana C-7 7.373 td 0.13 toluene C-7 8.716 td 0.07 1,3 dimetil benzene C-8 10.781 td 0.42 oktametil siklotetra siloksan C-8 12.565 0.15 0.19 dekametil siklopentasiloksan C-10 15.165 0.33 0.11 dodekana C-12 16.455 td td dodekametil sikloheksasiloksan C-12 17.781 0.82 td tetradekana C-14 19.4 0.57 td pentadekana C-15 20.721 1.11 td heksadekana C-16 21.964 1.28 td heptadekana C-17 23.138 1.49 td oktadekana C-18 24.249 0.43 td pentatriakontane C-35 24.459 0.18 td nonadekana C-19 25.324 1.8 td metil heksadekanoat C-16 25.764 0.32 td eikosana C-20 26.325 1.66 td heneikosana C-21 27.493 1.83 td metal oktadekanoat C-19 27.519 td td dokosana C-22 28.217 0.56 td 1-oktadekana C-18 28.468 td td 1-nonadekana C-19 30.812 1.39 td heksakosana C-26 32.029 td tTd

Keterangan : td = tidak terdeteksi

104

Lampiran 3.10 Konsentrasi gas CO2 (mg/m3

) selama proses bioremediasi dengan landfarming

Kode

Konsentrasi CO2 (mg/m3)

Minggu Ke-

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

K Ttd 184.1 229.5 228.9 18.7 340.3 86.4 124.4 59.5 225.0 161.7 177.0 28.9 220.5 254.0 140.5 92.6

A 14.5 152.5 147.6 214.3 290.8 195.5 153.3 157.8 161.3 212.0 121.5 165.1 140.1 103.1 175.1 107.7 62.5

B 297.4 339.8 208.5 102.2 169.3 259.0 348.0 276.7 391.9 317.9 367.2 306.3 98.6 173.2 239.0 129.9 131.4

C 85.0 252.2 321.4 30.7 360.9 158.7 175.5 169.6 129.7 102.8 153.4 129.3 135.6 115.9 103.8 70.4 324.9

D 366.9 336.3 313.3 Ttd 210.1 250.8 245.5 315.0 164.4 253.6 225.4 161.6 136.7 225.1 223.5 49.2 184.6 . Keterangan: ttd = tidak terdeteksi K = kontrol A = LMB B = LMB + kompos C = LMB + tanah liat D = LMB + kompos + tanah liat

105

Lampiran 3.11 Konsentrasi Gas NH3 (μg/m3

) selama proses bioremediasi dengan landfarming

Kode

Konsentrasi NH3 (µg/m3)

Minggu Ke-

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

K 240.1 247.0 46.1 99.1 97.4 46.6 35.5 197.6 170.3 201.7 91.9 221.5 153.7 ttd ttd 14.3 77.6

A 178.7 206.5 47.9 66.2 31.4 126.0 46.3 265.1 187.9 168.1 211.3 120.1 319.4 159.9 160.9 270.1 79.5

B Ttd 136.2 59.7 60.3 25.8 98.9 42.7 124.6 121.3 85.5 221.5 81.1 87.7 79.9 78.7 102.6 20.3

C 79.5 362.5 81.8 237.6 58.1 292.9 17.1 144.8 230.0 88.7 152.6 65.3 187.1 80.3 200.9 141.5 161.7

D 98.9 258.0 130.4 58.9 39.7 167.4 26.2 115.7 95.0 95.0 170.4 92.9 100.5 141.7 45.9 68.5 71.3 Keterangan: ttd = tidak terdeteksi K = kontrol A = LMB B = LMB + kompos C = LMB + tanah liat D = LMB + kompos + tanah liat

BAB IV

ISOLASI, SELEKSI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI PENDEGRADASI SENYAWA HIDROKARBON PADA TANAH

TERCEMAR LIMBAH MINYAK BERAT

ABSTRAK

Limbah minyak berat (LMB) terutama komponen hidrokarbon aromatiknya sulit didegradasi oleh bakteri, hanya bakteri tertentu yang dapat mendegradasinya. Untuk itu dilakukan isolasi dan identifikasi bakteri pendegradasi senyawa hidrokarbon aromatik pada tanah tercemar limbah minyak berat. Bakteri diisolasi dari limbah minyak berat yang berasal dari industri minyak bumi dan kotoran hewan. Isolasi dilakukan dalam medium minimum ONR7a. Pemurnian dilakukan dengan menggunakan metode gores pada medium marine agar. Isolat yang sudah murni, dilakukan uji konfirmasi untuk memastikan kemampuan biakan terseleksi dalam mendegradasi PAH dengan melakukan subkultur ke dalam medium cair ONR7a yang mengandung senyawa fenantrena, dibenzotiofena dan fluorena. Terhadap isolat yang sudah murni juga dilakukan pengukuran aktivitas emulsifikasi menggunakan parafin padat. Aktivitas emulsifikasi diukur dengan menggunakan metode Johnsons. Isolat yang diperoleh diseleksi berdasarkan kemampuan bertahan hidup dan tumbuh pada medium yang mengandung limbah minyak berat serta kemampuan untuk mendegradasi limbah minyak berat. Terhadap isolat mikroba yang didapat dilakukan identifikasi secara molekular dengan 16S rDNA. Dari hasil isolasi yang telah dilakukan didapat 11 isolat yang mampu mendegradasi senyawa fenantrena, dibenzotiofena dan fluorena. Dari 11 isolat yang didapat maka diperoleh 3 isolat yang memiliki kinerja terbaik dalam mendegredasi limbah minyak berat yaitu isolat dengan kode MY7, MY12 dan MYFlr. Berdasarkan analisis penjajaran urutan nukleotida parsial gen pengkode 16S rDNA menggunakan program BLAST, bakteri dengan kode isolat MY7 mempunyai tingkat kesamaan tertinggi dengan Salipiger sp. PR55-4, bakteri MY12 dengan Bacillus altituditis, dan bakteri MYFlr dengan Ochrobactrum anthropi.

109

PENDAHULUAN

Penanganan limbah minyak berat dengan menggunakan konsorsium bakteri

pendegradasi senyawa hidrokabon dilakukan untuk mengatasi pencemaran

lingkungan oleh limbah minyak bumi. Banyaknya spesies bakteri yang mampu

mendegradasi hidrokarbon kemungkinan berhubungan dengan ketersediaan

hidrokarbon secara universal di alam sebagai hasil dekomposisi tumbuhan dan

pelepasan minyak bumi dari cadangan geologis (Pritchard 1993). Adanya

peningkatan produksi dan konsumsi minyak mentah dan turunannya serta

transportasi bahan tersebut ke berbagai lokasi yang jauh dalam jumlah besar,

membuat peran hidrokarbon sebagai substrat potensial bagi oksidasi mikrobial

menjadi semakin penting. Dengan demikian, wajar saja bila bakteri pendegradasi

hidrokarbon telah banyak ditemukan dari berbagai lokasi, baik lingkungan akuatik

maupun terestrial (Rosenberg dan Ron 1998).

Salah satu sumber mikroba pendegradasi minyak bumi yang telah banyak

dieksplorasi adalah lingkungan tercemar limbah minyak bumi. Isolat yang

mendominasi di lingkungan tersebut terdiri atas beberapa genera, yaitu

Alcaligenes, Arthrobacter, Acinetobacter, Nocardia, Achromobacter, Bacillus,

Flavobacterium, dan Pseudomonas. Di samping itu juga ditemukan sejumlah

jamur pendegradasi minyak bumi, yaitu dari genera Aureobacterium, Candida,

Rhodotorula, Sporobolomyces yang diisolasi dari laut serta Trichoderma dan

Mortierella yang diisolasi dari tanah. Penelitian pada isolat Aspergillus dan

Penicillium yang diisolasi dari laut dan tanah menunjukkan bahwa kedua mikroba

ternyata juga berperan dalam proses degradasi minyak bumi (Leahy dan Colwell

1990).

Menurut Waksman (1957), mikroba yang berperan dalam proses tersebut

berasal baik dari kotoran itu sendiri maupun dari tanah di sekitarnya. Mikroba-

mikroba tersebut dapat tumbuh dengan subur dengan memanfaatkan kandungan

karbohidrat dan protein dari kotoran hewan untuk keperluan sintesis sel mikrobial.

Kandungan hidrokarbon pada lingkungan yang tercemar minyak relatif lebih

tinggi dibandingkan lingkungan normal. Pada keadaan tersebut, mikroba yang

110

dapat bertahan adalah yang memiliki kemampuan untuk merubah proses biokimia

dan molekulernya sebagai respon adaptif terhadap perubahan lingkungan di

sekitarnya.

Pada penelitian ini digunakan limbah minyak berat yang mengandung

senyawa poliaromatik hidrokarbon sehingga lebih sulit didegradasi oleh bakteri.

Hanya bakteri tertentu yang dapat mendegradasi senyawa aromatik yang terdapat

dalam limbah minyak bumi fraksi berat. Untuk itu dalam penelitian ini dilakukan

isolasi, seleksi dan identifikasi senyawa pendegradasi hidrokarbon tingkat tinggi

ini dari limbah minyak berat yang terdapat pada industri perminyakan.

Diharapkan isolat murni yang memiliki kinerja yang tinggi dalam mendegradasi

senyawa hidrokarbon aromatik dapat digunakan untuk mengatasi masalah

pencemaran yang yang disebabkan oleh limbah minyak berat.

METODOLOGI PENELITIAN

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang digunakan adalah kotoran segar sapi dan kuda dari

Fakultas Peternakan IPB Darmaga, limbah minyak berat diambil dari industri

minyak bumi di Riau, senyawa PAH (fenantrena, dibenzotiofena, dan fluorena)

dan bahan-bahan analisis seperti media mineral, media ONR7, minyak diesel, air

laut, marine agar (Lampiran 4.1), marine broth, gel agarose, tris-EDTA, heksana,

spiritus, Na2SO4 anhidrat, silika gel, NaCl, larutan baku ferroamoniumsulfat

(FAS), indikator ferroin, H2SO4, Ag2SO4, K2Cr2O7

, dan indikator universal.

Alat-alat yang digunakan adalah penggiling daging, rotary evaporator, shaker,

autoklaf, PCR, inkubator dan Spektrofotometer UV-VIS 1700 Shimadzu.

Pengambilan Sampel

Contoh kotoran segar sapi dan kuda diambil dari kandang (sapi dan kuda)

Fakultas Peternakan IPB, Darmaga. Kotoran sapi dan kuda yang masih segar

mempunyai kadar nitrogen (amonia, urin) yang tinggi yang dibutuhkan oleh

sejumlah mikroba untuk keperluan metabolismenya. Limbah minyak berat

111

diperoleh dari ladang minyak duri PT Chevron Pacific Indonesia. Limbah minyak

berat memiliki kandungan karbon yang cukup tinggi yang dibutuhkan oleh

sejumlah mikroba untuk hidup.

Sebanyak 200g berat basah masing-masing contoh kotoran sapi dan kuda

dilarutkan dalam 4L air (1:10) dalam toples plastik 8L dan kedalamnya

ditambahkan media mineral yang mengandung (mg/L): FeSO4.7H2O (200),

ZnSO4.7H2O (10), MnCl2.4H2O (3), CoCl2.6H2O (20), CuCl2.2H2O (1),

NiCl2.6H2O (2), Na2MoO4.2H2O (500), H3BO3 (30), dan 5 ml minyak diesel(%

v/v) sebagai sumber karbon. Penggunaan minyak diesel ini dilakukan untuk

adaptasi konsorsium mikroba sebelum digunakan limbah minyak berat. Contoh

disimpan di laboratorium pada temperatur ruang (25-27 oC) selama 2 minggu dan

diberi aerasi. Setelah 2 minggu ditambahkan 5% limbah minyak berat (b/b).

Setiap hari dilakukan pengukuran pH contoh, bila pH terlalu asam atau terlalu

basa ditambahkan H2SO4

Isolasi Bakteri Pendegradasi Hidrokarbon

8N atau NaOH 6N sampai pH normal.

Sebanyak 1 gram lumpur konsorsium diencerkan sebesar 105 kali dengan

larutan garam fisiologis (0.85% NaCl steril) kemudian diinokulasikan dengan

metode tuang pada cawan petri. Media yang digunakan adalah nutrien agar (NA)

dan marine agar (MA). Setiap cawan diberi label berdasarkan jenis media. Cawan

diinkubasikan secara terbalik pada suhu 30oC selama satu minggu. Pengamatan

dilakukan setiap hari terhadap koloni-koloni yang baru tumbuh. Setiap koloni

yang muncul diberi kode, diisolasi dengan menggunakan media minimum ONR7a

yang kemudian ditambahkan senyawa PAH (fenantrena, dibenzotiofena, dan

fluorena) dengan menggunakan teknik sublimasi. Teknik sublimasi dilakukan

dengan pemanasan senyawa fenantrena, dibenzotiofena, dan fluorena pada suhu

optimum tertentu, untuk menguapkan senyawa tersebut. Senyawa PAH yang

menguap tadi akan segera menyublim dan tertangkap pada media ONR7a yang

diberi pendingin es batu. Setelah menemukan zona bening di sekitar biakan

potensial yang telah terisolasi, secara aseptik diinokulasikan kembali ke medium

ONR7a. Inkubasi pada suhu normal selama 24-72 jam. Kemudian dimurnikan

dengan menggunakan metode gores pada medium marine agar. Isolat yang sudah

112

murni, dilakukan uji konfirmasi untuk memastikan kemampuan biakan terseleksi

dalam mendegradasi PAH dengan melakukan subkultur ke dalam 5 ml medium

cair ONR7a yang mengandung 5 mg kristal senyawa fenantrena, dibenzotiofena

dan fluorena. Terhadap isolat yang sudah murni juga dilakukan pengukuran

aktivitas emulsifikasi menggunakan parafin padat. Aktivitas emulsifikasi diukur

dengan menggunakan metode Johnsons et al.(1992). 4,5ml supernatan ditambah

dengan 0,5ml hidrokarbon uji (parafin padat). Setelah divorteks selama 1 menit,

campuran tersebut diukur kestabilan emulsinya dengan mengukur nilai OD

campuran setelah inkubasi selama 2 jam, pada panjang gelombang 610nm.

Kontrol terdiri dari air mineral dan hidrokarbon uji.

Seleksi Isolat Bakteri

Isolat yang diperoleh diseleksi berdasarkan kemampuan bertahan hidup dan

tumbuh pada medium yang mengandung limbah minyak berat serta kemampuan

untuk mendegradasi limbah minyak berat. Seleksi mikroba dilakukan berdasarkan

kemampuannya menurunkan pH, meningkatkan populasi mikroba dan persen

biodegradasi minyak pada media minimal dengan sumber karbon dari limbah

minyak berat. Isolat diinkubasi pada suhu 30o

Identifikasi Biakan Murni Terseleksi Pendegradasi Hidrokarbon

C selama 1 bulan. TPC, pH dan TPH

diamati pada hari ke 0, 3, 7, 14, 21 dan 28.

Terhadap isolat yang terseleksi dilakukan dentifikasi secara molekular (16s

rDNA) Analisis molekuler yang dilakukan berupa ekstraksi DNA dan PCR

amplifikasi, purifikasi PCR produk dan sekuensing.

1. Ekstraksi DNA dan Amplifikasi.

Ekstraksi DNA menggunakan intragene matrix kit (Biorad) dilanjutkan

dengan amplifikasi. Hasil optimasi PCR diperoleh komposisi per reaksi sebesar

25 µL menggunakan Primer 9 F (5`GAGTTTGATCCTGGCTCG) dan 1510 R (5`

GGCTACCTTGTTACGACTT) 20 pmol masing-masing sebesar 1.25 µL, DNA

templete 2.5 µL, Go Taq® master mix (Promega) sebesar 12.5 µL dan 7.5 µL air

deionisasi. Reaksi PCR dengan menggunakan Thermalcycler (Shuzo T) selama 35

siklus. Pemanasan pertama pada suhu 94 ºC selama 5 menit, kemudian dilanjutkan

113

dengan 35 siklus yang terdiri dari denaturasi 1 menit pada suhu 94 ºC, annealing 1

menit pada suhu 56 ºC dan 2 menit ekstensi pada suhu 72 ºC. Setelah 35 siklus

selesai, diikuti 4 menit pada suhu 72 ºC dan pendinginan pada suhu 4 ºC selama

30 menit. Hasil amplifikasi di fraksinasi secara elektroforesis menggunakan

Mupid Mini Cell (Exu) pada gel agarose 1% dalam buffer TEA (Tris-EDTA)

selama 20 menit pada 100 V. Gel hasil elektroforesis direndam dalam larutan

ethidium bromida dengan konsentrasi 1 µL/100 mL selama 15 menit. Hasil

pemisahan divisualisasi pada Gel Doc Printgraph (Bioinstrument, ATTO)

menggunakan UV transluminator dengan menggunakan standar 100 bp DNA

ladder (Promega) untuk mengetahui hasil dan ukuran pita DNA hasil amplifikasi.

2. Purifikasi Produk PCR

Purifikasi DNA produk PCR dilakukan dengan metode presipitasi. Produk

PCR ditambah dengan 0.1 dan 2 kali total volume dengan 3M Na-asetat pH 5.2

dan 95% etanol kemudian didinginkan pada suhu -20 ºC selama 1 jam. Tahap

selanjutnya adalah disentrifugasi dengan kecepatan 10.000 xg selama 30 menit.

Supernatan hasil sentrifugasi dibuang dan dicuci dengan 85% ethanol untuk

kemudian disentrifugasi ulang 10.000 xg selama 45 menit. Supernatan dibuang

dan pelet dipresipitasi pada suhu ruang. Pelet DNA dilarutkan dengan 15 µL air

deionisasi.

