FITOREMEDIASI (BIODIVERSITAS)

Rony IrawantoProgram S2 Teknik Lingkungan

ITS Surabaya

Phyto(tumbuhan/tanaman), Remediation(memperbaiki/membersihkan)

Suatu sistim dimana tanaman dapat mengubah zat kontaminan (pencemar/polutan) menjadi berkurang atau tidak berbahaya bahkan menjadi bahan yang dapat digunakan kembali (re-use).

Fitoremidiasi

Teknologi pembersihan, penghilangan atau penguranganpolutan berbahaya (spt: logam berat, pestisida, senyawaberacun, dll) dalam media lingkungan (tanah atau air)dengan menggunakan bantuan tanaman (hiperakumulator).

Tanaman Hiperakumulator

Jenis Tanaman KontaminanPopulus spp. (poplar, cottonwood)

Hydrocarbons, chlorinat. solvents, explosives, MTBE, HCN, wastewater, & pesticides

Salix sp. (willow) Hydrocarbons, HCN wastewater, leachate

Ecalyptus spp., Tamarix Hydraulic control, arsenicMorus rubra (red mulberry) PAHsThespesia populnea (milo) and Prosopis pallida (kiawe)

Petroleum hydrocarbons

Jenis Tanaman Unsur Yg DiserapThlaspi caerulescens Zink (Zn) dan Kadmium

(Cd) Alyssum sp., Berkheya sp., Sebertia acuminata

Nikel (Ni)

Brassicacea sp. SulfatePteris vittata, Pityrogramma calomelanos

Arsenik (As)

Pteris vittata, Nicotiana tabacum, Liriodendron tulipifera.

Mercuri (Hg)

Thlaspi caerulescens, Alyssum murale, Oryza sativa

Senyawa organik(petroleum hydrocarbons, PCBs, PAHs)

Brassica sp. Emas (Au)Brassica juncea. Selenium (Se)

PLANTS METAL CONCENTRATION (mg metal/kg dry matter)

Eichhornia crassipes Fe 14400Thlapsi caerulescens Zn(roots) 25000Minuartia verna Cu(roots)

Pb(roots)Cd(leaves)

185026300348

Jasione montana As (leaves) 3100Mechovia grandiflora Mn(leaves) 7000Acrocephalus robertii Co(leaves) 1490Psychotria douarrei Ni (roots) 92000Pearsonia metallifera Cr (roots) 1620Astragalus preussi U(leaves, roots) 70Astragalus acemosus Se(leaves) 15000Alyssum bertholonii Ni(shoots) 13400Miconia lutescens Al (shoots) 6800

Proses fitoremediasi tidak lepas dari peran mikroorganisme yang beradadi akar (rhizobakteria). Interaksi antara tumbuhan dan bakteria diketahuidapat meningkatkan proses fitoremediasi.

Species of bacterial Domestic wastewater

Root of C. alternifolius

Root ofN. nucifera

Soil

initial after initial after initial after initial afterbeta proteobacterium ✓ - - - - - - -Dechloromonas sp. ✓ - - - - - -Flavobacterium sp. ✓ ✓ ✓ ✓ - - - -Janthinobacterium sp. - - ✓ ✓ - ✓

Pseudomonas sp. ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

Polynucleobacternecessarius

✓ ✓ - - - - - -

Pseudomonas viridiflava ✓ - - - - - -Pseudomonas poae ✓ - - - - - - -Pseudomonas putida - ✓ - - - - - ✓

Pseudomonas jessenii - - ✓ ✓ ✓ ✓ - -Pseudomonas fluorescens - - ✓ ✓ - - - -Pseudomonas syringae - - ✓ - - - - -Pseudomonas koreensis - - - - ✓ - - -Prochlorococcus sp. - - ✓ - - - - -Rhizobium undicola - ✓ ✓ ✓ - - - ✓

Fitoekstraksi, Fitovolatilisasi, Fitodegradasi, Fitostabilisasi, Rhizofiltrasi, Interaksi dgn mikroorganisme.

Konsep dasar Fitoremidiasi

Proses pemulihan kualitas lingkungan menggunakan tumbuhan.

Proses Fitoremediasi1. Phytoacumulation: tumbuhan menarik zat kontaminan

sehingga berakumulasi disekitar akar tumbuhan.2. Rhizofiltration: proses adsorpsi / pengendapan zat

kontaminan oleh akar untuk menempel pada akar.3. Phytostabilization: penempelan zat-zat kontaminan

tertentu pada akar yang tidak mungkin terserap kedalambatang tumbuhan.

