Penggunaan Bakteri Halofilik Sebagai... (Marihati, dkk)

191

PENGGUNAAN BAKTERI HALOFILIK SEBAGAI BIOKATALISATORUNTUK MENINGKATKAN KUALITAS DAN PRODUKTIFITAS

GARAM NaCl DI MEJA KRISTALISASI

THE USE HALOPHILIC BACTERIA AS BIOCATALISATOR TO IMPROVE THEQUALITY AND PRODUCTIVITY OF NaCl SALT IN CRYSTALIZATION POND

Marihati, Nani Harihastuti, Muryati, Nilawati,Syarifudin Eddy, dan Danny W. HBalai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri, Kementerian Perindustrian

Jl. Ki Mangunsarkoro No.6 Semarang Indonesiae-mail: marihati52@yahoo.com

diajukan: 31/10/2014, direvisi: 14/11/2014, disetujui: 27/11/2014

ABSTRACT

The use of halophilic bacteria use as biocatalisator to improve the quality and productivity of NaCl salt incrystallization pond was performed as a scaling upprocess previously done by BBTPPI. The presence ofhalophilic could increase the NaCl content in salt cristalization process. This activity includes the production ofnutrients halophilic with Artemia salina as raw materials, and field trials at Pegaraman lll Sampang Madura.Total land area used 300 m2 consist of halophilic crystallization pond, halophilic enrichment pond, crystallizationcontrol. The best nutritional composition for halophilic is : AS-3 consist of Artemia salina = 1.125 gram ; salinewater 20OBe = 450 ml; halophilic starter = 50 ml, sugar = 1,5 gram and urea = 0.5 gram. Crystallization processin the beginning of the rainy season, using AS-3 nutrients at a concentration of 280 Be was the best treatmentthat produces salt with NaCl content of 98.116 % and land productivity was 84 tons salt/ha/season. Control landproduce salt with NaCl content of 95.6 % and the productivity was 51 tons salt/ha/season .

Keywords : biocatalisator, halophilic, NaCl crystalization, productivity and salt quality

ABSTRAK

Penerapan penggunaan bakteri halofilik sebagai biokatalisator untuk meningkatkan kualitas dan produktivitasgaram NaCl di meja garam telah dilakukan pada skala lapangan di Pegaraman III Sampang Madura.Keberadaan bakteri halofilik mampu meningkatkan kadar NaCl pada proses kristalisasi garam. Tahapanpercobaan meliputi: pembuatan nutrisi halofilik berbahan baku tepung Artemia salina dan uji coba pengkayaanbakteri halofilik dan kristalisasi. Luas lahan 300 m2 digunakan untuk meja kristalisasi bakteri halofilik, kolampengkayaan dan, meja kristalisasi kontrol. Komposisi nutrisi terbaik untuk bakteri halofilik adalah: AS-3 yangterdiri dari tepung Artemia salina = 1,125 gram; air garam tua 20OBe = 450 ml; starter halofilik = 50 ml; gula = 1,5gram dan urea = 0,5 gram. Uji coba proses kristalisasi di awal musim hujan, menggunakan nutrisi AS-3 padakonsentrasi 28OBe merupakan perlakuan terbaik yang menghasilkan garam dengan kandungan NaCl 98,116%;produktivitas lahan 84 ton garam/Ha/musim. Lahan kontrol menghasilkan garam dengan kandungan NaCl 95,6%dan produktivitas 51 ton garam/Ha/musim..

Kata kunci : biokatalisator, halofilik, kristalisasi NaCl, produktifitas dan kualitas garam

PENDAHULUAN

Industri hijau merupakan sasaranpembangunan industri yang harus dicapaiyang berkonsep zero waste denganmenerapkan pola produksi bersih dalamkegiatan proses produksinya. Dalampenerapan produksi bersih, yangdiutamakan adalah langkah-langkahpencegahan untuk meminimalisasiterbentuknya limbah. Salah satu langkahpencegahan awal adalah evaluasi secara

keseluruhan segala sesuatu yang berkaitandengan pemakaian bahan baku/bahanpembantu yang digunakan dalam prosesproduksi, termasuk kemungkinannya untukpenggantian pemakaian bahan baku/bahanpembantu.