3. Cycle Sekuensing

Tahap selanjutnya adalah cycle sekuensing dengan menggunakan primer

tunggal 9 F. Komposisi yang digunakan untuk tiap tabung adalah 1 µL primer 5

pmol, 150 ng DNA hasil purifikasi, 0.2 µL Big Dye Terminator sequen premix kit

(Applied Biosystems), 5 kali sequen bufer 2 µL dan air deionisasi sampai volume

10 µL. Selanjutnya dilakukan amplifikasi dengan PCR sebanyak 30 siklus.

Pemanasan pertama pada suhu 96 ºC selama 20 detik diikuti dengan siklus yang

terdiri dari denaturasi 10 detik pada suhu 96 ºC, annealing 5 detik pada suhu 50 ºC

dan 4 menit ekstensi pada suhu 60 ºC.

114

4. Preparasi dan Sekuensing

Preparasi dilakukan dengan mencampurkan 10 µL produk cycle sekuensing

dengan 1 µL 3M Na-asetat dan 25 µL etanol absolut kemudian di vortex dan

didiamkan selama 15 menit. Tahap berikutnya dilakuan sentrifugasi 16.000 xg

selama 20 menit pada temperatur ruang. Supernatan dibuang dan pelet dicuci

dengan 70% etanol untuk kemudian disentrifugasi ulang 16.000 xg selama 5

menit. Supernatan diuang dan pelet dipresipitasi selama 5 menit. Pelet DNA yang

sudah kering ditambah dengan 15 µL HiDi-Formamide (Applied Biosystems) dan

di vortex. Sampel kemudian dipanaskan 95 ºC selama 2 menit dan segera

didinginkan dalam es. Tahap selanjutnya sampel diinjeksi dengan sekuenser

model ABI 3130 (Applied Biosystems).

5. Analisis Filogenetik

Analisis DNA menggunakan program BioEdit dan dilakukan blast pada

Bank Gen NCBI dataLibrary. Filogenetik analisis menggunakan program multiple

aligment Clustal X versi 1.83. Konstruksi pohon filogenetik berdasarkan jarak

kekerabatan genetik dengan metode Neighbor joining.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Isolasi Bakteri Pendegradasi Senyawa Hidrokarbon

Bakteri pendegradasi senyawa hidrokabon diisolasi dari konsorsium bakteri

yang berasal limbah minyak berat dan kotoran hewan (sapi dan kuda). Populasi

bakteri dari sampel dengan metode Total Plate Count (TPC) berjumlah 1.12 x

108 CFU/ml dengan representatif koloni yang tumbuh di representasikan pada

Gambar 4.1. Total bakteri yang aktif akan menentukan kemampuan bakteri untuk

mendegradasi polutan. Jumlah sel yang memungkinkannya untuk dapat

mendegradasi senyawa hidrokarbon yaitu 1 x 106 cfu/g sampai 1 x 108 cfu/g

(Trinidade et al. 2002). Populasi bakteri pada limbah minyak berat dapat optimal

115

mendegradasi senyawa hidrokarbon yang terkandung dalam limbah karena

memiliki populasi bakteri sebesar 1.12 x 108

CFU/ml.

(A) (B)

Gambar 4 .1 Populasi mikroba pada campuran LMB dengan kotoran sapi dan kuda (A) dan Colony Library pada medium marine agar (B)

Bakteri yang terkandung dalam limbah minyak berat ini diduga potensial

sebagai pendegradasi senyawa PAH, untuk itu pada proses isolasi ditambahkan

PAH dengan menggunakan teknik sublimasi dengan menggunakan medium

minimum ONR7a. Teknik sublimasi dilakukan dengan pemanasan PAH pada

suhu optimum tertentu, hal ini dilakukan bertujuan untuk menguapkan senyawa

PAH tersebut. Senyawa PAH yang menguap tadi akan segera menyublim dan

tertangkap pada media ONR7a yang diberi pendingin es batu. Kemampuan bakteri

mendegradasi senyawa PAH ditunjukkan dengan adanya zona bening pada bakteri

pendegradasi senyawa fenantrena dan perubahan warna pada bakteri pendegradasi

senyawa dibenzotiofena.

Setelah menemukan zona bening dan adanya perubahan warna di sekitar

biakan potensial yang telah terisolasi, secara aseptik diinokulasikan kembali

biakan-biakan potensial tersebut ke medium ONR7a. Inkubasi pada suhu normal

selama 24-72 jam, kemudian dipindahkan bakteri potensial tersebut ke media

minimum ONR7a kembali. Uji kemurnian biakan dengan menanamnya di

medium kaya (medium marine agar). Isolat yang sudah murni, disubkultur ke

dalam 5 ml medium cair ONR7a yang mengandung 5 mg kristal senyawa

fenantrena, dibenzotiofena dan fluorena, kemudian dilakukan uji konfirmasi untuk

116

memastikan kemampuan biakan terseleksi dalam mendegradasi PAH fenantrena.

Uji konfirmasi yang pertama, dilakukan dengan menginokulasikan kembali biak

terseleksi pada medium ONR7a tersublimasi fenantrena, dan diamati zona bening

atau perubahan warna medium ONR7a.

Gambar 4.2 Uji konfirmasi isolat-isolat yang mampu mendegradasi senyawa model fenantrena

Gambar 4.3 Uji konfirmasi isolat-isolat yang mampu mendegradasi senyawa model dibenzotiofena

Gambar 4.4 Uji konfirmasi isolat-isolat yang mampu mendegradasi senyawa model fluorena

117

Hasil uji konfirmasi isolat menggunakan senyawa model ditampilkan pada Tabel

4.1.

Tabel 4.1 Uji konfirmasi isolat menggunakan senyawa model fenantrena, dibenzotiofena, dan fluorena

No Kode isolat Senyawa PAH yang dapat didegradasi 1 MY 1 Fenantrena 2 MY 3 Fenantrena 3 MY 5 Dibenzotiofena 4 MY 6 Dibenzotiofena + Fenantrena 5 MY 7 Dibenzotiofena + Fenantrena 6 MY 8 Dibenzotiofena + Fluorena 7 MY 9 Dibenzotiofena 8 MY10 Dibenzotiofena 9 MY11 Dibenzotiofena 10 MY12 Dibenzotiofena 11 MYFlr Fluorena

Setelah dilakukan uji konfirmasi, isolat-isolat yang mampu mendegradasi

senyawa-senyawa model kemudian dimurnikan pada medium kaya nutrien yaitu

marine agar. Gambar 4.5 menunjukkan proses pemurnian isolat dengan

menggunakan metoda gores.

Gambar 4.5 Pemurnian isolat menggunakan metode gores pada senyawa dibenzotiofena (a), fluorena (b), dan fenantrena (c)

a b

c

118

Pengukuran aktivitas emulsifikasi menggunakan parafin padat

Aktivitas emulsifikasi diukur dengan menggunakan metode Johnsons et

al.(1992). 4.5 ml supernatan ditambah dengan 0.5 ml hidrokarbon uji (parafin

padat, C=23). Setelah divorteks selama 1 menit, campuran tersebut diukur

kestabilan emulsinya dengan mengukur nilai OD campuran setelah inkubasi

selama 2 jam, pada panjang gelombang 610 nm. Kontrol terdiri dari air mineral

sintetis dan hidrokarbon uji. Hasil uji aktivitas emulsifikasi dari supernatan

ditampilkan pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil uji aktifitas emulsifikasi dari supernatan isolat hasil isolasi

No Kode isolat OD (610 nm) 1 MY1 0,463 2 MY3 0,592 3 MY5 0,465 4 MY6 0,427 5 MY7 0,662 6 MY8 0,437 7 MY9 0,150 8 MY10 0,286

9 MY11 0,421 10 MY12 0,189 11 MYFlr 0,318

Dari hasil spektrofotometri dengan panjang gelombang 610 nm, isolat

dengan kode MY7 memiliki kemampuan melarutkan parafin padat lebih besar

dibandingkan dengan isolat lainnya. Hal ini sejalan dengan kemampuan isolat

tersebut yang juga memiliki kemampuan dalam mendegradasi senyawa

hidrokarbon fenantrena dan dibenzotiofena.

Seleksi Isolat Bakteri Pendegradasi Senyawa Hidrokarbon

Kemampuan isolat bakteri dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon yang

terkandung dalam limbah minyak berat dilakukan untuk menyeleksi isolat yang

akan digunakan untuk proses selanjutnya dengan mengamati isolat yang memiliki

kinerja terbaik yang dapat dilihat dari TPH terkecil. Dari 11 isolat yang diperoleh,

dilakukan proses seleksi terhadap isolat yang memiliki kemampuan dalam

mendegradasi senyawa dibenzotiofena yaitu isolat dengan kode MY5, MY9,

119

MY10, MY11 dan MY12. Dari ke-5 isolat tersebut, isolat dengan kode MY12

memiliki kemampuan yang lebih baik dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon

dengan persen TPH sebesar 0.26%. Selanjutnya dilakukan seleksi terhadap 7

isolat lainnya yang memiliki kemampuan mendegradasi senyawa fenantrena,

dibenzotiofena dan fluorena. Dari seleksi isolat MY1, MY3, MY6, MY7, MY8,

MY12 dan MFlr akan didapat 3 isolat yang memiliki kinerja terbaik dengan

mengamati 5 parameter selama 1 bulan pengamatan yaitu populasi bakteri, pH,

TPH padat dan cair, dan COD.

Populasi Bakteri pada Seleksi Isolat

Pertumbuhan sel bakteri yang optimum akan meningkatkan tingkat

degradasi hidrokarbon atau semakin menurunnya nilai TPH dalam limbah minyak

berat. Besarnya populasi bakteri dipengaruhi oleh kondisi pH lingkungannya.

Apabila kondisi pH berada pada rentang normal atau netral, maka pertumbuhan

sel isolat akan tumbuh dengan baik. Pada hari ke-28 jumlah sel pada masing-

masing isolat masih menunjukkan nilai pertumbuhan sel yang baik.

Jumlah sel pada masing-masing isolat tunggal optimum pada waktu yang

berbeda-beda (Gambar 4.6 dan Lampiran 4.2). Isolat MY1 dan MY7 tumbuh

optimum pada hari ke-21. Sedangkan isolat lainnya tumbuh optimum pada hari

ke-14, kecuali MY8 tumbuh optimum pada hari ke-28.

Gambar 4.6 Pertumbuhan isolat bakteri MY1 (■), MY3 (□), MY6 (▲), MY7 (∆), MY8 (●), MY12 (♦), dan MYFlfr (ο) pada media LMB 5%

0

2

4

6

8

10

0 7 14 21 28

Popu

lasi

bak

teri

(log

CFU

/ml)

Waktu (hari)

120

Limbah minyak berat mengandung senyawa-senyawa toksik dengan

konsentrasi tinggi sehingga isolat membutuhkan waktu yang lebih lama untuk

beradaptasi dengan kondisi lingkungannya (Cookson 1995). Isolat MY12

memiliki pertumbuhan sel paling baik karena populasi bakteri pada isolat MY12

lebih besar dibandingkan isolat lainnya. Hal ini menunjang visualisasi

pertumbuhan yang memperlihatkan bahwa isolat MY12 lebih mengalami

kekeruhan pada medianya dibandingkan isolat lainnya.

Perubahan pH pada Seleksi Isolat Bakteri

Kondisi pH yang normal atau netral membuat pertumbuhan sel isolat

optimum. Jumlah sel isolat yang optimum akan meningkatkan kemampuan isolat

dalam degradasi senyawa hidrokarbon. Peningkatan tingkat degradasi

diindikasikan dari penurunan nilai TPH setiap harinya. Pada hari ke-0 dan hari ke-

3 isolat tunggal cenderung belum menunjukkan kemampuannya dalam

menurunkan TPH. Hal ini dikarenakan nilai pH pada hari ke-0 dan ke-3 masih

rendah dengan nilai berkisar antara 4.5 dan 6.5 (Gambar 4.7 dan Lampiran 4.3).

Nilai pH yang rendah akan menyebabkan isolat terhambat pertumbuhannya. Hal

ini terlihat dari populasi bakteri hari ke-0 dan hari ke-3, pertumbuhan sel isolat

masih sangat rendah. Setelah hari ke-3, nilai pH mengalami peningkatan maupun

penurunan setelah sebelumnya nilai pH dinetralkan.

Gambar 4.7 Perubahan pH isolat bakteri MY1 (■), MY3 (□), MY6 (▲), MY7 (∆), MY8 (●), MY12 (♦), dan MYFlfr (ο) pada media LMB 5%

0123456789

0 7 14 21 28

pH

Waktu (hari)

121

Jika dalam proses biodegradasi terjadi kenaikan ataupun penurunan pH, pH

dikontrol dengan menambahkan NaOH atau HCl sampai menjadi pH normal atau

netral (pH 7).

Nilai TPH pada Seleksi Isolat

Nilai TPH menjadi acuan dalam menentukan tiga isolat pendegradasi

hidrokarbon terbaik yang dilakukan. Semakin besar penurunan TPH yang terjadi

maka kemampuan isolat dalam mendegradasi hidrokarbon dalam limbah minyak

berat semakin baik. Besarnya penurunan TPH terlihat dari besarnya tingkat

degradasi TPH. Berdasarkan penurunan nilai TPH atau besarnya tingkat degradasi

TPH, tiga isolat terbaik dalam proses biodegradasi adalah MY7, MY12, dan

MYFlr. Tingkat degradasi TPH MY12 terbesar pada hari ke-28 sebesar 65.42%,

dengan nilai TPH akhir sebesar 6.54% (b/b) dari TPH awal sebesar 18,91% (b/b)

(Gambar 4.8). Penurunan TPH yang paling drastis terjadi pada hari ke-14,

selanjutnya penurunan TPH berlangsung konstan. Hal ini terlihat dari jumlah sel

MY12 pada hari ke-14 paling besar yaitu sebesar 2.2 x 1010

cfu/ml. Hal ini

menunjukkan bahwa semakin besar jumlah sel isolat maka semakin besar

penurunan TPH yang terjadi.

Gambar 4.8 Perubahan TPH fasa padat isolat bakteri MY1 (■), MY3 (□), MY6 (▲), MY7 (∆), MY8 (●), MY12 (♦), dan MYFlfr (ο) pada media LMB 5%

0

5

10

15

20

25

0 7 14 21 28

TPH

fasa

pad

at (%

)

Waktu (hari)

122

Gambar 4.9 Persen degradasi isolat bakteri MY1 (■), MY3 (□), MY6 (▲), MY7 (∆), MY8 (●), MY12 (♦), dan MYFlfr (ο) pada media LMB 5%

Isolat terbaik kedua adalah MYFlr dengan tingkat degradasi terbesar pada

hari ke-14, yaitu sebesar 47.16% (Gambar 4.9) dengan nilai TPH akhir sebesar

9.11% (b/b) dari TPH awal sebesar 19,34% (b/b) (Lampiran 4.4). Isolat terbaik

ketiga adalah MY17 dengan tingkat degradasi TPH sebesar 38.66 % (Lampiran

4.5) dengan nilai TPH akhir sebesar 15,71% dari TPH awal sebesar 24.43%.

Semakin besar penurunan dan tingkat degradasi TPH, maka semakin baik

kemampuan isolat tersebut dalam mendegradasi hidrokarbon minyak bumi.

Tingkat degradasi TPH optimum pada waktu yang berbeda-beda. Hal ini

disebabkan kemampuan adaptasi setiap isolat berbeda-beda.

Kemampuan adaptasi suatu isolat ditunjukkan dari populasi bakteri.

Kenaikan nilai TPH yang terjadi pada proses biodegradasi dikarenakan bakteri

telah melewati fase stasioner sehingga terjadi penurunan jumlah sel bakteri dan

kemampuan bakteri dalam degradasi hidrokarbon ikut menurun. Anomali tingkat

degradasi TPH yang terjadi pada MY1 dikarenakan kandungan hidrokarbon pada

LMB tidak merata sehingga terjadinya perbedaan total hidrokarbon yang

menyebabkan nilai negatif.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 7 14 21 28

Pers

en D

egra

dasi

Waktu (hari)

123

Nilai COD pada Seleksi Isolat Bakteri

Isolat MY12 dan MYFlr memiliki nilai COD yang lebih rendah

dibandingkan dengan isolat tunggal lainnya (Lampiran 4.6). Nilai COD yang

rendah menunjukkan bahwa senyawa organik yang terdapat dalam sampel lebih

sedikit, hal ini sesuai dengan penurunan persen TPH yang dialami oleh isolat

MY12 dan MY Flr.

Gambar 4.10 Perubahan Nilai COD isolat MY1 (■), MY3 (□), MY6(▲), MY7 (∆), MY8 (●), MYFlr (○), dan MY12 (♦) pada media LMB 5%

Dari parameter yang diamati maka isolat MY7, MY12 dan MYFlr memiliki

kemampuan yang lebih baik dalam mendegradasi limbah minyak berat. Untuk

selanjutnya ke-3 isolat ini diidentifikasi untuk mengetahui spesies bakteri yang

masing-masing terkandung dalam isolat tersebut.

Identifikasi Isolat MY7, MY12 dan MYFlr

Identifikasi bakteri dilakukan secara molekuler berdasarkan analisis

genetika secara parsial pada 16S ribosomal DNA bakteri. Isolasi DNA diawali

dengan menumbuhkan isolat bakteri dalam media Marine Agar dan diinkubasi

selama 72 jam. Ekstraksi DNA bakteri dilakukan dengan menggunakan GES

method (Pitcher et al, 1989).

0

20

40

60

80

100

0 7 14 21 28

CO

D (1

000m

g/l

Waktu (hari ke-)

124

Amplifikasi PCR menggunakan Primer 20 F (5’-GATTTTGATCCTGGC

TCAG–3’) dan 1500 R (5-GTTACCTTGTTACGACTT–3’).

