Oleh : Agita Raka Pratiwi

FMIPA/Jurusan Kimia/C

101810301013

Potensi Bunga Matahari (Helianthus annus L.) Sebagai Fitoremediasi

Akumulasi Logam Berat pada Lahan Bekas Tambang Batubara

Abstrak

Penambangan batubara yang umumnya menggunakan teknik

penambangan terbuka, membuang seluruh lapisan tanah yang berada di atas

cadangan bahan galian dengan cara oksidasi mineral sulfidik yakni melepaskan

asam sulfat yang akan menurunkan pH tanah secara drastis. Peristiwa ini dikenal

dengan air asam tambang (acid mine drainage/AMD). Akibat yang paling

berbahaya dari air asam tambang adalah tingginya akumulasi logam-logam tanah

dan air. Hal ini selain akan memperberat pekerjaan rehabilitasi lahan juga dapat

membahayakan kesehatan masyarakat di dekat lokasi penambangan karena pada

umumnya mereka memanfaatkan air sungai yang melalui daerah pertambangan.

Fitoremediasi dengan menggunakan aktivitas tanaman merupakan salah satu

teknologi yang dapat diterapkan untuk menangani akumulasi logam-logam

tersebut. Bunga Matahari (Helianthus annus L.) mempunyai kemampuan untuk

mengakumulasi logam-logam berat pada tanah bekas penambangan seperti Pb,

Zn, Cu, dan Zn memiliki prospek yang baik untuk dikembangkan dalam

mengatasi akumulasi logam pada lahan bekas tambang.

Kata kunci : akumulasi logam, bunga matahari, fitoremediasi, penambangan

1

Pendahuluan

Salah satu fungsi hutan adalah sebagai pengatur tata air. Melalui

mekanisme penyaringan oleh partikel tanah di bawah hutan, kualitas air yang

muncul disekitar hutan menjadi jernih. Selain itu, hutan juga dapat mengatur

kuantitas air dengan cara menyerap sebagai air tanah sehingga air tidak meluap

ketika musim penghujan dan air tetap tersedia ketika musim kemarau.

Aktivitas manusia sering kali dapat mengganggu fungsi hutan. Salah satu

kegiatan manusia yang paling berat dampaknya terhadap hutan adalah kegiatan di

sektor pertambangan. Sektor ini memberikan dua dampak berlawanan, yaitu

sumber kemakmuran dan kerusakan lingkungan. Pendapatan negara dari sektor

penambangan batubara dan mineral meningkatkan ekonomi nasional. Akan tetapi

sektor tersebut telah menurunkan luas lahan hutan bahkan menghilangkan hutan.

Batubara di Indonesia umumnya diekstrak dengan sistem penambangan

terbuka (opened pit mixing). Hal ini dikarenakan cadangan batubara di Indonesia

umumnya terletak dekat dengan permukaan tanah sehingga penambangan terbuka

merupakan cara yang paling aman dan ekonomis. Penambangan dengan sistem ini

membuang semua lapisan tanah di atas galian batubara, termasuk lahan hutan

yang ada di atasnya. Sehingga penambangan sistem ini dilakukan dengan

menghilangkan ekosistem hutan beserta seluruh fungsinya.

Dampak penambangan terbuka yang paling serius adalah adanya air asam

tambang sehingga upaya revegetasi lahan menghadapi banyak hambatan. Air

asam tambang adalah oksidasi mineral bersulfur sehingga melepaskan sulfat ke

lingkungan. Akibatnya pH tanah menjadi sangat rendah sehingga unsur hara

makro tidak tersedia karena terikat oleh ion-ion logam. Sebaliknya unsur-unsur

hara mikro yang umumnya terdiri atas logam-logam kelarutannya menjadi sangat

tinggi (Tan dalam Widyanti, 2009).

Memperhatikan kondisi di atas maka untuk melakukan rehabilitasi lahan

menghadapi banyak hambatan. Namun demikian, beberapa jenis tumbuhan

ditemukan mempunyai kemampuan untuk hidup pada lingkungan yang 2

mengandung logam cukup tinggi. Pada lahan yang mempunyai kandungan logam

cukup tinggi diperlukan jenis tanaman yang mampu menurunkan akumulasi

logam sehingga kualitas lingkungan meningkat. Penurunan konsentrasi

pencemaran dengan menggunakan aktivitas tanaman disebut fitoremediasi

(Widyati, 2009).

