dinamika populasi mikrob dalam campuran tanah bekas tambang batubara dengan sludge selama proses...

7/31/2019 Dinamika Populasi Mikrob Dalam Campuran Tanah Bekas Tambang Batubara Dengan Sludge Selama Proses Bioremediasi

1/47

DINAMIKA POPULASI MIKROB DALAM CAMPURAN

TANAH BEKAS TAMBANG BATUBARA DENGAN SLUDGE

SELAMA PROSES BIOREMEDIASI

Oleh :

Nenny Andriyetni

A24101012

PROGRAM STUDI ILMU TANAH

FAKULTAS PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2006


2/47

DINAMIKA POPULASI MIKROB DALAM CAMPURAN

TANAH BEKAS TAMBANG BATUBARA DENGAN SLUDGE

SELAMA PROSES BIOREMEDIASI

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Pertanian

Pada Fakutas Pertanian,

Institut Pertanian Bogor

Oleh :

Nenny Andriyetni

A24101012

PROGRAM STUDI ILMU TANAH

FAKULTAS PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2006


3/47

RINGKASAN

NENNY ANDRIYETNI. Dinamika Populasi Mikrob Dalam Campuran Tanah

Bekas Tambang Batubara Dengan Sludge Selama Proses Bioremediasi.

(Dibimbing Oleh Dr. Rahayu Widyastuti, Msc., Dra. Enny Widyati dan Dr. Dwi

Andreas Santosa, Ms)

Bioremediasi adalah suatu teknologi yang menggunakan mikrob untuk

membersihkan tanah yang terkontaminasi. Sludge bubur kertas merupakan bahan

yang dapat mendukung pertumbuhan mikrob. Salah satu mikrob yang dapatdigunakan dalam proses bioremediasi lahan bekas tambang batubara adalah

bakteri pereduksi sulfat. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari dinamika

populasi mikrob fungsional dalam sludge serta hubungannya dengan sifat-sifat

kimia tanah yang meliputi pH, Eh dan kandungan logam-logam berat (Pb, Cd,

Cr6+ dan Hg). Mikrob diisolasi dari dari campuran tanah bekas tambang batubara

steril dengan sludge bubur kertas (3: 1 v/v) dan selanjutnya diinkubasi selama 15

hari. Untuk menjaga kondisi campuran tanah bekas tambang batubara dengan

sludge bubur kertas tetap reduktif maka dilakukan penggenangan hingga

berbentuk lumpur. Isolasi yang dilakukan terdiri dari bakteri, fungi, mikrob

selulolitik mikrob pendegradasi xilan dan bakteri pereduksi sulfat. Isolasi mikrob

dan pengukuran pH serta Eh dilakukan setiap 5 hari sekali selama 15 hari inkubasi

sedangkan pengukuran logam-logam berat dilakukan pada hari ke-0 dan 15

inkubasi. Populasi mikrob selulolitik dan mikrob pendegradasi xilan semakin

berkurang seiring dengan bertambahnya waktu inkubasi. Fenomena ini

disebabkan oleh semakin berkurangnya kandungan oksigen dalam campuran

tanah bekas tambang batubara dengan sludge bubur kertas akibat proses

penggenangan.

Kata kunci : dinamika populasi, koloni mikrob, bioremediasi


4/47


5/47

Judul :DINAMIKA POPULASI MIKROB DALAM CAMPURAN

TANAH BEKAS TAMBANG BATUBARA DENGANSLUDGESELAMA PROSES BIOREMEDIASI

Nama : Nenny AndriyetniNRP : A24101012

Menyetujui,

Dosen Pembimbing

Pembimbing I Pembimbing II Pembimbing III

Dr. Rahayu Widyastuti, MSc Dra. Enni Widyati Dr. Dwi Andreas Santosa, MSNIP. 131 879 328 NIP. 710 028 930 NIP. 131 803 643

Mengetahui,

Dekan Fakultas Pertanian

Prof. Dr. Ir. Supiandi Sabiham, Magr.NIP. 30 422 698

Tanggal lulus :


6/47

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Padang, Propinsi Sumatera Barat pada tanggal 1

Oktober 1983. Penulis merupakan anak kedua dari empat bersaudara dari

pasangan Suhandri dan Ayetti Alni.

Tahun 1995 penulis menyelesaikan pendidikan di SDN 10 Padang,

kemudian melanjutkan ke SLTP Negeri 22 Padang dan lulus tahun 1998.

Selanjutnya penulis lulus dari SMU Negeri 12 Padang pada tahun 2001. Pada

tahun yang sama penulis diterima di IPB melalui jalur USMI pada Program Studi

Ilmu Tanah, Departemen Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian.

Selama kuliah penulis menjadi asisten praktikum kuliah Biologi Tanah

dan Bioteknlogi Tanah pada tahun ajaran 2003 / 2004.


7/47

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur dipanjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah

memberikan kekuatan dan hidayah-Nya sehingga penelitian ini dapat diselesaikan

dengan baik.

Penelitian Dinamika Populasi Mikrob Dalam Campuran Tanah Bekas

Tambang Batubara Dengan Sludge Selama Proses Bioremediasi ini diharapkan

dapat memberikan sumbangsih untuk perkembangan ilmu pengetahuan. Penelitian

ini dilakukan sebagai salah syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian pada

Departemen Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian

Bogor.

Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan penghargaan dan rasa

terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah memberikan

masukan dan dukungan selama penelitian maupun dalam penulisan skripsi ini.

Rasa terimakasih yang tulus Saya sampaikan kepada :

1. Dr. Rahayu Widyastuti, M.Sc, Dra Enny Widyati dan Dr. Dwi AndreasSantosa, MS, selaku dosen pembimbing yang telah membimbing selama

proses penelitian dan penyusunan skripsi ini.

2. Dr. Ir Sri Djuniwati, M.Sc selaku dosen penguji yang memberikan banyakmasukan bagi penulis.

3. Ayahanda Suhandri dan Mamaku Ayetti Alni tercinta, Uda Hendy FitrianSuhandri, Rahmi Meutia Andriyetni, Siti Sharah Andriyetni dan seluruh

keluarga tercinta yang selalu memberikan motivasi dan dukungan baik materi

maupun moril kepada penulis untuk menyelesaikan studi di IPB.


8/47

4. Ir. Enny Dwi Wahyunie, Msi selaku dosen pembimbing akademik yang telahmemberian bimbingan selama masa perkuliahan.

5. Segenap staf, laboran, pegawai Departemen Tanah dan Sumberdaya Lahandan Pusat Penelitian Lingkungan Hidup, Pak Jito, Bu Asih, Bu Jul, Uni Ipat,

Pak Sukoyoh, Bu Ratna, Mbak Lastri, Mbak Salma, Teteh, Bu Endar, Mas

Puput, Mas Rizal, dan lain-lainnya yang telah memberikan banyak masukan

dan bantuannya dalam melaksanakan penelitian.

6. Isti, Risska, Dwi, Ovi, dan rekan-rekan Soil 38 lainnya yang tidak mungkinsaya sebutkan satu persatu, teman-teman seperjuanganku (Mel, Andri,

Rahmad), Ninda, Noval, Ponytailers (mbak Vitri, Dini, Reina, Ayu), Mas

Dhedoz dan semuanya yang telah memberikan motivasi dan selalu bersama

dalam canda dan tawa.

7. Dan semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu.

Akhirnya, semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi yang memerlukan.