Keterangan:

1. Marker

2. MY 12

3. MY Flr

4. MY 7

5. Marker

Gambar 4.11 Hasil purifikasi 3 isolat unggul dengan PEG precipitation method

Purifikasi hasil PCR dilakukan dengan PEG precipitation method (Hiraishi

et al., 1995) dan dilanjutkan dengan siklus sekuensing dengan primer 520 F (5’-

GTGCCAGCAGCCGCGG-3’), 920 R (5’-GTCAATTCCTTTGATTT-3’). Hasil

siklus sekuensing dipurifikasi kembali dengan etanol purification method.

Analisis pembacaan urutan basa nitrogen menggunakan automated DNA

sequencer (ABI PRISM 3130 Genetic Analyzer).

Data mentah hasil sekuensing selanjutnya di trimming dengan program

MEGA 4 dan assembling dengan program BioEdit dan selanjutnya dikonfersi

dalam bentuk fasta format. Hasil sekuensing DNA dalam bentuk fasta format

selanjutnya di blast untuk mencari homologi secara on line di pusat data base

DNA di DDBJ (http://www.ddbj.nig.ac.jp).

1 2 3 4 5

125

Tabel 4.3 Hasil identifikasi molekuler 3 isolat unggul

Kode Sampel Takson Bakteri Terdekat Hasil Homologi BLAST di DDBJ

MY7 Salipiger sp. PR 55-4 Homologi 100% MY12 Bacillus altitudinis Homologi 97%

MYFlr Ochrobactrum anthropi Homologi 97%

Ochrobactrum anthropi adalah bakteri gram negatif, aerobik, dan

merupakan bakteri oksidase (Yu et al. 2007). Ochrobacrum sp. mampu

memanfaatkan polisiklik aromatik hidrokarbon (PAHs), seperti fenantrena, pyrene

dan fluoranthene sebagai sumber karbon dan sumber energi (Yirui et al. 2009).

Uji konfirmasi menunjukkan bahwa bakteri Ochrobactrum anthropi dapat

mendegradasi senyawa fluorena yang terdapat dalam limbah minyak berat.

Salipiger sp.PR55-4 adalah bakteri gram-negatif yang berbentuk batang dan

termasuk bakteri aerobik chemoheterotrophic (tidak dapat tumbuh dalam kondisi

anaerob). Menghasilkan enzim katalase dan fosfatase dan tidak menghasilkan

asam dari karbohidrat. Tidak dapat tumbuh dengan karbohidrat atau asam amino

sebagai satu-satunya sumber karbon dan energi serta tumbuh terbaik pada 9-10 %

(b/v) NaCl dan membutuhkan keberadaan Na+

Tahap akhir adalah analisis kekerabatan dan pembuatan pohon filogenetik

dengan menggunakan program Clustal X dan NJ plot. Bacillus altitudinis yang

terdapat pada tanah tercemar minyak berat ini memiliki kekerabatan dengan

Bacillus aerophilus, Bacillus stratospericus dan Bacillus pumilus (Lampiran 4.7).

Bakteri Ochrobactrum anthropi memiliki kekerabatan dengan Ochrobactrum

tritici, Ochrobactrum intermedium, Ochrobactrumcytisi dan Ochrobactrum lupine

(Lampiran 4.8).

(Martinez 2004). Dari uji

konfirmasi yang dilakukan, bakteri Salipiger sp. PR55-4 ini dapat mendegradasi

dibenzotiofena dan fenantrena. Bacillus altitudinis adalah bakteri gram positif

yang berbentuk batang (Shivaji et al. 2006), yang hanya dapat mendegradasi

dibenzotiofena saja. Bacillus pumilus yang memiliki kekerabatan cukup dengan

dengan Bacillus altitudinis memiliki kemampuan mendegradasi senyawa

naftalena yang terdapat pada limbah minyak bumi (Calvo et al.2004)

126

SIMPULAN

Dari tanah tercemar limbah minyak berat berhasil diisolasi 11 isolat

bakteri yang mampu mendegradasi senyawa fenantrena, dibenzotiofena dan

fluorena. Dari 11 isolat yang didapat, bakteri yang memiliki kinerja terbaik dalam

mendegradasi senyawa hidrokarbon yang terdapat dalam limbah minyak berat

adalah isolat bakteri dengan kode MY7, MY12 dan MYFlr. Berdasarkan analisis

penjajaran urutan nukleotida parsial gen pengkode 16S rDNA menggunakan

program BLAST, bakteri dengan kode isolat MY7 mempunyai tingkat kesamaan

tertinggi dengan Salipiger sp. PR55-4 dengan persentase tingkat kesamaan 100%,

bakteri dengan kode isolat MY12 mempunyai tingkat kesamaan tertinggi dengan

Bacillus altituditis dengan persentase tingkat kesamaan 97%, dan bakteri dengan

kode isolat MYFlr mempunyai tingkat kesamaan tertinggi dengan Ochrobactrum

anthropi dengan persentase tingkat kesamaan 97%.

DAFTAR PUSTAKA

Erlich HA. 1989. PCR technology: Principle and applications for DNA amplification. Stockton Press, London: x + 246 p.

Davis LG, Kuehl WM, Battey JF. 1994. Basic methods in molecular biology. 2nd

ed. Prentice-Hall International Inc., USA: xiii + 777 p. Hiraishi A, Kamagata Y, Nakamura N. 1995. Polymerase chain reaction

amplification and restriction fragment length polymorphism analysis of 16S rRNA genes from methanogens. Journals of Fermentation Bioengineering. 79: 523--529.

Leahly JG, Colwell RR. 1990. Microbial Degradation of Hydrocarbon in The

Environment. Microbiological Reviews. 54 (3): 305-315. Moore D, Frazer LN. 2002. Essential fungal genetics. Springer-Verlag, New

York: vii + 357 p. Pritchard PH, Mueller JQ, Lantz SE, Santavy DL. 1993, The Potential Importance

od Biodiversity in EnvironmentalBiotechnology Apllication : Bioremediation of PAH-Contaminated Soil and Sediments. Paper in Alsopp, D., R.R. Colwell & D.C. Hawksworth (editor). 1993. Microbial Diversity and Ecosystem Function, CAB International in association with UNEP, UK.

127

Rosenberg E, Ron EZ. 1998. Bioremediation of Petroleum Contamination. dalam Crawford, R.L. and D.L. Crawford (ed.). Bioremediation Principles and Application. Cambridge University Press. Cambridge.

Sato H. 2007. Workshop on: Molecular Approaches for The Identification of

Microorganisms. NITE & Research Center for Biotechnology-LIPI, Cibinong: 11-13 July 2007.

Trinidade P, Sobral LG, Rizzo AC, Leite SGF, Lemos JLS, Milloilli VS, Soriano

AU. 2002. Evaluation of The Biostimulation and Bioaugmentation Techniques in The Bioremediation Process of Petroleum Hydrocarbon Contaminated Soils. 9th

International Petroleum Environmental Conference, IPEC (Integrated Petroleum Environmental Consortium), Albuquerque, NM.

Viljoen GJ, Nei LH, Crowther JR. 2005. Molecular diagnostic PCR handbook. Springer, The Netherlands: xviii + 307 p.

Yu MW, Sohn K, Rhee J, Oh WS, Peck KR, Lee NY, Song J. 2007. Spontaneous

Bacterial Peritonitis due to Ochrobactrum anthropi. University School of Medicine, Seoul.

Yirui WU, He T, Zhong M, Zhang Y, Li E, Huang T, Hu Z. 2009. Isolation of

marine benzo[a]pyrene-degrading Ochrobactrum sp. BAP5 and proteins characterization. Journal of Environmental Sciences. 21(10), 1446-1651.

Elsevier.

128

Lampiran 4.1 Komposisi media marine agar (Atlas 1995)

Keterangan : *) tidak ditambahkan pada marine broth

Bahan Komposisi (g/1000 ml) Yeast extract 1.0 Pepton 5.0 Besi sitrat 0.1 Natrium klorida 19.45 Magnesium klorida 8.8 Natrium sulfat 3.24 Kalsium klorida 1.88 Kalium klorida 0.55 Natrium Karbonat 0.16 Stronium klorida 0.034 Asam Borat 0.022 Natrium silikat 0.004 Natrium flourida 0.0024 Amonium nitrat 1.6 Natrium fosfat 0.008 Agar *) 15-20

129

Lampiran 4.2 Perubahan populasi bakteri pada proses seleksi isolat

Waktu (hari ke-)

TPC (cfu/ml) MY 1 MY 3 MY 6 MY 7 MY 8 MY Flr MY 12

0 1.0x10 1.0x105 1.0x105 1.0x105 1.7x105 1.0x105 1.0x105 5 1.0x10 1.0x105 1.0x105 1.0x105 8.0x105 1.0x107 1.0x105

Rerata

5 1.0x10 1.0x105 1.0x105 1.0x105 4.0x105 1.0x107 1.0x105 5

3 1.0x10 1.0x105 6.3x105 1.0x106 1.0x105 4.4x105 1.0x108 9 1.0x10 1.0x105 5.0x105 1.0x106 1.0x105 1.1x105 9.0x108

Rerata

8 1.0x10 1.0x105 5.7x105 1.0x106 1.0x105 2.8x105 9.5x108 8

7 4.3x10 3.5x107 5.3x107 1.2x106 2.5x107 9.4x109 1.0x108 9 5.7x10 3.3x107 3.4x107 7.7x107 2.1x107 8.1x109 3.5x108

Rerata

9 5.0x10 3.4x107 2.0x107 4.5x107 2.3x107 8.8x109 2.3x108 9

14 2.7x10 1.2x107 2.5x108 1.2x107 1.1x109 2.3x109 1.9x109 10 1.4x10 2.8x107 2.8x108 2.8x107 3.1x108 2.6x108 2.5x109

Rerata

10 2.1x10 2.0x107 2.7x108 7.4x107 7.1x108 2.5x108 2.2x109 10

21 1.5x10 1.7x108 2.6x108 2.2x107 2.4x108 1.7x109 9.3x109 9 8.8x10 1.5x108 2.7x108 6.4x107 1.1x109 1.7x109 8.7x109

Rerata

9 5.2x10 1.6x108 2.7x108 3.3x107 1.8x109 1.7x109 9.0x109 9

28 2.1x10 1.9x108 8.8x108 3.1x106 2.7x108 1.7x109 8.3x109 8 2.7x10 1.3x108 1.0x108 1.4x107 2.5x108 3.4x109 3.5x108

Rerata

8 2.4x10 1.6x108 9.4x108 2.3x106 2.6x108 1.0x109 5.9x109 8

130

Lampiran 4.3 Perubahan nilai pH pada proses seleksi isolat

Waktu (hari ke-)

pH MY 1 MY 3 MY 6 MY 7 MY 8 MY Flr MY 12

0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.5 5.5 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.5 5.5

Rerata 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.5 5.5

3 5.0 4.5 5.5 4.5 4.5 7.5 7.0 5.0 4.5 5.5 4.5 4.5 7.5 7.0

Rerata 5.0 4.5 5.5 4.5 4.5 7.5 7.0

7 7.0 7.5 6.5 7.5 7.5 7.5 8.0 7.0 7.0 7.0 7.5 7.5 7.5 8.0

Rerata 7.0 7.3 6.8 7.5 7.5 7.5 8.0

14 6.5 7.0 5.5 7.5 7.0 7.5 8.0 6.5 7.0 5.5 7.5 7.0 7.5 8.0

Rerata 6.5 7.0 5.5 7.5 7.0 7.5 8.0

21 5.5 6.0 6.5 6.5 7.0 8.0 8.0 5.5 6.0 5.5 6.5 7.0 8.0 8.0

Rerata 5.5 6.0 6.0 6.5 7.0 8.0 8.0

28 6.0 6.5 6.5 6.5 8.0 8.0 8.5 6.0 6.5 5.5 6.5 6.0 8.0 8.5

Rerata 6.0 6.5 6.0 6.5 7.0 8.0 8.5

131

Lampiran 4.4 Perubahan nilai TPH fasa padat pada proses seleksi isolat

Waktu (Hari ke-)

TPH (%b/b) MY 1 MY 3 MY 6 MY 7 MY 8 MY Flr MY 12

0 18.09 18.87 20.23 24.43 21.04 16.65 19.34 18.35 19.06 18.40 21.97 21.53 17.84 18.48

Rerata 18.19 18.96 19.32 23.2 21.28 17.24 18.91

3 17.79 21.10 21.81 24.17 22.42 14.62 17.73 19.65 21.78 22.22 22.35 20.79 17.30 17.29

Rerata 18.72 21.44 22.01 23.26 21.61 15.96 17.51

7 18.05 18.68 19.65 17.64 19.16 9.13 15.39 18.85 18.35 17.39 18.19 19.13 18.56 9.76

Rerata 18.45 18.52 18.52 17.91 19.14 13.84 12.58

14 19.46 16.43 16.52 15.38 17.54 8.10 8.17 21.32 20.18 17.05 17.24 16.55 10.13 7.40

Rerata 20.39 18.30 16.78 16.31 17.05 9.11 7.78

21 17.31 21.65 16.99 15.50 18.77 12.97 7.93 10.06 15.81 11.31 16.13 15.89 11.89 7.35

Rerata 13.69 18.73 14.15 15.81 17.33 12.43 7.64

28 18.28 15.52 14.99 14.23 16.11 12.64 9.26 14.08 16.93 13.38 17.20 19.07 7.79 6.54

Rerata 16.18 16.23 14.18 15.71 17.59 10.22 7.90

132

Lampiran 4.5 Perubahan persen degradasi pada proses seleksi isolat

Waktu (hari ke-)

TPH (%b/b) MY 1 MY 3 MY 6 MY 7 MY 8 MY Flr MY 12

3 - - - - - 7.42 7.40 7 - 2.32 4.14 22.80 10.06 19.72 33.47 14 - 3.48 13.15 29.70 19.88 47.16 58.86 21 4.84 13.34 26.76 33.19 18.56 27.90 59.60 28 11.05 14.40 26.60 38.66 24.30 40.72 65.42

133

Lampiran 4.6 Perubahan nilai COD pada proses seleksi isolat

Waktu (Hari ke-)

COD (mg/L) Blanko MY 1 MY 3 MY 6 MY 7 MY 8 MY Flr MY 12

0 6923 3728 1598 5326 3728 5712 9520

6923 2663 2663 5858 3195 8160 12240

Rerata 7989 6923 3196 2131 5592 3462 6936 10880

3 6528 11424 16320 8160 17952 8160 8160

14688 13056 17952 16320 1632 10608 9792

Rerata 8160 10608 12240 17136 12240 9792 9384 8976

7 11424 19584 19584 19584 8160 20400 32640

22848 29376 299376 21216 14688 18360 28560

Rerata 14688 17136 22032 24480 20400 11424 19380 30600

14 62560 59840 43520 48960 57120 28560 16320

57120 59840 54400. 43520 53040 28560 12240

Rerata 55760 59840 59840 48960 46240 55080 28560 14280

21 95880 95880 48960 38760 63240 16320 16320

83640 65280 34680 63240 59160 16320 20400

Rerata 69360 89760 80580 41820 51000 61200 16320 18360

28 95880 71400 59160 51000 51000 8160 8160

75480 67320 83640 71400 42840 8160 8160

Rerata 87720 85680 69360 71400 61200 46920 8160 8160

134

Lampiran 4.7 Pohon Filogenetik Bacillus altitudinis

Lampiran 4.8 Pohon Filogenetik Ochobactrum anthropi

AM 490622 1-1 Ochrobactrum intermedium EU999218 1-1 Ochrobactrum tritici MY Flr FJ873801 1-1 Ochrobactrum anthropi EU826069 1-1 Ochrobactrum cytici AY457038 1-1 Ochrobactrum lupini

FJ768457 1-1 Bacillus pumilus

AJ831841 1-1 Bacillus stratospericus

AJ831844 1-1 Bacillus aerophilus

MY 12

FM955870 1-1 Bacillus altitudinis

135

Lampiran 4.9 Pohon Filogenetik Salipiger sp. PR55-4

RMY-7 08110 EU440999 1-1 Salipiger sp.PR55-4 DO178660 1-1 Pelagibaca bermudensis AB302368 1-1 Alpha protecbacterium B33 EU69081 1-1 Rhodobactereaceae bacteriumF9 EU440958 1-1 Citrecella thiooxidana FJ752525 1-1 Marinovum algicola AM905330 1-1 Ruegeria soottomolicae

136

Lampiran 4.10 Pohon Filogenetik 3 Isolat Campuran

RMY-7 08110 EU440999 1-1 Salipiger sp.PR55-4 DO178660 1-1 Pelagibaca bermudensis AB302368 1-1 Alpha protecbacterium B33 EU697081 1-1 Rhodobactereaceae bacteriumF9 EU440958 1-1 Citrecella thiooxidana FJ752525 1-1 Marinovum algicola AM905330 1-1 Ruegeria soottomolicae AM 490622 1-1 Ochrobactrum intermedium AY457038 1-1 Ochrobactrum lupini EU999218 1-1 Ochrobactrum tritici EU826069 1-1 Ochrobactrum cytici MY Flr FJ873801 1-1 Ochrobactrum anthropi FJ768457 1-1 Bacillus pumilus AJ831841 1-1 Bacillus stratospericus AJ831844 1-1 Bacillus aerophilus FM955870 1-1 Bacillus altitudinis MY12

BAB V

KEMAMPUAN SPESIES TUNGGAL DAN CAMPURAN DALAM MENDEGRADASI SENYAWA HIDROKARBON

PADA LIMBAH MINYAK BERAT

ABSTRAK

Tiga spesies bakteri (Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis, dan Ochrobactrum anthropi) yang diisolasi dari limbah minyak berat dapat mendegradasi senyawa PAH. Terhadap ke-3 spesies bakteri tersebut diuji kemampuan kinerja spesies bakteri baik dalam bentuk tunggal maupun dalam bentuk konsorsium (campuran). Kemampuan dari spesies tunggal dan campuran dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon dipantau melalui parameter %TPH pada fasa padat dan pada fasa cair, populasi bakteri, pH, dan COD selama proses biodegradasi. Analisa TPH dilakukan dengan metoda gravimetri, populasi bakteri (TPC) dengan metode cawan tuang, pH dengan kertas pH, serta COD dengan metode refluk. Dari hasil penelitian diketahui spesies tunggal Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis, dan Ochrobactrum anthropi memiliki % degradasi sebesar 51.65% ; 54.26% ; dan 46.76%. Spesies campuran Salipiger sp. PR55-4 dan Bacillus altitudinis memiliki persen degradasi sebesar 60.13%, untuk campuran bakteri Salipiger sp. PR55-4 dan Ochrobactrum anthropi memiliki persen degradasi sebesar 57.00%, dan untuk campuran bakteri Bacillus altitudinis dan Ochrobactrum anthropi memiliki persen degradasi sebesar 62.47%. Spesies campuran bakteri Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis, dan Ochrobactrum anthropi memiliki persen degradasi sebesar 81.52%. Dibandingkan dengan spesies tunggal dan spesies campuran 2 jenis bakteri, spesies campuran dengan 3 jenis bakteri memiliki % degradasi terbesar sehingga kombinasi terbaik untuk mendegradasi limbah minyak berat adalah campuran bakteri Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis, dan Ochrobactrum anthropi.