Fitoremediasi adalah teknologi proses dengan menggunakan tanaman

untuk menghilangkan dan memperbaiki kondisi tanah, slugde, kolam, sungai dari

kontaminan. Metode fitoremiediasi sangat berkembang pesat karena metode ini

mempunyai beberapa keunggulan diantaranya secara finansial relatif lebih murah

bila dibandingkan dengan metode konvensional.

Beberapa jenis tanaman yang mempunyai kemampuan sebagai akumulator

logam berat. Salah satu yang paling terkenal adalah Bunga Matahari (Helianthus

annus L.) dapat mengakumulasikan logam berat seperti Arsen dan Uranium.

Tanaman seperti bunga matahari (Helianthus annus L.) menunjukkan toleransi

yang tinggi terhadap logam berat dan karena itu, digunakan dalam studi

fitoremediasi (Wikipedia, 2012). Ximenez-Embun et al. (dalam Angelova et al.,

2012) menyatakan bunga matahari efektif dalam mengurangi kandungan Pb, Cr,

Zn, Cd, dan Ni. Melihat hal tersebut dapat dikatakan potensi bunga matahari

sebagai fitoremediasi sangat besar khususnya untuk lahan bekas pertambangan

batubara.

Pembahasan

Kegiatan penambangan selalu menyebabkan masalah lingkungan yang

dapat merusak ekosistem dan kesehatan manusia. Salah satunya teknik

pertambangan terbuka batubara yang menggunakan oksidasi mineral sulfidik

untuk membuang lapisan tanah diatas galian sehingga pada lahan bekas tambang

terjadi akumulasi logam-logam berat dan turunnya pH tanah. Penurunan pH

otomatis membuat tanah dan air tanah bersifat asam sehingga dikenal sebagai air

asam tambang. Fenomena tersebut didukung dengan tingginya curah hujan di

daerah tropis Indonesia. Air asam tambang mengakibatkan air disekitar lokasi

3

pertambangan tidak layak untuk dimanfaatkan oleh penduduk sekitar karena

bersifat asam dan mengandung banyak logam berat yang terlarut.

Air asam tambang ditandai dengan berubahnya warna air menjadi merah

jingga karena ion ferro (Fe2+) yang terdapat dalam mineral pirit teroksidasi

menjadi ferri (Fe3+). Hasil pengukuran logam Fe, Mn, Zn dan Cu pada tanah bekas

tambang batubara PT. Bukit Asam mempunyai nilai jauh di atas ambang batas

yang diijinkan, sedangkan untuk air hanya Fe dan Mn yang melampaui ambang

batas (Widyati, 2006).

Secara kimia, formasi batuan tempat terbentuknya batubara di Indonesia

umumnya tersusun atas mineral sulfidik (PT. Bukit Asam, komunikasi pribadi).

Mineral yang tersisa (baik over burden maupun sisa galian) ketika bersinggungan

dengan udara dan atau air akan cepat teroksidasi menghasilkan asam sulfat.

Karena asam sulfat merupakan asam sangat kuat, maka pH tanah dan air akan

mengalami penurunan secara drastis. Hasil pengukuran pada tanah bekas tambang

batubara PT. Bukit Asam mempunyai pH 2,8 – 3,2 ; sedangkan air mempunyai

pH 1,6 – 5,2 (Widyati, 2006).

Menurut Costello (dalam Widyati, 2009), terjadinya air asam tambang

diawali dari oksidasi pirit yang digambarkan pada reaksi berikut :

selanjutnya ion ferro sangat mudah teroksidasi menjadi ferri yang memberi warna

merah pada air, reaksinya digambarkan sebagai berikut :

Berdasarkan reaksi tersebut terlihat bahwa logam Fe akan terakumulasi

dengan baik pada daerah tanah maupun air. Disamping Fe juga dijumpai logam-

logam lain seperti Mn, Zn, Cu, Ni, Pb, Cd, dan lain-lain. Hal ini karena mineral

umum yang terdapat pada lahan bekas tambang batubara selain pirit (FeS) antara

4

lain spalerit (ZnS), galena (PbS), milerit (NiS), ginokrit (CdS), kalkopirit

(CuFeS), dan lain-lain (Costelo dalam Widyati, 2009).

Adanya air asam tambang mengakibatkan lahan bekas tambang batubara

membutuhkan penanganan serius terutama untuk menetralkan tingkat keasaman

dan menurunkan akumulasi logam-logam berat yang terlarut dalam tanah.