Industri pemakai garam membutuhkangaram yang bermutu tinggi (dengan kadarNaCl minimum 97%) agar tidak perludilakukan pencucian dalam prosesproduksinya. Air bekas pencucian garammenginfiltrasi pada tanah disekitarnya.

Jurnal Riset Industri (Journal of Industrial Research), Vol. 8 No. 3, Desember 2014, Hal. 191 196

192

Selain itu tidak adanya proses pencuciangaram akan meminimalkan kehilangangaram dan menghemat biaya produksiminimal 30. Data UNICEF tahun 2006mengindikasikan masih sedikitnya garamrakyat yang mengandung NaCl > 94,5%.

Road map klaster industri garamKementerian Perindustrian tahun 2009memuat program jangka menengah yangseiring dengan program pemerintah untukmandiri garam pada tahun 2014 baik garamkonsumsi (dengan NaCl minimum 94,5%)maupun garam industri dengan kadar NaClminimum 97%. Kebutuhan garam industrisaat ini 2 juta ton/ tahun (BPKIMI, 2012).

Berbagai upaya pembinaan terhadappetani garam telah dilakukan untukmeningkatkan produktifitas dan kualitasgaram rakyat dengan pola kristalisasibertingkat (Hernanto.B, 1991), namunsampai saat ini belum dapat mengubah polapeladangan yang lebih produktif yang dapatmeningkatkan taraf hidup petani garam.Penyebab rendahnya mutu NaCldisebabkan karena terjadinya kopresipitasigaram-garam magnesium dan kalsium yangmengkristal bersamaan dengan NaCl yangumum disebut sebagai impuritas(Hernanto.B, 1991). Kopresipitasi dapatdicegah dengan memanfaatkan bakterihalofilik yang diberi nutrisi Luria Bertanipada pemurnian NaCl (BBTPPI, 2011).Joseph S. Davis, (2006) mengatakan bahwapengoperasian ladang garam denganmenggabungkan sistem biologi dan fisikadapat menaikkan kecepatan penguapan,kualitas dan kuantitas garam yangdihasilkan. Sistem biologi yang dimaksudadalah adanya kehidupan plankton di airgaram 3,5 10OBe, A.salina di air garam 10 18OBe dan bakteri halofilik di air garam 18 25OBe.

Artemia salina adalah udang-udangantingkat rendah yang hidup diperairanberkadar garam sedang, yang dalam bentukkista maupun biomassanya merupakannutrisi terutama bagi hewan perairan. Hasilpenelitian Marihati dkk (2013) menyebutkanbahwa kadar protein biomassa A.salinarata-rata 52,76%, karbohidrat 15,40%,sedangkan bangkai dan kotorannyaberkadar protein 51,53% serta karbohidrat15,4%. Keberadaan A.salina dalam sistembiologi di kolam peminihan ladang garam

akan memakan plankton dan akandikeluarkan lagi sebagai kotoran yangterbungkus dalam selaput tipis seperti pelletyang tidak mudah hancursehingga akanmengendap ke dasar kolam peminihan.Dengan demikian air garam akan menjadijernih dan penguapan berjalan lancarsehingga proses produksi garam tidakterganggu. Bangkai dan kotoran A.salinadapat menjadi nutrisi bagi kehidupan bakterihalofilik di meja kristalisasi

Bakteri halofilik merupakan jenismikroorganisme yang dapat bertahan padakadar garam tinggi dengan caramempertahankan keseimbangan osmotik.Adanya bakteri halofilik di meja kristalisasidapat mempercepat penguapan danmeningkatkan kualitas garam karena bakterihalofilik mengkomsumsi bahan organik yangmenyebabkan kekeruhan air garam, sertamenyerap panas matahari (Davis, 2006).Aplikasi lapangan proses kristalisasi garammenggunakan bakteri halofilik di ladanggaram masih memerlukan data pendukungantara lain penggunaan A.salina sebagaipengganti Luria Bertani untuk nutrisi bakterihaloflik yang harganya sangat mahal

Tujuan dari penelitian ini adalahdiperolehnya data komposisi nutrisi halofilikberbahan baku tepung A.salina dan produkgaram berkadar NaCl minimum 97% sertaproduktivitas minimum 80 ton/halahan/tahun. Adapun sasaran penelitian iniadalah membuat scale up pola peladangangaram insitu bakteri halofilik di mejakristalisasi menggunakan nutrisi berbahanbaku tepung A.salina.