139

PENDAHULUAN

Kemampuan bakteri dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon berbeda-

beda sesuai dengan aktifitas enzim yang dihasilkan dan kondisi lingkungan yang

mendukung seperti temperatur, pH, nutrisi dan oksigen. Beberapa penelitian

menunjukkan kemampuan spesies bakteri dalam mendegradasi senyawa

hidrokarbon. Anggraeni (2003) melaporkan tiga jenis spesies tunggal, yaitu

Pseudomonas pseudomallei, Pseudomonas aeruginosa dan Enterobacter

agglomerans memiliki kemampuan mendegradasi minyak diesel. Menurut Lee et

al. (2002), Enterobacter agglomerans yang merupakan spesies pendegradasi

toluena, benzena, dan etilbenzena memiliki kemampuan untuk mendegradasi

campuran benzena, etilbenzena dan xilena (BTX). Menurut Citroreksoko (1996),

kemampuan biodegradasi mikroba terhadap beberapa senyawa berbeda-beda.

Beberapa kecenderungan yang terjadi pada degradasi hidrokarbon, yaitu

hidrokarbon alifatik pada umumnya mudah didegradasi dibandingkan dengan

senyawa aromatik, hidrokarbon alifatik rantai lurus pada umumnya lebih mudah

terdegradasi daripada hidrokarbon rantai bercabang, hidrokarbon jenuh lebih

mudah terdegradasi daripada hidrokarbon tak jenuh dan hidrokarbon rantai

panjang lebih mudah terdegradasi daripada rantai pendek. Hidrokarbon dengan

panjang rantai kurang dari sembilan karbon sukar didegradasi karena senyawa ini

bersifat toksik bagi mikroba.

Limbah minyak berat yang digunakan adalah limbah minyak bumi yang

berasal dari industri perminyakan yang berada di Duri dengan komposisi

hidrokarbon sebagai berikut: paraffin dan naftenik 37%, aromatik 12% dan

aspaltena 10%. Senyawa hidrokarbon aromatik dan aspaltena lebih sulit

didegradasi oleh bakteri dibandingkan dengan senyawa hidrokarbon paraffin

dan naftenik.

Pengujian kemampuan degradasi spesies tunggal terhadap limbah minyak

berat perlu dilakukan. Akan tetapi, kombinasi spesies bakteri lebih mampu

mendegradasi suatu hidrokarbon dari minyak bumi dibandingkan spesies tunggal.

Secara umum dipercaya bahwa konsorsium akan memiliki kemampuan degradasi

140

yang lebih baik karena gabungan mikroba memiliki profil enzimatik yang lebih

luas untuk degradasi. Konsorsium mikroba asli (indigen) yang diperoleh memiliki

kemampuan degradasi paling baik diantara semua kombinasi, campuran dua atau

tiga spesies memiliki kemampuan degradasi lebih baik dibanding spesies tunggal

(Kanaly et al. 2002). Oleh karena itu, kombinasi beberapa spesies tunggal perlu

diuji untuk mendapatkan kombinasi terbaik dalam mendegradasi hidrokarbon dari

limbah minyak berat yang terdapat pada lahan tambang minyak bumi.

METODOLOGI PENELITIAN

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang akan digunakan adalah spesies yang telah diisolasi dari

tanah tercemar yang telah diberi kotoran sapi dan kuda, limbah minyak berat

(LMB) diperoleh dari industri minyak di Riau, solar, air laut, marine broth

(Lampiran 5.1), linier alkilbenzena sulfonat (LAS), heksana, spirtus, Na2SO4

anhidrat, silika gel, NaCl, larutan baku ferroammonium sulfat (FAS), indikator

feroin, H2SO4 pekat, Ag2SO4, K2Cr2O7

, indikator universal, akuades,

alumunium foil, dan kertas saring. Alat-alat yang digunakan adalah Erlenmeyer,

desikator, neraca analitik, penggiling, sarung tangan, masker, gelas ukur, labu

bulat, refluks, sumbat kapas, buret, pipet volumetrik, pipet mohr, pipet mikro,tip,

pemanas, radas uap putar, shaker inkubator, autoklaf, cawan petri, labu takar,

inkubator, tabung COD, dan kondensor tegak.

Peremajaan Spesies Bakteri (Hadioetomo 1998)

Bakteri yang digunakan sebanyak 3 spesies yang telah diisolasi dari tanah

tercemar dan diketahui memiliki kemampuan dalam mendegradasi senyawa

hidrokarbon tertentu. Peremajaan masing-masing spesies dilakukan pada media

miring marine agar (Lampiran 4.1). Sebanyak 100 ml marine agar disiapkan di

dalam erlenmeyer kemudian sebanyak 5 ml marine agar dipipet dan dimasukkan

ke dalam tabung biakan atau tabung reaksi. Tabung tersebut disumbat kapas dan

disterilisasi dalam autoklaf pada suhu 121 °C selama 15 menit. Setelah

disterilisasi, tabung diletakkan pada papan miring dan dibiarkan menjadi dingin

141

dan padat. Secara aseptis masing-masing bakteri diinokulasikan pada agar miring

tersebut dan inkubasi pada suhu 30 °C selama 24 jam. Bakteri tersebut masing-

masing ditumbuhkan dalam agar miring sebagai stok.

Preparasi Inokulum pada Media Kaya dan Media Minimal

Sebelum diaplikasikan pada limbah minyak berat, masing-masing spesies

ditumbuhkan terlebih dahulu pada media kaya dan media minimal. Media kaya

dibuat dalam erlenmeyer 250 ml dan diberi sumbat kapas dengan komposisi pada

Tabel 5.1 dan disterilisasi pada suhu 121 °C selama 15 menit, kemudian secara

aseptis bakteri diinokulasikan dengan ose pada media kaya tersebut dan

diinkubasi goyang pada suhu kamar dengan kecepatan pengadukan 200 rpm

selama 3 hari.

Tabel 5.1 Komposisi media kaya dan media minimal

Bahan Komposisi (dalam 100 ml air laut)

Media kaya (g) Media minimal (g)

Yeast ekstrak 1,5 0,5

Pepton 0,3 0,1

Setelah ditumbuhkan selama 3 hari pada media kaya, kemudian bakteri

sebanyak 1 mL dipindahkan ke dalam media minimal yang telah disterilisasi.

Sebanyak 5 ml solar yang telah disterilisasi dengan sinar UV selama 15 menit

ditambahkan pada media minimal. Media minimal lalu diinkubasi goyang dengan

kecepatan 200 rpm pada suhu kamar selama 7 hari. Penumbuhan bakteri pada

media minimal dilakukan sebanyak 3 kali. Setelah ditumbuhkan pada media

minimal, bakteri siap digunakan untuk diaplikasikan pada tanah tercemar.

Pengujian Spesies Bakteri

Pengujian spesies tunggal dilakukan untuk mengetahui kemampuan spesies

untuk tumbuh pada beberapa substrat minyak bumi seperti minyak goreng,

pertamak, limbah minyak berat (LMB), oli, minyak tanah, solar, dan ekstrak

limbah minyak berat. Pengujian dilakukan pada cawan petri yang telah

ditumbuhkan spesies tunggal dengan media marine agar. Ke dalam cawan petri

142

tersebut ditempatkan bulatan kertas saring yang telah dicelupkan. pada beberapa

substrat minyak bumi seperti minyak goreng, pertamak, limbah minyak berat

(LMB), oli, minyak tanah, solar, dan ekstrak limbah minyak berat. Kemudian

diamati munculnya zona bening disekitar substrat minyak bumi tersebut.

Aplikasi pada Tanah Tercemar dengan Penggunaan Spesies Tunggal

Limbah tanah tercemar yang digunakan yaitu limbah minyak berat (LMB).

LMB yang telah digiling kemudian ditimbang sebanyak 25 gram dan dimasukkan

ke dalam erlenmeyer 250 ml yang diberi sumbat kapas. LMB tersebut kemudian

disterilisasi pada suhu 121 °C selama 15 menit. Media minimal baru tanpa solar

yang telah disterilisasi, secara aseptis dimasukkan dan spesies tunggal bakteri

hasil pemindahan pada media minimal sebanyak 3 kali diinokulasikan sebanyak

200 μl pada LMB tersebut. Campuran tersebut kemudian diinkubasi goyang

dengan kecepatan 200 rpm pada suhu kamar selama 21 hari. Setiap hari ke-0, 3, 7,

14, dan 21, aplikasi tersebut secara rutin dianalisis TPH fasa padat , TPH fasa cair,

TPC, COD, dan pH.

Aplikasi pada Tanah Tercemar dengan Penggunaan Kombinasi Spesies Bakteri

Sebanyak 3 spesies bakteri (Salipiger sp PR55-4, Bacillus altitudinis, dan

Ochrobactrum anthropi) dengan kinerja degradasi hidrokarbon terbaik kemudian

dikombinasikan untuk mengetahui kemampuannya dalam berinteraksi dengan

kombinasinya yaitu Salipiger sp. PR55-4 + Bacillus altitudinis, Salipiger sp.

PR55-4 + Ochrobactrum anthropi, Bacillus altitudinis + Ochrobactrum anthropi

dan Salipiger sp PR55-4, Bacillus altitudinis, dan Ochrobactrum anthropi. Tiga

spesies tersebut merupakan 3 spesies dengan daya degradasi terbaik dari 11

spesies yang telah di uji kemampuannya. Langkah pembuatan slurry sama seperti

aplikasi spesies tunggal. Setiap hari ke-0, 3, 7, 14, dan 21, aplikasi tersebut secara

rutin dianalisis TPH fasa cair dan padat, TPC, COD, dan pH.

Pengukuran pH

Nilai pH diukur dengan mengunakan indikator pH universal.

143

Pengukuran TPH Fasa Cair (EPA 1999)

Sebanyak 50 ml sampel yang telah dicampur dengan limbah minyak

disaring kemudian diekstrak dengan corong pisah menggunakan 25 ml heksana

sebanyak dua kali. Kandungan air pada ekstrak dihilangkan dengan menambahkan

Na2SO4

% TPH (g/ml) =

anhidrat, kemudian disaring. Pelarut diuapkan setelah itu dipanaskan

dalam oven selama 45 menit pada suhu 70°C. Sampel hasil pengeringan

dilarutkan kembali dengan heksana dan ditambahkan silika gel untuk

menghilangkan senyawa-senyawa polar dan disaring. Pelarut diuapkan kembali

dan dipanaskan dalam oven. Bobot yang terukur merupakan residu minyak (nilai

TPH). Nilai TPH dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Bobot Minyak x 100%

Volume sampel

Pengukuran TPH Fasa Padat (EPA 1998)

Nilai TPH diukur menggunakan metode gravimetri dan dilakukan setiap

minggu selama ± 2 bulan. Sebanyak 5 gram sampel ditimbang kemudian

dibungkus dengan kertas saring dan dibuat timbel. Timbel yang telah dibuat

tersebut dimasukan dalam Soxhlet dan diekstrak dengan pelarut n-heksana 125 ml

selama ± 4 jam. Ekstrak yang diperoleh dihilangkan airnya dengan Na2SO4

Kadar TPH (%) =

anhidrat dan disaring, kemudian dihilangkan hidrokarbon berantai panjang dan

bergugus fungsi (grease) dengan silika gel 60 dan disaring. Ekstrak yang

diperoleh kemudian dimasukkan ke dalam labu bundar dan dipekatkan dengan

penguap putar (rotary evaporator) hingga pekat atau sudah terpisah dengan

pelarutnya. Kemudian labu bundar yang berisi sampel uang sudah terekstrak

dipanaskan dalam oven pada suhu 70 ºC selama 10 menit kemudian didinginkan

dalam desikator dan ditimbang. Kadar TPH dihitung sebagai:

mx 100 %

1

m2

dengan m1 m

= Bobot ekstrak (g) 2

= Bobot sampel awal (g)

144

Pengukuran Populasi Bakteri (Hadioetomo 1998)

Larutan fisiologis NaCl 0,85% dipipet ke dalam tabung ulir (dengan label

10-1 sampai 10-8) sebanyak 9 ml. Selanjutnya tabung ulir berisi larutan fisiologis

disterilisasi beserta cawan petri, marine agar yang telah disiapkan dan tip untuk

mikropipet pada suhu 121°C selama 15 menit. Setelah sterilisasi, tabung ulir

didinginkan. Sebanyak 1 gram sampel dimasukkan kedalam tabung ulir dengan

label 10-1, lalu tabung ulir tersebut dikocok hingga homogen. Sebanyak 1 ml dari

tabung ulir berlabel 10-1 dimasukkan ke dalam tabung ulir yang berlabel 10-2.

Tabung ulir berlabel 10-2 tersebut dikocok lalu 1 ml dipipet dan dimasukkan ke

dalam tabung ulir yang berlabel 10-3. Pemipetan dan pengocokan ini dilakukan

pada setiap tabung ulir sampai pengenceran/tabung ulir berlabel 10-8. Dari semua

tabung ulir (10-1 – 10-8), masing-masing dipipet sebanyak 1 ml ke dalam cawan

petri steril terpisah yang telah dilabeli 10-1 – 10-8

Pengukuran Kadar COD (Clesceri et al. 2005)

, kemudian larutan marine agar

(MA) dituang. Setelah agar padat cawan diinkubasi terbalik pada suhu 30°C

selama 24-48 jam. Jumlah koloni yang tumbuh pada cawan petri tersebut

dihitung. Jumlah koloni yang dapat diterima antara 30-300.

Sampel diambil sebanyak 10 ml dan dimasukkan ke dalam tabung COD,

kemudian ditambahkan larutan campuran kalium dikromat-merkuri sulfat ke

dalam sampel. 10 ml larutan campuran asam sulfat-perak sulfat dan campuran

diaduk dimasukkan kedalam tabung COD kemudian ditutup. Tahap di atas

diulangi pada air suling sebagai blanko. Setelah masing-masing unit pengamat

pada tutup dipasang, tabung dimasukkan ke dalam oven pada suhu 150 °C.

Setelah 2 jam, tabung COD dikeluarkan dari oven dan dibiarkan dingin.

Campuran dari tabung COD dipindahkan ke dalam erlenmeyer 100 ml dan dibilas

dengan air suling. Sebanyak 2 ml asam sulfat pekat dan 3 tetes larutan indikator

feroin ditambahkan secara berturut-turut ke dalam campuran. Campuran dititrasi

dengan larutan baku fero amonium sulfat 0,05 N yang telah distandardisasi

sampai terjadi perubahan warna dari hijau menjadi merah coklat lalu dicatat

volume pemakaian larutan baku fero amonium sulfat.

145

COD = (Vb-Vs) x N x 8000 Vs

x fp

Keterangan: Vb = volume blanko Vs = volume sampel N = kosentrasi Ferroammonium sulfat Fp = faktor pengenceran

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pemeliharaan Spesies Bakteri

Pemeliharaan bakteri pendegradasi hidrokarbon dilakukan dengan

menumbuhkan kembali spesies bakteri menggunakan media minimal cair serta

ditambahkan 5% minyak diesel (v/v).

(a) Salipiger sp. PR55-4 (b) Bacillus altitudinis (c) Ochrobactrum anthropi

Pemeliharaan ini bertujuan untuk meningkatkan kemampuan dan jumlah

spesies bakteri tersebut. Pengamatan dilakukan terhadap kekeruhan setiap hari,

pada saat tingkat kekeruhan pada media lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol

maka memperlihatkan adanya pertumbuhan spesies. Spesies yang tumbuh tersebut

ditumbuhkan kembali pada media yang sama dengan jumlah minyak diesel yang

sama pula, kemudian ditumbuhkan juga pada media marine agar untuk

mengetahui secara pasti pertumbuhan spesies bakteri tersebut. Pertumbuhan

ketiga spesies bakteri pada media marine agar dapat dilihat pada Gambar 5.1.

Pada pengamatan yang dilakukan terhadap perubahan kekeruhan, adanya

perubahan kekeruhan pada media minimal yang ditambah 5% minyak diesel

mengindikasikan adanya pertumbuhan bakteri. Walaupun dalam minyak diesel

banyak senyawa yang bersifat toksik seperti hidrokarbon rantai pendek

Gambar 5.1 Pertumbuhan (a) Salipiger sp. PR55-4 (b) Bacillus altitudinis (c) Ochrobactrum anthropi pada media minimal dengan menggunakan minyak diesel 5% (v/v)

146

(Citroreksoko 1996) dan BTEX (benzena, toluena, etilbenzenaa, xilena)

(Rosenberg dan Ron 1998; Goudar dan Strevett 1998). Ketiga spesies tersebut

terbukti mampu memanfaatkan minyak diesel sebagai sumber karbonnya dengan

cara memproduksi enzim oksidase.