Beberapa teknik telah diterapkan untuk menanggulangi masalah air asam tambang

baik itu yang berbasis ilmu kimia atau fisika. Widyanti (2009) menyatakan pada

hasil pemantauan di PT. Bukit Asam, lahan bekas tambang telah diratakan

selanjutnya dilapisi dengan material yang disebut “blue clay” setebal 1 – 2 meter.

Material tersebut meningkatkan kepadatan tanah sehingga terhindar kontak

dengan oksigen maupun air. Akan tetapi teknik pelapisan tersebut menelan biaya

ratusan juta rupiah setiap hektar lahannya.

Teknik sederhana yang sering dipakai adalah pengapuran untuk

menaikkan pH tanah asam menjadi netral, tetapi teknik tersebut juga memerlukan

biaya tidak sedikit karena harus membeli banyak kapur. Cara-cara biokimia belum

banyak dikembangkan di Indonesia. Mikroba dan tumbuhan tertentu dapat

dimanfaatkan untuk keperluan ini, karena mereka menghasilkan enzim dan bahan

organik yang dapat mereduksi keasaman serta menurunkan ketersediaan logam-

logam berat dalam tanah dan air. Salah satu penerapan upaya tersebut dikenal

sebagai fitoremediasi.

Fitoremediasi adalah upaya penggunaan tanaman dan bagian-bagiannya

untuk dekontaminasi limbah dan masalah-masalah pencemaran lingkungan baik

secara ex situ menggunakan kolam buatan atau reaktor maupun secara in situ pada

tanah atau daerah yang terkontaminasi limbah. Proses fitoremediasi dapat

dilakukan dengan menggunakan tanaman secara langsung, dengan menggunakan

ekstrak tanaman yang mengandung enzim degradator maupun kultur jaringan

tanaman (Subroto, 1996).

Menurut Schnoor (dalam Aryani, 2006), beberapa jenis tanaman memiliki

kemampuan untuk bertahan dari konsentrasi senyawa organik dan anorganik yang

5

tinggi tanpa pengaruh sifat toksik, juga dapat merubah dan mendegradasi senyawa

organik atau merubah senyawa anorganik yang bersifat toksik menjadi senyawa

yang sifat toksiknya lebih berkurang. Tanaman memperlihatkan potensinya untuk

menangani kontaminan logam dengan cara fitoekstraksi (mengambil dan

merombak kontaminan menjadi biomassa dalam tanah), rhizofiltrasi (memfilter

logam dari air ke sistem akar), dan fitostabilisasi yaitu menstabilkan sampah

dengan erosi dan evapotranspirasi dalam jumlah besar.

Dari beberapa tanaman fitoremediasi yang menarik perhatian adalah

penggunaan bunga matahari (Helianthus annus L.) . Bunga matahari yang biasa

dikenal sebagai bunga hias setia mengikuti arah matahari dan beberapa

legendanya ternyata mempunyai potensi yang luar biasa terhadap penyelamatan

lingkungan khususnya pada lahan bekas tambang batubara.

Menurut Tjitrosoepomo (1999), klasifikasi tanaman bunga matahari

(Helianthus annus L.) adalah sebagai berikut :

Divisio : Plantae

Classis : Dycotyledon

6

Gambar 1. Kemungkinan jalur penyerapan polutan pada tanaman ketika proses fitoremediasi (titik merah menunjukkan polutan

Ordo : Dyallipetalae

Familia : Compositae

Genus : Helianthus

Species : Helianthus annus L.

Bunga matahari merupakan tanaman semusim dengan masa tumbuh 3,5-

4,5 bulan (McAllister dan Suan dalam Aryani, 2006). Pertumbuhan terbaik dapat

mencapai 1- 6 m dan pertumbuhannya tidak dipengaruhi oleh fotoperiodisitas

(Chapman dan Charter dalam Aryani, 2006). Pertumbuhan terbaik pada

temperatur diatas 10˚C, meskipun tanaman ini tahan pada suhu yang lebih rendah

(Purseglove dalam Aryani, 2006). Tanah bukan faktor yang mutlak bagi bunga

matahari sehingga dapat ditanam pada berbagai jenis tanah (Arnon dalam Aryani,

2006)

Melihat keterangan diatas bahwa bunga matahari tidak layaknya tanaman

hias lainnya yang rentan akan beberapa faktor lingkungan. Tahan terhadap

temperatur rendah dan temperatur diatas 10˚C , dapat ditanam diberbagai jenis

7

Gambar 2. Tanaman bunga matahari (Helianthus annus L.)

tanah merupakan beberapa keuntungan menggunakan bunga matahari sebagai

akumulator logam berat. Selain itu masa tumbuh yang singkat antara 3,5-4,5 bulan

merupakan salah satu syarat dari tumbuhan hiperakumulator. Peer et al. (2008)

menyatakan bahwa tanaman hiperakumulator harus mampu menghasilkan

biomassa yang tinggi dalam waktu yang cepat (cepat tumbuh), mudah

dibudayakan dan dipanen, lebih baik yang dapat dipanen berkali-kali dalam

setahun.

