Oleh: Estuning Mugi R 21080110130045

Devi Nur Vidyautami 21080110130048

CHAPTER IV

POLUSI DAN PENGENDALIAN POLUSI

Klasifikasi Polusi

Klasifikasi dapat didasarkan berdasarkan bahan kimia maupun fisika, sumbernya, maupun target organisme yang terkena dampak. Faktor-faktornya antara lain adalah toksisitas, persistensi, mobilitas, kemudahan kontrol, bioakumulasi, dan bahan kimia.

Toksisitas

Toksisitas adalah kemampuan racun untuk menimbulkan kerusakan bila masuk ke dalam tubuh dan lokasi organ yang rentan terhadapnya. Toksisitas dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain komposisi dan jenis toksikan, konsentrasi toksikan, durasi dan frekuensi pemaparan, sifat lingkungan, dan spesies biota penerima.

Persistensi

Persistensi adalah durasi dari sebuah efek/ dampak. Persistensi lingkungan merupakan faktor sangat penting dalam polusi dan sering dikaitkan dengan mobilitas dan bioakumulasi.

Mobilitas

Beberapa polutan tidak mudah bergerak dan cenderung untuk tetap tinggal di dekat titik asal mereka. Lainnya menyebar dengan mudah dan dapat menyebabkan kontaminasi luas, meskipun sering pada proses distribusi tidak seragam.

Kemudahan Kontrol

Kontrol pada sumbernya adalah metode yang paling efektif, karena menghilangkan masalah pada asal-usulnya. Namun, hal ini tidak selalu mungkin dan dalam kasus tersebut, dan penahanan dapat menjadi solusi.

Bioakumulasi

Beberapa polutan, bahkan ketika hadir dalam jumlah yang sangat kecil di dalam lingkungan, dapat dirasakan oleh organisme hidup dan menjadi terkonsentrasi di jaringan mereka dari waktu ke waktu.

Bahan Kimia

Efek polusi tidak selalu sepenuhnya ditentukan oleh sifat awal kontaminasi, karena reaksi atau produk pecahan dari polutan yang diberikan dapat kadang-kadang lebih berbahaya daripada substansi asli.

Pencemaran Lingkungan

Semakin stabil dan kuat sistem lingkungan yang terkena dampak,maka ekosistem yang rapuh atau habitat sensitif adalah yang paling berisiko.

Strategi Pengendalian Pencemaran

Dilusi dan Dispersi

Pada prinsipnya, dilusi dan dispersi melibatkan pelemahan polutan dengan mengijinkan mereka untuk menyebar secara fisik, sehingga mengurangi konsentrasi titik efektif. Dispersi dan dilusi zat yang diberikan tergantung pada sifat dan karakteristik khusus yang digunakan yaitu tingkat efektivitas, di udara, air atau tanah.

Udara

Secara umum, pergerakan udara memberikan penyebaran baik dan dilusi emisi gas.

Air

Biasanya, ada penyebaran yang baik dan potensi dilusi dalam badan air atau sungai, tapi sungai kecil jelas memiliki kapasitas rendah.

Tanah

Gerakan melalui tanah merupakan cara lain untuk dilusi dan dispersi yang biasanya dibantu oleh aktivitas flora dan fauna penduduk.

Masalah Toksisitas Praktis

Toksisitas logam berhubungan dengan tempat dalam tabel periodik, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.1 dan mencerminkan afinitas mereka untuk gugus amino dan sulphydryl (berhubungan dengan situs aktif enzim).

Dalam arti luas, tipe A logam kurang beracun dari tipe-B, tapi ini hanya generalisasi dan sejumlah faktor lainnya memberikan pengaruh. Serapan pasif oleh tanaman adalah proses dua tahap, dimulai dengan mengikat awal ke dinding sel diikuti oleh difusi ke dalam sel itu sendiri, sepanjang gradien konsentrasi. Akibatnya, kation mudah yang terikat dengan partikulat dapat diakumulasi lebih mudah daripada yang tidak.

Meskipun telah dipertimbangkan masalah keracunan logam dalam kaitannya dengan kontaminasi tanah atau air, juga memiliki relevansi di tempat lain dan mungkin penting dalam aplikasi lain bioteknologi untuk masalah lingkungan. Misalnya, anaerobic digestion adalah proses mikroba rekayasa umum digunakan dalam industri air untuk pengolahan limbah dan mendapatkan penerimaan sebagai metode manajemen sampah organik. Efek dari

kation logam dalam bioreaktor anaerob dirangkum dalam Tabel 4.2, dan dari yang jelas bahwa konsentrasi adalah faktor kunci.