Senyawa-senyawa toksik tersebut terkandung dalam konsentrasi relatif

tinggi, hal ini mengakibatkan spesies bakteri membutuhkan waktu yang relatif

lama untuk dapat beradaptasi dengan kondisi lingkungan disekitarnya. Daubaras

dan Chakrabarty (1992) menyatakan bahwa perubahan kondisi lingkungan juga

akan mempengaruhi aktivitas mikroba di dalamnya. Aktivitas tersebut meningkat

karena adanya ekspresi gen-gen tertentu untuk memproduksi enzim-enzim yang

sesuai. Dengan demikian, pada degradasi minyak bumi dimana 90 persen

komponennya tersusun atas hidrokarbon, maka enzim yang berperan adalah

enzim-enzim oksigenase.

Ada dua macam enzim oksigenase yaitu monooksigenase dan dioksigenase.

Monooksigenase sangat berperan dalam degradasi hidrokarbon alifatik,

sedangkan dioksigenase pada hidrokarbon alisiklik. Keduanya berfungsi pada

tahap awal degradasi, yaitu pada saat insersi molekul oksigen ke dalam struktur

hidrokarbon. Pada n-alkana, insersi tersebut bisa terjadi pada gugus metil terminal

maupun pada gugus metil subterminal. N-alkana dioksigenasi menjadi alkohol,

kemudian menjadi asam karboksilat. Apabila suatu senyawa organik telah

terdegradasi sampai ke bentuk asamnya, reaksi degradasi selanjutnya berlangsung

melalui pemisahan dua unit karbon secara berkesinambungan. Reaksi tersebut

merupakan reaksi yang umum pada metabolisme sel hidup dan dikenal dengan

sekuen beta oksidasi. Disebut demikian karena oksidasi terjadi pada gugus metil

beta dalam n-alkana menjadi keton. Reaksi degradasi senyawa hidrokarbon lain

seperti alkena, hidrokarbon dengan rantai bercabang, alisiklik dan aromatik pada

prinsipnya sama. Perbedaannya terletak pada preferensi mikroba selama proses

biodegradasi berlangsung begitu pula dengan jalur biokimia dan enzim-enzim

spesifik yang terlibat didalamnya (Cookson 1995).

Setelah pengamatan visual selama satu minggu terlihat adanya perubahan

warna pada larutan media. Larutan media minimal untuk minyak bumi yang

147

bening lama-kelamaan menjadi keruh. Sementara itu, minyak diesel yang semula

menyatu dan membentuk lapisan tersendiri dipermukaan larutan media lama-

kelamaan terpecah menjadi butiran-butiran yang lebih kecil. Terbentuknya

butiran-butiran kecil itu disebabkan oleh kerja surfaktan yang ditambahkan dan

biosurfaktan yang dihasilkan oleh bakteri. Pemeliharaan tersebut dilakukan secara

terus menerus dengan maksud untuk menjaga kemampuan spesies tersebut agar

tetap menghasilkan enzim oksigenase yang diperlukan untuk mendegradasi

minyak bumi

Pengujian Spesies Bakteri

Pada biodegradasi limbah minyak bumi spesies tersebut diuji dengan

ditumbuhkan pada beberapa substrat minyak bumi (diesel, crude oil, pelumas,

minyak tanah dan bensin) pada cawan petri. Pengujian dilakukan dengan

menggunakan media marine agar (Gambar 5.2).

Gambar 5.2 Pengujian ketiga spesies (a) Ochrobactrum anthropi (b) Salipiger sp. PR55-4 (c) Bacillus altitudinis pada berbagai minyak (MG=minyak goreng; PX=pertamax; MT=minyak tanah; HOK=LMB kasar; O=oli;HOT=LMB hasil ekstrak S=solar)

(a) (b)

(c)

148

Hasil Pengujian Spesies bakteri terlihat pada Tabel 5.2 berikut ini.

Tabel 5.2 Hasil pengujian daya hambat 3 spesies unggul terhadap berbagai jenis minyak

Spesies MG PX MT HOK O HOT S

Salipiger sp. PR55-4 + - + - + + +

Ochrobactrum anthropi - - - - - + +

Bacillus altitudinis + - + - - + +

Keterangan : MG=minyak goreng; PX=pertamax; MT=minyak tanah; HOK=LMB kasar; O=oli; HOT= TPH dan S=solar

Pengamatan dilakukan pada daerah sekitar bulatan kertas saring yang berisi

substrat minyak. Apabila spesies bakteri dapat tumbuh di sekitar bulatan atau

bahkan dapat tumbuh di atas bulatan kertas saring menandakan bahwa bakteri

tersebut dapat menggunakan atau mendegradasi substrat minyak bumi.

Pertumbuhan spesies bakteri di sekitar bulatan tersebut dapat diartikan

sebagai perbesaran maupun perbanyakan bakteri. Dikatakan perbesaran apabila

terjadi perbesaran volume sel, sedangkan perbanyakan terjadi pada saat sel

membelah diri. Sejak diinokulasikan ketiga spesies bakteri tersebut tumbuh secara

cepat dengan mengkonsumsi sumber karbon yang dikandung oleh media tersebut

sebelum memanfaatkan sumber karbon berupa butiran-butiran kertas saring yang

mengandung minyak sampai hari ke tiga spesies bakteri tumbuh. Setelah sumber

karbon pada media berkurang maka ketiga spesies bakteri menggunakan substrat

minyak sebagai sumber karbonnya. Ketiga spesies bakteri tersebut mampu

tumbuh pada minyak bumi fraksi berat (HOT) dan solar (S).

Pada pengujian dengan mempergunakan media minimal spesies bakteri

ditumbuhkan dengan ditambahkan 5 persen minyak diesel, kemudian

dibandingkan dengan kontrol substrat tanpa bakteri, hal ini untuk mengetahui

pertumbuhan spesies dalam mendegradasi minyak diesel. Kecepatan pelarutan

minyak dalam media dan adanya oksidasi minyak oleh bakteri diamati secara

fisikokimia yaitu terlihat adanya perubahan pada kekeruhan media dan pH.

149

Dari hasil pengujian diketahui bahwa kelarutan minyak pada media cair

semakin meningkat setelah 72 jam terutama pada Bacillus altitudinis

dibandingkan dengan Salipiger sp PR55-4 dan Ochrobactrum anthropi.

Peningkatan kelarutan tersebut diduga oleh enzim membrane-bound oxygenase

yang dikeluarkan oleh bakteri untuk meningkatkan kontak secara langsung antara

minyak dengan bakteri, sehingga bakteri dapat memanfaatkan minyak tersebut

sebagai sumber karbon.

Menurut Rosenberg dan Ron (1998) dua cara biologis yang dilakukan

bakteri untuk meningkatkan kontak antara minyak dengan bakteri yaitu melalui

mekanisme spesifik adhesi/adsorpsi yang disebabkan oleh interaksi hidrofobik

dan mengemulsi minyak. Dalam melakukan adhesi bakteri memiliki lapisan

hidrofobik pada bagian permukaan membran luar sel mengandung protein dan

lemak yang menyebabkan terjadinya interaksi hidrophobik antara sel dengan

minyak.

Minyak diesel yang mula-mula menyatu dan membentuk lapisan tersendiri

dipermukaan larutan media lama-kelamaan terpecah menjadi butiran-butiran yang

lebih kecil. Terbentuknya butiran-butiran minyak yang lebih kecil disebabkan

oleh adanya produksi biosurfaktan oleh bakteri. Secara umum struktur dari

biosurfaktan termasuk bagian dari hidrophilik yang terdiri dari asam amino atau

peptida, anion atau kation, mono, di, atau polisakarida. (Georgiou et al. 1992

dalam Banat, 1994). Struktur biosurfaktan juga terdiri dari amophilik atau

hidrophilik peptida (Morkes 1993 dalam Banat, 1994). Beberapa biosurfaktan

juga dapat memproduksi senyawa seperti glukosa, sukrosa , gliserol atau etanol

yang mampu larut dalam air (Banat 1994)

Menurut Udiharto (1996) minyak diesel terdiri atas hidrokarbon C12-C18

dari normal alkana (lebih ringan dari kerosin). Disamping itu juga mengandung

sikloalkana, olefin, dan campuran aromatik dengan olefin (seperti stirena) dan

BTEX (benzena, toluena, etilbenzena, dan xilena) (Rosenberg dan Ron 1998).

Kehadiran senyawa-senyawa tersebut membuat bakteri membutuhkan waktu yang

relatif lama untuk dapat beradaptasi dengan kondisi lingkungan sekitarnya.

150

Menurut Wubah et αl. (1994) dalam Oetomo (1997), untuk bisa beradaptasi

dengan kondisi lingkungan, mikroba memerlukan waktu untuk : (1) pertumbuhan

awal populasi yang mendegradasi sampai menjadi ukuran yang cukup besar untuk

mempengaruhi degradasi; (2) induksi, (3) perubahan genetik dalam populasi yang

mendegradasi; dan (4) penggunaan substrat pengganti oleh mikroba yang

mendegradasi.

Setelah dilakukan pengujian pada media cair minimal maka dilakukan

kombinasi antar ketiga spesies bakteri tersebut. Kombinasi yang diperoleh antara

lain adalah Salipiger sp. PR55-4 + Bacillus altitudinis (AB); Salipiger sp. PR55-

4 + Ochrobactrum anthropi (AC), Bacillus altitudinis + Ochrobactrum anthropi

(BC); Salipiger sp. PR55-4 + Bacillus altitudinis +Ochrobactrum anthropi

(ABC).

Gambar 5.3. Pengujian biodegradasi ketiga spesies serta campurannya pada konsentrasi 5 persen minyak diesel 1. Blanko 2. Salipiger sp. PR55-4; 3. Bacillus altitudini; 4. Ochrobactrum anthropi; 5. Salipiger sp. PR55-4 + Bacillus altitudinis; 6. Salipiger sp. PR55-4 + Ochrobactrum anthropi; 7. Bacillus altitudinis + Ochrobactrum anthropi; 8. Salipiger sp. PR55-4 + Bacillus altitudinis +Ochrobactrum anthropi

Adanya surfaktan dalam media terlihat dengan terjadinya perubahan pada

lapisan antara minyak dengan media. Minyak diesel yang mula-mula membentuk

lapisan tersendiri lama-kelamaan akan menyatu dengan media. Kemudian pada

lapisan antara minyak diesel dengan media terbentuk butiran-butiran kecil yang

disebabkan oleh adanya surfaktan (LAS) yang ditambahkan dan biosurfaktan yang

dihasilkan oleh bakteri (Gambar 5.3).

151

Proses Biodegradasi Limbah Minyak Berat

Untuk mengetahui proses biodegradasi limbah minyak berat oleh ke 3

spesies yang digunakan baik secara tunggal maupun campuran dapat dipantau

dengan beberapa parameter yaitu nilai dari TPH fasa padat, TPH fasa cair, COD,

dan TPC selama proses biodegradasi berlangsung.

Pertumbuhan Bakteri dari Spesies Tunggal dan Campuran Selama Proses Biodegradasi

Pertumbuhan bakteri dari spesies tunggal dan campuran selama proses

biodegradasi diamati dari populasi bakteri. TPC merupakan cara perhitungan

jumlah koloni bakteri yang terdapat dalam suatu produk yang tumbuh pada media

agar pada suhu dan waktu yang ditetapkan. Total mikroba yang aktif akan

menentukan kemampuan mikroba untuk dapat mendegradasi polutan. Tingkat

degradasi hidrokarbon dipengaruhi oleh jumlah populasi bakteri (MECHEA

1991).

Jumlah sel yang memungkinkannya untuk dapat mendegradasi senyawa

hidrokarbon yaitu 1 x 106 cfu/ml sampai 1 x 108 cfu/ml dan jumlah sel optimum

dalam mendegradasi hidrokarbon menurut Trinidade et al. (2002) adalah sebesar 1

x 108

Pada Gambar 5.4 terlihat bahwa dari ketiga spesies tunggal yang digunakan,

Bacillus altitudinis memiliki jumlah koloni yang lebih besar dibandingkan dengan

Salipiger sp. PR55-4 dan Ochrobactrum anthropi. Pertumbuhan Bacillus

altitudinis lebih baik dibandingkan dengan 2 spesies lainnya, hal ini juga

ditunjukkan dari tingkat kekeruhan yang dihasilkan pada Gambar 5.3. Bakteri

Bacillus altitudinis lebih keruh dibandingkan dengan bakteri Salipiger sp. PR55-4

dan Ochrobactrum anthropi.

cfu/ml. Jumlah sel pada masing-masing spesies bakteri optimum pada waktu

yang berbeda-beda (Gambar 5.1). Setiap spesies bakteri mengalami penaikan

jumlah sel seiring dengan bertambahnya waktu. Baik spesies tunggal maupun

campuran memiliki jumlah sel optimal pada hari ke-14, dan mengalami penurunan

jumlah sel pada hari ke-21. Penurunan jumlah sel menandakan fase pertumbuhan

spesies telah melewati fase stasioner menuju fase kematiannya (MECHEA 1991).

152

Gambar 5.4 Populasi bakteri dari spesies tunggal dan campuran

Jumlah koloni Salipiger sp. PR55-4 paling sedikit diantara ke 3 spesies

tunggal, hal ini disebabkan sulitnya adaptasi diawal pertumbuhannya. Akan tetapi

setelah melewati fasa lag bakteri dapat tumbuh dengan baik, artinya bakteri telah

melewati masa adaptasi dan menggunakan hidrokarbon dari limbah minyak berat

sebagai sumber energinya.

Kombinasi ke-3 spesies memberikan populasi bakteri yang lebih tinggi

dibandingkan dengan kombinasi 2 spesies dan spesies tunggal, Pertumbuhan

kombinasi spesies lebih cepat dibandingkan dengan spesies tunggal. Pada hari ke

15 terlihat kombinasi 3 spesies (Salipiger sp.PR55-4. Bacillus antitudinis dan

Achrobactrum anthropi) memiliki pertumbuhan tertinggi diantara spesies dan

kombinasi yang lain. Pada fase pertumbuhan, salah satu dari kedua spesies

memproduksi senyawa antara yang diperlukan untuk pertumbuhan bakteri lain

secara kometabolisme atau sinergisme (Yu et al.,2001). Asosiasi sinergis

memberikan kemampuan pada kombinasi populasi mikroba untuk melakukan

sintesa suatu produk yang tidak bisa dilakukan sendiri (Atlas dan Bartha 1998).

0

2

4

6

8

10

12

0 7 14 21

Popu

lasi

Bak

teri

(log

CFU

/ml)

Waktu (Hari)

Salipiger sp PR55-4Bacillus altitudinisOchrobactrum anthropiSalipiger sp PR55-4 + Bacillus altitudinisSalipiger sp PR55-4 + Ochrobactrum anthropiBacillus altitudinis + Ochrobactrum anthropiSalipiger sp PR55-4 + Bacillus altitudinis + Ochrobactrum anthropi

153

Pertumbuhan ini menunjukkan bahwa kombinasi antara kedua spesies atau

lebih memiliki kemampuan mendegradasi yang lebih baik dibandingkan dengan

spesies tunggalnya. Seiring dengan tingginya persen degradasi yang dihasilkan

dari kombinasi 3 spesies bakteri ini. Hal ini dibuktikan dengan penelitian-

penelitian yang lain dimana Pseudomonas sp dan Arthrobacter sp dapat tumbuh

dengan baik pada crude oil dibandingkan dengan spesies tunggalnya yang

menunjukkan terjalinnya sinergisme (Yu et al. 2001). Kemampuan Degradasi

hidrokarbon oleh Pseudomonas dan Enterobacter dapat dilihat pada Tabel 5.3.

Tabel 5.3. Kemampuan Degradasi hidrokarbon oleh Pseudomonas dan Enterobacter

Nilai pH Spesies Tunggal dan Campuran

Kondisi pH mempengaruhi pertumbuhan bakteri serta kemampuan bakteri

dalam mendegradasi hidrokarbon minyak bumi. Kondisi pH yang normal atau

netral membuat pertumbuhan sel spesies optimum. Jumlah sel spesies yang

optimum akan meningkatkan kemampuan spesies dalam degradasi senyawa

hidrokarbon. Peningkatan tingkat degradasi diindikasikan dari penurunan nilai

TPH setiap harinya. Kondisi optimum pH dalam tingkat degradasi TPH yang baik

adalah pH 7-7,5 (Aditiawati 2007; Zam 2006). pH berperan dalam transpor

Spesies Tipe hidrokarbon yang didegradasi Sumber

Pseudomonas aeruginosa LP602

Lelehan mentega dari susu hewan, minyak kastor, minyak kelapa, minyak zaitun, minyak kedelai, minyak ikan tuna, minyak beras.

Dharmsthiti dan Kuhasuntisuk, 1998

Pseudomonas putida F1 Benzen, toluen, xylen. Yu et αl., 2002 Pseudomonas putida B2 2-nitrofenol Folsom, 1997 Pseudomonas aeruginosa n-heksadekana dan metabolit

hidrokarbon Chayabutra dan Ju, 2000

Enterobacter agglomerans gliserol Barbarito et αl., 1996

Enterobacter cloaceae Nitrofuran, nitroamidazola, turunan nitrobenzen, dan quinon.

Bryant dan Deluca (1991) dalam Funk et αl. (1995)

Enterobacter aerogenes Diklorodifenil-trikloroetana (DDT)

Cookson, 1995

154

membran, fungsi sekuler, dan keseimbangan reaksi katalis di dalam sel (Zam

2006). Tingkat keasaman (pH) dapat berubah selama pertumbuhan mikroba. Oleh

karena itu, kondisi pH perlu dikontrol ketika proses biodegrasi berlangsung.