METODE

Bahan dan Peralatan

Bahan penelitian yang digunakandalam penelitian adalah geomembrane,media Luria Bertani, gula tebu, urea, reagenuntuk analisa garam ,air garam 20OBe dan25OBe serta A.salina dari Sampang.

Lahan percobaan diperlukan untukpengkayaan bakteri halofilik, mejakristalisasi uji coba dan untuk mejakristalisasi kontrol masing-masing 100 m2.Lahan percobaan untuk pengkayaan bakterihalofilik berlapiskan geomembranedilengkapi blower untuk aerasi dan

Penggunaan Bakteri Halofilik Sebagai... (Marihati, dkk)

193

homogenisasi antara nutrisi dengan bakterihalofilik.

Peralatan yang digunakan antara lainblower, pipa distribusi udara, tong plastik,aerator, baume meter, spektrofotometer,thermometer, anemometer, higrometer,genset, timbangan, flowmeter sertabeberapa peralatan gelas untuk percobaanskala laboratorium.

Tahapan Percobaan

Kegiatan dalam penelitian ini terdiridari dua langkah yaitu kegiatan laboratoriumuntuk pembuatan nutrisi halofilik dari tepungA.salina dan percobaan pengkayaan bakterihalofilik serta kristalisasi di lapangan. Uraiandari masing-masing langkah adalah sebagaiberikut :a. Pembuatan nutrisi bakteri halofilik dari

tepung A.salina.Komposisi nutrisi terdiri dari tepung

A.salina sebagai sumber protein, seratkasar sebagai sumber karbohidrat, gulatebu sebagai tambahan sumberkarbohidrat sederhana, dan urea sebagaitambahan sumber nitrogen. Sebagaivariabel bebas adalah A. salina = 1,125gr, air garam 20OBe = 450 mL, bibitbakteri halofilik = 50 mL, sedangkanvariabel terikat terdiri dari gula tebu danurea yang komposisinya seperti padaTabel 1.

Tabel 1. Kode dan Perbandingan PemakaianNutrisi

Urea(g)

Gula tebu (g)0 0,5 1 1,5 2

0 AS-0 - - - -0,5 - AS-1 AS-2 AS-3 AS-4

0,75 - AS-5 AS-6 AS-7 AS-81 - AS-9 AS-10 AS-11 AS-12

1,25- AS-13 AS-14 AS-15 AS-16

- Kode AS adalah Artemia salina.

Masing-masing komposisi sebanyak500 mL diaerasi dalam waktu tertentusampai diperoleh nilai pengukurantransmittance konstan denganspektrofotometer = 590 nm. Sebagaitolok ukur dilakukan percobaan dengankomposisi tepung A.salina = 1,125 gr, airgaram 20OBe = 450 mL dan bibit bakterihalofilik 50 mL. Komposisi nutrisi terpilih

dari hasil percobaan di tabel 1 digunakansebagai dasar pembuatan starter bakterihalofilik sebanyak 200 L dan 400 L untuknutrisi uji coba kristalisasi di lapangan.

b. Uji Coba Pengkayaan BakteriHalofilik dan Kristalisasi

Uji coba pengkayaan bakterihalofilik dilakukan pada skala lapanganpada lahan seluas 100 m2 berlapiskangeomembran yang dilengkapi blower.Ke dalam lahan tersebut dimasukkan airgaram 20OBe sebanyak 15 20 m3,(ketinggian= 15 cm), kemudian taburkanstarter bakteri halofilik 200 L, dan nutrisibakteri halofilik 400 L. Biarkan selamasatu hari, setelah itu hidupkan blower.Pengamatan dilakukan secara visualterhadap perubahan warna air yangsemula tidak berwarna menjadiberwarna merah muda, dan pengukurankenaikkan derajat Baume air garamdengan refraktometer. Ketinggian airgaram dijaga tetap 15 cm denganmenambah air garam 20OBe.Pengamatan dihentikan setelah airgaram mencapai 24OBe dan telahberwarna merah muda, kemudian airgaram dialirkan pada meja kristalisasi.