Bogor, Februari 2006

Penulis


9/47

DAFTAR I SI

Halaman

DAFTAR ISI.............................................................................................................iDAFTAR TABEL.................................................................................................. iii

DAFTAR GAMBAR...................................................................................... .......ivDAFTAR LAMPIRAN............................................................................... ...........v

1. PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2 Tujuan ...................................................................................................... 2

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sludge ................................................................................................... 32.2. Lahan Bekas Tambang Batubara ........................................................... 42.3. Karakteristik Umum Bakteri dan Fungi................................................. 52.4. Mikrob Pendegradasi Xilan .................................................................. 6

2.5. Mikrob Selulolitik ................................................................................ 72.6. Bakteri Pereduksi Sulfat ........................................................................ 9

3. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat .................................................................................. 133.2 Bahan dan Alat........................................................................................ 133.3. Metode Penelitian

3.3.1. Persiapan Penelitian ..................................................................... 143.3.2. Isolasi dan Penghitungan Populasi Mikrob. ................................. 14

3.3.3. Analisis Beberapa Sifat Kimia ..................................................... 15

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Isolasi Mikrob Dari Campuran Sludge dan Tanah BekasTambang Batubara ................................................................................. 17

4.2. Dinamika Populasi Mikrob4.2.1. Total Bakteri ................................................................................ 194.2.2. Total Fungi ................................................................................... 20

4.2.3. Mikrob Selulolitik. ....................................................................... 214.2.4. Mikrob Pendegradasi Xilan.......................................................... 22

4.2.5. Bakteri Pereduksi sulfat................................................................234.3. Analisis pH, Eh dan Kandungan Logam Berat Dalam Campuran TanahBekas Tambang Batubara Dengan Sludge

4.3.1. Nilai pH dan Eh.... 244.3.2. Kandungan Logam Berat.. ....27

5. KESIMPULAN DAN SARANKesimpulan....................................................................................................... 29

Saran ................................................................................................................. 29

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 30


10/47

LAMPIRAN


11/47

DAFTAR TABEL

Nomor Hal

Teks

1. Kadar logam-logam berat dalam campuran sludge bubur kertas

dengan tanah bekas tambang batubara pada hari ke-0 dan 15

inkubasi 28


12/47

DAFTAR GAMBAR

Nomor Hal

Teks

1. Diagram alir penelitian 16

2. Isolat bakteri pereduksi sulfat 18

3. Isolat mikrob selulolitik 18

4. Isolat Mikrob Pendegradasi xilan 18

5. Dinamika Populasi Total Bakteri Selama Waktu Inkubasi 19

6. Dinamika Populasi Total Fungi Selama Waktu Inkubasi 21

7. Dinamika Populasi Mikrob Selulolitik Selama Waktu Inkubasi 21

8. Populasi Mikrob Pendegradasi Xilan Selama Waktu Inkubasi 23

9. Populasi Bakteri Pereduksi Sulfat Selama Waktu Inkubasi 24

10. Perubahan Nilai pH Selama Waktu Inkubasi 25

11. Perubahan Nilai Eh Selama Waktu Inkubasi 26


13/47

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

Teks

1. Sifat fisik, kimia, dan biologi tanah bekas tambang batubara

2. Sifat kimia sludge bubur kertas

3. Media pertumbuhan mikrob selulolitik

4. Media pertumbuhan mikrob pendegradasi xilan

5. Media pertumbuhan bakteri pereduksi sulfat


14/47

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sejak akhir tahun 80-an perkembangan industri kertas di Indonesia cukup

pesat. Peningkatan industri kertas yang hampir mencapai 700% tersebut diikuti

juga dengan semakin meningkatnya jumlah limbah baik limbah padat maupun

limbah cair (Liana, 2002). Salah satu jenis limbah padat berupa lumpur padat

(sludge). Jumlah limbah padat yang cukup besar ini dapat menimbulkan

permasalahan lingkungan bila tidak ditangani dengan serius.

Kegiatan penambangan dan pemanfaatannya mempunyai dampak terhadap

lingkungan yang bersifat menguntungkan antara lain tersedianya berbagai

kebutuhan manusia yang berasal dari sumber daya mineral dan meningkatnya

pendapatan negara. Meskipun penambangan mampu memberikan pendapatan

yang sangat besar namun sektor ini juga menimbulkan masalah lingkungan udara,

air dan tanah. Dampak yang timbul tidak hanya terjadi pada lokasi penambangan

itu sendiri tetapi juga berdampak pada daerah sekitarnya. Tanah bekas

penambangan yang seharusnya merupakan tubuh alam, matriks dimana tanaman

dapat tumbuh, sumber unsur hara bagi produsen primer itu telah kehilangan

fungsinya. Horison-horisonnya sudah bercampur antara yang satu dengan yang

lain, top soil sudah tidak ada dan yang tersisa hanya batuan induk sehingga

kandungan C-organik sangat rendah. Kondisi lainnya adalah kemasaman tanah

dengan pH < 3 karena bahan galian mengandung senyawa S yang mencapai 6 %

(Widyati et al., 2005).


15/47

Sesungguhnya sludge industri kertas dapat dimanfaatkan sebagai salah

satu bahan amelioran bagi tanah karena sludge merupakan sumber bahan organik

tanah. Selain memperbaiki media tumbuh dan ekosistem tanah, sludge juga

mengandung unsur-unsur hara essensial bagi tanaman. Sludge mengandung

mikrob yang diduga dapat memperbaiki kondisi kimia lahan yang telah

terdegradasi, misalnya menurunkan konsentrasi SO42- dengan efisiensi 94 % pada

lahan bekas tambang batubara (Widyati et al., 2005).

1.2. Tujuan

Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari dinamika populasi total bakteri,

total fungi dan mikrob fungsional (bakteri pereduksi sulfat, mikrob selulolitik dan

mikrob xilan) serta hubungannya dengan sifat-sifat kimia tanah yang meliputi pH,

Eh dan kandungan logam-logam berat (Cr6+, Cd, Pb dan Hg) dalam campuran

tanah bekas tambang batubara dan sludge. Hasil penelitian ini diharapkan dapat

memberikan gambaran mengenai dinamika populasi mikrob yang terjadi selama

bioremediasi lahan bekas tambang batubara melalui penambahan sludge bubur

kertas sebagai bahan amelioran.


16/47

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sludge

Kebutuhan kertas setiap tahunnya meningkat maka pemerintah sedang dan

akan terus merencanakan pendirian industri kertas baru atau memperluas industri

kertas yang sudah ada. Pada tahun 1997 jumlah pabrik kertas dan barang dari

kertas dalam skala besar maupun kecil di Indonesia adalah 345 pabrik dengan

nilai produksi sebesar Rp 8,71 milyar. Pada tahun 1999 jumlah pabrik kertas

meningkat menjadi 963 pabrik dengan nilai produksi sebesar Rp 12,4 milyar

(Liana, 2002).

Kapasitas produksi bubur kertas pada tahun 1988 sekitar 0,6 juta

ton/tahun, jumlah ini meningkat menjadi 4,9 juta ton/tahun pada tahun 1999 dan

pada tahun 2005 kapasitas tersebut diperkirakan bertambah menjadi 12,7 juta

ton/tahun. Peningkatan produksi industri bubur kertas dan kertas tersebut, juga

diikuti dengan meningkatnya jumlah limbah baik limbah padat maupun limbah

cair. Jika diasumsikan, 10% dari bahan kayu yang diolah akan menjadi limbah

maka dapat dipastikan jumlah limbah yang dihasilkan sangat besar (Simarmata,

2004). Tanpa pengelolaan yang tepat, limbah tersebut akan menimbulkan

pencemaran lingkungan yang cukup serius (Widyati et al., 2005).

Sludge merupakan hasil samping dari proses pengolahan limbah sistem

lumpur aktif. Produksi sludge per hari menurut Supriyanto (1993) pada umumnya

10 - 50 % dari beban COD limbah yang diolah.

Sebelum dimanfaatkan sludge harus diolah terlebih dahulu agar diperoleh

hasil yang memuaskan diantaranya dengan proses penggumpalan melalui


17/47

penampungan lumpur hasil pengendapan kemudian hasil penyaringan dibuang

(LHermite, 1988).