4. Rhyzodegradetion: penguraian zat-zat kontaminan olehaktivitas microorganisme.

5. Phytodegradation: penguraian zat kontamin.6. Phytovolatization: transpirasi zat kontaminan oleh

tumbuhan dalam bentuk yang telah menjadi larutan teruraisebagai bahan yang tidak berbahaya

Cyperus papyrus memiliki nilai efisensi 87,80% dan mampumenyisihkan TSS sebesar 42,5%, dengan debit 90 ml/menit(Wilujeng, 2006).Ceratophyllum submersum mampu menurunkan kadar nitrogendalam air limbah dengan nilai 0,036 + 0,002 mg/l/hari danpenurunan BOD selama 10 hari 35 % (Essa, 2009).Eceng gondok dengan penutupan 50% dari luas area, mampumenurunkan residu tersuspensi 75,74-85,45 % dan COD 55,52-76,83% (Rossiana, dkk 2007).Ipomoe sp., Mikania cordata, Azolla sp. dan Limnocharis flavamampu mengakumulasi sianida dan timbal dalam jumlah cukupbesar (Juhaeti, dkk 2005).Mendong (Iris sibirica), teratai (Nymphaea firecrest), kiambang(Spirodella polyrrhiza) dan hydrilla (Hydrilla verticillata) mampumemfitoremediasi limbah rumah tangga (Yusuf, 2008).Salvinia malesta, monochoria vaginalis dan Limnochorus flavaterbukti sebagai akumulator merkuri, sianida dan logam beratlainnya (Rahmansyah, dkk 2009).

HasilHasil PenelitianPenelitian TanamanTanaman AirAir

CONSTRUCTED WETLANDFWS ( FREE WATER SURFACE)– vegetasi dengan kolam dan saluran– Dangkal– Kecepatan aliran rendah

SFS (SUB SURFACE FLOW SYSTEM)– Vegetasi dengan aliran bawah tanah– Kecepatan aliran sangat rendah– Vegetated Submerged Bed (VSB) system

WASTE WATER GARDENPengelolaan limbah cair dengan tanaman air dalam susunan taman yang indah, dikenal dengan sebutan Wastewater Garden (WWG).

Air limbah (air bekas cucian, mandi & septik tank) dapat langsungdialirkan ke bak penampung berisi kerikil yang diatas ditumbuhidengan berbagai jenis tanaman. Tanaman akan menyerap nutrisidlm air limbah tsb bersamaan dengan oksigen, dan mikroorganismeyang terdapat didalamnya melenyapkan bakteri berbahaya /penyakit dalam air limbah.

Tanaman wetland / tanaman air (Floating, Emergen, Subemerged)

JENIS TANAMAN FITOREMEDIASI

Berdiri1957 PTN terkemuka di Indonesia

Eco campus

Pengelolaan Lingkungan, Hutan Kota

Seluas 180 Ha

Kawasan Hijau (Pertanian, Penghijauan & Konservasi)

Lokasi Geografis

Kec. Sukolilo, Dataran rendah, 3 Saluran air ke pantai

Kawasan kampus (lahan basah) keanekaragaman hayati (tumb & hewan) khas & spesifik. Berbagai jenis tumbuhan yang ada menyediakan habitat hidup hewan

disekitarnya

Potensi Keanekaragaman Hayati di Kawasan Kampus ITS Surabaya

No Jenis Suku Nama Lokal1 Acacia auriculiformis Fabaceae Akasia2 Albizia saman Fabaceae Trembesi3 Annona muricata Annonaceae Sirsak4 Caloptropis gigantea Asclepidaceae Biduri5 Capsicum frutescens Solanaceae Cabe rawit6 Carica papaya Caricaceae Pepaya7 Cassia alata Leguminoceae Ketepeng8 Cassia tora Fabaceae Ketepeng kecil9 Casuarina equisetifolia Casuarinaceae Cemara angin10 Colocasia esculenta Araceae Tales11 Crescentia cujete Bignoniaceae Mojopahit12 Crinum asiaticum Amarylidaceae Bakung13 Curcuma domestica Zingiberaceae Kunyit14 Eclipta prostata Astraceae Urang aring15 Eichhornia crasipes Pantaderaceae Eceng gondok16 Eugenia cumini Myrtaceae Duwet17 Hibiscus tiliaceus Malvaceae Waru laut18 Imperata clindrica Graminae Alang alang19 Ipomoea aquatica Convolvulaceae Kangkung20 Jasticia gendarussa Acanthaceae Gandarusa 21 Lantana camara Verbenaceae Temblekan22 Leucaena leucocephala Fabaceae Lamtoro23 Melaleuca cajuputi Myrtaceae Kayu putih24 Melia azedarach Meliaceae Mindi25 Morinda citrifolia Rubiaceae Mengkudu26 Nothopanex scutellarium Araliaceae Mangkokan27 Nymphaea nouchali Nymphaceae Teratai tunjung28 Ocimum sanctum Lamiaceae Kemangi29 Pandanus amaryllifolius Pandanaceae Pandan wangi30 Pistia stratiotes Araceae Kayu apu31 Pluchea indica Astraceae Beluntas32 Portulaca oleracea Portulacaceae Krokot33 Psidium guajava Myrtaceae Jambu biji34 Sesbania grandiflora Leguminoceae Turi35 Tectona grandis Lamiaceae Jati36 Terminalia catappa Combretaceae Ketapang