Jika dalam proses biodegradasi terjadi kenaikan ataupun penurunan pH, pH

dikontrol dengan menambahkan NaOH atau HCl sampai menjadi pH normal atau

netral (pH 7). Peningkatan pH dapat terjadi jika adanya proses reduksi nitrat

membentuk amonia atau gas nitrogen, sedangkan penurunan pH terjadi bila

terbentuknya asam-asam organik sebagai hasil proses fermentasi (Tanner 1997).

Nilai pH spesies tunggal dan campuran berada pada rentang 6-8, dimana

mayoritas mikrorganisme tanah akan tumbuh dengan subur pada pH antara 6

sampai 8. Selama proses biodegradasi berlangsung, nilai pH spesies tunggal dan

campuran turun. Hal ini menandakan adanya degradasi senyawa hidrokarbon

menghasilkan asam-asam organik sehingga terjadi penurunan pH. Adanya proses

0

2

4

6

8

10

0 7 14 21

pH

Waktu (hari)BlankoSalipiger sp PR55-4Bacillus altitudinisOchrobactrum anthropiSalipiger sp PR55-4 + Bacillus altitudinisSalipiger sp PR55-4 + Ochrobactrum anthropiBacillus altitudinis + Ochrobactrum anthropiSalipiger sp PR55-4 + Bacillus altitudinis + Ochrobactrum anthropi

Gambar 5.5 Perubahan pH media fermentasi dengan menggunakan spesies tunggal dan campuran selama proses bioremediasi

155

degradasi juga dapat dilihat dari penurunan TPH dan kenaikan persentase

degradasinya seperti yang disajikan pada Gambar 5.5.

Nilai TPH Fasa Padat Spesies Tunggal dan Campuran

TPH atau Total Petroleum Hydrocarbon merupakan salah satu

parameter keberhasilan proses bioremediasi limbah minyak bumi yang nilai

akhirnya harus sesuai dengan nilai yang diperkenankan dalam peraturan

perundang-undangan. TPH menggambarkan jumlah hidrokarbon dengan berbagai

macam panjang rantai tanpa melihat jenisnya, yaitu alisiklik, aromatik atau

alifatik.

Gambar 5.6 Persen TPH fasa padat dari spesies tunggal dan campuran selama 21 hari

Diantara 3 spesies tunggal yang digunakan, terlihat bahwa spesies bakteri

Salipiger sp. PR55-4 memiliki persen TPH fasa padat yang lebih rendah

dibandingkan dengan 2 spesies tunggal lainnya. Hal ini disebabkan karena persen

TPH awalnya juga lebih rendah, dan persen degradasinya sampai hari ke-21 juga

lebih rendah (51.65%) dibandingkan dengan dari bakteri Bacillus altirudinis yang

memiliki persen degradasi sebesar 54.26%. Pada Gambar 5.7 terlihat bahwa,

0

2

4

6

8

10

12

14

0 7 14 21

TPH

fas

a pa

dat (

%)

Waktu (Hari)Salipiger sp PR55-4Bacillus altitudinisOchrobactrum anthropiSalipiger sp PR55-4 + Bacillus altitudinisSalipiger sp PR55-4 + Ochrobactrum anthropiBacillus altitudinis + Ochrobactrum anthropiSalipiger sp PR55-4 + Bacillus altitudinis + Ochrobactrum anthropiBlanko

156

Bacillus altitudinis memiliki persen degradasi tertinggi diantara 2 spesies tunggal

lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa bakteri Bacillus altitudinis memiliki

kemampuan yang lebih baik dalam mendegradasi hidrokarbon yang terdapat pada

limbah minyak berat dibandingkan Salipiger sp. PR55-4 dan Achrobactrum

anthropi. Kemampuan degradasi yang lebih baik dari Bacillus altitudinis

disebabkan oleh pertumbuhannya lebih baik dibandingkan dengan bakteri

Salipiger sp. PR55-4 dan Achrobactrum anthropi. Sesuai dengan uji konfirmasi

yang dilakukan, bakteri Bacillus altitudinis ini dapat mendegradasi PAH yaitu

phenanthrene. Walaupun Salipiger sp. PR55-4 dapat mendegradasi 2 senyawa

PAH yaitu dibenzotiofena dan fenantrena, akan tetapi karena jumlah koloninya

lebih sedikit maka kemampuan mendegradasi menjadi lebih kecil dibandingkan

dengan Bacillus antitudinis.

Gambar 5.7 Persen degradasi dari spesies tunggal dan campuran selama 21 hari

Spesies campuran 3 jenis bakteri yaitu Salipiger sp. PR55-4, Bacillus

antitudinis dan Achrobactrum anthropi memberikan persen degradasi tertinggi

dibandingkan dengan campuran 2 jenis bakteri dan spesies bakteri tunggal. Persen

degradasi yang dihasilkan oleh konsorsium 3 jenis bakteri (Salipiger sp. PR55-4,

0

20

40

60

80

100

0 7 14 21

Pers

en D

egra

dasi

Waktu (hari)Salipiger sp PR55-4Bacillus altitudinisOchrobactrum anthropiSalipiger sp PR55-4 + Bacillus anthropiSalipiger sp PR55-4 + Ochrobactrum anthropiBacillus altitudinis + Ochrobactrum anthropiSalipiger sp PR55-4 + Bacillus altitudinis + Ochrobactrum anthropiBlanko

157

Bacillus antitudinis dan Achrobactrum anthropi) mencapai 81.52% dengan TPH

akhir sebesar 2.33% (b/b) dari TPH awal sebesar 12.61%(b/b). Hal ini didukung

oleh Hikmatulloh (2004), menyatakan bahwa kombinasi spesies bakteri lebih

mampu mendegradasi suatu hidrokarbon dari minyak bumi dibandingkan spesies

tunggal. Bakteri Salipiger sp. PR55-4, Bacillus antitudinis dan Achrobactrum

anthropi bersinergis untuk mendegradasi dibenzotiofena, penantrena, dan

fluorena.

Nilai TPH Fasa Cair Spesies Tunggal dan Campuran

Nilai TPH fasa cair sangat kecil dan mengalami fluktuasi (Gambar 5.8).

Hal ini dikarenakan minyak yang terdispersi dari fase padat ke fase cair

jumlahnya sedikit atau minyak yang terdispersi pada fase cair telah didegradasi

oleh bakteri tersebut sehingga jumlah hidrokarbon pada fase cair sangatlah

rendah. Biosurfaktan yang dihasilkan oleh spesies dan surfaktan yang

ditambahkan akan membuat minyak yang terdapat pada padatan terdispersi ke

fase cairnya. Sesuai dengan penelitian sebelumnya adanya penambahan surfaktan

dapat meningkatkan kelarutan limbah minyak bumi dalam air.

Gambar 5.8 Persen TPH fasa cair dari spesies tunggal dan campuran selama 21 hari

0

1

2

3

4

5

6

0 7 14 21

TPH

fad

a ca

ir (%

)

Waktu (hari)Salipiger sp PR55-4Bacillus altitudinisOchrobactrum anthropiSalipiger sp PR55-4 + Bacillus altitudinisSalipiger sp PR55-4 + Ochrobactrum anthropiBacillus altitudinis + Ochrobactrum anthropiSalipiger sp PR55-4 + Bacillus altitudinis + Ochrobactrum anthropiBlanko

158

Nilai TPH fasa cair meningkat di hari ke-3 (Gambar 5.8) kemudian

mengalami penurunan hingga hari ke-21. Hal ini dikarenakan pada hari ke-3

terjadi peningkatan kontak antara spesies dan minyak sehingga jumlah senyawa

hidrokarbon mulai berkurang. Penurunan TPH fasa cair terbesar terjadi pada

kombinasi tiga spesies, yaitu sebesar 1.68% (b/b) di hari ke-21.

Nilai COD Spesies Tunggal dan Campuran

Waktu inkubasi mempengaruhi nilai COD pada proses biodegradasi.

Semakin lama waktu inkubasi dengan proses pengadukan maka nilai COD setiap

spesies mengalami peningkatan (Gambar 5.9).

Gambar 5.9 Perubahan nilai COD dari spesies tunggal dan campuran

Dalam kurun waktu 21 hari nilai COD mengalami peningkatan,

dikarenakan selama kurun waktu tersebut terjadi proses biodegradasi yang

menghasilkan asam-asam organik sehingga nilai COD meningkat. Hal ini juga

didukung oleh penurunan pH yang terjadi selama kurun waktu tersebut.

0

100000

200000

300000

400000

0 7 14 21

CO

D (p

pm)

Waktu (hari)

Salipiger sp PR55-4Bacillus altitudinisOchrobactrum anthropiSalipiger sp PR55-4 + Bacillus altitudinisSalipiger sp PR55-4 + Ochrobactrum anthropiBacillus altitudinis + Ochrobactrum anthropiSalipiger sp PR55-4 + Bacillus altitudinis + Ochrobactrum anthropiBlanko

159

Kombinasi tiga spesies memiliki nilai COD yang paling rendah, yaitu

sebesar 246456 mg/L di hari ke-21. Nilai COD ini sebanding dengan nilai TPH

fasa cair kombinasi tiga spesies yang lebih rendah dari spesies tunggal dan

kombinasi dua spesies (Lampiran 5.3). Hal ini terjadi karena senyawa hidrokarbon

yang ada di dalam cairan didegradasi oleh spesies bakteri, terutama kombinasi

tiga spesies.

SIMPULAN

Hasil penelitian menunjukkan spesies tunggal Saipiger sp. PR55-4, Bacillus

altitudinis, dan Ochrobactrum anthropi pada bioremediasi limbah minyak berat

selama 21 hari menunjukkan % degradasi sebesar 51.65%, 54.26%, dan 46.76%

sedangkan spesies kombinasi memiliki % degradasi sebesar 60.13% untuk

kombinasi Salipiger sp. PR55-4 dan Bacillus altitudinis, 57.00% untuk kombinasi

Salipiger sp. PR55-4 dan Ochrobactrum anthropi. Dibandingkan dengan spesies

tunggal, spesies campuran memiliki % degradasi yang lebih baik. Kombinasi

terbaik untuk mendegradasi limbah minyak berat adalah kombinasi bakteri

Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis, dan Ochrobactrum anthropi dengan %

degradasi terbesar yaitu sebesar 81.52% pada hari ke 21.

DAFTAR PUSTAKA

Anggraeni D. 2003. Isolasi Bakteri dan Kapang Pendegradasi Hidrokarbon Minyak Diesel dari Kotoran Hewan. [skripsi]. Bogor : Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor.

Atlas MR, Bartha R. 1998. Microbial Ecology: Fundamentals And Applications. 4th

Barbarito, Fabien, Soucaille P, Bories A. 1996. Physiologic Mechanisms Involved in Accumulation of 3-Hydroxypropionaldehyde during Fermentation of Glycerol by Enterobacter angglomerans. Aplied and Enviromental Microbiology. Dec. 1996. 12 (62): 4405-4409.

edition. Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc.

Chayabutra C, Ju LK. 2000. Degradation of n-Hexadecane and Its Intermediates by Pseudomonas aeruginosa under Microaerobic and Anaerobic Denitrifying Condotion. Aplied and Environmental Microbiology. Feb 2000. P.493-498

160

Citroreksoko P. 1996. Pengantar Bioremediasi. Prosiding Pelatihan dan Lokakarya “Peranan Bioremediasi dalam Pengelolaan Lingkungan”. Cibinong 24-28 Juni 1996. LIPI-BPPT-HSF.

Clesceri LC, Greenberg AE, Eaton AD. 2005. Standard Method for Examination of Water and Wastewater 21th

Cookson JT. 1995. Bioremediatian Engineering design and Application. New York: McGraw-Hill, Inc.

.5220.C- Clossed Reflux, Titrimetri Method. APHA, AWWA, WEF.

Daubaras D, Chakrabarty AM. 1992. The Environment, Microbes and Bioremediation: Microbial Activities Modulated by the Environment. J Biodegradation 3: 125-135. Kluwer Academic Publisher.

Dharmsthiti S, Kuhasuntisuk B. 1998. Lipase from Pseudomonas aeruginosa LP602: biochemical properties and application for wastewater treatment. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology. 21: 75-80

Folsom BR. 1997. Characterization of 2-nitrophenol uptake systera of Pseudomonas putida B2. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology. 19: 123-129

Funk SB, Crawford DL. 1996. Bioremediation of Nitroaromatic Compounds. Ch.

6 in Bioremediation Principles and Aplications. Cambridge University Press. Cambridge.

Goudar CT, Strevett KA. 1998. Comparison of Relative Rates of BTEX

Biodegradation using Respirometry. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology .21:11-18.

Hadioetomo RS. 1993. Mikrobiologi Dasar dalam Praktek. Jakarta : PT Gramedia Pustaka Utama.

Hikmatuloh YA. 2004. Kajian Kombinasi Bakteri Pada Proses Biodegradasi Minyak Diesel (Skripsi). FATETA-IPB.

Kanaly RA, Bartha R, Watanabe K, Harayama S. 2002. Rapid mineralization of

benzo[a]pyrene by microbial consortium growing on diesel fuel. Applied and Environmental Microbiology 66(10): 4205-4211.

Lee EY, Jun YS, Cho KS. 2002. Degradation Characteristics of Toluene, Benzene, Ethylbenzene, and Xylene by Stenotrophomonas maltophilia T3-c. J. Air & Waste Manage. Assoc. 52:400-406.

[MECHEA] Maxus Energy Corporation Health and Environmental Affairs. 1991. Alpha Environmental. Colorado. Alpha Environmental Midcontinent Inc.

Rosenberg E, Ron EZ. 1996. Bioremediation: Principles and Applications, Bioremediation of Petroleum Contaminant. UK: Cambridge University Press.

Trinidade P, Sobral LG, Rizzo AC, Leite SGF, Lemos JLS, Milloilli VS, Soriano AU. 2002. Evaluation of The Biostimulation and Bioaugmentation Techniques in The Bioremediation Process of Petroleum Hydrocarbon

161

Contaminated Soils. 9th

International Petroleum Environmental Conference, IPEC (Integrated Petroleum Environmental Consortium).

Yu H, Kimand BJ, Rittmann BE. 2001. A Two-Step Model for The Kinetics of BTX Degradation and Intermediate Formation by Pseudomonas putida F1. Biodegradation 12 : 455-463.

162

Lampiran 5.1 Komposisi media marine broth (Atlas 1995)

Bahan Komposisi (g/1000 ml)

Yeast extract 1

Pepton 5

Ferric citrate 0.1

NaCl 19.45

MgCl 8.8 2

Na2SO 3.24 4

CaCl 1.88 2

KCl 0.55

Na2CO 0.16 3

SrCl 0.034 2

Asam Borat 0.022

Natrium silikat 0.004

Natrium flourida 0.0024

Amonium nitrat 1.6

Na2PO 0.008 4

163

Lampiran 5.2 Persen TPH fasa padat (%b/b) dari spesies tunggal dan campuran

Sampel Hari ke- 0 3 7 14 21

Blanko 12.47 11.36 10.59 9.57 8.22 A 11.51 10.41 9.82 7.84 5.57 B 12.69 11.10 8.83 6.95 5.80 C 11.63 11.12 8.61 7.20 6.19

AB 12.53 11.23 8.53 6.13 4.99 AC 11.97 11.57 8.89 6.67 5.15 BC 12.74 10.60 7.72 6.19 4.78

ABC 12.61 10.34 8.61 5.72 2.33

Keterangan : A = Salipiger sp. PR55-4 B = Bacillus altitudinis C = Ochrobactrum anthropi Perhitungan :

TPH (%b/b) = sampelbobot

yakbobot min X 100%

164

Lampiran 5.3 Persen TPH fasa cair (%b/v) dari spesies tunggal dan campuran

Sampel Hari ke- 0 3 7 14 21

Blanko 1.79 3.86 4.77 5.33 5.08 A 2.45 4.26 5.44 4.85 4.41 B 1.63 3.72 3.43 2.88 2.24 C 1.58 3.46 4.20 3.67 3.87

AB 1.67 3.10 2.88 2.49 2.12 AC 1.53 3.68 3.35 3.16 2.67 BC 1.56 3.57 3.20 2.63 2.33

ABC 1.67 2.42 2.62 2.07 1.68

Keterangan : A = Salipiger sp. PR55-4 B = Bacillus altitudinis C = Ochrobactrum anthropi Perhitungan :

TPH (%b/v) = sampelvolume

yakbobot min X 100%

165

Lampiran 5.4 Persen degradasi TPH dari spesies tunggal dan campuran

Sampel Hari ke-

3 7 14 21

Blanko 8.92 15.08 23.26 34.09

A 9.63 14.75 31.90 51.65

B 12.49 30.38 45.24 54.26

C 4.45 25.99 38.08 46.76

AB 10.33 31.92 51.09 60.13

AC 3.34 25.71 44.26 57.00

BC 16.79 39.40 51.41 62.47

ABC 17.99 31.71 54.62 81.52

Keterangan : A = Salipiger sp. PR55-4 B = Bacillus altitudinis C = Ochrobactrum anthropi Perhitungan :

Persentase degradasi (%) = 0

0

H

HH

TPHTPHTPH

n−

X 100%

Ket : n adalah jumlah hari

166

Lampiran 5.5 Nilai COD (mg/mL) dari spesies tunggal dan campuran

Sampel Hari ke- 0 3 7 14 21

Blanko 114240 138720 242544 250368 258192 A 116280 187680 305136 367728 250368 B 153000 110160 226896 211248 277752 C 114240 146880 258192 281664 301224

AB 110160 134640 242544 273840 250368 AC 114240 175440 219072 258192 281664 BC 110160 177480 219072 234720 293400

ABC 112200 132600 219072 226896 246456 Keterangan : A = Salipiger sp. PR55-4 B = Bacillus altitudinis C = Ochrobactrum anthropi Perhitungan :

COD (mg/mL) = ( )

( ) xfpmLSampelVolume

oksigenBExxNxBA 1000−

167

Lampiran 5.6 Populasi bakteri(CFUg/mL) dari spesies tunggal dan campuran

Sampel Hari ke- 0 3 7 14 21

A 1.00x10 1.36x105 1.64x105 1.60x106 8.20x108 7 B 4.24x10 1.38x105 1.67x109 6.49x109 1.25x109 C

9 4.32x10 1.56x104 8.52x107 6.00x107 1.61x109

AB 9

2.61x10 1.15x105 1.34x109 6.04x108 2.46x109 AC

9 1.36x10 1.52x103 1.05x106 2.71x108 1.01x109

BC 9

2.88x10 5.28x105 7.30x108 6.42x109 3.79x109 ABC

9 2.65x10 6.90x106 9.80x108 7.10x109 4.07x1010 9

Keterangan : A = Salipiger sp. PR55-4 B = Bacillus altitudinis C = Ochrobactrum anthropi Lampiran 5.7 Nilai pH dari spesies tunggal dan campuran

Sampel Hari ke- 0 3 7 14 21

Blanko 6.5 7.0 7.0 6.5 6.0 A 7.0 7.5 7.5 7.5 7.0 B 7.0 7.5 7.5 7.5 7.0 C 7.0 7.5 7.5 7.5 6.0

AB 7.0 7.5 7.5 7.5 7.0 AC 7.0 7.5 8.0 75. 7.0 BC 7.5 8.0 7.5 75. 7.0

ABC 7.5. 8.0 7.5 7.5 7.0 Keterangan : A = Salipiger sp. PR55-4 B = Bacillus altitudinis C = Ochrobactrum anthropi

BAB VI

PEMBAHASAN UMUM

Aktivitas penambangan minyak bumi akan menghasilkan limbah minyak

bumi yang menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan. Salah satunya adalah

limbah minyak berat yang mengandung fraksi berat minyak bumi yang bersifat

toksik terhadap lingkungan disekitarnya seperti tanah, air tanah, dan tanaman.