2.2. Lahan Bekas Tambang Batubara

Penambangan batubara selain meningkatkan devisa negara juga menimbulkan

dampak negatif. Lahan bekas tambang batubara umumnya tidak dapat digunakan

lagi sebagai lahan pertanian karena adanya berbagai macam kendala. Dampak

yang ditimbulkan dari penambangan tersebut adalah lapisan penutup tanah yang

sudah tidak ada karena topsoil dan subsoil dibalik dan digusur, sedangkan bahan

induk muncul di permukaan. Penggusuran tersebut menyebabkan hilangnya bahan

organik tanah. Tanah yang miskin akan bahan organik kurang mampu dalam

menyangga pupuk dan air, karena bahan organik merupakan koloid tanah yang

berfungsi dalam pembentukan agregat mikro dan komplek jerapan kolo id

(Djajakirana, 2001). Kandungan bahan organik yang rendah ini sangat

mempengaruhi populasi mikrob pada lahan bekas tambang batubara tersebut.

Bahan organik dan mikrob dapat mempengaruhi hubungan kesetimbangan dalam

tanah, organisme hidup dapat memindahkan unsur-unsur dari larutan tanah dan

menggunakannya untuk membangun jaringan tubuhnya (Lindsay, 1979).

Proses penggalian pada lahan bekas tambang batubara mengakibatkan

terangkatnya bahan-bahan sulfidik ke permukaan sehingga menyebabkan

teroksidasi, proses oksidasi terhadap mineral sulfida seperti pirit, akan melepaskan

asam-asam sulfat yang berdampak pada menurunnya pH tanah secara drastis.

Nilai pH tanah yang masam ini akan mempengaruhi kesetimbangan hara dalam

tanah (Rochani & Damayanti, 1997).


18/47

2.3. Karakteristik Umum Bakteri dan Fungi

Semua bakteri bersel tunggal, walaupun dalam beberapa kondisi dapat

dijumpai dalam bentuk koloni yang kelihatannya bersel banyak. Bakteri lebih

kecil ukurannya dibandingkan dengan protozoa atau fungi sejati. pH optimum

untuk pertumbuhan bakteri terletak antara 6,5 sampai 7,5. Beberapa spesies

bakteri dapat tumbuh dalam keadaan sangat masam atau sangat alkalin (Pelczar &

Chan, 1986).

Fungi atau cendawan adalah organisme heterotrof, mereka memerlukan

senyawa organik untuk nutrisinya, kelembaban yang tinggi dan persediaan

oksigen untuk pertumbuhannya. Bila mereka hidup dari benda organik mati yang

terlarut, mereka disebut saprofit. Beberapa fungi, meskipun saprofitik, dapat juga

menyerbu inang yang hidup lalu tumbuh subur sebagai parasit (Pelczar & Chan,

1986) . Menurut Volk dan Wheeler (1988), fungi juga dapat tumbuh baik pada

lingkungan yang banyak mengandung gula dan pada kondisi asam yang tidak

menguntungkan bagi bakteri.

Fungi merupakan jasad mikro yang dapat menghancurkan selulosa, zat

pati, gum, lignin dan senyawa organik yang mudah dilapuk. Jasad mikro ini dapat

dikelompokan ke dalam tiga golongan yaitu (1) ragi; (2) kapang; dan (3) jamur

(Soepardi, 1983). Dari ketiga golongan fungi diatas, hanya kapang yang

mempunyai arti penting dalam pertanian. Kapang sangat dipengaruhi oleh tingkat

aerasi. Aerasi yang buruk akan menekan laju pertumbuhan organisme ini. Jumlah

dan jenis bahan organik sangat mempengaruhi jenis kapang yang tumbuh. Jenis

kapang yang sering dijumpai antara lain Penicilium, Mucor, Trichoderma, dan

Aspergilus (Soepardi, 1983). Fungi sangat berperan penting dalam perubahan


19/47

susunan tanah. Fungi tidak berklorofil sehingga mereka menggantungkan sumber

energi dan karbon yang berasal dari bahan organik (Volk & Wheeler, 1988).

2.4. Mikrob Pendegradasi Xilan

Xilan merupakan karbohidrat yang paling luas tersebar di alam setelah

selulosa. Merang, kulit pohon dan kayu konifera terdiri dari 30% xilan, sedangkan

ampas tebu dan kayu pohon berdaun masing-masing mengandung 7 - 12% dan 25

- 29% (w/w) xilan (Schlegel & Schmidt, 1994).

Xilan termasuk ke dalam golongan karbohidrat, merupakan komponen

utama dari hemiselulosa pada dinding sel tanaman yang terikat pada selulosa,

pektin, lignin, dan polisakarida lainnya. Hemiselulosa ini tidak berkerabat dengan

selulosa jika ditinjau dari strukturnya, namun larut dalam air atau alkali.

Hemiselulosa terdiri dari pentosa (xilosa, arabinosa) atau heksosa (glikosa,

manosa, galaktosa) maupun asam uronat. Di dalam tumbuh-tumbuhan

hemiselulosa berfungsi sebagai zat cadangan atau penopang (Schlegel & Schmidt,

1994).

Rantai xilan terdiri dari -D-xilosa yang bersambungan secara 1,4

glikosidik. Rantai ini berasal dari rantai selulosa dengan mengganti gugus-gugus

CH2-OH dengan atom H; tetapi derajat polimerisasinya jauh lebih rendah.

Beberapa xilan mengandung arabinosa, glukosa, galaktosa, dan glukuronat

(Schlegel & Schmidt, 1994).

Hidrolisis xilan melibatkan kompleks enzim yang disebut xilanase dan

menghasilkan monomer gula sederhana berupa xilooligosakarida, xilobiosa, dan

xilosa. Produk hidrolisis xilan itu merupakan bahan yang dapat digunakan dalam


20/47

pelapisan tablet dan pemanis buatan rendah kalori (Kulkarni et al., 1999).

Xilanase dapat juga digunakan dalam proses pembuatan bubur kertas (pulping)

dan pemutihan bubur kertas (bleaching) pada industri bubur kertas (Horikoshi,

1996).Penerapan xilanase juga dilakukan pada industri ternak untuk mengubah

bahan hemiselulosa menjadi pakan yang dapat diberikan pada hewan

nonruminansia (Rahmanta, 2003).

Xilanase dibentuk oleh beberapa bakteri (Clostridium) secara konstitutif,

sedangkan bakteri lain sesudah terjadi induksi oleh xilan. Faktor lingkungan

mempengaruhi organisme yang bekerja. Di dalam tanah asam, fungi lebih

dominan dalam menguraikan xilan, sedangkan pada tanah netral sampai alkali

yang mendominasi adalah bakteri berbentuk batang, Sporocytophaga dan bakteri

lainnya (Schlegel & Schmidt, 1994).

2.5. Mikrob Selulolitik

Unsur yang paling banyak terdapat pada tanaman adalah selulosa. Jumlah

selulosa didalam tanaman tidak pernah tetap, tergantung dari jenis dan umur

tanaman. Jumlah selulosa didalam tanaman akan meningkat seiring dengan

bertambahnya umur tanaman tersebut (Alexander, 1977). Menurut Schlegel dan

Schmidt (1994), produksi selulosa melampaui semua zat-zat alamiah lainnya. Zat-

zat yang menetap di dalam tanah dan sisa-sisa tumbuhan dikembalikan ke dalam

tanah, 40-70 % terdiri dari selulosa. Selulosa merupakan komponen dasar dinding

sel tumbuhan sebagai penyusun struktur utama sel dan selalu berikatan dengan

polisakarida lain seperti hemiselulosa, pektin dan lignin.


21/47

Pada umumya zat ini selalu terdapat dalam sel tumbuh-tumbuhan, zat ini

merupakan susunan kristalin yang hidrofil, tidak larut dalam air, zat pelarut

organik, dan tidak dapat larut dalam zat asam atau basa encer. Selulosa ini

merupakan senyawa karbohidrat dengan rumus molekul (C6H10O5)n. Selulosa

adalah polimer karbohidrat yang tersusun atas 8000-12000 unit glukosa dan

dihubungkan oleh ikatan -1,4-glikosida (Alexander, 1997).