Aplikasi Praktis Pengendalian Pencemaran

Berbagai zat dapat ditreatment, termasuk karbon organik volatil yang mengandung senyawa (VOC) seperti alkohol, keton atau aldehida dan zat berbau seperti amonia dan hidrogen sulfida (H2S). Sementara bioteknologi sering dianggap sebagai sesuatu dari ilmu baru, sejarah aplikasi untuk kontaminasi udara ditanggung relatif panjang. Penghilangan H2S dengan cara biologis pertama kali dibahas sejak tahun 1920 dan paten pertama untuk metode yang benar-benar berbasis biotek bau kontrol diterapkan untuk tahun 1934. Tidak sampai tahun 1960-an bahwa kenaikan nyata modern dimulai, dengan menggunakan media filter mineral tanah dan biofiltrasi sejati pertama dikembangkan dalam dekade berikutnya. Teknologi ini, meskipun disempurnakan, tetap digunakan saat ini. Perkembangan state-of-the-art terbaru telah melihat munculnya pemanfaatan kultur campuran mikroorganisme untuk menurunkan xenobiotik, termasuk hidrokarbon terklorinasi seperti diklorometana dan klorobenzena.

Biofilter

Biofilter adalah metode pertama yang dikembangkan, terdiri dari wadah, biasanya terbuat dari beton cor, logam atau plastik tahan lama, filter terbuat dari bahan organik seperti gambut, dan sejenisnya. Gas ditarik, melalui filter, seperti yang ditunjukkan dalam diagram. Media berfungsi menahan air dan bahan kimia terlarut dalam gas buang. Bakteri, dan mikroorganisme lain yang hadir, komponen menurunkan dari solusi yang dihasilkan, sehingga membawa efek yang diinginkan. Media itu sendiri memberikan dukungan fisik untuk pertumbuhan mikroba, dengan area permukaan besar dengan rasio volume, tinggi ruang kosong internal dan kaya nutrisi untuk merangsang dan mempertahankan aktivitas bakteri. Biofiltrasi harus disiram cukup untuk menjaga kondisi internal yang optimal, tetapi genangan air yang harus dihindari karena hal ini menyebabkan pemadatan, dan karenanya, efisiensi berkurang. Dipelihara, biofiltrasi dapat mengurangi pelepasan bau sebesar 95% atau lebih.

Biotrickling Filter

Biotrickling filter merupakan teknologi menengah antara biofiltrasi dan bioscrubbers. Mikroba membentuk pertumbuhan biofilm yang menempel di permukaan medium. Udara yang berbau kembali dipaksa melalui saringan, sementara air beresirkulasi bersamaan melalui saringan, dan menetes dari atas. Meskipun efisiensi filter biotrickling secara luas mirip dengan metode sebelumnya, dapat menangani konsentrasi yang lebih tinggi dari kontaminan dan memiliki signifikan lebih kecil dari biofilter dari kapasitas throughput yang sama.

Bioscrubber

Bioscrubber merupakan metode yang sangat efisien untuk menghilangkan bau dengan melarutkan mereka. Tidak mengherankan, bioscrubber paling tepat untuk senyawa hidrofilik seperti aseton dan methanol. Gas diperlakukan dengan melewati semprotan air halus yang dihasilkan seperti kabut bejana bioscrubber. Kontaminan diserap ke dalam air dan masuk reservoir di bagian bawah. Kontaminan tersebut kemudian dipindahkan ke bioreaktor sekunder dimana sebenarnya proses biodegradasi berlangsung. Seperti dalam kasus sebelumnya, kontrol proses dapat dicapai dengan memantau fase air dan menambahkan nutrisi, buffer atau air tawar yang sesuai.

Metode lain

Adalah penting untuk menyadari bahwa bioteknologi bukanlah satu-satunya cara untuk mengendalikan polusi udara, antara lain absorbsi, adsorbsi, insenerasi, dan ozonasi.

Keuntungan utama dari pendekatan bioteknologi dengan masalah pencemaran udara

dapat diringkas sebagai:

• biaya modal bersaing;

• biaya operasional rendah;

• biaya perawatan yang rendah;

• kebisingan yang rendah;

• tidak ada produksi karbon monoksida;

• menghindari suhu tinggi atau risiko ledakan;

• proses aman dengan profil 'hijau' ;

• kuat dan toleran terhadap fluktuasi.

Teknologi Bersih

Mekanisme untuk mengurangi polusi atau limbah dari sumbernya itu

bervariasi.Melibatkan perubahan teknologi atau proses,perubahan dalam bahan baku atau

restruktrurisasi prosedur.