Percobaan kristalisasi yangdilakukan pada 2 (dua) meja yaitu mejakontrol dan meja perlakuan. Pada mejaperlakuan dimasukkan air garam 24OBedengan bakteri halofilik, sedangkanpada meja kontrol dimasukkan air garam24OBe tanpa bakteri halofilik. Air garam24OBe dialirkan ke meja kristalisasisampai ketinggian 5 cm. Apabila terjadikenaikkan konsentrasi NaCl makaditambahkan air garam 24OBe lagi untukmempertahankan ketinggian selalu tetap5 cm. Contoh garam diambil padakonsentrasi 28O Be, 29O Be dan 30O Beuntuk pengujian beberapa parameteryaitu kadar air, SO4, Mg, Ca, Cl total danNaCl menggunakan metode SII 0140tahun 1976 tentang Mutu dan Cara UjiGaram Konsumsi. Berdasarkan data ujiparameter-parameter tersebut diataskemudian lakukan kristalisasi padakondisi penghentian proses pada derajatbaume yang menghasilkan kristal NaCltertinggi. Timbang hasil kristal dari meja

Jurnal Riset Industri (Journal of Industrial Research), Vol. 8 No. 3, Desember 2014, Hal. 191 196

194

tanpa bakteri halofilik maupun hasilkristal dari meja dengan bakteri halofilik.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pembuatan Nutrisi Bakteri HalofilikBerbahan Baku Tepung Artemia salina

Hasil percobaan pembuatan nutrisihalofilik berbahan baku tepung Artemiasalina dapat dilihat pada Tabel 2 yangmenjelaskan bahwa secara umum semakinlama waktu pengadukan, maka semakinhomogen kontak antara nutrisi dan bakterihalofilik, maka nilai transmittance semakinkecil dan larutan bertambah keruh dankemerahan. Menurut Oren, (2010),terjadinya kekeruhan larutan karena bakterihalofilik jenis Salinabacter menghasiklangliserol, glisin, betain, ektoin, laktat asetatdan dihidrosi aseton.

Tabel 2. Transmittance Rata-Rata untukPengadukan 7 Hari

No KodeTransmittance rata-rata(%T) untuk pengadukan3 hari 6 hari 7 hari

1 AS-0 62 53 492 AS-1 44 35 303 AS-2 43 34 344 AS-3 52 29 27,55 AS-4 39,5 33 296 AS-5 44 32 277 AS-6 45,5 32 338 AS-7 50 32 30,59 AS-8 52,5 30 27,5

10 AS-9 42 30 2711 AS-10 48,5 35 3812 AS-11 46 30 2613 AS-12 48 32,5 28,514 AS-13 44 30 2915 AS-14 38 30 27,516 AS-15 44 29 2517 AS-16 51 28 26

Nilai transmittance terkecil pada hari ke7 pengadukan diperoleh dari komposisi-komposisi nutrisi dengan kode : AS-3, AS-5,AS-8, AS-9, AS-11, AS-14, AS-15 dan AS-16. Hal ini sesuai dengan pernyataan (Feni,2011), bahwa karbon merupakan komponenutama yang dibutuhkan mikroorganismeuntuk perkembang biakkannya sebagaikerangka makro molekuler seluler dalambentuk komplek organik atau CO2. Seperti

halnya mikroorganisme lainnya, ternyatadalam proses perkembangbiakkan halofilikjuga lebih banyak membutuhkan unsurkarbon untuk memperbanyak struktur sel.Dalam percobaan ini ditetapkan AS-3sebagai nutrisi bakteri halofilik terpilihdengan komposisi karena pemakaian guladan urea lebih sedikit dibandingkan A-15sebagai berikut: tepung A. salina = 1,125gram; air garam tua 20OBe = 450 mL; starterbakteri halofilik = 50 mL; gula = 1,5 gram;dan urea = 0,5 gram.

Uji Coba Pengkayaan bakteri halofilikdan kristalisasi

Pengkayaan bakteri halofilik untukmenaikkan kepekatan air garam dari 20OBemenjadi 24OBe dicapai dalam waktu 6 hari(Tabel 3).

Tabel 3. Pengamatan Pengkayaan Halofilik

Berdasarkan Tabel 3 tersebut terlihatbahwa kenaikan kepekatan air dari 20OBemenjadi 24OBe diperlukan waktu selama 6hari. Pada hari kelima dilakukanpenambahan air garam 20OBe sehinggaketinggian air tetap (15 cm). Secara visualair tampak air yang mengandung bakterihalofilik dengan kepekatan tinggi berwarnamerah muda.