Mikrob selulolitik dominan hidup pada daerah pertanian, hutan dan

tanaman yang telah membusuk. Mikrob pengurai selulosa ini terdiri dari

kelompok mikrob aerob, bakteri mesofilik anaerob, fungi berfilamen,

Basidiomycetes, bakteri termofilik danActinomycetes. Fungi yang sangat berperan

penting dalam penguraian selulosa antara lain Aspergillus, Chaetomium,

Curvularia, Fusarium,Memnoneilla, Phoma, Thielvia, dan Trichoderma. Mikrob

tersebut sangat berperan nyata pada tanah-tanah humid. Sedangkan bakteri dari

kelompokCytophaga dan Sporocytophaga lebih dominan pada daerah semiarid

(Alexander, 1977). Menurut Schlegel dan Schmidt (1994), pada kondisi aerob

fungi mempunyai peran yang nyata pada penguraian selulosa. Fungi membuktikan

lebih unggul daripada bakteri, terutama pada tanah masam misalnya jenis-jenis

dari Fusarium dan Chaetomium.

Kemampuan tumbuh pada selulosa sebagai substrat, rupanya juga banyak

tersebar diantara bakteri-bakteri aerob, yang hampir dapat disebut omnivor.

Beberapa diantaranya hanya memakai selulosa kalau tidak ada sumber karbon

lainnya (Schlegel & Schmidt, 1994).

Pada kondisi anaerob, selulosa diuraikan oleh Clostridium yang bersifat

mesofil dan termofil. Clostridium thermocellum yang termofil tumbuh dalam


22/47

larutan biak sintesis sederhana dengan selulosa atau selubiosa sebagai substrat dan

garam-garam amonium sebagai sumber nitrogen (Schlegel & Schmidt, 1994).

2.6. Bakteri Pereduksi Sulfat

Mikrob anaerobik dapat didefinisikan sebagai mikrob yang tidak

memerlukan oksigen untuk pertumbuhannya dan menggunakan senyawa organik

sebagai reduktan. Penerima elektron yang biasa digunakan secara anerobik adalah

senyawa organik yang diambil dari substrat asli dalam kondisi oksidasi CO2 atau

sulfat (Labeda, 1990).

Bakteri anaerobik menyukai tumbuh di lingkungan potensial redoks

sebesar -50 mV atau kurang. Hal ini berlaku juga untuk bakteri metanogenik yang

membutuhkan potensial redoks -330 mV untuk memulai pertumbuhan. Bakteri

pereduksi sulfat dapat tumbuh di lingkungan yang potensia l redoks -100 mV

(Herbert & Gilbert, 1984).

Berdasarkan morfologi dan metabolismenya, bakteri pereduksi sulfat

dibagi menjadi 8 genus, yaitu Desulvofibrio, Desulfotomaculum, Desulfomonas,

Desulfobacter, Desulfolobus, Desulfococcus, Desulfonema, dan Desulfosarcina

(Freney & Boonjawat, 1983). Bakteri dari genus Desulfolobus mempunyai bentuk

bulat atau batang berukuran panjang 1,5 - 2,5 dan lebar 0,6 - 1,3m. Genus ini ada

yang bergerak dengan flagela polar tunggal dan ada juga yang tidak bergerak.

Desulfolobus sp. bersifat sangat anaerobik dan mereduksi sulfat, sulfit atau

thiosulfat menjadi H2S (Holt et al., 1994).

Bakteri genus Desulfomicrobium berbentuk bulat atau batang berukuran

0,6 x 1,3 m dan bergerak dengan alat yang sama dengan Desulfolobus sp. bakteri

dari genus ini selain mereduksi sulfat, sulfit atau thiosulfat juga mereduksi sulfur


23/47

menjadi H2S (Holt et al., 1994). Genus Desulfomonas, selnya berbentuk bulat

kadang tidak beraturan dengan ukuran panjang 1,2 - 5 m dan lebar 0,8 1,3 m.

Desulfomonas sp. tidak bergerak, bersifat anaerobik dan mereduksi sulfat menjadi

H2S (Holt et al., 1994).

Morfologi Desulfovibrio sp. dipengaruhi umur dan kondisi lingkungan.

Desulfovibrio sp. mempunyai batang melengkung, tidak membentuk endospora

dan bergerak dengan bantuan flagelum polar. Bakteri ini termasuk bakteri Gram-

negatif, bersifat khemoautotrof dan memperoleh energi melalui respirasi

anaerobik dengan cara mereduksi sulfat atau senyawa bersulfur lainnya yang

dapat direduksi menjadi H2S. Bakteri ini merupakan bakteri anaerob sejati

(Pelczar dan Chan, 1988). Genus Desulfovibrio dibagi menjadi 9 spesies. Spesies

utama adalah D. desulfuricans dan spesies lain digolongkan terpisah karena sifat

kehomogenan dan kestabilan yang berbeda (Postgate, 1984).

Desulfotomaculum berbentuk batang. Stres atau kultivasi pada suhu

rendah menyebabkan filamen mikrob mengerut. Berbeda dengan bakteri

pereduksi sulfat lain, genus ini membentuk spora. Masa sporulasi tidak dapat

diperkirakan, kadang tidak membentuk spora tetapi kadang dapat membentuk

spora lebih dari 90%. Spora ini kadang tidak teramati di bawah mikroskop tapi

dapat dideteksi dengan ketahanan panasnya. Spora D. nigrifican dapat bertahan

hidup pada suhu didih air selama 30 menit (Postgate, 1984).

Desulfobacterhanya diwakili oleh satu spesies yaitu D. postgatei. Spesies

ini berbentuk batang pendek dengan ukuran bervarisi tergantung jenis strainnya.

Desulfococcus dan Desulfosarcina juga hanya mempunyai satu spesies yaitu

masing-masingD. multivorans danD. variabilis. Spesies dari genus Desulfonema


24/47

yaitu D. limicola dan D. magnum membentuk filamen panjang yang dapat

bergerak meluncur dan menggulung(Postgate, 1984).

Beberapa genus bakteri pereduksi sulfat dapat tumbuh secara autotrofik

seperti Desulfosarcina (Fry, 1987). Berdasarkan cara pengolahan asam-asam

organik bakteri pereduksi sulfat dibedakan menjadi dua kelompok. Anggota-

anggota kelompok pertama mengoksida donor hidrogen tidak sempurna dan

mengeksresi asetat. Termasuk kelompok ini adalah jenis spesies pembentuk spora

Desulfotomaculum dan spesies yang tidak membentuk spora yaitu Desulfovibrio.

Kelompok kedua mencakup spesies-spesies dan jenis-jenis yang mampu tumbuh

dengan menggunakan alkohol, asetat atau asam-asam lemak berbobot molekul

tinggi dan bahkan secara kemo-autotrof mampu menggunakan hidrogen atau

format. Termasuk dalam kelompok ini adalah Desulfonema, Desulfomaculum,

Desulfosarcina danDesulfococcus (Schlegel & Schmidt, 1994).

Bakteri pereduksi sulfat dapat ditemukan hampir di semua lingkungan di

bumi: tanah (Postgate, 1984); air tawar, air laut dan air payau, sumber air panas,

daerah geotermal (Postgate, 1984); sumur minyak dan gas, cadangan sulfur,

endapan lumpur, selokan, besi berkarat, rumina kambing dan usus serangga

(Posgate, 1984).

Bakteri pereduksi sulfat mampu beradaptasi dengan perubahan suhu dalam

kisaran -5 sampai 750C, dapat tumbuh pada air dibawah tekanan 1 x 105 kPa, dan

mampu mentolerir nilai pH sampai 9,5 serta mampu beradaptasi pada kondisi

osmotik dengan kisaran yang luas. Selain itu bakteri ini juga dapat mentolerir

salinitas sampai 18% ( Posgate, 1984).