Tanah yang tercemar limbah minyak berat ini memiliki pH yang cukup rendah

yaitu 5, kandungan hidrokarbon yang tinggi yaitu 30.32%, dan teksturnya yang

liat menyebabkan sulit untuk diolah dengan sistem bioremediasi, dimana bakteri

yang yang bekerja sebagai pendegradasi hidrokarbon dalam sistem bioremediasi

dapat optimal bekerja pada pH 6-8 dan kandungan hidrokarbon tak lebih dari

15%.

Untuk menurunkan kandungan hidrokarbon minimal sampai 15% dilakukan

pengenceran dengan air dalam sistem bioslurry dan dengan tanah dalam sistem

landfarming. Karena tingginya kandungan hidrokarbon dan teksturnya yang liat

maka pencampuran air atau tanah sulit untuk dilakukan, untuk itu dilakukan upaya

meningkatkan dispersi limbah minyak bumi dalam air dan dalam tanah dengan

menambahkan surfaktan. Dispersi minyak bumi ke dalam medium air akan lebih

mudah bila ditambahkan surfaktan. Surfaktan adalah senyawa organik yang

memiliki gugus polar dan non-polar sekaligus dalam satu molekulnya.

Surfaktan dapat mengikat minyak yang bersifat non-polar dan di sisi lain

surfaktan juga dapat mengikat air yang bersifat polar, sehingga surfaktan dapat

memudahkan kontak antara mikroba dengan sumber karbon dari minyak bumi

sebagai makanannya. Dalam penelitian ini digunakan surfaktan anionik dan

nonionik karena surfaktan anionik dan nonionik umumnya bersifat biodegradabel,

tidak bersifat toksik terhadap mikroba, dan harganya relatif murah (Kosswig dan

Marl 2003) jika dibandingkan dengan surfaktan kationik yang bersifat toksik

terhadap mikroba (Tharwat 2005).

Surfaktan anionik yang digunakan adalah linear alkilbenzene sulphonate

LAS) dan natrium dodesil sulfat (NDS) dan surfaktan non ionik yang digunakan

adalah Tween 80 dan Brij 35. Dengan meningkatnya kelarutan limbah minyak

berat akan mempengaruhi kinerja bakteri dalam proses biodegradasi limbah

minyak berat. Biodegradasi akan lebih mudah dan cepat terjadi bila minyak dalam

bentuk terdispersi. Hasil penelitian Gogoi et al. (2002) yang menunjukkan bahwa

penggunaan biosurfaktan yang diisolasi dari Pseudomonas sp akan

memaksimalkan tingkat biodegradasi minyak mentah dibandingkan dengan tanpa

penambahan biosurfaktan. Helmy (2006) juga mengatakan bahwa penambahan

surfaktan (Tween 80) meningkatkan proses biodegradasi sludge minyak bumi oleh

konsorsium bakteri petrofilik. Parameter peningkatan dispersi limbah minyak

berat dilihat dari nilai COD, total petroleum hydrocarbon (TPH) padat dan cair

dalam berbagai laju pengadukan.

Hasil penelitian (Gambar 2.8 dan 2.9) memperlihatkan bahwa semakin

tinggi laju pengadukan, maka nilai TPH fasa padat semakin kecil dan nilai TPH

fasa cair semakin besar. Nilai TPH fasa padat dan fasa cair dari penambahan

surfaktan LAS pada pengadukan 140 rpm adalah 10.20% dan 1.33%, sedangkan

dengan penambahan surfaktan NDS adalah 9.12% dan 1.68%. TPH fasa cair dari

penambahan surfaktan NDS lebih tinggi dibandingkan dengan LAS, hal ini

berkorelasi dengan nilai COD yang dihasilkan (Gambar 2.10). Penambahan NDS

memiliki nilai COD yang lebih tinggi dibandingkan LAS. Nilai COD tertinggi

terjadi pada laju pengadukan 140 rpm, yaitu 33499 mg/L untuk 0.04% LAS, dan

35909 mg/L untuk 0.15% NDS. Semakin tinggi laju pengadukan, maka nilai COD

semakin besar pula. Hal ini disebabkan semakin tinggi laju pengadukan, maka

semakin banyak senyawa organik yang terkandung dalam limbah minyak bumi

masuk ke media air. Nilai ini menunjukkan bahwa limbah minyak bumi tersebut

banyak mengandung senyawa organik berupa hidrokarbon aromatik maupun

hidrokarbon alifatik. Sehingga jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk

mengoksidasi senyawa tersebut menjadi senyawa yang lebih sederhana semakin

tinggi.

Sedangkan untuk surfaktan nonionik penambahan Brij 35 (0.0150%)

memberikan nilai TPH fasa cair lebih tinggi dibandingkan dengan Tween 80 dan

blanko. Nilai TPH fasa cair yang semakin besar menggambarkan proses dispersi

minyak ke dalam air semakin baik. NDS memiliki nilai TPH fasa cair yang lebih

besar dibandingkan LAS dan Brij 35 memiliki TPH fasa cair yang lebih besar

172

dibandingkan Tween 80, hal ini disebabkan karena konsentrasi NDS dan Brij 35

lebih tinggi dibandingkan konsentrasi LAS dan Tween 80 sehingga menyebabkan

semakin banyak minyak yang berinteraksi dengan NDS dan Brij 35. Akan tetapi

kosentrasi yang tinggi dapat menghasilkan busa yang lebih banyak sehingga

mengganggu proses aerasi dan biodegradasi menjadi tidak optimal. Berdasarkan

uji ANOVA (analysis of variance) yang dilakukan pada data perlakuan laju 140

rpm, nilai TPH fasa cair untuk penambahan LAS dan NDS menghasilkan data

yang tidak berbeda nyata (Lampiran 2.30). Untuk itu dalam perlakuan selanjutnya

digunakan surfaktan LAS karena pada kosentrasi yang lebih kecil akan

menghasilkan busa yang lebih sedikit sehingga tidak menganggu dalam proses

aerasi. Surfaktan LAS pada konsentrasi 0.04% dapat meningkatkan dispersi

limbah minyak bumi lebih baik dibandingkan dengan yang lainnya karena karena

stabilitas emulsi LAS lebih tinggi (1.58%) dibandingkan dengan surfaktan NDS,

Tween 80, dan Brij 35. Penelitian yang dilakukan oleh Suardana et al. (2002)

menunjukkan bahwa penambahan surfaktan LAS yang diberikan ke petak sel

penelitian ini mampu meningkatkan hasil proses biodegradasi limbah minyak

bumi secara berbanding lurus. Semakin tinggi konsentrasi surfaktan LAS yang

digunakan didalam penelitian ini, semakin besar efek pendispersian minyak bumi

didalam air sehingga akan memperluas kontak permukaan antara limbah minyak

bumi dengan nutrisi, air dan oksigen yang pada akhirnya mikroba di lingkungan

tersebut mampu untuk meningkatkan hasil proses biodegradasi yang terjadi. Akan

tetapi konsentrasi surfaktan yang tinggi akan membuat busa lebih banyak pada

saat pengadukan sehingga menghalangi proses aerasi dalam biodegradasi.

Tahap penelitian selanjutnya adalah melakukan bioremediasi tanah

tercemar limbah mimyak berat dengan teknik bioslurry dan teknik landfarming.

Bioremediasi dengan teknik landfarming telah dilakukan untuk mengatasi tanah

tercemar limbah minyak berat pada industri minyak PT CPI. Dengan

menggunakan mikroba indigen dibutuhkan waktu ± 8 bulan untuk menurunkan

TPH ≈ 4%, yang selanjutnya mikroba ini tidak mampu lagi untuk menurunkan

TPH sampai 1%, sesuai Keputusan MenLH no. 128 Tahun 2003. Untuk itu

dilakukan penelitian yang bertujuan mendapatkan teknik bioremediasi yang

efektif untuk mengatasi limbah minyak berat yang semakin lama semakin

menumpuk dengan menggunakan konsorsium bakteri yang diperoleh dari limbah

minyak berat dan kotoran hewan. Kotoran hewan merupakan bahan aktif, yang

banyak mengandung mikroba. Selain kaya akan mikroba perombak, kotoran

hewan juga memiliki kandungan nutrisi yang cukup bagi pertumbuhan mikroba.

Secara umum, kotoran segar hewan mengandung 70 – 80% air, 0.3 – 0.6%

nitrogen, 0.1 – 0.4% fosfor dalam bentuk P2O5, 0.3 – 1.0% kalium dalam bentuk

K2

Penelitian ini menggunakan teknik bioremediasi bioslurry dan lanfarming

dengan konsorsium bakteri yang berasal dari limbah minyak berat dan kotoran

hewan. Dalam penelitian ini bioremediasi dengan teknik bioslurry dapat

menurunkan persentasi TPH sampai mencapai 0.11% dari persentase TPH awal

sebesar 20.71% dalam waktu 1 bulan, berada

O (Waksman 1957 dalam Anggraeni 2003). Anggraeni (2003) mengisolasi

mikroba pendegradasi minyak bumi dari kotoran hewan dan mengidentifikasi 3

isolat yaitu Pseudomonas pseudomallei, Pseudomonas aeruginosa, dan

Enterobacter agglomerans. Hikmatulloh (2004) dan Zaky (2005) mengujicobakan

isolat pendegradasi tersebut pada minyak diesel. Kotoran sapi dan kuda

merupakan sumber isolat mikroba yang dapat dimaanfaatkan dalam mendegradasi

minyak bumi. Isolat-isolat ini dapat digunakan untuk mendegradasi senyawa

hidrokarbon secara spesifik, baik dalam keadaan tunggal maupun campuran.

jauh dibawah ambang batas yang

ditetapkan oleh Keputusan MenLH no. 128 Tahun 2003 yaitu sebesar 10000 ppm

atau 1 %. Artinya dengan teknik bioslurry, selama 1 bulan pengamatan memiliki

persen degradasi sebesar 99.47%. Bioremediasi dengan teknik bioslurry lebih

cepat daripada teknik lanfarming. Banerji (1996) mengatakan bahwa proses

bioremediasi dengan menggunakan slurry bioreaktor memiliki keuntungan

sebagai berikut: mempercepat proses transfer massa antara fase padat dan cair:

kontrol lingkungan seperti nutrisi, pH, dan suhu dapat berlangsung dengan baik;

mudah dalam memelihara tingkat penerimaan elektron dalam reaktor; dan

berpotensi dalam mencegah kontaminasi oleh mikroba pengganggu. Akan tetapi

dengan teknik bioslurry ini dibutuhkan alat yang lebih kompleks, penanganannya

lebih rumit dan biaya operasional yang mahal, sehingga industri perminyakan

lebih memilih teknik landfarming yang membutuhkan alat yang lebih sederhana,

penanganan yang lebih mudah dan biaya operasionalnya jauh lebih murah. Teknik

174

landfarming yang digunakan diberi perlakuan untuk meningkatkan persen

degradasi dengan menambahkan tanah liat dan kompos pada berbagai variasi.

Selama 4 bulan pengamatan didapat persen degradasi dari limbah minyak berat

yang dicampur dengan tanah liat sebesar 33.79%. Ketika dicampur dengan

kompos, persen degradasi meningkat menjadi 53.34% dari konsentrasi TPH awal

sebesar 11.96% turun menjadi 5.58% (Lampiran 3.4). Penambahan kompos dapat

meningkat kemampuan bakteri dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon, selain

memiliki porositas yang cukup tinggi sehingga kelembaban terjaga, bakteri juga

memanfaat kompos yang mengandung nutrien yang dibutuhkan oleh bakteri.

Berdasarkan data kromatogram GCMS dapat dilihat perubahan senyawa

hidrokarbon. Pada pengukuran awal teridentifikasi senyawa hidrokarbon dari C-6

sampai C-35, setelah 4 bulan proses bioremediasi hanya teridentifikasi senyawa

hidrokarbon dari C-6 sampai C-12, ada 8 senyawa hidrokarbon yang tidak

terdeteksi lagi. Hilangnya senyawa pada akhir pengukuran dapat dilihat pada

Tabel 3.2. Hilangnya senyawa hidrokarbon tersebut karena terjadi proses

degradasi oleh bakteri menjadi senyawa hidrokarbon rantai pendek atau menjadi

senyawa yang lebih sederhana. Dari proses biodegradasi ini, senyawa hidrokarbon

yang memiliki rantai panjang dan bobot molekul yang tinggi dipecah menjadi

senyawa hidrokarbon dengan bobot molekul lebih rendah. Selama proses ini

dihasilkan gas CO2 dan NH3

Bioremediasi dengan konsorsium bakteri menggunakan teknik landfarming

hanya dapat menurunkan TPH sampai 5.58% dalam waktu 4 bulan. Akan tetapi

waktu yang dibutuhkan dalam mendegradasi limbah minyak berat dengan

konsorsium bakteri yang digunakan lebih cepat dibandingkan apabila

menggunakan bakteri indigen saja. Bioremediasi dengan teknik landfarming

menggunakan bakteri indigen (biostimulasi) membutuhkan waktu 8 bulan untuk

menurunkan konsentrasi TPH sampai 4% atau persen degradasi sebesar 11.60%

(Suardana 2002). Dibandingkan dengan teknik landfarming, teknik bioslurry jauh

lebih efektif dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon. Dengan teknik bioslurry,

persen degradasi TPH selama 1 bulan dapat mencapai 99.46%.

yang merupakan indikasi dari adanya proses

degradasi.

Beberapa hasil penelitian mengenai pemanfaatan teknologi bioremediasi

dalam mendegradasi bahan-bahan berbahaya disajikan pada Tabel 6.1. Dari Tabel

6.1 tampak bahwa dengan memanfaatan slurry bioreaktor proses degradasi dapat

berlangsung cepat dengan persentase bahan terdegradasi lebih tinggi dari

teknologi bioremediasi lainnya. Pada penelitian oleh Yerushalmi et al. (2003)

dengan memanfaatkan slurry bioreaktor tanpa perlakuan tingkat cemaran dalam

tanah dan perlakuan persen padatan TPH terdegradasi sebesar 70% selama 45

hari, sedangkan dengan memperbaiki kondisi tingkat cemaran dalam tanah dan

persen padatan seperti yang dilakukan pada penelitian ini, TPH mampu

terdegradasi hingga 85.29% dalam waktu empat hari.

Tabel 6.1. Beberapa hasil penelitian teknologi bioremediasi Jenis Polutan

Teknologi Bioremediasi Hasil Lamanya

waktu Skala Penelitian Referensi

Bahan peledak

Composting 98% 153 hari 14 kubik yard Craig et al., 1995

Landfarming 32% 235 hari 1 kubik yard Slurry Bioreaktor 99% 53 hari 400 gal

TPH

Bioaugmentasi pada Tanah 49% 60 hari 220 g

Yerushalmi et al., 2003 Slurry

Bioreaktor 70% 45 hari 120 ml volume kerja 45 ml

Jenis Polutan

Teknologi Bioremediasi Hasil Lamanya

waktu Skala Penelitian Referensi

BTEX Bioremediasi in situ 79% 300 hari 500 kubik yard Scalzi et al.,

2001

PAH Slurry Bioreaktor 96% 14 hari Pilot scale U.S. EPA,

2003

PAH Slurry Bioreaktor 30% 4 hari - Brown et al.,

1999

Untuk mengetahui spesies bakteri yang berperan aktif dalam proses

biodegradasi ini maka dilakukan isolasi, seleksi dan identifikasi bakteri

pendegradasi senyawa hidrokarbon yang terdapat pada tanah tercemar limbah

minyak berat.

Tahap penelitian selanjutnya adalah melakukan isolasi, seleksi dan

karakterisasi bakteri pendegradasi senyawa hidrokarbon. Dari hasil isolasi

176

didapatkan 11 isolat yang kemudian diseleksi untuk mendapatkan isolat-isolat

yang memiliki kinerja yang baik dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon baik

hidrokarbon alipatik maupun aromatik yang terdapat dalam limbah minyak berat.