Berdasarkan pengamatan lapanganpada hari ke-4 sudah mulai terjadiperubahan warna menjadi merah mudatetapi belum sempurna. Indikator inimenyatakan bahwa bakteri halofilik sudahtumbuh dan berkembang . Pada hari ke-6dengan konsentrasi air garam 24OBe warnamerah muda semakin nyata yangmengindikasikan bahwa bakteri halofilikberkembang secara optimum dan air garamsiap untuk dikristalkan. Dalam pengkayaanbakteri halofilik skala lapangan digunakanblower sebagai aerator sehingga

Penggunaan Bakteri Halofilik Sebagai... (Marihati, dkk)

195

mempercepat pertumbuhan bakteri halofilikkarena untuk kelangsungan hidupnya selainkarbon dan nitrogen dibutuhkan jugaadanya asupan oksigen (Syariffauzi, 2009).Kandungan NaCl dan berat garam yangdiperoleh dari hasil uji coba kristalisasimenggunakan bakteri halofilik terlihat padaTabel 4 dan Tabel 5.

Tabel 4. Kandungan NaCl Hasil KristalisasiMenggunakan Bakteri Halofilik

Konsen-trasi airgaram

Cl Ca Mg SO4Air

(H2O)NaCl

280 Be 57,393 0,119 0,565 0,811 5,735 98,118290 Be 58,265 0,120 0,492 0,879 2,919 97,253300 Be 56,947 0,159 0,480 0,879 4,499 97,021

Data pada Tabel 4 menjelaskanbahwa menggunakan bakteri hallofilik dimeja kristalisasi dapat menghasilkan garamdengan kadar NaCl 98,116% padakristalisasi 28OBe. Hasil ini melebihi hasilkristal dari perlakuan kontrol yang kadarNaCl-nya 95,6%. Usiglio dalam Hernanto B(1991) menjelaskan bahwa pada kristalisasigaram dengan konsentrasi air garam tua28,5OBe terjadi ko-presipitasi garam NaCldengan garam-garam magnesium dankalsium (NaCl = 97,21%, MgCl2=0,405%,MgSO4 = 0,36%, CaSO42H20 = 1,9985%).Komposisi ini tidak bisa berubah kalau tidakada perlakuan pemisahan Mg dan Cakonsentrasi air garam 24OBe warna merahmenggunakan bahan kimia (Lesdantina D,Istikomah, 2009) atau perlakuanpencegahan kopresipitasi yang padaprinsipnya adalah pengaturan pengkristalanberdasarkan nilai hasil kali kelarutanmasing-masing senyawa.

Adanya zat organik yang larut dalamair akan membentuk asosiasi organik danair, yang dapat mempertajam perbedaannilai aktivitas ionik untuk Na, Mg dan Casehingga pengendapan masing masingkomponen dapat sesuai dengan nilai hasilkali kelarutannya (Bodner danPardue.,1989). Berdasarkan hal tersebutdiatas maka dapat dikatakan bahwa halofilikyang dalam siklus kehidupannyamengeluarkan metabolit primer maupunsekunder berupa bahan organik (Muryati,2008) mampu mengurangi efek ko-presipitasi yang terjadi pada prosespengkristalan NaCl.

Tabel 5. Data Berat Garam Hasil Uji Coba

Hasil Uji Coba II

WaktuPungut(Hari)

HasilPanen(kg)

LuasLahan(m2)

Kristalisasi Kontrol 10 600 103Kristalisasi denganmenggunakanbakteri halofilik 10 750 79

Data pada Tabel 5 menginformasikanbahwa kondisi iklim saat uji coba kurangmenguntungkan dan sempat terkena hujanderas yang berpengaruh terhadap waktupungut dan kualitas garam. Kristalisasikontrol hanya mampu mengkristalkangaram sampai konsentrasi 28OBe dalamwaktu 10 hari dan menghasilkan garam 600kg, sedangkan pada kristalisasimenggunakan bakteri halofilik dapatmenghasilkan garam sampai 750 kg atau20% lebih besar dibanding kontrol.