25/47

Reduksi sulfat dapat terjadi dalam kisaran nilai pH, tekanan, suhu dan

kondisi salinitas yang luas. Senyawa yang dapat digunakan sebagai pemberi

elektron dalam reduksi sulfat sangat terbatas, diantaranya piruvat, laktat dan

molekul hidrogen. Reduksi sulfat dapat dihambat dengan adanya oksigen, nitrat

dan ion ferric. Selain itu bakteri pereduksi sulfat dan bakteri metanogenik

berkompetisi untuk mendapatkan pemberi elektron. Adanya sulfat lebih

menguntungkan bagi bakteri pereduksi sulfat, namun laju reduksi sulfat sering

dibatasi oleh keberadaan senyawa karbon sehingga terjasi zonasi habitat.

Hidrogen sulfida yang dihasilkan oleh bakteri pereduksi sulfat akan berpengaruh

terhadap habitat dan populasinya. Hidrogen sulfida bersifat toksik bagi organisme

aerobik, karena unsur S dari senyawa tersebut sangat reaktif terhadap unsur logam

dari sistem sitokrom sel organisme (Atlas & Barha, 1981).


26/47

3. METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Biologi Tanah serta

Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan

Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian; Laboratorium Bakteriologi, Fakultas

Kedokteran Hewan, dan Laboratorium Mikrobiologi dan Bioteknologi

Lingkungan, Pusat Penelitian Lingkungan Hidup (PPLH) Kampus Darmaga,

Institut Pertanian Bogor. Waktu Penelitian dimulai pada bulan Maret sampai

Agustus 2005.

3.2. Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sludge industri kertas

(lumpur padat) dan sampel tanah dari bekas tambang batubara Bukit Asam. Bahan

kimia yang digunakan adalah KH2PO4, NH4Cl, Na2SO4, NaMoO4.2H2O, NH4Cl,

NaHCO3, sodium sitrat, NaCl, MnCl.4H2O, CaCl2.2H2O, MgSO4.7H2O,

FeSO4.7H2O, (NH4)2SO4, KCl, (CaNO3)24H2O, fe sitrat, fenol red, tripton, sodium

laktat (60 %), ekstrak khamir, asam askorbat.

Alat yang digunakan meliputi oven, inkubator, pH meter, anaerob jar,

laminar flow, neraca analitik, sudip, pembakar bunsen, botol semprot, pipet dan

peralatan gelas seperti gelas arloji, gelas piala, gelas ukur, tabung reaksi dan

erlenmeyer.


27/47

3.3. Metode

Penelitian ini terdiri dari tiga tahap yaitu 1) persiapan penelitian, 2) isolasi dan

penghitungan populasi mikrob dan 3) pengukuran pH, Eh serta kandungan logam-

logam berat.

3.3.1 Persiapan Penelitian

Tahap ini dilakukan dengan mempersiapkan bahan yang terdiri dari sludge

bubur kertas dan tanah bekas tambang batubara, untuk tanah bekas tambang

batubara dilakukan sterilisasi dengan cara fumigasi. Setelah tanah diinkubasi

selama 10-14 hari, tanah tersebut dicampur dengan sludge dengan perbandingan

75 : 25 (% v/v) (Widyati et al., 2005) dan selanjutnya diinkubasi. Untuk menjaga

kondisi campuran tanah dengan sludge tetap reduktif, maka dilakukan

penggenangan hingga berbentuk lumpur. Perlakuan ini menggunakan kontrol

tanah bekas tambang batubara steril yang digenangi.

3.3.2. Isolasi dan Penghitungan Populasi Mikrob

Mikrob diisolasi dari campuran tanah bekas tambang batubara yang sudah

disterilkan dan sludge bubur kertas yang kemudian digenangi oleh air hingga

berbentuk lumpur. Media yang digunakan untuk kegiatan isolasi ini adalah

nutrient agar (total bakteri), potato dextrose agar (fungi), carboxy methyl

celullose (mikrob selulolitik), medium Nakamura (mikrob xilan), dan Phosgate

padat yang dimodifikasi (bakteri pereduksi sulfat). Metode yang digunakan dalam

isolasi mikrob dengan menggunakan media padat adalah metode agar tuang.


28/47

Isolasi total mikrob dan mikrob fungsional (mikrob selulolitik, mikrob

pendegradasi xilan dan bakteri pereduksi sulfat) dilakukan selama 15 hari dengan

selang waktu isolasi setiap 5 hari.

Pengenceran yang digunakan untuk isolasi total mikrob, fungi, bakteri xilan

dan mikrob selulolitik yaitu 10-4 - 10 -6 sedangkan pengenceran yang digunakan

untuk isolasi bakteri pereduksi sulfat yaitu 10-2 10-4 dengan masing-masing

pengenceran sebanyak 3 kali ulangan. Jumlah populasi mikrob didapatkan dengan

cara mengalikan faktor pengenceran dengan jumlah koloni mikrob yang dihitung.

Selanjutnya, hasil tersebut dikonversi ke dalam jumlah mikrob dalam 1 gram

berat kering mutlak sampel. Grafik dinamika pertumbuhan mikrob didapatkan

dari hasil perhitungan populasi mikrob.

3.3.3. Analisis Beberapa Sifat Kimia

Analisis logam-logam berat ( Pb, Hg, Cd, Cr6+) dilakukan pada awal inkubasi,

sedangkan pengukuran pH dan Eh dilakukan setiap 5 hari selama 15 hari inkubasi.

Analisa sifat-sifat kimia ini dilakukan pada tanah bekas tambang batubara maupun

campuran tanah bekas tambang batubara dengan sludge bubur kertas.

Gambaran tahap penelitian secara umum dapat dilihat pada Gambar 1 dibawah

ini :


29/47

Lahan bekas tambang batubara

Sterilisasi tanah bekastambang batubara dengan

cara fumigasi selama 14 hari

Tanah bekas tambang batubaradicampur dengan sludge bubur

kertas (75 : 25/ v/v)

Inkubasi selama 15 hari dandilakukan penggenangan hingga

berbentuk lumpur

Isolasi mikrob (total bakteri,fungi, mikrob xilan, mikrob

selulolitik dan bakteri pereduksisulfat) setiap 5 hari sekali

Pengukuran pH, Eh dan

logam-logam berat

Dinamika populasi mikob

selama proses bioremediasi

Gambar 1 Diagram Alir Penelitian

Pengamatan morfologi dan

penghitungan jumlah koloni


30/47

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Isolasi Mikrob Dari Campuran Sludge dan Tanah Bekas Tambang

Batubara

Pertumbuhan mikrob bisa diartikan perbesaran maupun perbanyakan sel.

Dikatakan perbesaran apabila terjadi perbesaran volume sel, sedangkan

perbanyakan terjadi pada saat sel membelah diri. Pertumbuhan dapat didefinisikan

sebagai penambahan semua komponen kimiawi secara beraturan (Stanier et al.,

1984). Waktu yang diperlukan suatu organisme untuk membelah menjadi dua

disebut waktu generasi. Waktu generasi selama pertumbuhan aktif bervariasi

sesuai dengan jenis mikrob. Fase pertumbuhan bakteri dapat dibagi menjadi empat

fase, yaitu fase tenggang (lag), fase logaritma (log), fase stasioner dan fase

kematian (Volk & Wheeler, 1988). Pertumbuhan bakteri secara normal terbatas

baik oleh kekurangan zat gizi yang tersedia ataupun karena adanya akumulasi

hasil metabolisme beracun (Stanier et al., 1984).

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan menggunakan

metode agar tuang. Asumsi yang digunakan pada metode ini adalah bahwa tiap

mikrob yang hidup pada suspensi tanah berkembang membentuk suatu koloni jika

keadaan lingkungan memungkinkan. Hitungan total yang diperoleh meliputi

spesies yang berkembang pada media yang dipakai pada kondisi lingkungan

tertentu.