Dari 11 isolat yang diseleksi didapatkan 3 isolat yang dapat menurunkan persen

TPH yang paling rendah yaitu isolat dengan kode MY7, MY12 dan MYFlr. Pada

tahap seleksi ini isolat MY7 dapat menurunkan persen TPH dari 23.2% TPH awal

menjadi 15.71% TPH akhir, solat MY12 dapat menurunkan persen TPH dari

18.91% TPH awal menjadi 7.90% TPH akhir, dan isolat MYFlr dapat

menurunkan persen TPH dari 17.24% TPH awal menjadi 10.22% TPH akhir.

Semakin rendah persen TPH maka semakin banyak senyawa hidrokarbon yang

terdegradasi oleh isolat bakteri tersebut menjadi senyawa yang lebih sederhana.

Kemampuan untuk menurunkan persen TPH sejalan dengan jumlah koloni yang

dimiliki oleh ketiga isolat ini. Ketiga isolat ini memiliki pertumbuhan bakteri yang

lebih baik dibandingkan dengan yang lainnya (Gambar 4.8). Ketiga isolat ini

memiliki kemampuan dalam mendegradasi senyawa polyromatic hydrocarbon

(PAH) yang terdapat dalam limbah minyak bumi fraksi berat. Dari Uji konfirmasi

diketahui bahwa isolat dengan kode MY7 dapat mendegradasi senyawa

dibenzotiofena dan fenantrena, isolat dengan kode MY12 dapat mendegradasi

senyawa fenantrena, sedangkan isolat dengan kode MYFlr dapat mendegradasi

senyawa fluorena.

Identifikasi dilakukan secara molekular 16S rDNA. Analisis molekuler yang

dilakukan berupa ekstraksi DNA dan PCR amplifikasi, purifikasi PCR produk dan

sekunsing. Data mentah hasil sekuensing selanjutnya di-trimming dengan program

MEGA 4 dan assembling dengan program BioEdit dan selanjutnya dikonfersi

dalam bentuk FASTA format. Hasil sekuensing DNA dalam bentuk FASTA

format selanjutnya di-BLAST untuk mencari homologi secara on line di pusat

data base DNA di DDBJ atau di NCBI.

Berdasarkan analisis penjajaran urutan nukleotida parsial gen pengkode 16S

rDNA menggunakan program BLAST, bakteri dengan kode isolat MY7

mempunyai tingkat kesamaan tertinggi dengan Salipiger sp. PR55-4 dengan

persentase tingkat kesamaan 100%, bakteri dengan kode isolat MY12 mempunyai

tingkat kesamaan tertinggi dengan Bacillus altituditis dengan persentase tingkat

kesamaan 97%, dan bakteri dengan kode isolat MYFlr mempunyai tingkat

kesamaan tertinggi dengan Ochrobactrum anthropi dengan persentase tingkat

kesamaan 97%.

Salipiger sp. PR55-4 merupakan bakteri gram negatif yang berbentuk

batang dan termasuk bakteri aerobik chemoheterotrophic (tidak dapat tumbuh

dalam kondisi anaerob). Bacillus altitudinis merupakan bakteri gram positif yang

berbentuk batang dan Ochrobactrum anthropi adalah bakteri gram negatif yang

bersifat aerobik dan merupakan bakteri oksidase (Yu et al. 2007).

Ochrobactrum sp. mampu memanfaatkan polisiklik aromatik hidrokarbon (PAH)

seperti fenantrena, pyrene dan fluorantena sebagai sumber karbon dan sumber

energi (Yirui et al. 2009).

Kemampuan isolat bakteri dalam mendegradasi senyawa PAH berbeda

satu sama lain, sangat tergantung kepada aktivitas enzim yang dihasilkan oleh

bakteri . Oleh karena itu, bakteri yang berpotensi menghasilkan enzim

pendegradasi hidrokarbon perlu dioptimalkan aktivitasnya dengan pengaturan

kondisi dan penambahan suplemen yang sesuai. Kemampuan degradasi

hidrokarbon oleh mikroorganisme tergantung dari faktor-faktor lingkungan seperti

temperatur, nutrisi, dan oksigen (Eweis et al. 1998). Degradasi suatu senyawa

hidrokarbon berhubungan dengan populasi bakteri (Gambar 5.4). Pada tahap awal,

bakteri beradaptasi di lingkungan minyak, kemudian pada saat pertumbuhan sel

bakteri berada pada fase pertumbuhan logaritmik maka senyawa hidrokarbon yang

ada akan semakin berkurang akibat aktivitas bakteri dan pada saat bakteri tersebut

sudah tidak mampu mendegradasi senyawa hidrokarbon yang ada maka

pertumbuhannya akan terus menurun dan akhirnya sel bakteri tersebut akan

inaktif atau mati. Faktor yang mendukung proses bioremediasi minyak adalah

faktor fisik-kimia dan faktor biologi. Faktor fisik-kimia adalah komposisi kimia

minyak, kondisi fisik minyak, konsentrasi minyak, suhu, oksigen, nutrisi,

salinitas, tekanan, air aktivitas, dan pH, sedangkan faktor biologi adalah

kemampuan bakteri itu sendiri. Untuk itu dalam penelitian ini dilakukan uji

kemampuan bakteri dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon yang terdapat

178

dalam limbah minyak berat baik dalam bentuk spesies tunggal maupun

campuran.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa Bacillus altitudinis memiliki

kemampuan yang lebih baik dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon yang

terdapat dalam limbah minyak berat dibandingkan dengan Salipiger sp. PR55-4

dan Ochrobactrum anthropi. Bacillus altitudinis dapat menurunkan persen TPH

sampai 5.8% dari TPH awal 12.69% atau memiliki persen degradasi sebesar

54.26%. Bacillus altitudinis memiliki pertumbuhan yang lebih baik dibandingkan

dengan Salipiger sp. PR55-4 dan Ochrobactrum anthropi. Pengamatan secara

visual pada Gambar 5.3 menunjukkan bahwa Bacillus altitudinis memiliki

kekeruhan yang lebih tinggi dibandingkan dengan Salipiger sp. PR55-4 dan

Ochrobactrum anthropi.

Dibandingkan dengan spesies tunggal, campuran spesies bakteri jauh lebih

baik dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon yang terdapat dalam limbah

minyak berat. Bacillus altitudinis bersinergis dengan Salipiger sp. PR55-4 untuk

mendegradasi senyawa hidrokarbon sehingga dapat menurunkan persen TPH

sampai 4.99% dari TPH awal 12.53% atau memiliki persen degradasi sebesar

60.13%. Akan tetapi Bacillus altitudinis bersinergis lebih baik dengan

Ochrobactrum anthropi untuk mendegradasi senyawa hidrokarbon, karena

dapat menurunkan persen TPH sampai 4.78% dari TPH awal 12.74% sehingga

memiliki persen degradasi lebih tinggi yaitu sebesar 62.47% (Lampiran 5.2 dan

5.4). Tabel 6.2 menyajikan perbandingan teknik landfarming dan bioslurry, teknik

bioslurry membutuhkan waktu yang lebih cepat dibandingkan dengan teknik

landfarming.

Tabel 6.2 Perbandingan teknik landfarming dan bioslurry

Teknik Bioremediasi

Bioaugmentasi/ Biostimulasi % Degradasi Waktu

Landfarming Biostimulasi Konsorsium Bakteri

11.60% 53.34%

8 bulan 4 bulan

Bioslurry 1 spesies bakteri 2 spesies bakteri 3 spesies bakteri Konsorsium Bakteri

54.26% 62.47% 81.52% 99.46%

1 bulan 1 bulan 1 bulan 1 bulan

Campuran 3 spesies bakteri ini memiliki kinerja yang paling tinggi

dibandingkan dengan campuran 2 spesies bakteri dan spesies tunggalnya.

Konsorsium bakteri Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis dan

Ochrobactrum anthropi memiliki persen degradasi yang lebih tinggi yaitu

sebesar 81.56%. Menurut Loser et al. (1998), bakteri tunggal memiliki

kemampuan yang terbatas dalam mendegradasi fraksi-fraksi dalam hidrokarbon.

Hasil penelitian Ward et al. (2003) juga menunjukkan bahwa konsorsium mikroba

memiliki tingkat degradasi yang tinggi dalam mendegradasi senyawa BTEX

(benzena, toluena, etilbenzena, dan xilena) yaitu sebesar >90%. Sedangkan

tingkat degradasi bakteri tunggal seperti Rhodococcus sp. dan Pseudomonas sp.

hanya sebesar 45% dan 55%. Hal ini disebabkan kemampuan ketiga bakteri ini

untuk bersinergis dalam mendegradasi senyawa hidrokabon. Dijelaskan oleh Atlas

dan Bartha (1998) bahwa proses biodegradasi senyawa hidrokarbon sampai terurai

sempurna (termineralisasi) tidak mungkin dilakukan oleh satu jenis bakteri, tetapi

selalu dilakukan oleh suatu konsorsium bakteri secara sinergistik. Banyak bakteri

yang mampu mendegradasi senyawa alifatik maupun aromatik, tetapi tidak dapat

menggunakan hasil degradasinya sebagai sumber karbon untuk pertumbuhannya.

Disinilah peran konsorsium bakteri dimana bakteri yang satu menggunakan hasil

degradasi dari bakteri yang lain sebagai sumber karbon dan begitu seterusnya.

Menurut Yani et al. (2003), limbah minyak bumi yang terdiri atas berbagai

jenis komponen mulai dari C4-C40, didegradasi oleh mikroba menjadi senyawa

sederhana seperti CO2, asam organik sederhana dan biomassa sel. Namun

demikian, selalu terdapat senyawa-senyawa yang tidak dapat didegradasi oleh

180

mikroba. Sekumpulan mikroba tertentu akan mendegradasi komponen minyak

bumi secara berurutan dan berantai.

DAFTAR PUSTAKA

Angraeni D.2002. Isolasi dan Karakterisasi Mikroorganisme Pendegradasi Diesel

dari Kotoran Hewan. [Skripsi]. Fateta IPB.

Atlas MR, Bartha R. 1998. Microbial Ecology: Fundamentals And Applications. 4th

Banerji SK. 1997. Bioreactor for Soil and Sediment Remediation dalam Bajpai RK dan Zappi ME (Eds). Bioremediation of Surface and Subsurface Contamination. New York. The New York Academy of Sciences.

edition. Benjamin Cummings Publishing Company, Inc.

Brown DG, Guha S, Jafee PR. 1999. Surfactant-Enhanced Biodegradation of PAH in Soil Slurry Reactors. Abstract. Bioremediation J., Vol. 3(3): 269-283. www.lehigh.edu/~dgb3/Research/SEB%20Project% 20Summary.pdf. (14 Juli 2005).

Craig HD, Sisk WE, Nelson MD, Dana WH. 1995. Bioremediation of Explosives Contaminated Soils: A Status Review. Proceedings of the 10th Annual Conference on Hazardous Waste Research. www.engg.ksu.edu/HSRC/95Proceed/craig.pdf. (14 Mei 2008).

Eweis JB, Sarina JE, Daniel PYC, Schroeder ED.1998. Bioremediation Principles. Mc Graw-Hill.

Gogoi BK, Dutta NN, Goswami P, Mohani TRK. 2002. Studi Kasus Bioremediasi pada Tumpahan Minyak-Hidrokarbon yang Mencemari Suatu Lokasi Tumpahan Minyak Mentah. Regional Research Laboratory. Bangalore India.

Helmy Q, 2006. Pengaruh Penambahan Surfaktan terhadap Biodegradasi Sludge Minyak Bumi oleh Konsorsium Bakteri Petrofilik (Tesis). Program Studi Teknologi Pengolahan Air dan Limbah. ITB.

Hikmatuloh YA. 2004. Kajian Kombinasi Bakteri Pada Proses Biodegradasi Minyak Diesel [skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor.

Kementrian Lingkungan Hidup Republik Indonesia. 2003. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 128 Tahun 2003 tentang Tatacara dan Persyaratan Teknis Pengolahan Limbah Minyak Bumi dan Tanah

Terkontaminasi Limbah Minyak Bumi secara Biologis. Jakarta: Departemen Lingkungan Hidup.

Kosswig AG, Marl H. 2003. Surfactant. Di dalam: Ullmann’s. Encyclopedia of Industrial Chemistry. Volume ke-35. Ed ke-6. Jerman: Wiley-VCH. Hlm 2093-365.

Scalzi M, Xandra TPE, Eric A. 2001. A Systems’ Approach to In-Situ Bioremediation: Full Scale Application. Sixth Annual In-Situ and On-Site Bioremediation Conference, San Diego, CA. www.environmental-expert.com/articles/article1050/SCALZI%20TURNER%20and%20ANDREWS%20-%20B2001%20-%20Paper.pdf. [14 Mei 2008].

Suardana P, Mulyono M, Setyo S, Supardi D, Santoso E. 2002. Pengaruh Surfaktan Alkilbenzena sulfonat linear dalam Mempercepat Bioremediasi Limbah Minyak Bumi. Simposium Nasional-IATMI, Jakarta.

Suardana P, Mulyono M, Setyo S, Supardi D, Santoso E. 2002. Pengaruh Surfaktan Alkilbenzena sulfonat linear dalam Mempercepat Bioremediasi Limbah Minyak Bumi. Simposium Nasional-IATMI, Jakarta.

Tharwat FT. 2005. Applied Surfactants: Principles and Applications. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

[U.S.EPA]. 2003. Site Technology Profile: Ecova Corporation (Bioslurry Reactor). www.epa.gov/ORD/NRMRL/pubs/540r03501/540R03501c-e.pdf. (14 Mei 2008).

Ward W, Singh A, Van Hamme J. 2003. Accelerated Biodegradation of Petroleum Hydrocarbon Waste. J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 30, 260.

Yani M, Fauzi AM, Aribowo F. 2003. Bioremediasi Lahan terkontaminasi

Senyawa Hidrokarbon. Prosiding Seminar Bioremediasi dan Rehabilitasi Lahan Sekitar Perminyakan dan Pertambangan. Forum Bioremediasi IPB.

Yerushalmi L, Rocheleau S, Cimpoia R, Sarrazin M, Sunahara G, Peisajovich A, Leclair G, Guiot SR. 2003. Enhanced Biodegradation of Petroleum Hydrocarbons in Contaminated Soil. Bioremediation J., Vol. 7 (1), 2003. www.uttu.engr.wisc.edu/UT18n3.pdf. (14 Mei 2008).

Yirui WU, He T, Zhong M, Zhang Y, Li E, Huang T, Hu Z. 2009. Isolation of marine benzo[a]pyrene-degrading Ochrobactrum sp. BAP5 and proteins characterization. Journal of Environmental Sciences. 21(10), 1446-1651.

Elsevier.

182

Yu MW, Sohn K, Rhee J, Oh WS, Peck KR, Lee NY, Song J. 2007. Spontaneous Bacterial Peritonitis due to Ochrobactrum anthropi. University School of Medicine, Seoul.

Zaki M. 2005. Produksi dan Karakterisasi Inokulum Serta Aplikasinya dalam

Mendegradasi Senyawa Hidrokarbon Minyak Bumi [Skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian

BAB VII

SIMPULAN DAN SARAN Simpulan

Penambahan surfaktan anionik LAS dengan konsentrasi 0.04% lebih baik

dalam meningkat dispersi limbah minyak berat dalam air dibandingkan dengan

surfaktan NDS, Tween 80 dan Brij 35. Peningkatan dispersi limbah minyak berat

dalam air dapat meningkatkan persen degradasi hidrokarbon. Adanya surfaktan

dapat mempermudah kontak antara bakteri dengan hidrokarbon yang terdapat

dalam limbah minyak berat. Bakteri ini dapat mendegradasi limbah minyak berat

yang mengandung fraksi berat minyak bumi yang terdiri atas senyawa

polyaromatic hydrocarbon (PAH). Bioremediasi dengan teknik bioslurry dapat

menurunkan TPH dari 20.71% menjadi 0.11% berada

jauh dibawah ambang batas

yang ditetapkan oleh Keputusan MenLH no. 128 Tahun 2003 yaitu sebesar 1 %,

dengan degradasi sebesar 99.46%. Sedangkan dengan teknik landfarming pada 4

bulan pengamatan didapat TPH yang masih cukup rendah yaitu 5.58%. Hasil

isolasi, seleksi dan identifikasi bakteri pendegradasi minyak bumi dari konsorsium

bakteri didapat 3 spesies bakteri (Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis, dan

Ochrobactrum anthropi) yang memberikan kinerja terbaik dalam mendegradasi

senyawa hidrokarbon yang terdapat dalam limbah minyak berat. Diantara ketiga

spesies bakteri tersebut Bacillus altitudinis memiliki kinerja yang lebih baik

dalam mendegradasi senyawa hidrokabon yang terdapat dalam limbah minyak

berat dengan persen degradasi sebesar 54.26%. Dibandingkan dengan spesies

tunggalnya, campuran spesies bakteri lebih baik dalam mendegradasi senyawa

hidrokarbon. Campuran ketiga spesies bakteri ini dapat menurunkan TPH dengan

persen degradasi sebesar 81.52%.

Saran

Dari hasil penelitian yang dilakukan, maka disarankan:

1. Konsorsium bakteri Salipiger sp. PR55-4, Bacillus altitudinis, dan

Ochrobactrum anthropi dalam mendegradasi senyawa PAH yang terdapat

pada limbah minyak berat dapat diterapkan pada skala pilot maupun skala

184

lapangan

2. Menggunakan konsorsium bakteri dengan teknik bioslurry untuk

mendegradasi limbah minyak berat dari sumber lain

3. Memanfaatkan konsorsium bakteri ini untuk mendegradasi senyawa PAH yang

terdapat dalam limbah industri lain.

4. Penggunaan kompos untuk mempercepat proses biodegradasi limbah minyak

berat dengan teknik landfarming.

106