Cara biologis yang mungkin relevan dapat dikategorikan menjadi tiga yaitu :

• (process change) perubahan proses;

• (biological control )pengendalian biologis;

• bio-substitusi.

Tiga kategori diatas hanya dimaksudkan untuk menggambarkan contoh-contoh

aplikasi bioteknologi yang berhubungan dengn kegiatan industri atau lapangan dan masih

terdapat banyak contoh aplikasi bioteknologi di masa depan.

1) Proses Perubahan

Penggantian metode atau produk kimia yang ada didasarkan pada perilaku mikroba

atau sejenis enzim yang mana dapat mencegah pencemaran dan salah satu keuntungan dala

penggunaan organisme hasil rekayasa genetika akan bermanfaat bagi lingkungan.Sebagai

contoh Sintesis Biologi yang berasal dari organisme atau enzim,yang dapat bekerja pada suhu

rendah,memberikan produk yang murni dengan sedikit produk sampingan sehingga akan

menghemat biaya.Ada banyak contoh bioteknologi semacam ini dalam industri seperti

industri kosmetik yang menggunakan isopropil miristat untuk krim pelembab.

Industri tekstil

Terdapat tradisi lama penggunaan metode biologi dalam industri tekstil dan pakaian

yaitu menggunakan enzim amilase dari ekstrak malt ,pada akhir abad ke-19.Sedangkan untuk

saat ini ada metode enzymatic baru yang cepat dan murah seperti alternatif tradisional

ekstrasi rami dengan memecah material kayu di rami jerami.Enzym yang dihasilkan proses

retting digunakan pada rami dan rami menghasilkan serat yang halus dan bersih.Dapat

diperoleh keuntungan yang lain seperti serat polimer biodegradable yang dapat disintesis

menggunakan bakteri tanah,yang dapat mencegah current persistence dari bahan-bahan ketika

berada di landfill.Dalam serat alami enzym dapat dimanfaatkan untuk mencegah

tersangkutnya benang saat diputar dan untuk membersihkan sekresi lengket pada sutra.Dan

masih banyak keuntungan lain yang didapat dari enzym tersebut.

Industri kulit

Sama dengan industri tekstil,Industri kulit memiliki sejarah yang panjang saat

menggunakan enzim.Penembahan enzim telah lama digunakan untuk membantu mengelola

sampah yang dihasilkan pada industri ini. Penggunaan enzim dalam peran ini tidak hanya

memberikan hasil yang lebih baik, dengan kualitas yang lebih konsisten, warna yang lebih

baik final dan serapan pewarna unggul, tetapi juga sangat mengurangi tingkat VOC dan

surfaktan. Industri kulit juga merupakan salah satu tempat di mana biosensor mungkin

memiliki peran untuk bermain. Dengan kemampuan untuk memberikan deteksi hampir

seketika kontaminan tertentu, mereka dapat membuktikan nilai dalam memberikan peringatan

dini masalah pencemaran potensial dengan memonitor proses produksi yang terjadi.

Desulfurisasi batubara dan minyak

Mikroba desulfurisasi batubara dan minyak merupakan contoh potensi pengendalian

polusi dengan menggunakan teknologi bersih.Kandungan belerang dari bahan bakar fosil ini

harus diperhatikan terutama bagi lingkungan,karena belerang ini menghasilkan sulfur

dioksida saat pembakaran yang dapat mengakibatkan hujan asam.Sebagian besar pekerjaan

dilakukan dengan menggunakan batu bara seperti pembangkit listrik.

Ada dua cara untuk mengurangi emisi SO2.Yang pertama adalah mengurangi kandungan

sulfur pada bahan bakar di sumbernya,yang kedua membuangnya ke flue gas. Saat ini,

pendekatan alternatif mengurangi belerang dalam bahan bakar awal, akan mengeluarkan

biaya sekitar lima kali lebih mahal daripada menghilangkan polutan dari flue gas.Metode

untuk mencapai pengurangan kandungan sulfur termasuk cuci bubuk batu bara dan

penggunaan teknologi fluidised bed dalam pembakaran itu sendiri, untuk memaksimalkan

efisiensi pembakaran .

Namun terdapat proses bioteknologi yang memanfaatkan organisme dalam mengurangi

belerang yaitu menggunakan chemolithotrophes acidophilic.Mikroba ini dikenal dalam

mengoksidasi sulfur selama pencucian logam seperti tembaga, nikel, seng dan uranium dari

kelas rendah bijih sulfida.