Pada Gambar dibawah dapat dilihat bentuk koloni mikrob yang diperoleh

dari hasil isolasi :


31/47

Gambar 2 Isolat Bakteri Pereduksi Sulfat

Gambar 3 Isolat Mikrob Selulolitik

Gambar 4 Isolat Mikrob Pendegradasi Xilan

Gambar 2 menampilkan isolat bakteri pereduksi sulfat. Bakteri anaerob ini

mempunyai ciri-ciri koloni berbentuk bundaran berwarna hitam. Gambar 3

merupakan isolat mikrob selulolitik, mikrob ini memiliki zona terang di sekitar

koloni. Zona terang tersebut menunjukkan aktivitas mikrob dalam menguraikan


32/47

selulosa. Sedangkan mikrob pendegradasi xilan (Gambar 4) menunjukan tepi

koloni yang bergerigi dan adanya zona bening di sekitar koloni tersebut.

4.2. Dinamika Populasi Mikrob

4.2.1 Total Bakteri

Gambar 5 menunjukan populasi total bakteri pada campuran sludge dan

tanah bekas tambang batubara. Jumlah total bakteri semakin berkurang seiring

dengan bertambahnya waktu inkubasi.

0

1020

30

40

50

60

0 5 10 15

Waktu Inkubasi (hari)

Populasi

(105)

Total Bakteri

Gambar 5 Dinamika Populasi Total Bakteri Selama Waktu Inkubasi

Faktor yang sangat mempengaruhi jumlah bakteri tersebut yaitu

kandungan oksigen yang semakin berkurang didalam sampel sehingga

pertumbuhan bakteri aerob akan menjadi terhambat dan akan mati. Populasi

bakteri mempunyai nilai yang tertinggi diantara mikrob lainnya. Hal ini

dikarenakan populasi ini mencakup semua jenis bakteri aerob yang ada didalam


33/47

sludge. Nilai pH campuran sludge bubur kertas dengan tanah bekas tambang

batubara tergolong netral-alkalin sehingga pada kisaran pH tersebut merupakan

kondisi lingkungan yang optimum untuk pertumbuhan bakteri (Situmorang &

Sudadi, 2001).

Analisis sludge bubur kertas yang dilakukan oleh Maulana (2005),

menunjukkan bahwa sludge mengandung komponen yang diperlukan untuk

pemupukan. Disamping mengandung unsur N, P dan C organik, sludge juga

mengandung unsur-unsur Ca, Mg, K, Na, Cu, Mn, Zn, dan Fe. Sludge bubur

kertas memiliki pH 8,87, KTK dan kandungan C-Organik tinggi (28,28 me/100g

dan 4,38%), N-total tergolong sedang, tetapi ketersediaan P rendah, kelarutan

sulfat berada pada kategori sedang, dan ketersediaan basa-basa yang tinggi (Tabel

lampiran 2).

4.2.2 Total Fungi

Pola yang sama juga ditunjukkan oleh pertumbuhan fungi, yaitu terjadinya

penurunan populasi fungi seiring dengan bertambahnya waktu inkubasi (Gambar

6). Disamping dengan semakin berkurangnya jumlah oksigen didalam sampel,

faktor pH juga sangat mempengaruhi pertumbuhan mikrob tersebut. Sampel yang

digunakan dalam isolasi ini mempunyai nilai pH yang tergolong netral (Gambar

10) sedangkan fungi dominan pada lingkungan dengan kondisi relatif masam (=

5). Aerasi yang buruk akibat penggenangan akan sangat menekan pertumbuhan

fungi dibandingkan pertumbuhan bakteri. Penelitian di Jepang juga menyebutkan

bahwa bakteri dominan dalam tanah yang tergenang, sedangkan fungi lebih

banyak pada lahan kering (Situmorang & Sudadi, 2001).


34/47

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15


Populasi(105)

Total fungi

Gambar 6 Dinamika Populasi Total Fungi Selama Waktu Inkubasi

4.2.3 Mikrob Selulolitik

Selulosa merupakan unsur pokok karbon yang terbanyak dari tanaman dan

ketersediaannya yang melimpah di alam. Unsur-unsur yang terdapat pada selulosa

yaitu terdiri dari C, H dan O dengan rumus molekul (C 6H10O5)n.

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15


populasi(105)

Mikrob Selulolitik

Gambar 7 Dinamika Populasi Mikrob Selulolitik Selama Waktu Inkubasi

Pada Gambar 7 terlihat selama waktu inkubasi jumlah mikrob pengurai

selulosa semakin lama semakin menurun. Menurunnya populasi mikrob pengurai


35/47

selulosa ini dikarenakan kondisi lingkungan yang reduktif. Kandungan oksigen

pada kondisi reduktif semakin lama semakin rendah sedangkan didalam sludge

terjadi persaingan kebutuhan oksigen antara mikrob sehingga populasi mikrob

pengurai selulosa semakin berkurang. Beberapa jenis fungi yang sangat berperan

penting dalam penguraian selulosa yaitu dari jenis Aspergilus, Chaetomium,

Curvularia, Fusarium, Memnoniella, Phoma, Thielavia, Trichoderma, sedangkan

kelompok bakteri yang dominan dalam penguraian selulosa yaitu Cytophaga dan

Sporocytophaga (Alexander, 1977).

Mikrob selulolitik berfungsi untuk menguraikan selulosa menjadi senyawa

yang lebih sederhana sehingga meningkatkan ketersediaan unsur hara dalam

tanah dan dapat tersedia bagi tanaman. Selulosa merupakan unsur yang relatif

lebih sulit untuk diuraikan dibandingkan xilan karena gugus polimernya yang

panjang dibandingkan xilan.

Sludge bubur kertas mempunyai kandungan C-organik yang tinggi

(4,38%) (Maulana, 2005). Mikrob pendegradasi selulosa dapat memanfaatkan C-

organik yang melimpah tersebut sebagai sumber karbon dalam metabolismenya

dan mendukung pertumbuhan mikro tersebut.

4.2.4 Mikrob Pendegradasi Xilan

Pada Gambar 8 dapat dilihat bahwa jumlah mikrob pendegradasi xilan

lebih sedikit dibandingkan dengan populasi mikrob selulolitik (Gambar 7). Hal ini

dikarenakan xilan yang merupakan bagian dari hemiselulosa jumlahnya lebih

sedikit daripada selulosa dan senyawa xilan lebih cepat diuraikan oleh sejumlah

besar mikrob dibandingkan dengan selulosa. Rantai xilan terdiri dari -D-xilosa


36/47

yang bersambungan secara 1,4 glikosidik. Rantai ini berasal dari rantai selulosa

dengan mengganti gugus-gugus CH2-OH dengan atom H; tetapi derajat

polimerisasinya jauh lebih rendah. Beberapa xilan mengandung arabinosa,

glukosa, galaktosa, dan glukuronat (Schlegel dan Schmidt, 1994).

0

10

20

3040

50

60

0 5 10 15


popu

lasi(10

5

)Mikrob Xilan

Gambar 8 Populasi Mikrob Pendegradasi Xilan Selama Waktu Inkubasi

4.2.5 Bakteri Pereduksi Sulfat

Selama 15 hari inkubasi, dapat memberikan gambaran bahwa populasi

bakteri pereduksi sulfat semakin tinggi jumlahnya seiring dengan semakin

bertambahnya waktu inkubasi, seperti yang terlihat pada Gambar 9. Dengan

semakin bertambahnya populasi bakteri pereduksi sulfat ini, maka sulfat yang

terdapat dalam tanah bekas tambang batubara akan semakin berkurang.

