MIKROBIOLOGI

Sanitary MicrobiologyMikrobiologi yang mempelajari mikroorganisme yang umumnya ditemukan di dalam air dan tanahIlmu terapan dalam penjernihan air dan pengolahan limbah

Mikrobiologi saniter mencakup:Tumbuhan : virus, riketsia, bakteria, fungi dan algaBinatang : protozoa, rotifera dan crustacea (rotifera dan crustace makroscopik)

BakteriBakteri memegang peranan penting dalam pengelolaan limbah organikHasil kegiatan bakteri sangat bergantung pada kondisi lingkungan : - tidak terkontrol bau busuk dan kondisi tidak menyenagkan

Kebutuhan nutrisi dan energi bakteriIon inorganik, C, N, S untuk sintesis materi sel dan memproduksi energiBerdasarkan nutrisi dan energi tersebut, bakteri dikelompokkan ke dalam : - Bakteri autotrof : memiliki kemampuan menggunakan CO2, air dan senyawa inorganik,

Energi diperoleh dari cahaya atau oksidasi satu atau beberapa senyawa inorganik. Semua bakteri autrotrop adalah strict aerobs, contohnya Nitrobacter (nitrit nitrat)

- Bakteri heterotrof - membutuhkan senyawa organik untuk memenuhi kebutuhan karbon dan energi - bervariasi dari yang mengoksidasi hidrokarbon sederhana (metana) sampai yang mendegradasi molekul organik komplek seperti cholic acid - 3 kelompok yaitu, aerob, anaerob , fakultatif

Karakteristik lingkungan - bervariasi bergantung sumber makanan - sederhana satu komunitas dgn 1 sp dominan - kompleks komunitas yang kompleks

FUNGITumbuhan nonfotosintetikSingle cell sd multicelluler filamentous colonyPeranan penting dalam pembuatan kompos dan pengolahan limbah industri - menggunakan bahan organik sebagai sumber karbon dan enrgi - mampu tumbuh pada kondisi kelembaban rendah dan pH rendah

Kebutuhan nutrien dan energi - sangat bergantung pada medium/ substrat untuk memenuhi semua kebutuhan nutriennya, kecuali oksigen dan CO2 dari atmosfir spesifik untuk setiap jenis fungi - Bisa tumbuh pada kondisi minimal sumber karbon organik dan nitrogen (amonia dan nitrat)

- beberapa dapat hidup dalam media kaya akan garam atau asam - fungi dapat mendekomposisi senyawa sangat komplek seperti kayu, tulang, kulit disamak, lilin bahkan plastik

Karakteristik Lingkungan - fungi berkembang spora yang diselimuti oleh polisakarida yang melindungi intinya dari kekeringan yang lama. Spora terdistribusi luas. - temperatur : < 00C sel survive tp jarang tumbuh > 400C hampir semua sel berhenti tumbuh, lalu mati

- banyak fungi dipengaruhi cahaya, dibedakan dalam : - morphogenetic effect : cahaya mendunkung atau menghambat pembentukan struktur - non morphogenetic effect : cahaya mempengaruhi pertumbuhan struktur

ALGAEOrganisme akuatik (tawar & asin), di tanah atau permukaan tumbuhan tingkat tinggiTotal masa algae di laut jauh melebihi populasi fotosintetik di daratanMenimbulkan gangguan : mengubah warna air, menyumbat saringan pasir pada instalasi pengolahan limbah, supersaturation, menunrunkan DO yang mengakibatkan kematian ikan, menganggu pemandangan daerah wisata, menimbulkan gangguan lingkungan akuatik.

Terlibat dalam rantai makanan menambah oksigen kadalam air selama pertumbuhan (berkaitan dengan kebutuhan oksigen bakteri)Kebutuhan nutrien dan energi - energi fotosintesis - nutrien senyawa N dan P Karakteristik Lingkungan - CO2 : penting dan hanya perairan yang kaya CO2 yang menunjang pertumbuhan algae yang cepat, CO2 di air dipengaruhi oleh temperatur, CO2 dari respirasi, kondisi kimiawi dasar perairan, overturn bahan organik oleh bakteri, pola drainasi sekitar perairan

- Oksigen Siang hari tidak bergantung pada oksigen Malam hari dari air untuk respirasi - Cahaya 2-3 m di bawah permukaan - N dan P : - bila N dan P rendah populasi fitoplankton tinggi, nutrien yang dikonsumsi disimpan dalam organisme - bila N dan P tinggi, mempercepat laju kematian dan disinegrasi algae yang kemudian melepaskan N dan P ke sekitarnya

PROTOZOAPenting dalam penjernihan airKebutuhan nutrien dan energi - autrorof (menggunakan senyawa inorganik) dan - heterotrof (menggunakan bahan organik)Karakteristik ekosistem - hidup bebas atau didalam organisme lain - Temperatur, cahaya, makanan (tidak bisa hidup tanpa bakteri)

Limbah TernakInorganikOrganikSulfurousNitrogenousProteinCarbonaceousLipidPeptidaGliserolKarbohidratSeratGulaAsam aminoSulfidaVABakteri asamBakteri metanaH2SSelulosaligninCO2CH4H2ON-NH4Senyawa Cu, P, K, Zn, Mn, Ca, Co Fe, H, OAlkoholAsam lemak