Dengan demikian, satu aplikasi yang mungkin yang telah diusulkan akan menggunakan

pendekatan tumpukan-pencucian untuk desulfurisasi mikroba di tambang itu sendiri, yang

merupakan teknik yang umum digunakan untuk logam.Dan masih ada banyak teknologi lagi

yang akan berkembang seiring berjalannya waktu.

2) Pengendalian Biologis

Penggunaan insektisida dan herbisida, khususnya dalam konteks penggunaan

pertanian, telah bertanggung jawab untuk sejumlah kasus pencemaran dan banyak bahan

kimia terlibat sangat persisten di lingkungan.

Metode pengendalian biologis dapat memberikan cara yang efektif untuk mengurangi

penggunaan pestisida dan risiko terhadap lingkungan dan kesehatan masyarakat. Selain itu,

tidak seperti kebanyakan insektisida, biocontrols seringkali sangat target khusus mengurangi

bahaya bagi spesies nonpest lainnya. Terhadap hal ini, tindakan biologis biasanya menuntut

manajemen lebih intensif dan perencanaan yang matang daripada aplikasi sederhana dari

bahan kimia.

Pendekatan Whole-organisme

Ada tiga cara utama mengendalian hama biologis dapat diwujudkan yaitu Kontrol

biologis klasik, yang membutuhkan impor predator alami. Bentuk lainnya adalah kontrol

yang melibatkan tindakan konservasi yang bertujuan untuk memperkuat spesies predator.

Namun, metode ketiga yaitu Augmentasi, yang mana lebih relevan dengan konsep

bioteknologi dan mengacu pada cara-cara yang dirancang untuk membawa tentang

peningkatan efektivitas musuh alami untuk hama tertentu. Hal ini dapat memperpanjang

langkah-langkah yang lebih intensif dan canggih seperti modifikasi, baik dengan pembiakan

selektif atau manipulasi genetik, dari predator sedemikian rupa sehingga lebih mampu untuk

mencari atau menyerang hama .

Ada juga peran untuk aplikasi rekayasa bahan kimia biologis yang berasal di sektor ini.

Salah satu contoh dari hal ini adalah bunga yang tumbuh di Azadirachta indica, mimba,

tanaman yang ditemukan secara alami di lebih dari 50 negara di seluruh dunia termasuk

India, di mana nilai obat dan pertanian telah dikenal selama berabad-abad. Senyawa

azadirachtin telah diidentifikasi dan diisolasi dari tanaman dan telah terbukti memiliki sifat

insektisida spektrum luas, bertindak untuk mengganggu moults larva dan mencegah

metamorfosis ke imago. Selain itu, ia juga tampaknya untuk mengusir banyak spesies daun-

makan, dan uji coba yang melibatkan aplikasi daun langsung azadirachtin telah menunjukkan

untuk menjadi cara yang efektif untuk melindungi tanaman tanaman (Georgis 1996). Ini

dualitas tindakan membuat prospek yang sangat menarik untuk aplikasi skala luas, jika

metode yang tepat untuk produksinya dapat dibuat secara komersial.

Semiokimia Agent

Salah satu contoh penggunaan teknologi biologis terbaik dalam pengendalian hama

adalah pengembangan agen semiokimia terisolasi atau disintesis.

Semiokemikal adalah zat utusan alami yang mempengaruhi pertumbuhan,

perkembangan atau perilaku berbagai tanaman dan spesies hewan .Contohnya yaitu feromon,

yang mana dapat menarik daya tarik seksual serangga. Hal ini telah berhasil diterapkan untuk

mengontrol berbagai bentuk serangga hama, baik secara langsung untuk mengalihkan mereka

dari tanaman dan perangkap mereka, atau tidak langsung untuk menjebak musuh alami

mereka dalam jumlah besar untuk dimasukkan kedalam kolom untuk pertahanan.

3) Biosubstitutions

Biosubstitution adalah alternatif yang cocok untuk bahan/senyawa pencemar

berbahaya dimana merupakan aplikasi bioteknologi yang berpotensi besar untuk

menguntungkan lingkungan. Seperti biofuel,energi terbarukan ,pemanfaatan biomassa skala

besar , Produksi biologis polimer, dll.

Barriers to uptake (Hambatan penyerapan)

Biasanya, sebagian besar hambatan yang mereka harus diatasi adalah nonteknis.

Biosubstitutions Sederhana

Tidak semua biosubstitutions perlu menjadi hasil dari bahan kimia panjang atau sintesis

biokimia atau pengolahan dan bentuk jauh lebih sederhana produksi biologis dapat

memberikan manfaat lingkungan.