Faktor lingkungan yang mendukung pertumbuhan bakteri ini yaitu

ketersediaan oksigen yang semakin berkurang karena suasana reduksi. Pada

campuran tanah bekas tambang batubara dengan sludge ini juga menyediakan


37/47


38/47

Penggenangan yang dilakukan pada sampel akan meningkatkan pH tanah masam

dan menurunkan pH tanah alkali, sehingga pH tanah masam dan alkali akan

bertemu pada pH antara 6 dan 7 setelah penggenangan (De Datta, 1981).

Perubahan pH yang terjadi ini dapat diakibatkan oleh beberapa faktor,

seperti perubahan besi ferri menjadi ferro dan sulfat menjadi sulfida. Reaksi kimia

yang dilakukan oleh bakteri pereduksi sulfat selama waktu inkubasi dalam

keadaan tergenang yaitu : 2CH3CHOHCOOH + SO42- ? 2CH3COOH + 2H2O +

2CO2 + S2-. Pada reaksi kimia tersebut dapat dilihat bahwa terjadi reaksi reduksi

sulfat menjadi sulfida sehingga pH sampel akan meningkat (Gambar 10).

Penurunan kadar sulfat ini telah dibuktikan pada penelitian sebelumnya yaitu dari

381,19 ppm ke 288,54 ppm.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 5 10 15


KisaranpH

TBTB + Sludge

TBTB

Gambar 10 Perubahan Nilai pH Selama Waktu Inkubasi


39/47

Sejalan dengan semakin bertambahnya waktu inkubasi pada campuran

tanah bekas tambang batubara dengan sludge bubur kertas yang digenangi selama

15 hari, nilai Eh semakin menurun (Gambar 11). Penurunan nilai Eh ini didukung

juga oleh kandungan bahan organik dalam sludge yang cukup tinggi yaitu sebesar

28,28 me/100g (Maulana, 2005).

Apabila mikrob aerobik telah menggunakan oksigen selama masa

penggenangan, maka bakteri anaerob akan menjadi dominan. Respirasi mikrob

secara anaerobik akan melibatkan serangkaian reaksi reduksi-oksidasi. Dalam

reaksi tersebut bahan organik berfungsi sebagai pemberi elektron dan senyawa

anorganik sebagai penerima elektron atau senyawa anorganik tereduksi. Makin

tinggi tingkat reduksi, maka akan semakin padat elektron di larutan tanah dan

potensi redoks (Eh) menurun. Penurunan potensial redoks lebih cepat di tanah

yang mengandung bahan organik tinggi (Situmorang & Sudadi, 2001).

-50

0

50

100

150

200

0 5 10 15


KisaranEh(milivolt)

TBTB

TBTB + sludge

Gambar 11 Perubahan Nilai Eh Selama Waktu Inkubasi


40/47

Potensial redoks secara kualitatif mengukur kecenderungan untuk

mengoksidasi atau mereduksi bahan-bahan yang rentan. Semakin tinggi

kandungan bahan organik, maka akan semakin besar intensitas reduksinya. Salah

satu sumber elektron berasal dari bahan organik.

4.3.2 Kandungan Logam Berat

Kandungan logam berat yang melebihi ambang batas dapat merusak

lingkungan dan membahayakan kesehatan makhluk hidup. Sludge bubur kertas

diduga mengandung logam-logam berat yang dapat mencemari lahan bekas

tambang batubara, sehingga perlu dilakukan analisis logam berat. Logam-logam

yang dijadikan sebagai parameter dalam analisa ini yaitu Cr6+, Cd, Pb, dan Hg.

Pengukuran logam berat tersebut dilakukan pada tanah bekas tambang batubara

dan campuran tanah bekas tambang batubara dengan sludge bubur kertas.

Pengukuran logam berat untuk unsur krom berdasarkan atas ketersediaan unsur

tersebut dalam larutan tanah, sedangkan untuk kadmium, timbal dan raksa diukur

berdasarkan kandungan total dalam sampel. Pengukuran logam berat dilakukan

dalam dua tahap yaitu pada hari ke-0 dan hari ke-15 inkubasi.

Hasil analisa yang dilakukan Laboratorium Balai Besar Industri Agro

(BBIA) disajikan pada Tabel 1. Pada Tabel tersebut dapat dilihat adanya

penurunan konsentrasi logam berat selama 15 hari waktu inkubasi baik pada tanah

bekas tambang batubara maupun campuran tanah bekas tambang batubara dengan

sludge bubur kertas. Konsentrasi logam berat pada campuran tanah bekas tambang

batubara dengan sludge bubur kertas untuk krom mengalami penurunan sebesar

0,630, kadmium sebesar 0,001, timbal sebesar 0,353 sedangkan unsur raksa


41/47

pada hari ke-15 inkubasi tidak terdapat pada campuran sludge kertas dengan tanah

bekas tambang batubara.

Tabel 1 Kadar logam-logam berat dalam campuran sludge bubur kertas dengan

tanah bekas tambang batubara pada hari ke-0 dan 15 inkubasi.

Parameter Satuan

Tanah

(hari inkubasi)

Tanah + Sludge

(hari inkubasi)

Ambang

Batas

(Bappenas,

2006)

0 15 0 15

Krom (Cr6+)

Kadmium (Cd)Timbal (Pb)

Raksa (Hg)

ppm

ppmppm

ppm

0,870

< 0,0040,360

0,011

0,430

0,0030,015

0,000

0,770

< 0,0040,360

0,010

0,140

0,0030,007

0,000

0,50

0,241,00

0,20

Ambang batas logam berat untuk tanah pertanian menurut Bappenas

(2006), menunjukkan bahwa konsentrasi logam berat yang terdapat didalam

campuran tanah bekas tambang batubara dengan sludge bubur kertas berada

dibawah ambang batas dan tidak bersifat racun sehingga campuran ini tidak

dikategorikan sebagai limbah berbahaya dan beracun (B3).


42/47

5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. KESIMPULAN

Sludge kertas mengandung mikrob-mikrob fungsional seperti bakteri

pereduksi sulfat, mikrob selulolitik, dan mikrob pendegradasi xilan. Populasi

mikrob selulolitik dan mikrob pendegradasi xilan semakin menurun dengan

bertambahnya waktu inkubasi dan sebaliknya dengan populasi bakteri pereduksi

sulfat yang semakin meningkat dengan semakin bertambahnya waktu inkubasi.

Campuran tanah bekas tambang batubara dengan sludge bubur kertas yang

digenangi mengakibatkan naiknya nilai pH dan menurunnya nilai Eh. Sedangkan

kandungan logam berat pada campuran tanah bekas tambang batubara dan sludge

berada di bawah ambang batas sehingga campuran ini tidak dikategorikan sebagai

limbah berbahaya dan beracun (B3).

5.2. SARAN

Perlu dilakukan uji lanjut untuk mengidentifikasi jenis bakteri yang

tumbuh pada sludge bubur kertas dan pengaruh lingkungan terhadap pertumbuhan

mikrob pengkoloni sludge tersebut.


43/47

DAFTAR PUSTAKA

Alexander, M. 1977. Introduction to Soil Microbiology. 2nd ed. Wiley EasternLimited. New Delhi.

Anas, I. 1989. Biologi Tanah dalam Praktek. Direktorat Jenderal Pendidikan

Tinggi. Pusat Antar Universitas Bioteknlologi. IPB. Bogor.

Atlas, R.M. dan R. Barha. 1981. Microbial Ecology: Fundamental and

Aplications. Addison-Wesley Publishing C. Inc., Philippines.

Bappenas. 2006. Baku Mutu Logam Berat. www.bappenas.go.id.

Clesceri, L., S. Arnold E. and G, Andrew D. Eaton. 1998. Standard Method for

the Examination of Water and Watewater 20th edition. American Public

Health Association. Washington DC.

De Datta, S.K. 1981. Principles and Practices of Rice Production. InternationalRice Research Institute. Los Banos, Philippines. 618.P.

Djajakirana, G. 2001. Kerusakan Tanah Sebagai Dampak Pembangunan

Pertanian. Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.Bogor.