Sebagai hiperakumulator, bunga matahari pastinya mampu bertahan dan

cocok di tanah yang terkontaminasi logam berat seperti tanah bekas penambangan

batubara. Bunga matahari mampu menyerap berbagai logam berat bahkan hingga

unsur radioaktif. Menurut Schnoor ( dalam Aryani, 2006), bunga matahari sebagai

tanaman fitoremediasi mempunyai keunggulan. Percobaan Rhizofiltrasi pada

kolam dekat bencana nuklir di Chernobyl, Ukraina menggunakan tanaman

matahari berhasil mereduksi 90 % kontaminan-kontaminan 137Cs dan 90Sr dalam 2

minggu. Percobaan rhizofiltrasi menggunakan tanaman bunga matahari

diaplikasikan dalam penanganan limbah energi Departemen Energi Amerika

Serikat dengan berhasil memindahkan 95 % Uranium dalam 24 jam dari 350 ppb

menjadi kurang dari 5 ppb. Dushenkov et al. (dalam Angelova, 2012)

menyatakan, bunga matahari dapat mereduksi tingkat logam Cd, Cr (VI), Cu, Mn,

Pb, Sr, U dan Zn di dalam air hingga kadarnya mendekati atau bahkan di bawah

ambang batas.

Setiap komponen dari tanaman bunga matahari mampu menyerap logam

berat. Angelova et al. (2012) menyatakan bahwa kadar logam Pb bagian akar

bunga matahari tanpa amandemen sebesar 284,5 mg/kg, logam Cu - 19,7 mg/kg,

logam Zn - 551,1 mg/kg dan Cd - 18,1. Kadar logam berat pada batang bunga

matahari lebih kecil jika dibandingkan dengan kadar logam pada akar. Batang

bunga mengandung logam Pb mencapai 60,9 mg/kg, Zn – 375,5 mg/kg, Cu – 5,91

mg/kg dan Cd - 11,9 mg/kg. Kadar logam yang paling tinggi terletak pada bagian

daun dimana kadar Pb mencapai 449,5 mg/kg, Zn - 793,1 mg/kg, Cu - 46,7 mg/kg

dan Cd - 206,9 mg/kg. Tingginya akumulasi logam berat membuktikan bahwa

8

daun bunga matahari terdiri dari pappus yang pendek dan kuat, yang berkontribusi

untuk pengikatan aerosol polutan dan untuk akumulasi logam. Sebaliknya bagian

biji bunga matahari mengandung kadar logam yang paling rendah yakni Pb

sebesar 8,3 mg/kg, Zn sebesar 154 mg/kg, Cu sebesar 20,3 mg/kg dan Cd sebesar

9,6 mg/kg.

Fakta diatas menambah persyaratan yang bisa dipenuhi bunga matahari

sebagai hiperakumulator yang baik. Chaney et al. (dalam Mitra Hutan Tanaman,

2011) menyatakan, tanaman hiperakumulator mampu mentranslokasikan suatu

unsur logam dari akar ke bagian pucuk tanaman dengan kecepatan tinggi.

Beberapa tumbuhan hiperakumulator ditemukan mampu mentransfer Zn, Cd atau

Ni 10 kali lebih cepat daripada non hiperakumulator,sehingga konsentrasi logam

pada jaringan pucuk jauh lebih besar daripada yang terdapat pada jaringan

akarnya. Terbukti dengan tingginya kadar logam yang ditemukan pada bagian

daun dan batang dibandingkan di akar bunga matahari.

Pengembangan teknologi fitoremediasi perlu memperhatikan beberapa

hambatan atau kendala antara lain fitoremediasi hanya terbatas pada area

permukaan tanah sampai kemampuan akar tanaman menjangkau polutan (logam).

Polutan yang berupa logam berat akan berada cukup dalam daripada mineral

lainnya karena massanya yang lebih berat. Perlu tanaman hiperakumulator yang

mempunyai akar yang kokoh dan dalam. Bunga matahari mempunyai kedua hal

tersebut. Angelova et al. (2012) menyatakan bahwa bunga matahari mempunyai

tudung akar yang kuat dimana perkembangan dari cabang akar menembus dengan

kuat dan dalam untuk mengambil nutrien serta logam-logam berat yang ada dalam

tanah.