KESIMPULAN

Komposisi nutrisi bakteri halofilikpengganti Luria Bertani yaitu A. salina =1,125 gram; air garam tua 20OBe = 450 mL;starter bakteri halofilik = 50 mL; gula = 1,5gram dan urea = 0,5 gram. Hasil terbaik dariproses kristalisasi menggunakan bakterihalofilik diperoleh pada konsentrasi airgaram 28 OBe dengan kandungan NaCl98,116 % (2,5 % lebih tinggi dibandingkontrol) dan produktivitas lahan garam rata-rata 84 ton garam/Ha lahan/musim (64%lebih banyak dari kontrol).

SARAN

Perlu dilakukan pengembanganpeladangan garam menggunakan bakterihalofilik pada skala yang lebih luas danpenelitian pemanfaatan bittern untukpembuatan MgO, pengawetan beberapabahan pangan yaitu: ikan, daging, sayuran.

Ucapan Terima Kasih

Ucapan terimakasih ditujukan padaPUSKAJITEK HKI BPKIMI ,yang telahmemberikan kesempatan, bimbingan dansupport dana, serta kepada PT GARAM(Persero) INDONESIA, yang telah berkenan

Jurnal Riset Industri (Journal of Industrial Research), Vol. 8 No. 3, Desember 2014, Hal. 191 196

196

untuk menyediakan lahan percobaanmaupun fasilitas lainnya.

DAFTAR PUSTAKA

BBTPPI, 2011, Pemanfaatan MikrobaHalofilik untuk Pemurnian NaCl gunamenerapkan Green Production diIndustri Pengguna Garam Rakyat,Laporan Hasil Penelitian ,

Bodner,GM and Pardue, HL, 1989,Chemistry an Experimental Science,John Wiley &Sons, New York, pp.648-671.

BPKIMI, 2012. Pilot Project Peningkatanmutu & Produktivitas Garam Rakyatdengan peladangan garam sistem SaltHouse berbasis biomanajemen halofilik& Artemia Salina. Laporan hasilpenelitian

Feni, 2011, Kebutuhan Dasar NutrisiMikrobia, http://www.mikrobiologi.com,diakses tanggal 1 februari 2013.

Hernanto B, 1991: Rancang Bangun UnitProduksi garam sistem Energi Matahari(Solar Salt Works). Makalahdisampaikan pada Simposium KonvensiVI Badan Kejuruan Kimia PersatuanInsinyur Indonesia, Surabaya 15 16Juli 1991.

Joseph S, Davis, Biological and PhysicalManagement Information forCommercial Solar Saltworks.Proceedings of the1st InternationalConference on the EcologicalImportance of Solar Saltworks(CIESSA06) Santorini Island Greece20-22 October, 5-14

Kementrian Perindustrian, 2009. Road Mapklaster Garam

Lesdantina.D dkk 2009, Pemurnian NaCldengan menggunakan NatriumKarbonat, Fakultas Teknik UNDIP,Semarang

Lopez, A., Louis, J., Vazquez, R. 1994 :Participation of Halobacteria in crystalformation and the crystallization rate ofNaCl. Geomicrobial Journal, vol.12 , 69-80

Muryati, 2008, Identifikasi Senyawa enzim,non enzim dan mikroba dalam bitternsisa tambak garam. . Bulletin Penelitiandan Pengembangan Industri, 2 (2): 54-60.

Marihati, Muryati, Nilawati, 2013. BudidayaA.salina Sebagai Diversifikasi Produkdan Biokatalisator PercepatanPenguapan Di Ladang Garam,Agromedia 31(1), 57-66

Niawati, Muryati, Marihati, 2014. PengaruhPengadukan Terhadap PertumbuhanBakteri Halofilik Dengan Nutrisi A.salinaPada pembuatan Garam, BiopropalIndustri 5(1) 29-35,

Oren, A 2010. Thoughts on the MissingLink Between Solar Salt works Biologyand Solar Salt Quality. Global NESTJournal, 2(4), 417-425

SII 0140 tahun 1976. Mutu dan Cara UjiGaram Konsumsi. DepartemenPerindustrian Republik Indonesia

UNICEF, Ministry of Industry, 2006, ReportFeasibility Study on Salt-IodizationUsing Hand Spray, Seameo-TropmedRCCN University of Indonesia.