Freney, J. and J. Boonjawat. 1983. Sulfur Transformation In Wetland Soils. InSulfur In South East Asian and South Pasific Agriculture. Blair G. J. and Ti

II A. R. (Ed) Indonesia.UNE.

Fry, J.C. 1987. Functional Roles of Major Groups of Bacteria Associated With

Detritus, In: D.J.W. Moriarty dan R.S.V. Pulin (Ed.) Detritus and MicrobialEcology In Aquaculture. ICLARM Conference Proceedings. International

Center For Living Aquatic Resources Management, Manila.

Halim, A. 2003. Pemanfaatan Limbah Padat Sludge Industri Kertas Untuk

Pembuatan Kompos Sebagai Media Tanam Padi. Skripsi. Institut PertanianBogor. Bogor.

Herbert, B.N. and P.D. Gilbert. 1984. Isolation and Growth of Sulfate ReducingBacteria. In : Microbiologycal Methodes of Environment Biotechnology.

Academic Press, Orlando, Florida.

Holt, J.G., N.R. Kriegh., P. H. A. Sneath and J.T. Stanlley. 1994. BergeysManual of Determinative Bacteriology, 9th Ed. Williams dan Wilkins,Baltimore.

Horikoshi, K. 1996. Alkaliphiles : From an industrial point of view. FEMS.

Microbial Rev 18 : 259 270.


44/47

Kulkarni, N. A. Shendye. and M. Rao. 1999. Molecular and biotechnological

aspects of xylanases. FEMS Microbial Rev 23 : 411 - 456.

Labeda, D.P. 1990. Isolation of Biotechnological Organism From Nature.

McGraw-Hill. USA.

Lestariningsih, R. 2003. Reduksi Sulfat Menggunakan Bakteri CampuranAnaerob. Skripsi. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Liana, A. 2002. Pengendalian Kualitas Pada Proses Produksi Kertas Medium DiPT Indah Kiat Bubur kertas & Paper Serang Mill. Skripsi. Institut Pertanian

Bogor. Bogor.

LHermite, P. 1988. Sewage Sludge Treatment and Use Elsevier Applied Science.New York.

Lindsay, W. L. 1979. Chemical Equilibria In Soils. Jhon Wiley and Sons.New York.

Metcalf dan Eddy. 1991. Waste Water Engineering: Treatment Disposal. TataMc.Graw Hill Publishing Company, New Delhi.

Nakamura, S., K. Wakayabashi, R. Nakai, R. Aono, dan K. Horikoshi. 1993.

Purification and same properties of alkaline xylanase from alkaliphilicBacillus sp. Strain 41m1. Appl and Environment Microbial. 59 (7) : 2311 2316.

Pelczar, M.J. dan E.C.S. Chan. 1986. Dasar-Dasar Mikrobiologi I. Terjemahan.UI

Press. Jakarta.

Postgate, J.R. 1984. The Sulfate Reducing Bacteria. Cambridge University Press,

Cambridge.

Rahmanta, A. 2003. Isolasi Bakteri Termofil Penghasil Xilanase dan KarakterisasiXilanase Isolat RT3 dan TR18. Skripsi. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Rochani, S. dan D. Retno. 1997. Acid Main Drainage: General overview andstrategis to control impacts. Indonesian Mining J. 3 (2): 36 42.

Schlegel, H.G. dan K. Schmidt. 1994. Mikrobiologi Umum. Gadjah MadaUniversity Press. Yogyakarta.

Senior, D.J., Mayers P.R. and Saddier J. N. 1990. The interaction of xilanases

with commercial pulps. Biotechnol Bioeng 37 : 274 279.


45/47

Simarmata, T., R. Hindersah, M. Kalay, dan Sumadi. 2004. Pemanfaatan Limbah

Abu Terbang (Fly Ash) Boiler Berbahan Bakar Gambut dan KomposLumpur (Sludge) Eks Ipal Proses Organik Dari Industri Pulp dan Kertas

Ditinjau Dari Aspek Tanaman. Makalah. Jakarta.

Situmorang, R. dan U. Sudadi. 2001. Tanah Sawah. Institut Pertanian Bogor.

Bogor.

Soepardi, G. 1983. Sifat dan Ciri Tanah. Departemen Ilmu-Ilmu Tanah. IPB.Bogor.

Stanier, R., E. Adelberg. dan J. Ingkraham. 1984. Dunia Mikrob II. BhrataraKarya Aksara. Jakarta.

Supriyanto, A. 1993. Pencegahan dan Penanggulangan Lingkungan Akibat

Industri Farmasi. Training Pengendalian Pencemaran Proyek PengembanganSumberdaya Energi dan Pengendalian Pencemaran Industri, BekerjasamaDengan Akademik Kimia Analisis Bogor.

Volk, W. A. dan M. F. Wheeler. 1988. Mikrobiologi Dasar Jilid 1. Terjemahan.5th Ed. Adisoemarto. Erlanggga. Jakarta.

Widyati, E., C. Kusmana, I. Anas, dan E. Santoso. 2005. Pemanfaatan Sludge

Industri Kertas Sebagai Agen Pembenah Tanah Pada Lahan Bekas TambangBatubara. Dalam proses penerbitan Jurnal Litbang Hutan.

Zinder, S. H and T. D. Brock. 1978. Microbial Transformation of Sulfur In The

Environment. In : Sulfur In The Enviromental. Jhon Willey and Sons. NewYork.


46/47

Lampiran 1 Sifat Fisik, Kimia dan Biologi Tanah Bekas Tambang Batubara

Parameter Satuan Nilai

pH H2O 3.12

KTK me/100g 6.51C-Org % 1.21

N-total % 0.02

P-bray 1 ppm 2.73

Ca me/100g 7.21

Mg me/100g 5.01

Na me/100g 0.29

K me/100g 0.15

Fe ppm 314.98

Zn ppm 55.8

Cu ppm 8.75Mn ppm 152.95

SO4 ppm 21000

bobot isi g/cm3 1,71

porositas 35,46

air tersedia % 9,22

Total fungi -

Total bakteri 2 x 105

Sumber : Maulana (2005)

Lampiran 2 Sifat Kimia Limbah Industri Kertas

Parameter Satuan

Sludge Bubur

Kertas

pH H2O 8.87

KTK me/100g 28.28

C-Org % 4.38

N-total % 0.40

P-bray 1 ppm 9.90

P-HCl 25% ppm 35.50

Ca me/100g 48.10Mg me/100g 6.49

Na me/100g 19.82

K me/100g 9.85

Fe ppm 0.64

Zn ppm 0.60

Cu ppm 0.08

Mn ppm 0.56

Pb ppm 3.60

SO4 ppm 186.30

Sumber : Maulana (2005)


47/47

Lampiran 3 Media Pertumbuhan Mikrob Selulolitik

Media Komposisi (/L)

KH2PO4 1 gramK2SO4. 7H2O 0,5 gram

NaCl 0,5 gramFeSO4 0,01 gramMnSO4 0,01 gram

(NH4)NO3 1 gramAir 800 ml

Agar Bacto 20 gramLarutan Tepung Selulosa 10 gram/ 200 ml

Sumber : Anas, 1989

Lampiran 4 Media Pertumbuhan Mikrob Pendegradasi XilanMedia Komposisi ( % b/v )

Polypepton 0.5Yeast extract 0.1K2HPO4 0.12

MgSO4 0.02Oat spelt xylan 0.05

Sumber : Nakamura, 1993

Lampiran 5 Media Pertumbuhan Bakteri Pereduksi Sulfat

Media Komposisi (/L)

Triptic soy 40 gramAgar 5 gramSodium laktat 2.4 ml

MgSO4 2 gramFe(NH4)SO4 2 gram

NH4Cl 0.2 gramKH2PO4 0.5 gramAsam askorbat 0.1 gram

Sumber : Clesceri, 1998

dinamika populasi mikrob dalam campuran tanah bekas tambang batubara dengan sludge selama proses...

Documents