Sudah dijelaskan pula diawal bunga matahari mampu mengakumulasi

logam berat seperti Pb, Cu, Zn, Cd dan Ni yang sebagian besar terkandung pada

tanah bekas penambangan batubara akibat dari peristiwa air asam tambang.

Dilihat dari segi finansial, rehabilitasi menggunakan fitoremediasi dengan

tanaman bunga matahari lebih menguntungkan karena tidak memerlukan biaya

9

banyak untuk pembibitan, penanaman dan perawatan. Berdasarkan fakta-fakta

tersebut bunga matahari (Helianthus annus L.) memiliki potensi yang sangat baik

menjadi fitoremediasi pada lahan bekas penambangan batubara.

Penutup

Kesimpulan

Penambangan batubara membawa dampak negatif bagi lingkungan sekitar

dengan adanya pencemaran air asam tambang yang menyebabkan tanah menjadi

asam dan terkontaminasi logam-logam berat. Langkah yang sangat efektif untuk

merehabilitasi lahan bekas tambang batubara tersebut adalah fitoremediasi.

Fitoremediasi adalah upaya penggunaan tanaman dan bagian-bagiannya untuk

masalah-masalah pencemaran lingkungan. Selain ramah, efektif, dari segi

finansial juga terjangkau dan tentunya ramah lingkungan.

Bunga matahari (Helianthus annus L.) mempunyai prospek dan potensi

yang baik sebagai tanaman hiperkumulator karena mampu menyerap logam berat

seperti Pb, Zn, Cu, Cd dan Ni yang sebagian besar terkandung dalam tanah bekas

tambang batubara. Selain itu bunga matahari juga mempunyai akar yang kuat dan

10

Gambar 3. Kebun bunga matahari dibangun di atas lahan bekas tambang sebagai akumulator untuk membersihkan logam berat

dapat menembus tanah lebih dalam untuk mengambil nutrien dan logam-logam

berat. Masa tumbuh yang cepat, dapat bertahan dalam suhu rendah dan diatas

10˚C dan dapat ditanam pada semua kondisi tanah juga menjadi nilai tambah dari

bunga matahari untuk menjadi tanaman hiperakumulator dalam proses

fitoremediasi.

Saran

Pengetahuan terhadap cara-cara merehabilitasi tanah yang terkontaminasi

khususnya fitoremediasi dan jenis-jenis tanaman yang memiliki kemampuan

untuk mengakumulasi logam-logam berat lebih disosialisasikan karena sangat

diperlukan untuk menjaga lingkungan dari pencemaran.

DAFTAR PUSTAKA

Angelova, V.R., R.V. Ivanova, K.I. Ivanov, M.N. Perifanova-Nemska, G.I.

Uzunova. 2012. “Potensial of Soils Contaminated with Heavy Metals”.

Aryani, Arie. 2006. “Uji Toksisitas hasil Remediasi Lumpur Minyak Terhadap

tanaman Bunga Matahari”.

Cheney, R.L., M. Malik, Y.M. Li, S.L. Brown, E.P. Brewer, J.S. Angle and A.J.M

Baker. 1997. “Phytoremediation of Soil Metals” dalam Mitra Hutan

Tanaman (Agustus 2011, Vol 6). Bogor : Puslitbang Peningkatan

Produktivitas Hutan.

Peer, W.A., I.R. Baxter, E.L Richards, J.L. Freeman and A.S. Murphy. 2008.

“Phytoremediationn and Hyperaccumulator Plants”.

Subroto, M.A. 1996. Fitoremediasi : Peranan Bioremidiasi dalam Pengelolaan

Lingkungan. Cibinong : LIPI/BPPT/HSF.

Tjiptosoepomo, G. 1999. Taksonomi Tumbuh-Tumbuhan (Spermatophyta).

Yoyakarta: UGM Press.

11

Widyati, E. 2006. “Bioremediasi Tanah Bekas Tambang dengan Sludge Industri

Kertas untuk Memacu Revegetasi Lahan”.

Widyati, E. 2009. “Kajian Fitoremediasi sebagai Salah Satu Upaya Menurunkan

Akumulasi Logam Akibat Air Asam Tambang pada Lahan Bekas Tambang

Batubara”.

Wikipedia. 2012. Sun Flower. www.wikipediathefreeencyclopedia.com diakses

tanggal 3 Desember 2012.

12