Biolisis; perubahan pada komponen organik limbah akibat metabolisme bakteri Bakteria memecah senyawa organik kompleks (KH, protein dan lemak) menjadi senyawa organik sederhanaPada kondisi aerob, bakteria melakukan metabolisme respirasi untuk mereduksi bahan organik menjadi CO2 dan air. Bila terdapat cukup banyak oksigen, proses ini berlangsung cepat. Tidak timbul bau dan senyawa organik direduksi menjadi bentuk dasarnya

- Pada kondisi anaerob: bakteri memecah senyawa organik kompleks menjadi asam organik sederhana, kemudian difermentasi menjadi metana dan CO2

Tahap I pemecahan limbah ternakDitandai dengan kehilangan oksigen yang cepatUrea, ammonia dan produk dekomposisi sebagian di oksidasi (oksigen yang tersedia dikonsumsi dengan cepat) dan mengakibatkan limbah jadi anaerob

Tahap II- Protein dipecah menjadi urea dan ammonia, merkaptan, H2S, asam alifatik dan aromatik, amina dan amida,; lemak dipecah menjadi asam lamak, air, CO2, hidrogen, metana dan senyawa lain; karbohidrat dipecah jadi hidrokarbon lalu jadi alkohol, aldehid, kemudian jadi asam-asam, CO2. Hidrogen, metana .

Tahap IIIOksidasi atau nitrifikasi produk dekomposisi yang dihasilkan dari tahap putrefaksi menjadi nitrat dan nitrit, yang bersifat stabil dan tidak stabil.

KARBOHIDRATSemua senyawa karbon, hidrogen dan oksigen dimana nisbah H : O = 2 : 13 klasifikasi - monosakarida : glukosa (cepat dioksidasi oleh bakteri aerob dan cepat difermentasi dalam kondisi anaerob, keduanya menghasilkan asam - disakarida - polisakarida

Dua polisakarida yang penting dalam pengelolaan llimbah adalah pati dan selulosa (Tugas : struktur kimia pati dan selulosa apa perbedaannya)Keduanya dihidrolisis menjadi glukosa lalu direduksi oleh aktivitas bakteri menjadi alkohol, aldehid dan keton, asam organik, dan akhirnya menjadi CO2, metana dan air

PROTEINStruktur kompleks yang mengandung C, H, O dan N, sebagian kecil mengandung P dan SProtein terdiri atas gabungan -asam amino.Asam amino memiliki ikatan amino (-NH2) yang terikat pada -karbon atom dan radikal asam (-COOH)

Hidrolisis protein Protein proteosepeptonpolipeptida dipeptida asam amino- Di dalam sel terjadi deaminasi menghasilkan asam lemak dan asam organik lainnya (bergantung pada kondisi : aerob atau anaerob)- Aerob : dihasilkan asam jenuh yang hanya kekurangan satu atom C atau asam hidroksi dalam jumlah atom yang sama. Hal ini dilanjutkan dengan reduksi untuk membentuk asam jenuh atau tidak jenuh.

Deaminasi aerobik

BakteriEnzimO2H2OR-COOH + CO2 + NH3R-C-COOH + NH3AsamAsam hidroksiNH2COOHCRHOHH

Deaminasi anaerobik

BakteriEnzimH2R-CH2-CH2-COOH + NH3R-CH=CH-COOH + NH3Asam jenuhAsam tidak jenuhNH2COOHCR-CH2H

LEMAKTerdiri atas C, H, O dan ester dari trihidroksi alkohol gliserolBakteri menggunakan lemak sebagai sumber makanan yaitu dengan menghidrolisisnya menjadi asam lemak dan alkoholAsam lemak tersebut (bersama-sama dengan hasil deaminasi asam amino) mengalami penguraian selanjutnya mengikuti teori Knoops beta-oksidasi, dimana asam asetat di bentuk dari asam lemak asalnya.Asam asetat kemudian dioksidasi jadi CO2 dan metana

ProteinKHLemakIntermedietHasil akhir

GlukosaHidrokarbon jenuhHidrokarbon tidak jenuhAlkoholAsamHidrat+HOHAldehidEtanolDPN+Asetal dehidroksilaseAsetadehidTiamin-PO4Pirufik dekarboksilaseAsam pirufatGlikolisis-2H-2H+CH3C=OHCO2H++DPNH+-2H+Glikolisis glukosa

Bila awalnya etana, dihasilkan asam asetat (intermediat dr seluruh metabolisme biologis)Bila awalnya memiliki 3 atau lebih atom karbom, hasil yang diperoleh akan dimetabolisme lebih lanjutIntermediat lain : - ester (reaksi asam dan alkohol), - amida (dari asam organik dan amonia), - amin (derivat derivat sulfur dari ammonia : R-NH2). Biasa ditemukan di industri beef dan ikan. Kalau ternak diberimakan tepung ikan, maka dalam limbahnya terdapat amina. Bisa juga karena dekarboksilasi asam amino (Tugas : reaksi dekarboksilasi asam amino menjadi amin)

- derivat sulfur (teradapat dalam asam amino cystein dan methionine. Keduanya dedegradasi melalui satu atau dua reaksi : a). apakah reaksi yang menghasilkan piruvat + H2S + amonia

b). melalui reduksi menjadi cysteic acid dan kemudian mengalami dekarboksilasi dan deaminasi menghasilkan merkaptan (Tugas : reaksi Piruvat jadi merkaptan)

- pada kondisi anaerob , ion sulfat direduksi jadi ion sulfida sehingga dalam keseimbangan dengan ion hidrogen membentuk H2S.

SO4=+Bahan organikBakterianaerobS=H2O++CO2S=2H+H2S+