Jenis tanaman yang telah diketahui dalam penelitian sebelumnya di kawasan kampus ITS adalah:

36 jenis, 35 marga, 26 suku,

Inventarisasi Keanekaragaman Tumbuhan Air di Kampus ITS sebagai Fitoremediasi Limbah Cair Domestik dengan Sistem Lahan Basah Buatan

PROPOSAL THESIS

Faktor yang mendukung kesuksesan fitoremediasi

• Adanya ketersediaan tanaman hiperakumulator yang cocok.• Adanya kerja sama yang baik antar bidang ilmu lain

Tanaman hiperakumulator yang telahditemukan hingga saat ini mencakupsekitar 400 spesies bukan hanya yang mampu membersihkan metal (logam), non logam, metaloid, tetapi juga senyawa organik .

Apakah di Indonesia ada tanamanhiperakumulator?

Botanic Garden

created to integrate and conserve a great diversity of plant species mostly for medicinal interests.

created to storing and displaying plants for taxonomic studies.

redevelopped to take on new roles in botanicresource management such as:

– Biodiversity conservation– Environmental education– Sustainable development

• Environment and sustainable development have become an important concern;

• Some institutions have oriented their research activities towards new fields where knowledge about ecology, physiology and development of plants could be used to address environmental problems.

EnvironmentalEnvironmental concernsconcerns

Terdiri dari 4 Kebun Raya :Kebun Raya Bogor (KRB)didirikan 1817, Luas 87 ha, ketinggian 235-250 m dpl, Spesifik tan. dataran rendah basah. Kebun Raya Cibodas (KRC)didirikan 1862, Luas 100 ha,ketinggian 1425 m dpl, Spesifik tan. dataran tinggi basah. Kebun Raya Purwodadi (KRP)didirikan 1941, Luas 85 ha,ketinggian 300 m dpl, Spesifikasi tan. dataran rendah kering. Kebun Raya “Eka Karya” Bali (KRE)didirikan 1954, Luas 154,5 haketinggian 1200-1450 m dpl,Spesifikasi tan. dataran tinggi kering.

KEBUN RAYA INDONESIA

Ekowisata

Penelitian

Konservasi

Pendidikan Kebun Raya sebagai lembaga konservasi tumbuhan ex-situ, melakukan tugas konservasitumbuhan yang memiliki nilai ilmu pengetahuan dan berpotensi.

Tugas Pokok Fungsi

Koleksi Kebun

Jumlah Koleksi Tanaman :KRB yaitu 212 famili, 1242 genus, 3383 jenis dan 13433 spesimenKRC yaitu 150 famili, 492 genus, 1017 jenis dan5371 spesimenKRP yaitu 174 famili, 908 genus, 1895 jenis dan10926 spesimenKRE yaitu 198 famili, 939 genus, 2111 jenis dan18023 spesimen

Koleksi yang ada merupakan bukti dari upaya konservasi.

Bermodal koleksi tumbuhan, kebun raya berfungsi sebagaipelayanan jasa dan informasi (identifikasi / penelitian).Melalui koleksi, peningkatan pemahaman & kesadaranmasyarakat betapa pentingnya tumbuhan dan keragamanjenis yang kita miliki.

Mengingat keanekaragaman hayati di Indonesia yang sangattinggi, dan kekayaan jenis tumbuhan yang cukup banyak,tidak menutup kemungkinan adanya jenis-jenis tumbuhanyang berpotensi dalam menyelesaikan permasalahanlingkungan.

Terdapat 34 jenis tanaman air dengan 20 jenis (koleksi) dan14 jenis (non koleksi) di KRP.

TanamanTanaman Air Air didi KRPKRP

Acanthus ili8cifolius L.

Ceratopteris thalictroides (L.) Brongn

Myriophyllum sp.

Bacopa caroliniana Robinson

?

Cyperus papyrus L.Echinodorus radicans Engelm

Cyperus malaccensis Lamk.

Pistia stratiotes L.

Azolla sp.Lemna sp.

Typha aqustifolia L.

Oryza sativa L.

Sagittaria lancifolia L. subsp. lancifoliaThalia geniculata L.

Cyperus rotundus L.

Coix lacryma-jobi L.

Lasia spinosa (L.) ThwaitesNeptuna plena (L.) Benth.

??

Nymphaea lotus L.

Nymphaea spNymphaea sp.

Nelumbo nucifera Gaertn.

Konsep Fitoremediasi cukup sederhana, ekonomis, efektif dan sangat mempertimbang kan aspek ekologis, bahkan dapat ditata secara estetis (taman)untuk menangani permasalahan lingkungan